TWI589376B - Tip tip hardness thimble device - Google Patents

Description

錐尖頭硬度強化的頂針裝置

本發明涉及一種應用於車床或磨床等工具機的頂針裝置，尤指一種錐尖頭硬度強化的頂針裝置。

頂針(Lathe center，亦稱為頂心、頂尖)是裝設在車床或磨床等工具機的尾座，利用頂針頂靠在被加工物末端的頂心孔的方式，能夠加強被加工物的夾持穩定性，提高工具機加工的平穩性及精密性。其中，頂針依據功能用途大致區分為普通頂針、小件用頂針、用於切削端面的半缺頂針、用於高轉速切削的迴轉頂針，以及用於管或中空圓筒的傘形頂針等幾種形式，如圖8所示為一種現有的半缺固定頂針90，該頂針90包括一用以插置裝設於工具機尾座的頂針錐柄91及一用以頂靠在被加工物的頂心92，該頂心92的端部形成一錐尖狀的錐尖頭921。

現有的頂針90通常是以高轉速鋼(High Speed Steel)或鎢鋼(硬質合金，Cemented Carbide)製成；其中，高速鋼頂針的本身硬度不夠，表面磨損快、耐用性差；鎢鋼頂針是由鐵的材料加工後，經過熱處理，再利用硬焊(brazing)的方式(通常為銀焊或銅焊)將鎢鋼焊接在材料焊上，由於鎢鋼含有較高含量的碳化物和合金元素，並且焊接時必須使用高溫，將會讓原本已經熱處理過的材料焊產生回火的現象，導致無鋼性，所以鎢鋼頂針在高速下容易出現淬硬組織和裂紋而無法承受重力切削的負荷，導致工具機的加工轉速受到限制，只能以較低的轉速來進行加工，難以充分發揮工具機的加工效能。

為解決現有的頂針的錐尖頭硬度不足，容易因為轉速及壓力而出現龜裂或裂傷的問題，本發明提出一種錐尖頭硬度強化的頂針裝置，本發明主要是採用PVD鍍膜技術於頂針裝置的錐尖頭形成一鍍膜層，利用具有高硬度、高耐磨性及高耐腐蝕性的鍍膜層，大幅度提高錐尖頭的硬度及耐磨耗能力，有效解決現有頂針因為錐尖頭硬度不足而產生的各項技術問題。

本發明解決技術問題所提出的錐尖頭硬度強化的頂針裝置，其具有一頂心柄及一結合於該頂心柄的頂心，該頂心具有一錐尖狀的錐尖頭，採用PVD鍍膜技術在該錐尖頭的表面沉積形成一薄膜狀的鍍膜層。

較佳的，其中於所述的錐尖頭的表面及該頂心連接該錐尖頭部位的表面均沉積形成所述的鍍膜層。

較佳的，其中所述的錐尖頭形成一熱處理硬化部。

較佳的，其中所述的頂心具有一頂針子，該頂針子具有所述的錐尖頭，於包括該錐尖頭的整個該頂針子的表面沉積形成所述的鍍膜層。

較佳的，其中所述的頂心具有一中心針，該中心針具有所述的錐尖頭，於包括該錐尖頭的整個該中心針的表面沉積形成所述的鍍膜層。

較佳的，其中所述的鍍膜層為氮化鈦(TiN)且厚度為0.3μm~5μm。

佳的，其中所述的鍍膜層為類金剛石薄膜(DLC)且厚度為0.3μm~5μm。

相較於先前技術，本發明的技術手段可獲得的功效增進包括：

1.本發明於頂針裝置的錐尖頭設有鍍膜層，利用鍍膜層具有高硬度、高耐磨性及高耐腐蝕性的特性，大幅度提高錐尖頭的硬度、耐磨耗能力及耐用壽命。

2.本發明以鍍膜層提高強化頂針裝置的錐尖頭的硬度，讓頂針裝置能夠充分配合工具機的高轉速加工要求，有效解決現有頂針會造成工具機加工速度被 限制的問題，深具產業利用價值。

10‧‧‧頂心柄

11‧‧‧錐柄部

12‧‧‧套筒

20‧‧‧頂心

20A‧‧‧頂針子

20B‧‧‧中心針

21‧‧‧錐尖頭

22‧‧‧熱處理硬化部

30‧‧‧鍍膜層

90‧‧‧頂針

91‧‧‧頂針錐柄

92‧‧‧頂心

921‧‧‧錐尖頭

圖1是本發明應用於固定式迴轉頂針的立體示意圖。

圖2是本發明應用於固定式迴轉頂針的頂心的半剖面結構示意圖。

圖3是本發明應用於精密小徑迴轉頂針的立體示意圖。

圖4是本發明應用於錐尖頭替換式迴轉頂針的立體示意圖。

圖5是本發明應用於齒部替換式端面固定式傳動頂針的立體示意圖。

圖6是本發明應用於齒部替換式端面浮動式傳動頂針的立體示意圖。

圖7是本發明應用於半缺固定頂針的較佳實施例的立體示意圖。

圖8是現有的半缺固定頂針的立體圖。

如圖1及圖2所示為本發明應用於固定式迴轉頂針的較佳實施例，該頂針裝置具有一頂心柄10及一以可轉送形態結合於該頂心柄10的頂心20；其中，該頂心柄10設有一呈錐形柱狀的錐柄部11，讓該頂心柄10能夠以該錐柄部11安裝結合於工具機尾座；該頂心20是以高轉速鋼或鎢鋼等鋼材製成，具有一錐尖狀而能夠用以抵靠於被加工物的錐尖頭21，並可利用熱處理手段提高該錐尖頭21部位的鋼材硬度而形成一熱處理硬化部22。

本發明採用PVD(Physical Vapor Deposition，物理氣相沉積)鍍膜技術，在該頂心20的錐尖頭21的表面沉積形成一薄膜狀的鍍膜層30，較佳的，該鍍膜層30可以進一步延伸到該頂心20連接該錐尖頭21部位的表面，該鍍膜層30可以為氮化鈦(TiN)、碳氮化鈦(TiCN)、氮化鋁鈦(TiAlN)、氮化鉻(CrN)或類金剛石薄膜(DLC)等等，其厚度一般大約0.3μm~5μm且具有高硬度、高耐磨性(低摩擦系數)、良好的耐腐蝕性和化學穩定性等特性，能夠在幾乎不會影響該錐尖 頭21的原有尺寸的情況下，大幅度提高該頂心20的錐尖頭21的硬度及耐磨耗性，讓頂針裝置能夠充分配合工具機的高轉速加工要求及提高頂針裝置的耐用壽命。

如圖3所示為本發明應用於精密小徑迴轉頂針的較佳實施例，該頂針裝置具有一頂心柄10及一以可轉送形態結合於該頂心柄10的頂心20，該頂心柄10設有一呈錐形柱狀的錐柄部11，該頂心20具有一錐尖狀的錐尖頭21，並採用PVD鍍膜技術在該錐尖頭21的表面及該頂心20連接該錐尖頭21部位的表面，均沉積形成一薄膜狀的鍍膜層30。

如圖4所示為本發明應用於尖部替換式迴轉頂針的較佳實施例，該頂針裝置具有一頂心柄10及一以可轉送形態結合於該頂心柄10的頂心20，該頂心柄10設有一呈錐形柱狀的錐柄部11，該頂心20於工作端以可拆卸方式結合設有一頂針子20A，該頂針子20A具有一錐尖狀的錐尖頭21，並採用PVD鍍膜技術在包括該錐尖頭21的整個該頂針子20A的表面沉積形成一薄膜狀的鍍膜層30。

如圖5所示為本發明應用於齒部替換式端面固定式傳動頂針的較佳實施例，該頂針裝置具有一頂心柄10及一以可轉送形態結合於該頂心柄10的頂心20，該頂心柄10設有一呈錐形柱狀的錐柄部11，於該錐柄部11套設有一套筒12，該頂心20於工作端以可拆卸方式結合設有一中心針20B，該中心針20B具有一錐尖狀的錐尖頭21，並採用PVD鍍膜技術在包括該錐尖頭21的整個該中心針20B的表面沉積形成一薄膜狀的鍍膜層30。

如圖6所示為本發明應用於齒部替換式端面浮動式傳動頂針的較佳實施例，該頂針裝置具有一頂心柄10及一以可轉送形態結合於該頂心柄10的頂心20，該頂心柄10設有一呈錐形柱狀的錐柄部11，於該錐柄部11套設有一套筒12，該頂心20於工作端以可拆卸方式結合設有一中心針20B，該中心針20B具有 一錐尖狀的錐尖頭21，並採用PVD鍍膜技術在包括該錐尖頭21的整個該中心針20B的表面沉積形成一薄膜狀的鍍膜層30。

如圖7所示為本發明應用於半缺固定頂針的較佳實施例，該頂針裝置具有一頂心柄10及一結合於該頂心柄10的頂心20，該頂心柄10設有一呈錐形柱狀的錐柄部11，該頂心20具有一錐尖狀的錐尖頭21，並採用PVD鍍膜技術在該錐尖頭21的表面及該頂心20連接該錐尖頭21部位的表面，均沉積形成一薄膜狀的鍍膜層30。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明作任何形式上的限制，任何所屬技術領域中具有通常知識者，若在不脫離本發明所提技術特徵的範圍內，利用本發明所揭示技術內容所作出局部更動或修飾的等效實施例，均仍屬於本發明技術特徵的範圍內。

10 頂心柄                                  11 錐柄部 20 頂心                                      21 錐尖頭 30 鍍膜層

Claims (6)

1. 一種錐尖頭硬度強化的頂針裝置，其具有一頂心柄及一結合於該頂心柄的頂心，該頂心具有一頂針子，該頂針子具有一錐尖狀的錐尖頭，其特徵在於：採用PVD鍍膜技術在包括該錐尖頭的整個該頂針子的表面沉積形成一薄膜狀的鍍膜層。
2. 如請求項1所述的錐尖頭硬度強化的頂針裝置，其中所述的鍍膜層為氮化鈦(TiN)且厚度為0.3μm~5μm。
3. 如請求項1所述的錐尖頭硬度強化的頂針裝置，其中所述的鍍膜層為類金剛石薄膜(DLC)且厚度為0.3μm~5μm。
4. 一種錐尖頭硬度強化的頂針裝置，其具有一頂心柄及一結合於該頂心柄的頂心，該頂心具有一中心針，該中心針具有一錐尖狀的錐尖頭，其特徵在於：採用PVD鍍膜技術在包括該錐尖頭的整個該中心針的表面沉積形成一薄膜狀的鍍膜層。
5. 如請求項4所述的錐尖頭硬度強化的頂針裝置，其中所述的鍍膜層為氮化鈦(TiN)且厚度為0.3μm~5μm。
6. 如請求項4所述的錐尖頭硬度強化的頂針裝置，其中所述的鍍膜層為類金剛石薄膜(DLC)且厚度為0.3μm~5μm。