刀具连接的螺纹结构的制作方法

本发明涉及一种刀具的连接结构，特别是指一种刀具连接的螺纹结构。

背景技术：

一般现有的舍弃式刀具为增加其多功性，常将搪孔刀、钻头及端铣刀等多种功能合而为一，使用刀杆搭配一刀头与刀杆组合连接的结构方达到多种切削刀具更换使用的目的，请参阅图6及图7所示，现有多功能刀具包含一刀杆40及一刀头50，所述刀杆40的一端设有一受接部41，该受接部41设为一内环孔411及一内螺纹412的结构，所述的刀头50可设为舍弃式铣刀、舍弃式钻头或是舍弃式搪孔刀，所述的刀头50另一端设为一连接部51，该连接部51设为一定位杆511及一外螺纹512的结构，所述刀头50与刀杆40藉由连接部51与受接部41的螺合连接，形成一可替换不同功能刀头50的切销刀具。

然而前述刀具的刀杆40与刀头50的连接是藉由定位杆511与内环孔411的定位支撑及外螺纹512、内螺纹412相互锁固，然而一般内、外螺纹的螺固配合皆采用松配合的级距，螺纹锁固的部位在刀具切削加工时将会产生微摇晃的现象，请参阅图7所示，该刀头50在横向铣削加工时，刀具承受进刀负荷 F，连接部51因受到负荷 F的力量以刀杆40的端部(即刀杆40与刀头50的肩部52相互抵靠的位置)为旋转中心 C产生一力矩 M，使得该连接部51亦以该旋转中心C 且顺着力矩M 的方向产生微量的偏转，该连接部51将会偏移一边，然而该刀具为旋转加工，当受力的刀刃旋转离开成非切削状态时，便开始呈现松弛的状态，由另一切削而承受进刀负荷 F，据此该刀具的2个切刃在承受进刀负荷 F与非承受负荷之间造成晃动，且刀具旋转速度越高，晃动的频率越高，由于晃动必使得刀具在切削时产生颤抖，工件的切削表面会留下颤振刀痕，加工机主轴的负载将会增高，导致切削深度及速率将会降低，直接影响加工效率及产能。

习用多种功能合一的刀具，藉用螺纹结构做为刀杆与刀头连接的结构，然而该螺纹结构的螺固配合接采用松配合的级距，螺纹锁固部位在刀具加工受力时将会产生微摇晃的现象，进而使该刀具在切削时产生颤抖，工件的切削表面会留下颤振刀痕，加工机主轴的负载将会增高，致切削深度及速率将无法提高，影响加工效率及产能。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种在切削时刀具不会有颤振的现象，可提高切削速度及进给量，提升切削速率的刀具连接的螺纹结构。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种刀具连接的螺纹结构，其设于一刀具内作为连接该刀具的刀杆及刀头的结构，该刀具包含一刀杆及一刀头，所述刀杆一端的孔内设有一受接部，该受接部包含一内环孔及一内螺纹；所述刀头一端设为切削刀具的结构，该刀头的另一端延伸设有一连接部，该连接部包括一定位杆及一外螺纹，所述刀头与刀杆通过连接部与受接部螺合连接，所述外螺纹结构具有一外圆直径及一根径，该外圆直径的外型轨迹为一圆直杆状，该根径的轨迹为一具有一角度，形成一具有锥度的螺纹根径。

所述刀头的外螺纹的根径轨迹的角度介于0.5°~3°之间。

所述刀头所设外螺纹的根径轨迹角度是由外螺纹的最外端逐渐朝向内端扩大，使其长度区分为松配合区、紧配合区及干涉配合区三种不同螺合配合的级距。

所述刀头的外圆直径的外形轨迹随着所述根径轨迹具有一相同的角度，形成为一具有锥度的螺纹。

所述刀杆的受接部位置及刀头的连接部位置借由热处理提高该内螺纹及外螺纹的刚性。

所述刀杆的受接部热处理的硬度值范围为HRC40~60之间。

所述刀头的连接部位置热处理的硬度值范围为HRC25~40之间。

采用上述结构后，本发明刀具连接的螺纹结构其刀头藉由外螺纹与刀杆的内螺纹形成紧配合及干涉配合，延长了刀杆与刀头在径向的紧密套合，当刀头在切削时受到进刀负荷，除了由定位杆与内环孔套合位置及刀头与刀杆端面轴向螺固的位置抵抗外，更加上外螺纹与内螺纹螺合部位紧密套合并抵抗该进刀负荷，且旋转的刀具在刀刃受力改变时仍并不会造成刀头的振动，因此刀具在切削时将不会有颤振的现象，切削速度及进给量将可以提高，提升切削速率。

附图说明

图1为本发明刀杆与刀头的平面系统图；

图2为本发明刀头的平面示意图；

图3为本发明刀具的组合平面图；

图4为本发明刀具铣削时的受力示意图；

图5为本发明外螺纹的实施示意图；

图6为现有舍弃式刀具的平面系统图；

图7为现有舍弃式刀具的平面组合图。

其中：

10刀杆 20刀具

21受接部 211内环孔

212内螺纹

30刀头 31连接部

311定位杆 312外螺纹

32切削刀具

刀杆40 41受接部

411内环孔 412内螺纹

50刀头 51连接部

511定位杆 512外螺纹

52肩部

DO外圆直径 Di根径

θ微小角度 a松配合区

b紧配合区 c干涉配合区

C旋转中心 M力矩

F进刀负荷 R反作用力。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

请参阅图1至图3所示，本发明刀具连接的螺纹结构，是设于一刀具10内作为连接该刀具10的刀杆20及刀头30的结构，该刀具10包含一刀杆20及一刀头30，其中:

刀杆20，其一端的孔内设有一受接部21，该受接部21包含一内环孔211及一内螺纹212；

刀头30，其一端设为切削刀具32的结构，所述的切削刀具32至少包含了铣刀、钻头等，该刀头30的另一端延伸设有一连接部31，该连接部31设为一定位杆311及一外螺纹312的结构，所述的刀头30与刀杆20藉由连接部31与受接部21螺合连接，所述外螺纹312结构具有一外圆直径DO及一根径Di，该外圆直径DO的外型轨迹为一圆直杆状，而该根径Di的轨迹为一具有一微小角度θ，该角度θ由外螺纹312的最外端逐渐朝向内端扩大的正锥度，形成一具微小锥度的螺纹根径，前述微小角度θ约为0.5°~3°。

请参阅图3所示，所述刀头30的定位杆311与刀杆20的内环孔211的配合级距是介于滑动配合及静配合之间，定位杆311套置入内环孔211时藉由工具转动刀头30旋转时，搭配螺纹的转动而能顺畅地套合，达到良好的接合，降低定位杆311与内环孔211间的晃动，暨能提升刀头30与刀杆20组合时较佳的稳定度，减少震动的现象。

请参阅图1所示，该刀杆20的受接部21位置及刀头30的连接部31位置可藉由热处理提高该内螺纹212及外螺纹312的刚性，依据本实施例而言，该刀杆20使用SKD合金工具钢系列的材质，热处理的硬度值范围为HRC40~60之间，关于该刀头30的材料是使用钨钢，连接部31位置热处理的硬度值范围为HRC25~40之间，该外螺纹312热处理硬度值较小于内螺纹212，其主要是让该外螺纹312的干涉配合区c在螺入内螺纹212时仍具可弹性变形，可与内螺纹212紧密地结合。

请参阅图2及图3所示，该刀头30的外螺纹312结构的根径Di轨迹为一微小角度θ由外端逐渐朝向内端扩大的正锥度，该微小角度θ约为0.5°~3°之间，因此越是朝向定位杆311方向的螺纹根径Di尺寸将会微微地增加，因此，该外螺纹312的长度可区分为三个不同螺合配合的级距，暨为松配合区a、紧配合区b及干涉配合区c等，该松配合区a与习用的螺纹相同，为松配合的级距，且与刀杆20的内螺纹212相同，故该外螺纹312的松配合区a螺入刀杆20的内螺纹212极为容易且快速，当外螺纹312的紧配合区b螺入时，使用者在旋转该刀头30的操作上就会感觉较为紧密，且需要使用较大的扭力，当持续旋转进入干涉区c时，以手动方式旋转该刀头20将会更紧密，需要更大之扭力，且无法完全将刀头30螺入刀杆20内，而会有一小段距离无法以手动方式螺入，主要是因为该内螺纹212与外螺纹312皆施作热处理，必须藉由板手工具强迫螺入，该外螺纹312热处理硬度值较小于内螺纹212，使得该外螺纹312的干涉配合区c的小段距离在螺入内螺纹212时仍具可弹性变形，可与内螺纹212紧密地结合。同时该刀头30的定位杆311套入刀杆20的内环孔211内，除藉由定位杆311与内环孔211的定位之外，更由外螺纹312与内螺纹212产生紧配合及干涉配合的贡献，使得刀杆20与刀头30达到双重紧密套合的功效，刀杆20与刀头30的组合不会有晃动的现象，且该刀杆20与刀头30在轴向的组合受到螺纹的锁固，使得该刀杆20与刀头30无论是轴向或是径向都能更为稳定地锁固。

请参阅图4所示，藉由外螺纹312与内螺纹212的紧配合及干涉配合的贡献，延长了刀杆20与刀头30在径向的紧密套合，当刀头30在切削时受到径向的进刀负荷F时，除了由定位杆311与内环孔211套合位置及刀头30与刀杆20端面轴向螺固的位置抵抗外，更加上外螺纹312与内螺纹212螺合部位紧密套合，反作用力R将可抵抗该进刀负荷F，且旋转的刀具10在刀刃受力改变时仍并不会造成刀头30的振动，因此刀具10在切削时将不会有颤振的现象，更进一步可使得加工机主轴的负载降低约10%，切削速度及进给量因而得以提高，提升切削速率。

本发明刀杆20的内螺纹212的配合级距为一松配合，与一般市售习用的刀杆内螺纹相同，故，采购本发明的刀头30便可以批配任一种市售的刀杆，这对业者而言将可以省下一些刀具成本。

前揭所述的外螺纹312结构具有一外圆直径DO及一根径Di，该外圆直径DO的外形轨迹为一圆直杆状，而该根径Di的轨迹为一具有一微小角度θ，使得该外螺纹312可区分为松配合区a、紧配合区b及干涉配合区c等，与刀杆20的内螺纹212达到紧密的锁固与配合，请参阅图5所示，为外螺纹313结构的实施例，该外圆直径DO的外型轨迹随着该根径Di轨迹具有一相同的微小角度θ，使得该外螺纹313成为一微小的锥度螺纹，并亦可区分为松配合区a、紧配合区b及干涉配合区c等，与刀杆20的内螺纹212达到紧密的锁固与配合。

综上所述，本发明的刀头30藉由外螺纹312与刀杆20内螺纹212的紧配合及干涉配合的贡献，延长了刀杆20与刀头30在径向的紧密套合，当刀头30在切削时受到进刀负荷F时，除了由定位杆311与内环孔211套合位置及刀头30与刀杆20端面轴向螺固的位置抵抗外，更加上外螺纹312与内螺纹212螺合部位紧密套合并抵抗该进刀负荷F，且旋转的刀具10在刀刃受力改变时仍并不会造成刀头30的振动，因此刀具10在切削时将不会有颤振的现象，更可使得加工机主轴的负载降低约10%，切削速度及进给量将可以提高，有效提升切削速率，深具创新性及实用性。

上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。