專利名稱：：具有高剛性切削用的微型銑刀的制作方法
技術領域：
：本實用新型涉及微型銑刀，特別是關于一種用于切削無鹵素環(huán)保印刷電路基板的具有高剛性切削用的微型銑刀。
背景技術：
：為了因應歐盟的危害物質禁用指令(RoHS)法令與廢電機電子(WEEE)指令開始實施，傳統(tǒng)的印刷電路基板(PrintedCircuitBoard,PCB)與銅箔基板(CopperCladLaminate,CCL)業(yè)者必須改用無鉛焊接制程與無鹵素基板，緣此所誕生的新基板材料通稱為環(huán)保板材，其特性則與傳統(tǒng)的FR-4板大相徑庭。其中，因為使用無鉛焊料的熔點溫度比有鉛焊料者高3444°C，因此板材的耐溫性需提高；而無鹵素基板則以其它阻燃劑(FlameRetardent)取代慣用的四溴丙二酚(Tetra-Bromo-BisphenolA)，故需在基板的膠合樹脂(Epoxy)上提升Tg(GlassTransitionTemperature,玻璃轉換溫度)或在其中添加填料(Filler)以達到所需的特性，而這些也因此變的比傳統(tǒng)板材更硬、更脆，導致機械成型加工的困難。換言之，隨著環(huán)保的要求，含有無鉛焊接制程與鹵素的PCB逐漸被淘汰或是禁用，取而代的的是無鹵素環(huán)保PCB(HalogenFreePrintedCircuitBoard,HalogenFreePCB)。無卣素環(huán)保PCB以纖維層作為基礎結構材(但不限定玻璃纖維)，以不含鹵素的環(huán)氧樹脂進行膠合。為了維持介電常數(shù)、絕緣特性、阻燃性等特性需求，環(huán)氧樹脂中改添加磷原子或氮原子，而無機填料以二氧化硅(Si02)為主，其它尚有滑石粉(Talc)、氫氧化鋁(Al(OH)3)、氫氧化鎂(Mg(0H)2)、云母粉、石墨粉或石棉等。在此種材料組成之下，PCB的材料特性大幅改變，特別是材料的硬度提升，提升了PCB后續(xù)切削加工的難度。傳統(tǒng)微型銑刀在切削環(huán)保PCB時，因為材料硬度提升，增加了銑刀的受力，使得銑刀容易斷裂受損，同時也造成PCB被切削邊緣的不平整現(xiàn)象。為了因應此一問題，必須降低銑刀轉速及進給速率，因而大幅降低了加工效率。。為解釋此一現(xiàn)象，請參照圖7所示，為現(xiàn)有技術中的微型銑刀，用以切削傳統(tǒng)的鹵素系PCB，芯軸直徑Dc與刀刃直徑Dt的比例，定義為芯徑比，而前周角Ra為刀刃的刀鋒內側面與刀刃直徑Dt之間的夾角，通常用的微型銑刀為使排屑快速，因其芯徑比介于64%至72%之間，使得芯軸截面積較小，導致刀具部強度降低，而造成容易斷裂的問題，同時其前周角Ra也大于4度。較大的前周角Ra，導致其刀刃在切削硬度高的無鹵素環(huán)保印刷電路基板時，容易出現(xiàn)崩裂的狀態(tài)，使得微型銑刀的受力提升而導致壽命大幅下降，提早出現(xiàn)刀刃崩裂或是芯軸斷裂的問題。為了因應此一問題，必須降低銑刀轉速及進給速率，因而大幅降低了加工效率。現(xiàn)有技術中的微型銑刀是針對鹵素系印刷電路基板設計，于切削環(huán)保印刷電路基板時，因為環(huán)保印刷電路基板的硬度較高，導致傳統(tǒng)微型銑刀壽命大幅下降。
實用新型內容鑒于上述問題，本實用新型的目的是提供一種具有高剛性切削用的微型銑刀，用以解決現(xiàn)有技術中的微型銑刀不適用于切削環(huán)保印刷電路基板的問題。為了達成上述目的，本實用新型提供一種具有高剛性切削用的微型銑刀，包含有一刀柄部及一刀具部。刀柄部用以供工具機的夾頭進行夾持，而刀具部延伸于刀柄部。刀具部具有一芯軸及沿芯軸的徑向突出的至少一刀刃，刀具部的前端形成一刀頭，其中刀刃的前周角小于4度，且芯軸的直徑與刀具部的直徑的比例介于76%至90%，以提升刀刃及刀具部的強度，延緩刀刃碎裂或刀具部斷裂時機，而提升微型銑刀的壽命。本實用新型的有益效果是，刀刃及刀具部的壽命提升可減少微型銑刀的更換次數(shù)，而降低了切削加工的成本。以上關于本
實用新型內容的說明及以下的實施方式的說明是用以示范與解釋本實用新型的原理，并且提供本實用新型的專利申請范圍更進一步的解釋。圖1為本實用新型實施例揭露的一種具有高剛性切削用的微型銑刀；圖2為本實用新型實施例中，微型銑刀的剖面示意圖3至圖6為本實用新型實施例中，刀刃拉伸為一直線后的側面示意圖7為現(xiàn)有技術中，微型銑刀的剖面示意圖。主要組件符號說明100微型銑刀110刀柄部120刀具部120a刀頭121芯軸5122刀刃123排屑槽124斷屑槽124a齒槽Dt刀刃直徑Dc芯軸直徑Ra前周角具體實施方式請參照圖l所示，為本實用新型實施例所揭露的一種具有高剛性切削用的微型銑刀100(其直徑大約為3.2皿以下)，設置于一精密銑床等精密工具機，用以切削環(huán)保印刷電路板(HalogenFreePrintedCircuitBoard,HalogenFreePCB)。微型銑刀100大致呈一桿體，包含有位于桿體后段的一刀柄部110，及位于桿體前段且延伸于刀柄部110的一刀具部120。刀柄部110是用以供精密工具機的刀具夾頭夾持，而使微型銑刀110轉動并相對于PCB進給，依據(jù)預設進給路線切削PCB。刀柄部IIO通常為長圓柱或正多邊形柱，以利刀具夾頭的夾持。請參照圖1所示，刀具部120具有一于長軸方向延伸于刀柄部110的芯軸121，及沿該芯軸121的徑向突出的刀刃122。刀具部120的前端形成一刀頭120a，刀刃122是由刀頭120a起始，并以螺旋線型態(tài)纏繞于芯軸121上。其中，刀刃沿長軸方向形成一圓形投影區(qū)域A，其直徑定義為刀刃直徑Dt，而刀刃在長軸方向的長度則為有效刃長。參照圖1及圖2所示，相鄰刀刃之間，形成排屑槽123，在刀刃122旋轉進給時，提供切屑通過，沿著微型銑刀IOO的長軸方向脫離。排屑槽123形成于相鄰刀刃122之間，因此其螺旋方向與刀刃122螺旋方向相同，與本實施例中，刀刃122螺旋方向為右螺旋，螺旋角(HelixAngle)可分布在20度至30度。為了避免切屑堵塞于排屑槽123，刀具部120上進一步形成與刀刃122排屑槽123反向的斷屑槽124，于本實施例中，斷屑槽124呈左旋槽型態(tài)，螺旋角度約80度左右。一般而言，斷屑槽124的深度小于排屑槽123的深度，因此刀具部120上并不會形成連續(xù)的斷屑槽124，而是在刀刃122被斷屑槽124的假想線通過的部分，形成齒槽124a。刀刃122被齒槽124a切斷呈現(xiàn)不連續(xù)型態(tài)，使刀刃122如同由多個鉆石型顆粒排列而成，此種刀刃型態(tài)又稱為鉆石型刀目。參照圖1及圖2所示，刀具部120為燒結碳化鎢(WC)制成，例如以同時披覆耐磨耗材料形成披覆層，耐磨耗材料包含氮化鈦(TiN)、氮化鉻(CrN)、氮化鋯(ZrN)、氮化鋁鈦TiAlN、類鉆碳材料(Diamond-LikeCarbon,DLC)等硬膜鍍層，通常披覆層厚度在5微米(ixm)以下，最佳的厚度為2-3微米。參照圖2所示，刀刃122的刀鋒內側，為刀刃122與被切削材料直接接觸的部分，亦即刀刃122直接承受切削反作用力的部分。因此微型銑刀100旋轉時，刀刃122與被切削材料之間的接觸角度決定切削效果及刀刃122的受力大小。一般而言，此一角度是間接以刀刃122的前周角Ra(RakeAngle)定義，前周角Ra為刀刃122的刀鋒內側面與刀刃直徑Dt之間的夾角。于本實用新型中，前周角Ra介于2士2度(實務上，前周角Ra為0度以下亦可)，以維持適當?shù)那邢餍Ч?，同時降低刀鋒的受力，而延長刀刃122壽命。再參照圖2所示，芯軸直徑Dc與刀刃直徑Dt的比例，定義為芯徑比，芯徑比的比例越高，代表芯軸121直徑越大而刀刃122高度或排屑槽123深度越小，反之芯徑比的比例越低，代表芯軸121直徑越小而刀刃122高度或排屑槽123深度越大。于本實用新型中，芯徑比的比例介于75%至90%之間，以保持適當?shù)男据S121直徑大小，同時又維持足夠的刀刃122高度以利于排除切屑。前周角芯軸芯軸參照圖2所示，刀具部的壽命，除了考慮刀刃的刀鋒的壽命之外，同時也要考慮芯軸的壽命。芯軸的壽命主要與加工時的受力大小及芯軸的直徑有關。芯軸直徑越大則芯軸的強度越高，也具有較長的壽命。但芯軸直徑并不能無限制地增加，必須保持足夠刀刃高度及排屑槽深度。芯徑比的比例介于75%-90%之間，可在刀具切削相對高硬度的無鹵素環(huán)保PCB時，提供足夠的刀具強度，而又可順利的排除切屑。參閱圖3至圖6所示，是將單一刀刃122拉伸為一直線后的側面示意圖，可觀察到切屑槽通過刀刃122后所形成的齒槽124。前述的齒槽可可選擇下列的其中一型態(tài)，包含鉤狀型態(tài)(圖3)、U型(圖4)、直角梯型(圖5)、或等腰梯型(圖6)。齒槽124的型態(tài)決定了截斷切屑的效果，同時由于齒槽124為形成于刀刃122的缺口，因此齒槽124型態(tài)也影響了刀刃122的強度。實務測試上，齒槽124型態(tài)系以直角梯型為最佳，可有效地延長刀刃壽命。以下列表為依據(jù)本實用新型制作的二種微型銑刀(本實用新型實例一及本實用新型實例二)與現(xiàn)有技術的傳統(tǒng)銑刀的測試數(shù)據(jù)，紀錄微型銑刀斷裂的前的總開槽長度。三種銑刀的刀刃直徑皆為l.Omm，有效刃長為4.7腿，以轉速40000rpm及刀具進給速率20腿/sec切削板體板體一、板體二、及板體三。其中，傳統(tǒng)銑刀的芯徑比為68%，前周角介于4度至6度。本實用新型實例一的芯徑比為76%，前周角介于0度至4度。本實用新型實例二的芯徑比為80%，前周角介于0度至4度。板體一、板體二、及板體三的材料詳述如下板體一為不含填料的無鹵素環(huán)保PCB，其玻璃轉化溫度Tg為18CTC;板體二為填料含量大約40%重量百分比的的無鹵素環(huán)保PCB，其玻璃轉化溫度Tg為158°C;板體三為填料含量大約45%重量百分比的的無鹵素環(huán)保PCB，其玻璃轉化溫度Tg為14CTC。前述板體二及板體三中填料，為包含了滑石粉、三氧化二鋁、二氧化硅及二氧化鎂的陶瓷粉末。板體一板體三是以厚度為1.6mm的板材，二片重迭形成厚度為3.2mm的測試板體。測試方法是先以微型銑刀向下鉆孔貫穿測試板體后，接著橫向進給于測試板體上開設長槽孔，紀錄微型銑刀斷裂的前的總開槽長度。列表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由以上列表可知，再以相同刀具進給速率切削板體一、板體二、及板體三，本實用新型實例一及實例二的總開槽長度，皆大于傳統(tǒng)銑刀完成的總開槽長度，顯示當芯徑比介于75-90%時，微型銑刀切削無鹵素環(huán)保PCB的壽命，大于傳統(tǒng)銑刀的壽命。也就是說，本實用新型可在維持加工效率的前提之下，提升微型銑刀壽命。其次，本實用新型實例二的壽命又大于本實用新型實例一的壽命，顯示當芯徑比越大時，微型銑刀的壽命將越高。雖然本實用新型以前述的實施例揭露如上，然其并非用以限定本實用新型。在不脫離本實用新型的精神和范圍內，所為的更動與潤飾，均屬本實用新型的專利保護范圍。關于本實用新型所界定的保護范圍請參考所附的申請專利范圍。權利要求1.一種具有高剛性切削用的微型銑刀，包含有一刀柄部及延伸于該刀柄部的一刀具部，該刀具部具有一芯軸及沿該芯軸的徑向突出的多個刀刃，該刀具部的前端形成一刀頭，其特征在于該微型銑刀的刀刃于該刀頭的前周角小于4度；及該芯軸的直徑與該刀具部的直徑的比例介于75％至90％。2.如權利要求l所述的具有高剛性切削用的微型銑刀，其特征在于，各該刀刃由該刀頭起始，并以螺旋線型態(tài)纏繞于該芯軸。3.如權利要求l所述的具有高剛性切削用的微型銑刀，其特征在于，相鄰的各該刀刃之間形成排屑槽。4.如權利要求2所述的具有高剛性切削用的微型銑刀，其特征在于，該刀具部形成與各該刀刃螺旋方向反向的斷屑槽。5.如權利要求4所述的具有高剛性切削用的微型銑刀，其特征在于，各該斷屑槽包含多個形成于刀刃上的齒槽。6.如權利要求5所述的具有高剛性切削用的微型銑刀，其特征在于，各該齒槽選擇下列的其中一型態(tài):鉤狀型態(tài)、U型、直角梯型、或等腰梯型。7.如權利要求l所述的具有高剛性切削用的微型銑刀，其特征在于，所述刀具部的表面，披覆耐磨耗材料形成披覆層。專利摘要本實用新型一種具有高剛性切削用的微型銑刀，包含有一刀柄部及一刀具部。刀柄部用以供工具機的夾頭進行夾持，而刀具部延伸于刀柄部。刀具部具有一芯軸及沿芯軸的徑向突出的至少一刀刃，刀具部的前端形成一刀頭，其中刀刃的前周(RAKE)角小于4度，且芯軸的直徑與刀具部的直徑的比例介于75％至90％，以提升刀刃及刀具部的強度，延緩刀刃碎裂或刀具部斷裂時間，而提升微型銑刀的壽命。文檔編號B23C5/10GK201161304SQ20082000120公開日2008年12月10日申請日期2008年1月9日優(yōu)先權日2008年1月9日發(fā)明者黃續(xù)鐔申請人:環(huán)宇真空科技股份有限公司