TWI576184B - 切削加工刀具及其製作方法 - Google Patents

Description

切削加工刀具及其製作方法

本發明係有關於一種切削加工刀具及其製作方法，係使用微接合加工技術，針對兩種異質金屬材料所組成之加工刀具而設計。

帶鋸機是一種常見的工具機，其主要用於金工或木工的切削作業，而鋸帶即為帶鋸機主要使用的切削加工刀具，為提升鋸帶撓度及切削能力，因此組合使用兩種不同硬度與特性之材料，依照加工需求而設計，背材需要相對硬度低、可撓性高的金屬材料；齒材則需要硬度高、高耐磨耗性、良好切削性特質材料。由於兩種不同特性需求，因此將背材與齒材進行接合後達成所需功能。

一條金屬鋸帶通常包含數十個以上之齒尖結構，而使用鋸帶作為加工刀具時，若鋸帶上之任一齒尖斷裂或崩裂，會因鋸帶切削整體受力不均，且撞擊先前斷裂齒尖，產生之連鎖效應迫使其他齒尖材料相繼斷裂，導致鋸帶無法繼續使用，而需重新更換一組新的鋸帶。

以往的雙金屬鋸帶製造技術，包含鋸帶齒尖材料作為加工時切除材料之用，通常為一金屬線材型態；另一種材料做為鋸帶背材作為連結齒尖材料，並夾持在帶鋸機上以利於鋸帶循環迴轉加工之用，通常為長條片狀鋼帶。

如第1圖所示，常見的雙金屬鋸帶製造技術是將兩種不同材料特性的金屬平行並排擺放(第1圖(a)；以電子束或雷射焊接之方式針對兩種金屬進 行對接熔接(第1圖(b))，焊後需再施行複雜焊後熱處理來軟化焊接所致硬化，再經整直加工後得到平直原型鋸帶，才能進行後續加工；如第1圖(c)所示，透過銑齒機進行齒型銑製成形；如第1圖(d)所示，用分齒機完成成型鋸帶幾何結構，最後還需施行熱處理硬化。此種鋸帶具有一或多個下述缺點：

(1)背材與齒材兩種材料經電子束或雷射焊接後，平直接合面能承受之剪應力較低。

(2)背材與齒材兩種金屬經過電子束或雷射焊接後，其熔融區經常會產生微裂縫，這將是造成往後使用時齒尖材料斷裂之主要原因之一。

(3)背材與齒材兩種金屬組成之加工刀具，容易因為切削時引入高溫，兩者膨脹係數不同而產生熱疲勞，最終在平直接合面F出現微裂縫進而斷裂，減少加工刀具使用壽命，提升加工成本。

因此，本創作提出一種改良加工技術與結構，能有效提升習知技藝之切削加工刀具強度，將得以增加刀具使用壽命。

有鑑於上述習知技藝之問題，本發明提供一種加工刀具結構，能有效提升習知技藝之加工刀具強度，增加刀具使用壽命，並大幅減少加工流程，降低刀具製造成本。

於本發明的一實施例中，切削加工刀具，係包含：一背材與複數個鋸齒，其中背材至少一端緣具有複數個接合面，複數個鋸齒係分別設置於各該接合面，其中至少一接合面具有一第一嵌合部，至少一鋸齒具有一第二嵌合部，該第一嵌合部與該第二嵌合部相互嵌合。

於本發明的一實施例中，其中該第一嵌合部與該第二嵌合部係為相互搭配之凹陷/凸出或凸出/凹陷。

於本發明的一實施例中，其中該第一嵌合部與該第二嵌合部形狀為相互搭配之三角形結構。

於本發明的一實施例中，其中該第一嵌合部與該第二嵌合部形狀為相互搭配之弧形結構。

於本發明的一實施例中，其中該第一嵌合部與該第二嵌合部形狀為相互搭配之梯形結構。

基於上述，可提供較長較曲折之接合路徑，不只可增加齒材與背材結合強度，且提供較長之裂縫成長路徑。

於本發明的一實施例中，製作該切削加工刀具的方法，係包含：

1.利用機械沖壓、線切割、水刀切割、雷射切割等方法，將鋸帶背材成型。

2.將具有齒型之鋸帶背材分齒，其分齒成型方法可為機械沖壓、連續滾軋等。

3.將分齒完成之背材與成型齒材精確定位後進行熔接。

於本發明的另一實施例中，製作該切削加工刀具的方法，係包含：

1.利用機械沖壓、線切割、水刀切割、雷射切割等方法，將鋸帶背材成型。

2.將具有齒型之鋸帶背材與成型齒材精確定位後進行熔接。

3.熔接完成後才進行分齒，其分齒成型方法可為機械沖壓、連續滾軋等。

基於上述，於上述實施例中，背材與齒材之接合面利用一種干涉的設計方式以增加接合強度，且增加製程自動對位的便利性，且又可減少其製程的複雜度，有效增加切削加工刀具的可靠度與使用壽命。

1‧‧‧加工刀具

11‧‧‧背材

111‧‧‧第一嵌合部

12‧‧‧鋸齒

121‧‧‧第二嵌合部

E‧‧‧接合面

S‧‧‧相互干涉之幾何立體結構

第1圖 係為傳統習知之雙金屬鋸帶製作技術示意圖。

第1-1圖 係為齒材及背材接合處之放大示意圖。

第2圖 係為本發明之加工刀具之示意圖。

第3A圖 係為本發明之加工刀具之第一實施例之接合面放大示意圖。

第3B圖 係為本發明之加工刀具之第二實施例之接合面放大示意圖。

第4A圖 係為本發明之加工刀具之第三實施例之接合面放大示意圖。

第4B圖 係為本發明之加工刀具之第四實施例之接合面放大示意圖。

第5A圖 係為本發明之加工刀具之第五實施例之接合面放大示意圖。

第5B圖 係為本發明之加工刀具之第六實施例之接合面放大示意圖。

第6圖 係為本發明之加工刀具之製作示意圖。

第7圖 係為本發明之加工刀具之製作示意圖。

以下將參照相關圖式，說明依本發明之加工刀具實施例，為便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

如第2圖所示，加工刀具1可為鋸床所使用之鋸帶，係包含背材11及複數個鋸齒12。其中，背材11至少一端緣(如底端)具有複數個接合面E，而複數個鋸齒12係分別設置於接合面E上，若由加工刀具1之鋸齒12端看過去，即可看到如第1-1圖中所示。

如第3A圖所示，背材11與鋸齒12其中一接合面的放大示意圖，其中，背材11具有一第一嵌合部111，鋸齒具有一第二嵌合部121，於本實施例中第一嵌合部111係為凹陷，而第二嵌合部121係凸出，藉由第一嵌合部111與該第二嵌合部121相互嵌合，使接合面E存在一相互干涉之幾何立體結構S，用來增加背材11及鋸齒12的接合面積，強化接合面E的接合強度。此外，曲折之接合面E有利於降低微裂縫沿平直接合面成長的速度。

如第3B圖所示，亦可將背材11之第一嵌合部111設計為凸出，鋸齒12之第二嵌合部121設計為凹陷，也同樣具有相互干涉之幾何立體結構S的效果，。

如第3A圖與第3B圖所示，此兩實施例係相互搭配之三角形結構，若背材11之第一嵌合部111為凹陷之三角形結構，則鋸齒12之第二嵌合部121係凸出之三角形結構，反之，若背材11之第一嵌合部111為凸出之三角形結構，則鋸齒12之第二嵌合部121係凹陷之三角形結構。

如第4A圖與第4B圖所示，其設計精神與前面實施例相同之處就不再描述，於此兩實施例中係相互搭配之弧形結構，若背材11之第一嵌合部111為凹陷之弧形結構，則鋸齒12之第二嵌合部121係凸出之弧形結構，反之，若背材11之第一嵌合部111為凸出之弧形結構，則鋸齒12之第二嵌合部121係凹陷之弧形結構。

如第5A圖與第5B圖所示，其設計精神與前面實施例相同之處就不再描述，於此兩實施例中係相互搭配之梯形結構，若背材11之第一嵌合部111為凹陷之梯形結構，則鋸齒12之第二嵌合部121係凸出之梯形結構，反之，若背材11之第一嵌合部111為凸出之梯形結構，則鋸齒12之第二嵌合部121係凹陷之梯形結構。

如第6(a)圖所示，背材11之幾何外型可由機械沖壓加工、銑製成形、線切割、水刀切割板片材料等方式製造而成，鋸齒12之幾何外型可由線切割、水刀切割板片材料或粉末冶金燒結齒材等方式製造而成，利用上述方式分別製作出具有相互干涉之幾何立體結構S(如圖3所示)之背材11與鋸齒12，關於幾何立體結構S已於前面實施例中描述過，在此不重複描述。如第6(b)圖所示，利用機械沖壓、連續滾軋等方式對背材11進行分齒動作。如第6(c)圖所示，將分齒完成之背材11與鋸齒12精確定位後，可以雷射焊 接、電子束焊接、精密點焊等方式熔接，以完成本發明之切削加工刀具。由於背材11與齒材12之接合面係利用一種干涉的設計方式，不但可以增加接合強度，同時可增加製程自動對位的便利性，簡化製程難度。

如第7(a)~7(c)圖所示，其與第6(a)~6(c)圖製作方式不同之處主要在於：圖7(b)先將背材11與鋸齒12精確定位後，以雷射焊接、電子束焊接、精密點焊等方式熔接，再進行圖7(c)利用機械沖壓、連續滾軋等方式對背材11進行分齒動作。

縱上所述，本發明之切削加工刀具及其製作方法，其具有很多優點：本發明將平直之接合面提升為曲折之接合面，降低微裂紋產生之後齒材快速斷裂情形，增長彼此接合長度可有效強化齒材與背材的結構強度，使得鋸齒在切削方向上的受力強度提升，增加加工刀具整體的使用壽命。本發明設計可使製作連續加工刀具時，有效進行齒材與背材的自動對位。本發明可省略傳統電子束或雷射焊接之原型鋸帶，焊後需再施行複雜焊後熱處理來軟化焊接所致硬化，免除原型鋸帶整直加工及齒型銑製成形。本發明設計可有效增加背材與齒材接合面之接合面積，更可有效提升接合強度，降低因接合強度不足而產生斷裂，使鋸帶的使用壽命大幅提升，故切削作業的成本能夠有效降低。此外，經由微接合製程，直接將成型齒材熔接於背材上，可大幅減少傳統鋸帶生產必需切削加工齒型所需之機械加工製程。

可見本發明在突破先前之技術下，確實已達到所欲增進之功效，且也非熟悉該項技藝者所易於思及，其所具之進步性、實用性，顯已符合專利之申請要件，爰依法提出專利申請。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。其它任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應該包含於後附之申請專利範圍中。

1‧‧‧加工刀具

11‧‧‧背材

111‧‧‧第一嵌合部

12‧‧‧鋸齒

121‧‧‧第二嵌合部

E‧‧‧接合面

S‧‧‧相互干涉之幾何立體結構

Claims (9)

1. 一種切削加工刀具，係包含：一背材，該背材至少一端緣具有複數個接合面，且至少一接合面具有一第一嵌合部；以及複數個鋸齒，各該鋸齒係分別設置於各該接合面，且至少一鋸齒具有一第二嵌合部，該第一嵌合部與該第二嵌合部相互嵌合。
2. 如申請專利範圍第1項所述之切削加工刀具，其中該第一嵌合部係為凹陷，且該第二嵌合部係凸出。
3. 如申請專利範圍第1項所述之切削加工刀具，其中該第一嵌合部係為凸出，且該第二嵌合部係凹陷。
4. 如申請專利範圍第1項所述之切削加工刀具，其中該第一嵌合部與該第二嵌合部係為相互搭配之三角形結構。
5. 如申請專利範圍第1項所述之切削加工刀具，其中該第一嵌合部與該第二嵌合部係為相互搭配之弧形結構。
6. 如申請專利範圍第1項所述之切削加工刀具，其中該第一嵌合部與該第二嵌合部係為相互搭配之梯形結構。
7. 如申請專利範圍第1項所述之切削加工刀具，可為鋸床所使用之鋸帶。
8. 一種切削加工刀具的製造方法，包含：提供一背材，其中該背材至少一端緣具有複數個接合面，且該複數個接合面的至少其中之一具有一第一嵌合部；提供複數個鋸齒，其中該複數個鋸齒的至少其中之一具有一第二嵌合部；將該第一嵌合部與該第二嵌合部相互嵌合；在該第一嵌合部與該第二嵌合部相互嵌合後，將該複數個鋸齒熔接於該 複數個接合面上；以及在該複數個鋸齒熔接於該複數個接合面上後，將該複數個接合面與該背材連接處相對該背材沿相反方向折彎，使相鄰兩鋸齒相對該背材沿相反方向錯開。
9. 一種切削加工刀具的製造方法，包含：提供一背材，其中該背材至少一端緣具有複數個接合面，且該複數個接合面的至少其中之一具有一第一嵌合部；將該複數個接合面與該背材連接處相對該背材沿相反方向折彎，使相鄰兩該複數個接合面與該背材連接處相對該背材沿相反方向錯開；提供複數個鋸齒，其中該複數個鋸齒的至少其中之一具有一第二嵌合部；將該第一嵌合部與該第二嵌合部相互嵌合；以及在該第一嵌合部與該第二嵌合部相互嵌合後，將該複數個鋸齒熔接於該複數個接合面上。