TWI619572B - 鑽頭結構 - Google Patents

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TWI619572B
TWI619572B TW105123221A TW105123221A TWI619572B TW I619572 B TWI619572 B TW I619572B TW 105123221 A TW105123221 A TW 105123221A TW 105123221 A TW105123221 A TW 105123221A TW I619572 B TWI619572 B TW I619572B
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趙銘元
陳俊佑
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創國興業有限公司
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Abstract

一種鑽頭結構，包含：一柄部段以及一刃部段設置於柄部段之一端，刃部段的最前端設置一鑽尖部，鑽尖部二側向後斜向形成有二切削刀面，每一切削刀面包含一主刀面及次刀面，至少一切削刀面之主刀面的切削邊及另一切削刀面之次刀面的部分刀背邊共同延設一輔刀面延伸至一排屑溝的壁面，且輔刀面與水平面之間具有一夾角。此鑽頭結構藉由四刀面的結構以及輔刀面的傾斜設計可以分散下鑽阻力及減少刀面的磨耗，而可增加主軸的壽命。

Description

鑽頭結構
本發明係有關一種鑽頭結構(drill structure)，且特別是有關於一種適用於印刷電路板(printed circuit board,PCB)的鑽頭結構。
為了因應市場對於印刷電路板的高品質、高需求量和快速供應的高度競爭環境，業界對於印刷電路板鑽孔加工製程所使用到的微型鑽頭(micro drill)的精度、強度與進給速率，甚至是孔壁品質，等加工條件的要求也越來越高。而且，實務上，業界通常會對疊置而成的複數片印刷電路板一併進行相同的鑽孔加工製程，以提升加工效率和降低製造成本，因此所使用到的鑽頭長度較長，也必須具有足夠的強度和排屑能力。
是以，研製一種鑽孔性能佳且排屑性能好之鑽頭結構，以適應於高速、高效和自動化鑽孔的需要，是很必要的。
為了解決上述問題，本發明目的之一係提出一種鑽頭結構，藉由四刀面的結構及輔刀面的傾斜設計可以減少鑽尖部厚度，且有助於分散下鑽阻力及減少刀面的磨耗，而可增加鑽刃部之主軸的壽命。
為了達到上述目的，本發明一實施例鑽頭結構，包含：一柄部段；以及一刃部段設置於柄部段之一端，刃部段的最前端設置一鑽尖部，鑽尖部兩側朝柄部段方向斜向形成一第一切削刀面及一第二切削刀面，第一切削刀面的一第一外周邊及第二切削刀面的一第二外周邊分別沿著刃部段的外周面往柄部段方向延伸旋繞且形成一第一切屑排出溝及一第二切屑排出溝，第一切削刀面包含一第一主刀面及一第一次刀面，第一主刀面及第一次刀面以一第一稜邊接連，第一主刀面具有一第一切削邊，第一次刀面具有一第一刀背邊，第二切削刀面包含一第二主刀面及一第二次刀面，第二主刀面及第二次刀面以一第二稜邊接連，第二次刀面具有一第二刀背邊，又第一主刀面及第二次刀面於鑽尖部交會為一第三稜邊，第二主刀面及第一次刀面於鑽尖部交會為一第四稜邊，第一稜邊、第二稜邊、第三稜邊及第四稜邊系呈直線段，且刃部段之一刀尖靜點係由第一稜邊、第二稜邊、第三稜邊及第四稜邊交集而成，其中，第一主刀面之第一切削邊及第二次刀面之鄰近鑽尖部的部分第二刀背邊共同延設一第一輔刀面延伸至第一切屑排出溝之壁面。
於一實施例中，第二主刀面亦具有一第二切削邊，第二切削邊及第一次刀面之鄰近鑽尖部的部分第一刀背邊共同延設一第二輔刀面延伸至第二切屑排出溝之壁面。
其中，第一輔刀面及第二輔刀面係可往遠離鑽尖部的外側方向傾斜且呈溝狀輪廓，或第一輔刀面及第二輔刀面可往偏向刀尖靜點的方向傾斜且呈溝狀輪廓。
於一實施例中，第一刀背邊及第二刀背邊係呈單弧形或雙弧形，且第一切削邊及第二切削邊係呈直線形。
於一實施例中，第一切削邊及第二切削邊係呈直線形，第一刀背邊係呈單弧形或雙弧形，第二刀背邊係包含一直線邊及一弧形邊，且以弧形邊與第一切削邊接連。
於一實施例中，第一切削邊係呈直線形，第一刀背邊係呈單弧形或雙弧形，第二主刀面略呈三邊形，其係具有第二稜邊、第四稜邊及一第一外緣邊，第一外緣邊的兩端分別與第二稜邊之遠離鑽尖部的一端及第四稜邊之遠離鑽尖部的一端連接，第二次刀面包含第二刀背邊、第二外周邊、第二外緣邊及第二稜邊，且第二外周邊短於該第一外周邊。
於一實施例中，第一主刀面及第二主刀面係以刀尖靜點為中心對稱設置，第一次刀面及第二次刀面係以刀尖靜點為中心對稱設置。
於一實施例中，第一切削刀面之第一外周邊沿刃部段的外周面旋繞以形成一螺旋側刃，且第一次刀面的鄰近第一刀背邊的部分第一外周邊沿著螺旋側刃形成一邊隙溝。
10‧‧‧鑽頭結構
12‧‧‧柄部段
14‧‧‧刃部段
16‧‧‧鑽尖部
18‧‧‧第一切削刀面
20、20’、20”‧‧‧第二切削刀面
22‧‧‧第一外周邊
24、24’、24”‧‧‧第二外周邊
26‧‧‧螺旋側刃
28‧‧‧第一切屑排出溝
30‧‧‧第二切屑排出溝
32‧‧‧第一主刀面
321‧‧‧第一切削邊
322‧‧‧第一稜邊
34‧‧‧第一次刀面
341‧‧‧第一刀背邊
36、36”‧‧‧第二主刀面
361‧‧‧第二切削邊
362、362”‧‧‧第二稜邊
363”‧‧‧第一外緣邊
38、38’、38”‧‧‧第二次刀面
381、381’、381”‧‧‧第二刀背邊
383”‧‧‧第二外緣邊
382’‧‧‧直線邊
383’‧‧‧弧形邊
40‧‧‧第一輔刀面
42‧‧‧第二輔刀面
44‧‧‧第三稜邊
46、46”‧‧‧第四稜邊
48‧‧‧刀尖靜點
50‧‧‧溝狀輪廓
52‧‧‧邊隙溝
θ1‧‧‧鑽尖角度
θ2‧‧‧傾斜角
θ3‧‧‧夾角
圖1所示為本發明一實施例鑽頭結構的結構示意圖。
圖2所示為本發明一第一實施例鑽頭結構的端面俯視圖。
圖3所示為本發明第一實施例鑽頭結構之部分側視圖。
圖4所示為本發明一第二實施例鑽頭結構的端面俯視圖。
圖5所示為本發明第二實施例鑽頭結構之部分側視圖。
圖6所示為本發明一第三實施例鑽頭結構的端面俯視圖。
圖7所示為本發明一第四實施例鑽頭結構的端面俯視圖。
圖8所示為本發明一第五實施例鑽頭結構的端面俯視圖。
圖9所示為本發明一第六實施例鑽頭結構的端面俯視圖。
圖1所示為本發明一實施例鑽頭結構的結構示意圖，圖2所示為本發明一第一實施例鑽頭結構的端面俯視圖，如圖1及圖2所示，一鑽頭結構10包含一柄部段12及一刃部段14，刃部段14設置於柄部段之12一端，刃部段14的最前端設置一鑽尖部16，鑽尖部16兩側朝柄部段12方向斜向形成有一第一切削刀面18及一第二切削刀面20，於一實施例中，第一切削刀面18及第二切削刀面20建構一鑽尖角度θ1，鑽尖角度θ1介於100度至170度之間。第一切削刀面18的一第一外周邊22及第二切削刀面20的一第二外周邊24分別沿著刃部段14的外周面往柄部段12方向延伸旋繞以形成二螺旋側刃26及二切屑排出溝，二切屑排出溝分別為一第一切屑排出溝28及一第二切屑排出溝30。
第一切削刀面18包含一第一主刀面32及一第一次刀面34，第一主刀面32具有一第一切削邊321，且第一主刀面32以一第一稜邊322與第一次刀面34接連，第一次刀面34具有一第一刀背邊341，而第一切削刀面18之第一外周邊22的兩端即分別與第一切削邊321之遠離鑽尖部16的一端及第一刀背邊341之遠離鑽尖部16的一端連接；又第二切削刀面20包含一第二主刀面36及一第二次刀面38，第二主刀面36具有一第二切削邊361，且第二主刀面36以一第二稜邊362與第二次刀面38接連，第二次刀面38具有一第二刀背邊381，而第二切削刀面20之第二外周邊24的兩端即分別與第二切削邊361之遠離鑽尖部16的一端 及第二刀背邊381之遠離鑽尖部16的一端連接；其中第一切削邊321及鄰近鑽尖部16的部分第二刀背邊381共同延設一第一輔刀面40延伸至第一切屑排出溝28之壁面，對應地，第二切削邊361及鄰近鑽尖部16的部分第一刀背邊341共同延設一第二輔刀面42延伸至第二切屑排出溝30之壁面。
接續上述說明，於第一實施例中，第一切削邊321及第二切削邊361係呈直線形，第一刀背邊341及第二刀背邊381係呈係單弧形或雙弧形，又第一主刀面32及第二次刀面38於鑽尖部16交會為一第三稜邊44，第二主刀面36及第一次刀面34於鑽尖部16交會為一第四稜邊46，而刃部段14之一刀尖靜點48即由第一稜邊322、第二稜邊362第三稜邊44及第四稜邊46交集而成，又在第一實施例中，第一主刀面及32第二主刀面36係以刀尖靜點48為中心對稱設置，第一次刀面34及第二次刀面38係以刀尖靜點為48中心對稱設置。
又請參閱圖3所示為本發明第一實施例鑽頭結構之部分側視圖，如圖所3所示，第一切削刀面及18一第二切削刀面20係由鑽尖部16(示於圖1)往兩側傾斜，其傾斜角θ2介於5度至30度之間；又第一輔刀面40及第二輔刀面42分別往遠離鑽尖部16的外側方向傾斜且呈溝狀輪廓50，圖3所示僅揭示第一輔刀面40，第二輔刀面42為以刀尖靜點48為中心對稱設置於另一側，第一輔刀面40及第二輔刀面42與一水平面之間具有夾角θ3，夾角θ3介於90度至180度之間，定義此第一輔刀面40及第二輔刀面42具有一負傾斜角。
圖4所示為為本發明一第二實施例鑽頭結構的端面俯視圖，其與第一實施例相同地，第一主刀面32及第二主刀面36係以刀尖靜點48為中心對稱設置，第一次刀面34及第二次刀面38係以刀尖靜點48為中心對稱設置，且第一切削邊321及第二切削邊361係呈直線形，第一刀背邊341及第二刀背邊381係呈 係單弧形或雙弧形；而與第一實施例不同地，在第二實施例中，如圖4及圖5所示，第一輔刀面40及第二輔刀面42分別往偏向刀尖靜點48的內側方向傾斜且呈溝狀輪廓50，圖5所示僅揭示第一輔刀面40，第二輔刀面42為以刀尖靜點48為中心對稱設置於另一側，第一輔刀面40及第二輔刀面42與一水平面之間具有夾角θ3，夾角θ3介於0度至90度之間，定義此第一輔刀面40及第二輔刀面42具有一正傾斜角。
圖6所示為本發明一第三實施例鑽頭結構的端面俯視圖，如圖6所示，第一切削刀面18及第二切削刀面20’係具有相異的形狀，第一切削刀面18包含一第一主刀面32及一第一次刀面34，第二切削刀面20’包含一第二主刀面36及一第二次刀面38’，其中，第一主刀面32之第一切削邊321及第二主刀面36之第二切削邊361係呈直線型，而第一次刀面34之第一刀背邊341係呈單弧形或雙弧形，第一外周邊22的兩端分別與第一切削邊321之遠離鑽尖部16的一端及第一刀背邊341之遠離鑽尖部16的一端連接，第二次刀面38’之第二刀背邊381’係包含一直線邊382’及一弧形邊383’，且以弧形邊383’與第一切削邊321連接，第二外周邊24’的兩端分別與第二切削邊361之遠離鑽尖部16的一端及第二刀背邊381’之遠離鑽尖部16的一端連接，於此實施例中，由於第一刀背邊341不同於第二刀背邊381’，使得第二外周邊24’短於第一外周邊22，且第二切削刀面20’的面積略小於第一切削刀面18的面積。又第一切削邊321及第二刀背邊381’之弧形邊383’共同延設一第一輔刀面40延伸至第一切屑排出溝28之壁面，對應地，第二切削邊361及鄰近鑽尖部16的部分第一刀背邊341共同延設一第二輔刀面42延伸至第二切屑排出溝30之壁面。於第三實施例中，第一輔刀面40及第二輔刀 面42分別往遠離鑽尖部16的外側方向傾斜且呈溝狀輪廓50(示於圖3)，亦即第一輔刀面40及第二輔刀面42具有如圖3所示之負傾斜角。
圖7所示為本發明一第四實施例鑽頭結構的端面俯視圖，其與第三實施例相同地，略呈單弧形或雙弧形之第一刀背邊341及略呈直線型之第二刀背邊381’，使得第二外周邊24’短於第一外周邊22，且第二切削刀面20’的面積略小於第一切削刀面18的面積；而與第三實施例不同地，在第四實施例中，第一輔刀面40及第二輔刀面42分別往偏向刀尖靜點48的內側方向傾斜且呈溝狀輪廓50(示於圖5)，亦即第一輔刀面40及第二輔刀面42具有如圖5所示之正傾斜角。
在上述第一、第二、第三及第四實施例中，第一主刀面32及第二主刀面36係對稱於刀尖靜點48，且分別具有一直線之第一/第二切削邊，而第一/第二輔刀面係由第一/第二切削邊及其相鄰之部分第二/第一刀背邊共同延設而形成，於上述實施例中，輔刀面係為兩個，惟不限於此，輔刀面亦可僅由其中一切削邊及其相鄰之刀背邊延設而成。
圖8所示為本發明一第五實施例鑽頭結構的端面俯視圖，如圖8所示，鑽尖部16兩側朝柄部段方向斜向形成有一第一切削刀面18及一第二切削刀面20”，第一切削刀面18包含一第一主刀面32及一第一次刀面34，其中第一切削邊321係呈直線形，第一刀背邊341係呈單弧形或雙弧形，第一外周邊22的兩端分別與第一切削邊321之遠離鑽尖部16的一端及第一刀背邊341之遠離鑽尖部16的一端連接。
請繼續參閱圖8所示，第二切削刀面20”包含一第二主刀面36”及一第二次刀面38”，第二主刀面36”不具有切削邊的設計而略呈三邊形，第二主 刀面36”具有第二稜邊362”、第四稜邊及第一外緣邊，第二稜邊用362”以與第二次刀面38”接連，第四稜邊46”與第一次刀面34相連，第二稜邊362”之遠離刀尖靜點48的一端及第四稜邊46”之遠離刀尖靜點48的一端以一第一外緣邊363”連接；第二次刀面38”還具有第二刀背邊381”、第二外緣邊383”及第二外周邊24，第二刀背邊381”係呈單弧形或雙弧形，第二外緣邊383”、第二主刀面36”之第一外緣邊363”及第二稜邊362”相交，第二外周邊24”的兩端即分別與第二外緣邊383”及第二刀背邊381”的一端連接，第二外周邊24”短於第一外周邊22。
接續上述說明，於此第五實施例中，如圖8所示，第二主刀面36”不具有切削邊的設計，且第二主刀面36”的面積遠小於第一主刀面32的面積，又第一輔刀面40係由第一切削邊321及鄰近鑽尖部16的部分第二刀背邊381”延伸至第一切屑排出溝28之壁面，且第一輔刀面40係往遠離鑽尖部16的外側方向傾斜且呈溝狀輪廓50(示於圖3)，亦即第一輔刀面具有如圖3所示之負傾斜角。
圖9所示為本發明一第六實施例鑽頭結構的端面俯視圖，其與第五實施例相同地，第二切削刀面20”之第二主刀面36”不具有切削邊而略呈三邊形，且第一輔刀面40係由第一切削邊321及鄰近鑽尖部16的部分第二刀背邊381”延伸至第一切屑排出溝之28壁面，而與第五實施例不同地，在第六實施例中，第一輔刀面40往偏向刀尖靜點48的內側方向傾斜且呈溝狀輪廓(示於圖5)，亦即第一輔刀面40具有如圖5所示之正傾斜角。
在上述第一至第六實施例中，刃部段前端皆具有四面型設計之刀面結構，且具有至少一輔刀面由切削邊及局部刀背邊延伸至切屑排出溝；又無論輔刀面為具有正傾斜角或負傾斜角，輔刀面的寬度W占刃部段的外徑的20%至80%，較佳者為占外徑的60%。又請參閱圖1至圖5所示，第一次刀面34及第 二次刀面38的部分外緣邊分別沿著螺旋側刃25形成一邊隙溝52，邊隙溝52分別鄰近第一刀背邊341及第二刀背邊381，邊隙溝52短於第一切屑排出溝28及第二切屑排出溝30。
進一步地，刃部段14由鑽尖部16往柄部段12方向依序可分為一前段、一中段及一後段，如圖1所示，第一切屑排出溝28及第二切屑排出溝30於前段呈對稱分離，於中段逐漸靠近，且於後段部分重合；又於一實施例中，第一切屑排出溝28的長度亦可相異於第二切屑排出溝30的長度，使得兩溝重疊到一位置時，其中一溝不繼續延伸，而僅保留一溝延伸到刃部段14末端。
其中，柄部段12的材質為不銹鋼材質，刃部段14的材質為碳化鎢材質，於一實施例中，柄部段12及刃部段14利用焊接或黏著劑接合在一起；又於另一實施例中，可於柄部段12的一端面設置一內孔(圖中未示)，且刃部段14的一端具有一插設端(圖中未示)，內孔的內徑小於或等於插設端的外徑，將插設端擠入鑲嵌于內孔內，藉以結合柄部段12及刃部段14。抑或鑽頭結構10的柄部段12及刃部段14亦可為以碳化鎢棒材一體成形。
在本發明中，藉由輔刀面的傾斜設計可以減少鑽尖部厚度，使得利用此鑽頭結構進行鑽孔時下鑽阻力較小；又刀面結構之四刀面的設計有助於分散下鑽阻力及減少刀面的磨耗，而可增加主軸的壽命。
以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍內。

Claims (9)

  1. 一種鑽頭結構，包含：一柄部段；以及一刃部段，設置於該柄部段之一端，該刃部段的最前端設置一鑽尖部，該鑽尖部兩側朝該柄部段方向斜向形成一第一切削刀面及一第二切削刀面，該第一切削刀面的一第一外周邊及該第二切削刀面的一第二外周邊分別沿著該刃部段的外周面往該柄部段方向延伸旋繞且形成一第一切屑排出溝及一第二切屑排出溝，該第一切削刀面包含一第一主刀面及一第一次刀面，該第一主刀面及該第一次刀面以一第一稜邊接連，該第一主刀面具有一第一切削邊，該第一次刀面具有一第一刀背邊，該第二切削刀面包含一第二主刀面及一第二次刀面，該第二主刀面及該第二次刀面以一第二稜邊接連，該第二次刀面具有一第二刀背邊，又該第一主刀面及該第二次刀面於該鑽尖部交會為一第三稜邊，該第二主刀面及該第一次刀面於該鑽尖部交會為一第四稜邊，該第一稜邊、該第二稜邊、該第三稜邊及該第四稜邊係呈直線段，且該刃部段之一刀尖靜點係由該第一稜邊、該第二稜邊、該第三稜邊及該第四稜邊交集而成，其中，該第一主刀面之該第一切削邊及該第二次刀面之鄰近該鑽尖部的部分該第二刀背邊共同延設一第一輔刀面延伸至該第一切屑排出溝之壁面。
  2. 如請求項1所述之鑽頭結構，其中該第一輔刀面往遠離該鑽尖部的外側方向傾斜且呈溝狀輪廓，或該第一輔刀面往偏向一刀尖靜點的方向傾斜且呈溝狀輪廓。
  3. 如請求項1所述之鑽頭結構，其中該第二主刀面具有一第二切削邊，該第二切削邊及該第一次刀面之鄰近該鑽尖部的部分該第一刀背邊共同延設一第二輔刀面延伸至該第二切屑排出溝之壁面。
  4. 如請求項3所述之鑽頭結構，其中該第二輔刀面往遠離該鑽尖部的外側方向傾斜且呈溝狀輪廓，或該第二輔刀面往偏向一刀尖靜點的方向傾斜且呈溝狀輪廓。
  5. 如請求項3所述之鑽頭結構，其中該第一刀背邊及該第二刀背邊係呈單弧形或雙弧形，且該第一切削邊及該第二切削邊係呈直線形，又該第一外周邊的兩端分別與該第一切削邊之遠離該鑽尖部的一端及該第一刀背邊之遠離該鑽尖部的一端連接，該第二外周邊的兩端分別與該第二切削邊之遠離該鑽尖部的一端及該第二刀背邊之遠離該鑽尖部的一端連接。
  6. 如請求項3所述之鑽頭結構，其中該第一切削邊及該第二切削邊係呈直線形，該第一刀背邊係呈單弧形或雙弧形，該第一外周邊的兩端分別與該第一切削邊之遠離該鑽尖部的一端及該第一刀背邊之遠離該鑽尖部的一端連接，該第二刀背邊係包含一直線邊及一弧形邊，且以該弧形邊與該第一切削邊接連，該第二外周邊的兩端分別與該第二切削邊之遠離該鑽尖部的一端及該第二刀背邊之遠離該鑽尖部的一端連接，該第二外周邊短於該第一外周邊。
  7. 如請求項1所述之鑽頭結構，其中該第一主刀面及該第二主刀面係以該刀尖靜點為中心對稱設置，該第一次刀面及該第二次刀面係以該刀尖靜點為中心對稱設置。
  8. 如請求項1所述之鑽頭結構，其中該第一切削邊係呈直線形，該第一刀背邊係呈單弧形或雙弧形，該第一外周邊的兩端分別與該第一切削邊之遠 離該鑽尖部的一端及該第一刀背邊之遠離該鑽尖部的一端連接，該第二主刀面略呈三邊形，其係包含該第二稜邊、該第四稜邊及一第一外緣邊，該第一外緣邊的兩端分別與該第二稜邊之遠離該鑽尖部的一端及該第四稜邊之遠離該鑽尖部的一端連接，該第二次刀面包含該第二刀背邊、該第二外周邊、一第二外緣邊及該第二稜邊，且該第二外周邊短於該第一外周邊。
  9. 如請求項1所述之鑽頭結構，其中該第一切削刀面之該第一外周邊沿該刃部段的該外周面旋繞以形成一螺旋側刃，且該第一次刀面的鄰近該第一刀背邊的部分該第一外周邊沿著該螺旋側刃形成一邊隙溝。
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