TWI642501B - Semicircular drill bit (1) - Google Patents

Abstract

一種半圓鑽頭(一)，一柄身及一鑽身所構成，該鑽身設置於該柄身的一端，並且該柄身與該鑽身為同一軸心：其特徵在於：該鑽身呈一半圓的結構，該鑽身設有一鑽尖，該鑽尖係設置在軸心的一側，並且該鑽尖為鑽身之最高點；由該鑽身剖溝為界能定義出一第一邊與一第二邊，該鑽尖與鑽刃之間形成一第一中心切刃角、一第二中心切刃角；據此，該鑽身以半圓單刃的設計方式能提高容屑量，並且鑽尖在高速轉動同時形成隱形轉動支撐頂心，提高孔徑的尺寸精度且穩定性高，並強化鑽尖剛性結構。

Description

半圓鑽頭(一)

本發明關於一種半圓鑽頭(一)，特別係指一種具有半圓單刃的特徵，在進行切削時具備容屑量最大化，可以排出較大的連續鐵屑，降低鐵屑在孔徑摩擦，並且容屑量最大化的設計使得排屑阻力小，並且鑽頭具有偏心鑽尖能有效將中心靜點最小化使切削時產生的中心靜點阻力最小化，使得鑽孔切削的孔徑精度高，並且強化鑽尖剛性與中心靜點剛性之鑽頭結構，藉以優化鑽頭壽命滿足自動化需求。

請參閱第一、二圖，習用的麻花鑽頭(100)主要的結構包含有一柄部(101)，柄部(101)下方設置一鑽身(102)，在柄部(101)的最下方形成一突起的鑽尖(103)，由鑽尖(103)作為中心兩側設置有半月狀的鑽刃(104)，沿著二該鑽刃(104)形成螺旋狀排屑溝，並且排屑溝佈設於該鑽身(102)。

請參閱第三圖，習用的麻花鑽頭(100)主要由鑽刃(104)移除材料產生孔徑，當麻花鑽頭(100)切削材料時，由兩組鑽刃(104)產生的切屑順著排屑溝排出孔外，排屑溝 的寬度大約為鑽頭直徑D的1/3~1/4之間

排屑溝容積量大多約A/4≦VA≦A/3，D為鑽頭直徑，VA為容積量，A為截面積。

因此當切屑寬度大，在有限的排屑溝內會與孔徑及排屑槽產生摩擦，因而產生高熱以及側向阻力，熱將會很快地傳遞至鑽頭及材料上而影響鑽頭之切削能力，而側向阻力將會影響鑽頭切削孔徑之位置度，因此一般麻花鑽頭(100)最需克服的主要技術瓶頸是在排屑以及鑽孔位置度之精度提升。

如第一至三圖所示，習用的麻花鑽頭(100)之鑽尖(103)並沒有切削作用，當切削時會造成鑽尖(103)阻力影響加工進行，且鑽尖(103)阻力會造成鑽頭燒融進而造成鑽刃(104)崩刃，若是持續切削除了造成鑽刃(104)崩刃外，更有可能造成鑽身(102)斷裂的問題。

請繼續參閱第四圖，由於習用的麻花鑽頭(100)排屑阻力大，容易造成鑽刃(104)崩刃的問題，因此有人提出複數刃鑽頭，如台灣新型專利M485776號，其主要在鑽刃(201)上設有主凹槽(202)、次凹槽(203)，此種切削邊之非連續直線切割線的設計可增加鑽頭的切屑能力，且降低切屑成團狀捲在刃部段的末端。透過這類型的結構一方面縮小了鑽尖(204)，另一方面透過複數的切刃將鐵屑細小化，減少排屑阻力。

然而，上述的複數刃一方面製造較不容易，使得成本較高，另一方面，在鑽身(205)的中心仍然有鑽尖(204)，同樣的造成鑽尖阻力(F)發生；又鑽頭之剛性並沒有得到改善，因此孔加工之位置度亦沒有改善，仍然需要減緩鑽孔之進刀速度，避免位置度偏差過多，不僅延長了加工時間，造成了工具機電能損耗、成本增加以及失去了競爭力。

請參閱第一至四圖所示，習用鑽頭的另一個問題在於：切削所造成的鐵屑都要靠著排屑槽排出，但是習用鑽頭的鑽身(102、205)之容積量小，鐵屑不容易排出，使得孔徑的壁面精度差。

習用結構另一個缺點在於如第二圖所標示的弱化點(106)，所有理解鑽頭結構之技術都理解到，鑽尖(103、204)會造成鑽尖阻力(F)產生，為了減少鑽尖阻力(F)則必須在鑽尖(103、204)兩端研磨進而縮小鑽尖(103、204)，在實際使用上縮小後的鑽尖(103、204)確實有減少鑽尖阻力(F)功效，然而縮小後的鑽尖(103、204)卻造成結構強度不足，在切削幾次材料後會發現麻花鑽頭(100)的鑽尖已經脆化、磨耗等強度不足的問題發生。

從上述兩種習用的鑽頭可以理解到，習用的鑽頭中心鑽尖結構無法同時滿足鑽尖(103、204)中心靜點最小化且鑽頭結構強度最大化的兩種需求。

本發明的主要目的即在於提供一種半圓鑽頭(一)，具有半圓單刃(直刃或螺旋刃)的特徵，在進行切削時具備容屑量最大化，可以排出較大的連續鐵屑，降低鐵屑在孔徑摩擦，並且容屑量最大化的設計使得排屑阻力小，能有效節能。

本發明的另一個目的在於提供一種半圓鑽頭(一)，其鑽尖設置在中心線的一側，即是非設置在中心，因此鑽尖在轉動切削能同時形成一隱形的轉動中心頂心，一方面能有效縮小中心靜點，有效降低切削時所造成的靜點阻力，另一方面在孔徑中依據鑽尖的位置形成斷屑點，使得鐵屑細小化，更容易排出；再者孔徑尺寸與精度穩定性高。

能達成上述目的的半圓鑽頭(一)，包含有：一柄身(301)及一鑽身(302)、一鑽尖(303)所構成，其中，該鑽尖(303)是由鑽身沿伸的兩鑽刃(401、402)所構成，該鑽身(302)設置於該柄身(301)的一端，並且該柄身(301)與該鑽身(302)為同一軸心；其特徵在於：該鑽身(302)呈一半圓的單刃(可為直刃或是螺旋刃)結構，該鑽身設有一鑽尖(303)，該鑽尖(303)係設置在軸心的一側，並且該鑽尖(303)為鑽身(302)所延伸之最高點；由該鑽身(302)的剖面為界能定義出一第一邊(304)與一第二邊(305)，該鑽尖(303)朝該鑽刃(401) 傾斜形成一第一中心切刃角(A1-1)(如第六圖所示，鑽刃(401)平面與X方向之夾角，該鑽尖(303)朝該鑽刃(402)傾斜形成一第二中心切刃角(A1-2)(如第七圖所示，鑽刃(401)平面與Y方向的夾角)；據此，該鑽身(302)以半圓單刃(直刃或螺旋刃)的設計方式能提高容屑量，並且鑽尖(303)在高速轉動切削同時形成隱形轉動支撐頂心，提高孔徑的尺寸精度且穩定性高。

進一步定義本發明的鑽刃(401、402)的特徵，如第五圖所示，該鑽刃(401)其為具有斜切面的中心鑽刃，該鑽刃(402)係由該鑽尖(303)朝右下傾斜的弧狀鑽刃，該鑽尖(303)恰由該鑽刃(401、402)所交會的最高點，並且鑽尖(303)為偏心，有效縮小中心靜點，有效降低切削時所造成的靜點阻力。實際使用時，本發明半圓鑽頭(一)在高速旋轉時，透過偏心的鑽尖(303)形成隱藏支撐頂心，其具有中心靜點最小化，從軸心(C)往徑向延伸之結構剛性可達到最大化，可以理解到本發明的結構能克服習用鑽頭不足處。

在本發明的實施方式中，其中，該鑽身的半圓周長為：L ，其中，L為半圓的外徑周長，D為鑽身的直徑。藉由上述的結構使得該鑽身在高速旋轉時具有剛性，並且能形成圓周支撐結構。

在本發明的實施方式中，其中，該鑽身於切削時與材料形成一容屑空間，該容屑空間的截面積為 Amax ，A為容續空間的截面積，D為鑽身的直徑。

如第五、六圖所示，其中，該鑽刃(402)朝左下延伸形成一弧狀導角(403)，該弧狀導角(403)的最低點做一水平假想線以及沿著該導角之底邊做一假想延伸線，該水平假想線與該假想的延伸線形成一逃隙角(A2-1)，由該弧狀導角(403)形成兩個傾斜的側邊，由該鑽尖(303)一側朝下方做一假想線，該假想線與中心線(C)交會處形成一鑽尖錐度(A3)，其中，由於本發明採取偏心的結構，故鑽尖錐度(A3)為A3/2，因此，本發明鑽身(302)包含第一中心切刃角(A1-1)、第二中心切刃角(A1-2)、逃隙角(A2-1)及鑽尖錐度(A3)所組成下構成的鑽刃(401、402)使得本發明具有鑽孔切削之功效。

透過上述的說明，本發明鑽身為半圓結構能提高切削時容屑量，再者，鑽尖以偏離鑽身軸心的設計方式，一方面保持著鑽尖與第一至二邊的高低落差，使得鐵屑細小化，能使得排屑阻力小，節能之優點；又鑽尖所形成第一中心切刃角(A1-1)、第二中心切刃角(A1-2)、逃隙角(A2-1)及鑽尖錐度(A3)形成一隱形支撐頂心且同時強化鑽尖結構剛性，提高孔徑精度且鑽頭的穩定性高。

「習用結構」

(100)‧‧‧麻花鑽頭

(101)‧‧‧柄部

(102)‧‧‧鑽身

(103)‧‧‧鑽尖

(104)‧‧‧鑽刃

(105)‧‧‧排屑溝

(106)‧‧‧弱化點

(200)‧‧‧複數刃鑽頭

(201)‧‧‧鑽刃

(202)‧‧‧主凹槽

(203)‧‧‧次凹槽

(204)‧‧‧鑽尖

(205)‧‧‧鑽身

(F)‧‧‧鑽尖阻力

「本發明」

(301)‧‧‧柄身

(302)‧‧‧鑽身

(303)‧‧‧鑽尖

(304)‧‧‧第一邊

(305)‧‧‧第二邊

(401)(402)‧‧‧鑽刃

(403)‧‧‧弧狀導角

(A1-1)‧‧‧第一中心切刃角

(A1-2)‧‧‧第二中心切刃角

(A2-1)‧‧‧逃隙角

(A3)‧‧‧鑽尖錐度

(C)‧‧‧軸心

(P)‧‧‧軸向阻力

(F2)‧‧‧分力

(P2)‧‧‧隱形轉動支撐頂心

(X、Y、Z為座標軸)

第一圖係習用麻花鑽頭的結構圖。

第二圖係習用麻花鑽頭的鑽尖、鑽刃之結構圖。

第三圖係習用麻花鑽頭的加工圖。

第四圖係習用複數刃鑽頭之結構圖。

第五圖係本發明之結構立體圖。

第六圖係本發明的結構示意圖(一)。

第七圖係本發明的結構示意圖(二)。

第八圖係本發明使用狀態圖(一)。

第九圖係本發明使用狀態圖(二)。

第十圖係本發明為螺旋刃之示意圖。

為使 貴審查委員能對本發明之特徵與其特點有更進一步之了解與認同，茲列舉以下較佳之實施例並配合圖式說明如下：請參閱第五至九圖，本發明之半圓鑽頭(一)主要包含有：一柄身(301)及一鑽身(302)與二鑽刃(401、402)所構成。

該鑽身(302)設置於該柄身(301)的一端，並且該柄身(301)與該鑽身(302)為同一軸心(C)：其特徵在於：由第六、七圖之仰視視角觀看時，該鑽身(302)呈一半圓的切刃結構，由第六圖之前視視角觀看時，該鑽身(302)設有一鑽尖(303)，該鑽尖(303)係設置在軸心(C)的一側(鑽尖(303)不 是落在中間處)，並且該鑽尖(303)為鑽身(302)之最高點。

請繼續參閱第五、六、七圖，從該鑽身(302)剖溝為界能定義出一第一邊(304)與一第二邊(305)，該鑽尖(303)朝該鑽刃(401)傾斜形成一第一刀刃角(A1-1)，換言之即是鑽刃(401)平面與X方向之夾角。

請參閱第七圖，其主要為鑽身(302)的側視圖，該鑽身(302)具有剖面的一側為界，由該鑽尖(303)一側能定義一第二邊(305)，由第二邊(305)一側觀視，該鑽尖(303)朝鑽刃(402)傾斜形成一第二中心切刃角(A1-2)，換言之即是鑽刃(401)平面與Y方向之夾角，再者，如第五至七圖所示，該鑽刃(402)朝左下延伸形成一弧狀導角(403)，該弧狀導角(403)的最低點做一水平假想線以及沿著該導角之底邊做一假想延伸線，該水平假想線與該假想的延伸線形成一逃隙角(A2-1)，由該弧狀導角(403)形成兩個傾斜的側邊，由該鑽尖(303)一側朝下方做一假想線，該假想線與中心線(C)交會處形成一鑽尖錐度(A3)，其中，由於本發明採取偏心的結構，故鑽尖錐度(A3)為A3/2，因此，本發明鑽身(302)包含第一中心切刃角(A1-1)、第二中心切刃角(A1-2)、逃隙角(A2-1)及鑽尖錐度(A3)所組成下構成一鑽刃(401、402)使得本發明具有鑽孔切削之功效。

請參閱第五圖，該鑽刃(401)其為具有斜切面的中心鑽刃，該鑽刃(402)係由該鑽尖(303)朝右下傾斜的弧狀 鑽刃，該鑽尖(303)恰由該鑽刃(401、402)所交會的最高點，並且鑽尖(303)為偏心，有效縮小中心靜點，有效降低切削時所造成的靜點阻力。實際使用時，本發明半圓鑽頭(一)在高速旋轉時，偏心的鑽尖(303)形成的隱藏支撐頂心具有中心靜點最小化，從軸心(C)往徑向延伸之結構剛性可達到最大化，可以理解到本發明的結構能克服習用鑽頭不足處。

考量到鑽頭的剛性及提供鑽身(302)在切削時要保持的支撐結構，因此，該鑽身(302)的外徑周長公式如下：L ，其中，L為半圓的外徑周長，D為鑽身(302)的直徑。

舉例而言，以2mm的鑽頭而言，其半圓的外徑周長等於π，製造商可製造剛好等於π外徑周長的鑽身(302)或者是略大於π外徑周長，這樣的設計能保持鑽頭在高速旋轉下鑽身(302)仍能具有良好的剛性與支撐性。

請參閱第八、九圖，本發明該鑽身(302)於切削時與材料形成一容屑空間，該容屑空間的截面積為 Amax ，A為容續空間的截面積，D為鑽身(302)的直徑。

本發明提高了容屑量，可順利地排出鐵屑，並且鐵屑有足夠的空間朝孔外排出，因此鐵屑不會一直在孔內摩擦，降低了排屑阻力，讓機台達到節能的優點。

請繼續參閱第八、九圖，當本發明進行切削時，鑽尖(303)與材料接觸時產生一軸向阻力(P)，然而本發 明的鑽尖(303)並不是設計在中央，因此鑽尖(303)反而變成一隱形轉動支撐頂心(P2)，將軸向阻力(P)化成分力(F2)，因此在切削作業時，本發明結構產生的軸向阻力(P)小，可迅速的完成切削作業，並保持孔徑精度且穩定性高，換言之即是在切削的過程中保持本發明動平衡狀態。

請繼續參閱第八、九圖，其中，該鑽身(302)在切削時，第一、二中心切削角(A1-1、A1-2)對材料進行切削，該鑽尖(303)除了當作隱形轉動支撐頂心(P2)外，進一步的鐵屑在轉動的過程中經過鑽尖(303)的位置時恰好形成多個斷屑點，每當鐵屑經過鑽尖(303)即斷屑，能造成鐵屑細小化，並配合前述的優點，讓鐵屑快速的排出，保持孔徑精度以及孔徑的表面精度。

本發明另一個特點在於偏心的鑽尖(303)與第一中心切刃角(A1-1)、第二中心切刃角(A1-2)、逃隙角(A2-1)及鑽尖錐度(A3)形成一鑽頭補強的結構，因此，在切削時將軸向阻力(P)分散，進而提高鑽頭的結構剛性，即使多次切削皆能保持鑽頭切削穩定性。

透過上述說明，本發明具有下列之優點：鑽身(302)為半圓的單刃結構能提高切削時容屑量，再者，鑽尖(303)以偏離鑽身(302)軸心(C)的設計方式，一方面保持著鑽尖(303)與第一至三邊的高低落差，使得鐵屑細小化，能使得排屑阻力小，節能之優點。又鑽尖(303)能當作隱形支撐 頂心，提高孔徑精度且提高鑽尖剛性。

呈上所述本發明所提供的結構特別適合應用在如深孔加工，由於切削時鑽尖(303)當作隱形支撐頂心使得切削時穩定性佳，鐵屑在孔內轉動1~2圈即斷屑，不會造成鐵屑擠壓與摩擦的現象，並且鑽頭在沒有鐵屑摩擦的情況下熱量自然低，可快速地連續切削，相對可縮短工時降低製造成本及節能之優點。

本發明除了第五到九圖的直刃結構外，如第十圖所示，該鑽身(302)亦可實施呈螺旋刃之造形，該螺旋處即形成排屑溝，因此透過附件一、二的實施方式，能應用在具有延展性高之材質以及深孔加工。

綜上所述，本發明構成該鑽身(302)以半圓單刃的設計方式能提高容屑量，並且鑽尖(303)在高速轉動透過第一中心切刃角(A1-1)、第二中心切刃角(A1-2)切削同時形成隱形轉動支撐頂心(P2)，提高孔徑的尺寸精度且穩定性高，且結構均未曾見於諸書刊或公開使用，誠符合發明專利申請要件，懇請 鈞局明鑑，早日准予專利，至為感禱。

需陳明者，以上所述乃是本發明之具體實施立即所運用之技術原理，若依本發明之構想所作之改變，其所產生之功能仍未超出說明書及圖式所涵蓋之精神時，均應在本發明之範圍內，合予陳明。

Claims (9)

1. 一種半圓鑽頭(一)，主要包含有：一柄身(301)、一鑽身(302)、二鑽刃(401、402)所構成；該鑽身(302)設置於該柄身(301)的一端，並且該柄身(301)與該鑽身(302)為同一軸心(C)：其特徵在於：該鑽身(302)呈一半圓單刃結構，該鑽身(302)設有一鑽尖(303)，該鑽尖(303)係設置在軸心(C)的一側，並且該鑽尖(303)為鑽身(302)之最高點；由該鑽身(302)剖溝為界能定義出一第一邊(304)與一第二邊(305)，該鑽尖(303)朝該鑽刃(401)傾斜形成一第一中心刀刃角(A1-1)，該鑽尖(303)朝該鑽刃(402)傾斜形成一第二中心切刃角(A1-2)，由該鑽尖(303)、該第一中心切刃角(A1-1)及該第二中心切刃角(A1-2)構成一傾斜的平面，再者，該鑽刃(401)其為具有斜切面的中心鑽刃，該鑽刃(402)係由該鑽尖(303)朝右下傾斜的弧狀鑽刃，該鑽尖(303)恰由該鑽刃(401、402)所交會的最高點，並且鑽尖(303)為偏心，有效縮小中心靜點，有效降低切削時所造成的靜點阻力。
2. 依據申請專利範圍第1項所述半圓鑽頭(一)，其中，該鑽身(302)的半圓周長為：L ，其中，L為半圓的外徑周長，D為鑽身(302)的直徑。
3. 依據申請專利範圍第1項所述半圓鑽頭(一)，其中，該鑽身(302)於切削時與材料形成一容屑空間，該容屑空間的 截面積為，A為容續空間的截面積，D為鑽身(302)的直徑。
4. 依據申請專利範圍第1項所述半圓鑽頭(一)，其中，該鑽尖(303)落在保持在該第一邊(304)與第二邊(305)所形成平面最高點位置。
5. 依據申請專利範圍第1項所述半圓鑽頭(一)，其中，該鑽尖(303)在切削時形成一隱形轉動支撐頂心，將軸向阻力化成分力。
6. 依據申請專利範圍第5項所述半圓鑽頭(一)，其中，該鑽尖(303)切削時，鑽尖(303)的位置時恰好形成多個斷屑點。
7. 依據申請專利範圍第1項所述半圓鑽頭(一)，其中，該鑽身(302)係呈直刃之結構。
8. 依據申請專利範圍第1項所述半圓鑽頭(一)，其中，該鑽身(302)係呈螺旋刃之結構。
9. 依據申請專利範圍第1項所述半圓鑽頭(一)，其中，該鑽刃(402)朝左下延伸形成一弧狀導角(403)，該弧狀導角(403)的最低點做一水平假想線以及沿著該弧狀導角(403)之底邊做一假想延伸線，該水平假想線與該假想的延伸線形成一逃隙角(A2-1)，由該弧狀導角(403)形成兩個傾斜的側邊，由該弧狀鑽刃(402)形成兩個傾斜的側邊，由該鑽尖(303)一側朝下方做一假想線，該假想線與 中心線(C)交會處形成一鑽尖錐度(A3)。