TWM631853U - 微型刀具結構 - Google Patents
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Abstract
一種微型刀具結構，其包含有：一柄身；一刃身，連接於該柄身並沿該柄身之軸向延伸；以及一刃尖，設於該刃身遠離該柄身之一端，其中該刃尖與該刃身之材質不同，且該刃尖之硬度大於該刃身之硬度。藉由該刃尖的材質選擇比鎢鋼更硬的材料，使該刃尖的硬度大於該刃身的硬度，藉此提高整體刃尖的硬度、耐磨性及抗衝擊韌性，使其可在切削硬度較高的工件時防止斷裂，相對延長其使用壽命。另一方面，該刃尖利用不同角度之切削部的結構設計，使該刃尖在切削時產生的切屑更細，減少因排屑不良導致刀具損壞的情況發生。
Description
本創作係與工具機之加工刀具有關，特別是指一種體積小且利用超硬材料強化結構強度進而提升切削效率與使用壽命之微型刀具結構。
按，在製造業中傳統的加工方法通常採用尺寸較大的刀具以較低的速度進行加工。一般來說，尺寸較大的刀具本身在設計上並不適合完成較複雜的加工。如今，工件的種類在不斷增多，同時工件的尺寸在不斷的縮小。製造小型化的趨勢要求製造工藝必須進行相對應的變革。這種日益增長的需求要求人們重新思考如何用更小刃徑的刀具實現更高效率的加工。因此，業界紛紛開始進行「微型刀具」的相關研發。
微型刀具在一般之定義中包含直徑6.35mm(0.25”)以下的銑刀或鑽頭。這種小直徑的刀具對於複雜、精細加工必不可少，且採用高速主軸可獲得最佳加工效果。然，刀具的直徑越小，要求的主軸轉速越高，而大多數常規工具機的主軸很難達到如此高的速度。為了用微型刀具進行加工，常規工具機必須低速運轉，且微型刀具脆性較大而更容易折損。常規的CNC加工工具機在採用小直徑的刀具在中低轉速進行加工時，通常會導致進給不合理及代價高昂的刀具損壞之情況。
排屑不良是刀具損壞的另一項主要原因之一。事實上，因排屑不良而損壞的微型刀具比採用不合理的切削參數而損壞的微型刀具更多。相較於較大的刀具具有較大的質量，因此對加工過程中產生的切屑具有一定的回彈作用，微型刀具容易因質量小且脆性較大而更容易折損。因此，如何使微型刀具的結構強度提升使其不會輕易因脆性或切屑而折損，是工具機領域之相關業者亟待解決的問題之一。
本創作之主要創作目的在於提供一種微型刀具結構，其可以提高刀具的結構強度，有效延長刀具之使用壽命並提高精密加工之安全性。
為達上述創作目的，本創作揭示一種微型刀具結構，其包含有：一柄身；一刃身，連接於該柄身並沿該柄身之軸向延伸；以及一刃尖，設於該刃身遠離該柄身之一端，其中該刃尖與該刃身之材質不同，且該刃尖之硬度大於該刃身之硬度。
在一實施例中，該刃尖具有一第一切削部及一第二切削部；該第一切削部位於該刃尖之軸向最前端，該第二切削部連接於該第一切削部之後端；其中該第一切削部之側緣形成一第一切削角度，該第二切削部之側緣形成一第二切削角度，且該第一切削角度大於該第二切削角度。
在一實施例中，該第一切削角度為137度，該第二切削角度為92度。
在一實施例中，該刃尖更具有一第三切削部，連接於該第二切削部之後端；該第三切削部之側緣形成一第三切削角度，且該第二切削角度大於該第三切削角度。
在一實施例中，該第三切削角度為25度。
在一實施例中，該柄身在鄰近該刃身處具有一錐部，該錐部之側緣所夾角度為47度。
在一實施例中，該刃身具有一第一刀刃面及一第二刀刃面呈雙螺旋狀環繞於該刃身周緣；同一側之該第一刀刃面平行於該第二刀刃面，且該第一刀刃面與該柄身之軸向所夾角度為32度。
在一實施例中，該柄身及該刃身為一體成形之結構。
在一實施例中，該柄身及該刃身之材質為鎢鋼。
在一實施例中，該刃尖之材質為聚晶鑽石。
本創作所產生的功效在於該刃尖的材質選擇比鎢鋼更硬的材料例如PCD，使該刃尖的硬度大於該刃身的硬度，藉此提高整體刃尖的硬度、耐磨性及抗衝擊韌性，使其可在切削硬度較高的工件時防止斷裂，相對延長其使用壽命。另一方面，該刃尖的該第一切削部、該第二切削部與該第三切削部的結構，使該刃尖在切削時產生的切屑更細，藉此切屑容易沿排屑槽排出，減少排屑不良導致刀具損壞的情況發生，且工件因切削所產生的毛邊情形也更少，整體而言本創作可提升切削過程中刀具的使用效率與使用壽命。
以下即依本創作的目的與功效，茲舉出較佳實施例，並配合圖式詳細說明。
請參閱第1圖及第2圖所示，本創作之一較佳實施例所提供之微型刀具結構，主要包含有：一柄身10、一刃身20及一刃尖30。其中：
該柄身10概呈柱狀，一端連接於該刃身20。其中該柄身10在鄰近該刃身20處具有一錐部12以及一柱部14，用以提高該柄身10與該刃身20連接處之剛性。該錐部12之外徑沿遠離該柄身10之方向漸縮，使其側緣形成一錐角α。在本實施例中，該錐部12之該錐角α為47度。該柱部14具有實質上相同之外徑，一端連接該錐部12的細端，另一端則連接該刃身20。
該刃身20為一螺旋柱狀結構，設於該柄身10之一端並沿該柄身10之軸向延伸，且其外徑小於該柄身10之外徑。該刃身20具有一第一刀刃面22及一第二刀刃面24。該第一刀刃面22與該第二刀刃面24概呈雙螺旋狀環繞於該刃身20周緣，使同一側的該第一刀刃面22及該第二刀刃面24呈平行狀且彼此交錯排列，其中該第一刀刃面22與該柄身10之軸向夾一螺旋角β，該螺旋角β可減小該第一及第二刀刃面22,24與工件孔壁的摩擦，在本實施例中該螺旋角β為32度。該刃身20更具有一第一排屑槽26及一第二排屑槽28，該第一排屑槽26及該第二排屑槽28亦呈雙螺旋狀環繞於該刃身20周緣，其中該第一排屑槽26形成於該第一刀刃面22及該第二刀刃面24之間；該第二排屑槽28形成於相鄰該第一排屑槽26之該第一刀刃面22及該第二刀刃面24之間，使同一側的該第一排屑槽26及該第二排屑槽28呈平行狀且彼此交錯排列，藉此切削時所產生的切屑可沿該第一排屑槽26及該第二排屑槽28向外排出。另外，在本實施例中該刃身20與該柄身10係為一體成形之結構，其材質為鎢鋼(主要成分包含碳化鎢之合金)。
請參閱第3圖所示，該刃尖30設於該刃身20遠離該柄身10之一端，其外型係接續該刃身20之刀刃面與排屑槽結構。該刃尖30由其尖端往該刃身20的軸向方向依序具有一第一切削部32、一第二切削部34及一第三切削部36。該第一切削部32位於該刃尖30之軸向中心處，同時位於該刃尖30之軸向最前端；該第二切削部34連接於該第一切削部32後端；該第三切削部36則連接於該第二切削部34後端。其中，該第一切削部32具有一第一切削角度θ1，該第一切削角度θ1為該第一切削部32之側緣所夾之角度；該第二切削部34具有一第二切削角度θ2，該第二切削角度θ2為該第二切削部34之側緣所夾之角度；該第三切削部36具有一第三切削角度θ3，該第三切削角度θ3為該第三切削部36之側緣所夾之角度。其中，該第一切削角度θ1大於該第二切削角度θ2，且該第二切削角度θ2大於該第三切削角度θ3，藉此該刃尖30之側緣形成接近圓弧狀的連續彎折面。在本實施例中，該第一切削角度θ1為137度；該第二切削角度θ2為92度；該第三切削角度θ3為25度。該刃尖30更具有一連接部38，一端連接於該第三切削部36之後端，另一端連接於該刃身20，且其側緣沿該第三切削部36之後端往該刃身20的方向漸縮。在材質方面，該刃尖30之材質與該刃身20不同，且該刃尖30之硬度大於該刃身20之硬度。在本實施例中，該刃尖30之材質係為聚晶鑽石(Polycrystalline Diamond，簡稱PCD)，經高溫燒結，再以雷射切割成形，並透過真空焊接等技術與該刃身20結合，在另一實施例中，該刃尖30之材質亦可為鑽石或立方氮化硼(Cubic Boron Nitride，簡稱CBN)等硬度大於鎢鋼的超硬材料。
藉由上述各元件結構所組合而成之本創作，係在提供一種微型刀具結構。其實際操作應用如下：
請參閱第4圖所示，該柄身10係用以連接於一驅動主軸(圖未示)，受該驅動主軸驅動而進行高速旋轉並帶動該刃身20及該刃尖30轉動，藉此對欲加工之一工件40進行切削。由於該刃尖30之材質為PCD材料，其具有極高的硬度與耐磨性，又具有良好的抗衝擊韌性，與鎢鋼相比其硬度與切削速度均高出數倍。因此透過該刃尖30之超高硬度能夠切削硬度更高的工件，其應用範圍大於一般刃尖為高速鋼或鎢鋼等材質的刀具，且因其材料特性不易損壞，可相對延長刀具之使用壽命。在切削過程中，藉由該刃尖30之該第一切削部32、該第二切削部34及該第三切削部36之結構，可增加切削速度，並使該刃尖30在切削時產生的切屑更細，藉此切屑更容易沿該第一排屑槽26及該第二排屑槽28排出，減少因排屑不良導致刀具損壞的情況發生。另一方面，工件因切削所產生的毛邊情形也相對減少。總體而言，本創作可提升切削過程中刀具的使用效率與使用壽命。
綜上所述，本創作所提供之微型刀具結構，藉由該刃尖30的材質選擇比該刃身20的鎢鋼更硬的材料(例如本實施例之PCD)，使該刃尖30的硬度大於該刃身20的硬度，藉此提高整體刃尖30的硬度、耐磨性及抗衝擊韌性，使其可在切削硬度較高的工件時防止斷裂，相對延長其使用壽命。另一方面，該刃尖30的該第一切削部32、該第二切削部34與該第三切削部36的結構，使該刃尖30在切削時產生的切屑更細，藉此切屑容易沿該等排屑槽26，28排出，減少排屑不良導致刀具損壞的情況發生，且工件因切削所產生的毛邊情形也更少，整體而言本創作可提升切削過程中刀具的使用效率與使用壽命。
以上乃本創作之較佳實施例以及設計圖式，惟較佳實施例以及設計圖式僅是舉例說明，並非用於限制本創作技藝之權利範圍，凡以均等之技藝手段、或為下述「申請專利範圍」內容所涵蓋之權利範圍而實施者，並不脫離本創作之範疇而為申請人之權利範圍。
10:柄身
12:錐部
14:柱部
20:刃身
22:第一刀刃面
24:第二刀刃面
26:第一排屑槽
28:第二排屑槽
30:刃尖
32:第一切削部
34:第二切削部
36:第三切削部
38:連接部
40:工件
α:錐角
β:螺旋角
θ1:第一切削角度
θ2:第二切削角度
θ3:第三切削角度
第1圖係本創作之一較佳實施例的外觀圖。 第2圖係本創作之一較佳實施例的柄身與刃身連接處之局部放大側視圖。 第3圖係本創作之一較佳實施例的刃尖之局部放大側視圖。 第4圖係本創作之一較佳實施例在切削工件時的示意圖。
10:柄身
20:刃身
30:刃尖
Claims (10)
- 一種微型刀具結構，其包含有： 一柄身； 一刃身，連接於該柄身並沿該柄身之軸向延伸；以及 一刃尖，設於該刃身遠離該柄身之一端，其中該刃尖與該刃身之材質不同，且該刃尖之硬度大於該刃身之硬度。
- 如請求項1所述之微型刀具結構，其中該刃尖具有一第一切削部及一第二切削部；該第一切削部位於該刃尖之軸向最前端，該第二切削部連接於該第一切削部之後端；其中該第一切削部之側緣形成一第一切削角度，該第二切削部之側緣形成一第二切削角度，且該第一切削角度大於該第二切削角度。
- 如請求項2所述之微型刀具結構，其中該第一切削角度為137度，該第二切削角度為92度。
- 如請求項2所述之微型刀具結構，其中該刃尖更具有一第三切削部，連接於該第二切削部之後端；該第三切削部之側緣形成一第三切削角度，且該第二切削角度大於該第三切削角度。
- 如請求項4所述之微型刀具結構，其中該第三切削角度為25度。
- 如請求項1所述之微型刀具結構，其中該柄身在鄰近該刃身處具有一錐部，該錐部之側緣所夾角度為47度。
- 如請求項1所述之微型刀具結構，其中該刃身具有一第一刀刃面及一第二刀刃面呈雙螺旋狀環繞於該刃身周緣；同一側之該第一刀刃面平行於該第二刀刃面，且該第一刀刃面與該柄身之軸向所夾角度為32度。
- 如請求項1所述之微型刀具結構，其中該柄身及該刃身為一體成形之結構。
- 如請求項8所述之微型刀具結構，其中該柄身及該刃身之材質為鎢鋼。
- 如請求項1所述之微型刀具結構，其中該刃尖之材質為聚晶鑽石。
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| GD4K | Issue of patent certificate for granted utility model filed before june 30, 2004 |