TWI642502B - Semi-circular drill bit (2) - Google Patents

Abstract

一種半圓鑽頭(二)，在切削時能同時產生隱藏式的頂心以及導柱功能藉以優化加工孔精度，欲成形的孔先由具有偏心的鑽尖、斷屑台階的切削刃切削，接續由鑽身、鑽刃持續增加孔徑，據此，鑽尖、階梯刃為偏心的結構，使中心靜點達到最小化，並將切削時產生的切屑細化進而達到鑽孔阻力最小化之優勢，提高切削孔徑的精度及穩定性，強化鑽尖、鑽刃以及鑽身剛性的半圓鑽頭(二)。

Description

半圓鑽頭(二)

本發明關於切削工具有關，特別是指一種具有半圓單刃的結構特徵的鑽頭，在切削時能同時產生隱藏式的頂心，欲成形的孔先由具有斷屑台階的鑽尖切削，接續由鑽身持續增加孔徑，據此，鑽尖為偏心的結構，使中心靜點達到最小化，並將切削時產生的切屑細化進而達到鑽孔阻力最小化之優勢，提高切削孔徑的精度，強化鑽尖、鑽身剛性的半圓鑽頭(二)。

按，習用麻花鑽頭主要是藉由兩個鑽刃來移除材料產生孔徑，當鑽頭切削材料時，由兩鑽刃產生之切屑順著排屑槽排出孔外，該切屑寬度大，在有限的排屑槽內(槽寬約1/4鑽頭直徑，切屑寬度約1/2鑽頭直徑)將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。

然而，對於小孔徑加工而言，切削阻力小，排除切屑順暢，但是對於大孔徑加工而言，當鑽頭的直徑越大時，在切 削材料所產生的的切削阻力隨之增加，因此容易導致鑽刃阻力過大，產生的寬大切屑被卡在排屑槽與孔徑及排屑槽產生摩擦高熱，造成孔徑表面粗糙(起毛)的情況，若持續切削下則會造成鑽頭燒融，進而產生鑽刃崩刃更會產生鑽深斷裂的問題。

為了解決上述的問題，在中華民國發明專利第I273937號之導柱式鑽頭，如第一、二圖所示，該鑽頭(101)設有一中心導柱(102)，在切削時該導柱(102)具有中心導引鑽切之功效以及提升鑽頭(101)切屑時之剛性，使得孔徑之位置精度得以提昇。但是該案件仍然有下列的缺點：(1)鑽尖(103)設置在中心處即是靜點，在切削時鑽尖(103)沒有切削功能反而增加切削阻力；(2)如該案的第5圖所示，為了降低切削阻力，在鑽刃(104)上設有多個凹槽(105)，此種切削邊之非連續直線切割線的設計可增加鑽頭(101)的切屑能力，且降低切屑成團狀捲在鑽刃(104)的末端。透過這類型的結構一方面縮小了鑽尖(303)，另一方面透過複數的切刃將切屑細小化，減少排屑阻力；惟，在鑽刃(104)上研磨出凹槽(105)能降低切削阻力也同時降低鑽頭(101)剛性，因此加工必須降低進給率避免鑽頭(101)磨耗，這樣的方式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。

本發明的主要目的即在於提供一種半圓鑽頭(二)，具有半圓單刃的結構特徵，該鑽身上設有至少一個以上的斷屑台 階，其具備斷屑功能以及在轉動時同時形成中心頂心功能，欲成型孔徑精度高且穩定性高。

本發明的另一目的即在於提供一種半圓鑽頭(二)，該鑽身具有倒錐度，且鑽身延伸部位徑向縮小，其優點在於在轉動所產生的摩擦阻力、微細切屑的摩擦阻力可大幅降低，並會得優異的孔加工精度穩定特性。

本發明的再一目的即在於提供一種半圓鑽頭(二)，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，一方面能消除切削所造成的鑽尖阻力，另一方面在孔徑中依據鑽尖與至少一個以上的斷屑台階的位置形成複數個斷屑點，使得切屑細小化，更容易排出；再者孔徑尺寸與精度高。

可以達到上述目的的結構，請參閱第三至八圖，包含有：一柄身(301)、一鑽身(302)、一鑽尖(303)、一斷屑台階(304)與一階梯刃(307)所構成，該斷屑台階(304)設置在該鑽身(302)頂部並沿著中心軸(C)朝遠離該鑽身(302)的方向延伸一距離，該斷屑台階(304)的直徑小於該鑽身(302)頂部的直徑，該鑽尖(303)係由該斷屑台階(304)延伸出的中心切刃(401)與鑽刃(402)所構成，該鑽身(302)與該斷屑台階(304)呈半圓形的單刃結構，該鑽尖(303)設置在中心軸(C)的一側，該鑽尖(303)係該斷屑台階(304)延伸出的中心切刃(401)、鑽刃(402)的最高點，由該鑽身(302)的剖面為界能定義出一第一邊(305)、一第二邊(306)，從該第一邊(305)一側該鑽尖(303) 朝著鑽刃(401)方向傾斜形成一第一中心切刃角(A1-1)[參閱第四圖，鑽刃(401)與X方向之夾角]，該鑽身(302)與該斷屑台階(304)形成一螺旋狀的階梯刃(307)，該階梯刃(307)具有階梯切削角(A2)[參閱第五圖，階梯刃(307)與Y方向之夾角]，從該第二邊(306)一側該鑽尖朝著鑽刃(402)方向傾斜形成一第二中心切刃角(A1-2)[參閱第四圖，鑽刃(402)與Y方向之夾角]，並且該鑽身(302)與該鑽尖(303)的同一側設置一鑽身逃隙後角(A5)。

請參閱第三至五圖，進一步定義本發明各個刃部的特點：首先，該鑽尖(303)係由一中心切刃(401)[即是第四圖具有傾斜平的切刃處]與一從鑽尖(303)朝右下方傾斜弧狀的鑽刃(402)所構成的結構，其可對加工物透過中心切刃(401)、鑽刃(402)切削；該斷屑台階具有一定距離的導柱(403)與在該導柱(403)側邊的台階切刃(404)所構成的結構；該階梯刃(307)則是由該台階切刃(404)與鑽身切刃(405)所構成的切削刃部。

透過上述的結構本發明可獲得的優點簡述如下：該鑽尖(303)、該斷屑台階(304)在高速轉動切削材料且同時形成隱形轉動支撐頂心，在實際作業時該鑽尖(303)與斷屑台階(304)先切削出較小孔徑，接續由該階梯刃(307)對孔加工切削大於該斷屑台階(304)的孔徑，跟習用技術相較下本發明切屑細小化具有(結構強化之優勢)節能的功效；又，該鑽尖(303)與該斷屑台階(304)為偏心的設計，一方面讓中心靜點最小化，另一方在切削作業中形成隱藏式頂心能保持左右的平衡，且強化鑽尖(303)的剛性，提高孔徑精 度且鑽頭的穩定性高。

在本發明的實施方式中，如第六圖所示，該鑽身(302)具有該鑽身逃隙後角(A5)一側可選擇性的研磨出一鑽身切刃寬(H)，其可保持著該鑽身(302)在孔加工時切刃強度增加鑽身(302)的使用壽命，可依據切削的材料有不同的鑽身切刃寬(H)。

在本發明的實施方式中，如第六圖所示，該第一邊(305)觀視時，該鑽身(302)具有鑽身倒錐度(A4)，且鑽身(302)延伸部位徑向縮小藉以降低接觸面積，其優點在於在轉動所產生的摩擦阻力、微細切屑的摩擦阻力可大幅降低，並會得優異的孔加工精度穩定特性，與習用技術鑽身為等徑結構相較下，習用結構鑽身與孔接觸面過大，產生的摩擦阻力過大，導致加工的孔尺寸、表面精度不穩定。

在本發明的實施方式中，如第七圖的俯視位置所示，該鑽身逃隙後角(A5)連接有一支撐圓周面(308)，該支撐圓周面(308)上可選擇性的設置至少一個以上的逃隙溝槽(A5-2)，藉由鑽身逃隙後角(A5)與逃隙溝槽(A5-2)的設置可減少支撐圓周面(308)與工件的接觸面積、將微細切屑排入逃隙溝槽(A5-2)內，進一步降低摩擦阻力、細微切屑的摩擦阻力以及提高孔表面精度。(實施方式詳細說明)

在前述的半圓頂心鑽頭中，該鑽尖(303)與該斷屑台階(304)在切削時形成多個斷屑點，可降低切削阻力與切屑細小化。(實施方式詳細說明)

本發明可以選用如第三至八圖所示的半圓直刃結構外，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，能應用在具有延展性高之材質以及深孔加工。

「習用」

(101)‧‧‧鑽頭

(102)‧‧‧導柱

(103)‧‧‧鑽尖

(104)‧‧‧鑽刃

(105)‧‧‧凹槽

「本發明」

(301)‧‧‧柄身

(302)‧‧‧鑽身

(303)‧‧‧鑽尖

(304)‧‧‧斷屑台階

(305)‧‧‧第一邊

(306)‧‧‧第二邊

(307)‧‧‧階梯刃

(308)‧‧‧支撐圓周面

(401)‧‧‧中心切刃

(402)‧‧‧鑽刃

(403)‧‧‧導柱

(404)‧‧‧台階切刃

(405)‧‧‧鑽身切刃

(A1-1)‧‧‧第一中心切刃角

(A1-2)‧‧‧第二中心切刃角

(A2)‧‧‧階梯切削角

(A4)‧‧‧鑽身倒錐度

(A5)‧‧‧鑽身逃隙後角

(A5-2)‧‧‧逃隙溝槽

(C)‧‧‧中心軸

(H)‧‧‧鑽身切刃寬

(S)‧‧‧斷屑點

第一圖係習用具有導柱的鑽頭結構示意圖。

第二圖係習用結構之導柱部局部放大圖。

第三圖係本發明之結構立體圖。

第四圖係該鑽尖與該斷屑台階之局部放大圖。

第五圖係該階梯刃之局部放大圖

第六圖係該第一邊之結構示意圖。

第七圖係該第二邊之結構示意圖。

第八圖係本發明使用狀態圖。

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：請參閱第三至八圖，本發明之半圓鑽頭(二)主要包含有：一柄身(301)、一鑽身(302)、一鑽尖(303)、一斷屑台階(304)與一階梯刃(307)所構成。

該柄身(301)與該鑽身(302)以及該斷屑台階(304)皆為同一中心軸(C)之結構。

請參閱第三至五圖，該斷屑台階(304)設置在該鑽身(302)頂部並沿著中心軸(C)朝遠離該鑽身(302)的方向延伸一距離(形成一具有支撐的導柱)，該斷屑台階(304)的直徑小於該階梯刃(307)之直徑，該鑽尖(303)係由該斷屑台階(304)延伸出的兩鑽刃(401、402)所構成。

請參閱第三至七圖，該鑽身(302)與該斷屑台階(304)呈半圓形的單刃結構，該鑽尖(303)設置在中心軸(C)的一側(換言之即是偏心的結構)，該鑽尖(303)係該斷屑台階(304)延伸出的鑽刃(401、402)的最高點，由該鑽身(302)的剖面為界能定義出一第一邊(305)、一第二邊(306)，從該第一邊(305)一側該鑽尖(303)朝著鑽刃(401)方向傾斜形成一第一中心切刃角(A1-1)[參閱第四圖，鑽刃(401)與X方向之夾角]，該鑽身(302)與該斷屑台階(304)形成一螺旋狀的階梯刃，該階梯刃(307)具有階梯切削角(A2)[參閱第五圖，階梯刃(307)與Y方向之夾角]，從該第二邊(306)一側該鑽尖朝著鑽刃(402)方向傾斜形成一第二中心切刃角(A1-2)[參閱第四圖，鑽刃(402)與Y方向之夾角]，並且該鑽身(302)與該鑽尖(303)的同一側設置一鑽身逃隙後角(A5)。若孔徑較大時，該斷屑台階(304)亦可設有一與該鑽身逃隙後角(A5)平行的斷屑台階逃隙溝槽(圖未表示)。

請參閱第三至五圖，進一步定義本發明各個刃部的特點：首先，該鑽尖(303)係由一中心切刃(401)[即是第四圖具有傾 斜平的切刃處]與一從鑽尖(303)朝右下方傾斜弧狀的鑽刃(402)所構成的結構，其可對加工物透過中心切刃(401)、鑽刃(402)切削；該斷屑台階具有一定距離的導柱(403)與在該導柱(403)側邊的台階切刃(404)所構成的結構；該階梯刃(307)則是由該台階切刃(404)與鑽身切刃(405)所構成的切削刃部。

透過上述的結構，本發明可獲得的優點簡述如下：如第八圖所示，該鑽尖(303)、該斷屑台階(304)在高速轉動切削材料且同時形成隱形轉動支撐頂心，將切削時產生的軸向阻力化成多個分力，本發明的鑽尖(303)不在中心，因此中心靜點達到最小化、軸向阻力小，每一個刃部在轉動下阻力小自然可增加切削的進給率提高工作效率同時保持著孔徑精度且穩定性高。

請參閱第八圖，在實際作業時該鑽尖(303)與斷屑台階(304)先切削出較小孔徑，接續由該階梯刃(307)對孔加工切削大於該斷屑台階(304)的孔徑具有節能的功效；又，該鑽尖(303)與該斷屑台階(304)為偏心的設計，在切削作業中形成隱藏式頂心能保持左右的平衡(即是切削保持動平衡)，且強化鑽尖(303)的剛性，提高孔徑精度且鑽頭的穩定性高。

請參閱第四至七圖(特別是第六圖C處的局部放大圖)，該鑽身(302)具有該鑽身逃隙後角(A5)一側可選擇性的研磨出一鑽身切刃寬(H)，其可保持著該鑽身(302)在孔加工時切刃強度增加鑽身(302)的使用壽命，可依據切削的材料特性有不同的鑽身切刃寬(H)。

請參閱第三至七圖，從第一邊(305)觀視時，該鑽身具有鑽身倒錐度(A4)，且鑽身(302)延伸部位徑向縮小，其優點在於在轉動所產生的摩擦阻力、微細切屑的摩擦阻力可大幅降低，並會得優異的孔加工精度穩定特性，與習用技術鑽身為等徑結構相較下，習用結構鑽身與孔接觸面過大，產生的摩擦阻力過大，導致加工的孔尺寸、表面精度不穩定。在部分實施方式中，該斷屑台階(304)亦可具有鑽身倒錐度(A4)之特徵結構。

如第七圖所示，該鑽身逃隙後角(A5)連接有一支撐圓周面(308)，該支撐圓周面(308)上可選擇性的設置至少一個以上的逃隙溝槽(A5-2)，藉由鑽身逃隙後角(A5)與逃隙溝槽(A5-2)的設置可減少支撐圓周面(308)與工件的接觸面積，進一步降低摩擦阻力、細微切屑之摩擦阻力以及提高孔表面精度。在第七圖中，可以等分的設置逃隙後角(A5-2)，亦可如第四、六圖只有一個逃隙後角(A5-2)，其中，該逃隙後角(A5-2)除了第七圖為平面的結構，亦可如第六圖所示，該逃隙後角(A5-2)為圓弧狀的凹槽結構，進一步的該逃隙溝槽(A5-2)在轉動時也能將微細切屑排入溝槽內，降低細屑與孔徑磨擦發生之可能，藉以提高孔表面精度與鑽頭壽命。

請參閱第八圖，本發明在轉動時，該鑽尖(303)與該斷屑台階(304)、階梯刃(307)恰形成多個斷屑點(即是虛線表示位置)，每當切屑經過斷屑點即斷屑，使得切屑細小化，可降低切削阻力與鑽孔阻力最小化的優勢，切削所產生細小化的切屑快速的排出孔中，減少切屑持續在孔內摩擦，並提高孔表面精度。

本發明可以選用如第三至八圖所示的半圓直刃結構外，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，能應用在具有延展性高之材質以及深孔加工。

透過上述說明，本發明具有下列之優點：當要切削大孔徑、深孔加工時，將切削時該鑽身(302)、鑽尖(303)、斷屑台階(304)、階梯刃(307)產生的軸向阻力化成多個分力，本發明的軸向阻力小、中心靜點最小化，自然可增加切削的進給率提高工作效率同時保持著孔徑精度且穩定性高。且當本發明運用上述所有的技術特徵，鑽身倒錐度(A4)更能減少鑽身(302)與孔之間的摩擦阻力，同時鑽身逃隙後角(A5)以及至少一個以上的逃隙溝槽(A5-2)也能減少鑽身(302)與孔的接觸面積，同時輔助排屑，提高孔精度，進一步提升產業升級。

綜上所述，本發明構成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(二)，主要包含有：一柄身(301)、一鑽身(302)、一鑽尖(303)、至少一斷屑台階(304)與一階梯刃(307)所構成，該斷屑台階(304)設置在該鑽身(302)頂部並沿著中心軸(C)朝遠離該鑽身(302)的方向延伸一距離，該斷屑台階(304)的直徑小於該鑽身(302)頂部的直徑，該鑽尖(303)係由該斷屑台階(304)延伸出的一中心切刃(401)、一朝右下方傾斜弧狀的鑽刃(402))所構成，該鑽身(302)與該斷屑台階(304)呈半圓形的單刃結構，該鑽尖(303)設置在中心軸(C)的一側，該鑽尖(303)係該斷屑台階(304)延伸出的鑽刃(401、402)的最高點，由該鑽身(302)的剖面為界能定義出一第一邊(305)、一第二邊(306)，從該第一邊(305)一側該鑽尖(303)朝著鑽刃(401)方向傾斜形成一第一中心切刃角(A1-1)，該鑽身(302)與該斷屑台階(304)形成一螺旋狀的階梯刃(307)，該斷屑台階(304)具有一定距離的導柱(403)與在該導柱(403)側邊的台階切刃(404)所構成的結構；該階梯刃(307)具有階梯切削角(A2)，從該第二邊(306)一側該鑽尖朝著鑽刃(402)方向傾斜形成一第二中心切刃角(A1-2)，該階梯刃(307)則是由該台階切刃(404)與鑽身切刃(405)所構成的切削刃部並且該鑽身(302)與該鑽尖(303)的同一側設置一鑽身逃隙後角(A5)。
2. 依據申請專利範圍第1項所述半圓鑽頭(二)，其中，該鑽身(302)具有該鑽身逃隙後角(A5)一側可選擇性的研磨出一鑽身切刃寬(H)。
3. 依據申請專利範圍第1項所述半圓鑽頭(二)，其中，該鑽身(302)具有鑽身倒錐度(A4)，且鑽身(302)延伸部位徑向縮小。
4. 依據申請專利範圍第1項所述半圓鑽頭(二)，其中，該鑽身逃隙後角(A5)連接有一支撐圓周面(308)，該支撐圓周面(308)上可選擇性的設置至少一個以上的逃隙溝槽(A5-2)，藉由鑽身逃隙後角(A5)與逃隙溝槽(A5-2)的設置可減少支撐圓周面(308)與工件的接觸面積並且能將微細切屑排入溝槽內，降低細屑與孔徑磨擦發生之可能，藉以提高孔表面精度與鑽頭壽命。
5. 依據申請專利範圍第1項所述半圓鑽頭(二)，其中，該鑽尖(303)與該斷屑台階(304)在切削時形成多個斷屑點。
6. 依據申請專利範圍第1項所述半圓鑽頭(二)，其中，該鑽身(302)呈直刃之造形。
7. 依據申請專利範圍第1項所述半圓鑽頭(二)，其中，該鑽身(302)呈螺旋刃之造形。
8. 依據申請專利範圍第1項所述半圓鑽頭(二)，其中，該斷屑台階(304)亦可設有一與該鑽身逃隙後角(A5)平行的斷屑台階逃隙溝槽。
9. 依據申請專利範圍第1項所述半圓鑽頭(二)，其中，該斷屑台階(304)亦可具有鑽身倒錐度(A4)之特徵結構。