具有锥形过渡区的新型钻头

技术领域

本实用新型涉及一种新型钻头，适合用于容易分层、起毛、崩裂材料 的钻孔，特别适合玻璃纤维、碳纤维增强复合材料薄壁制件的制孔，属 于机械加工中的钻削工具技术领域。

背景技术

现有技术的普通钻头，主要是圆柱直杆状、有一定螺旋角的两刃“麻 花钻”(见图1)，它由包括柄杆1、两刃钻杆2、头部3、钻杆和头部切 削材料的刀刃4组成，钻杆2的刀刃4带有螺旋角5，其螺旋角度为30～ 40°；头部3有顶角6和顶尖7，顶角6的角度为90～120°。使用时， 动力装置夹持钻头柄杆1，使钻头旋转，其头部3(首先是顶尖7)压入 材料，头部3和钻杆2的刀刃切削材料，在材料上形成孔洞，达到用钻 头制孔的目的。

现有技术的普通钻头，结构简单、通用性强、成本低、使用广泛，已 经是机械加工中最主要的钻孔工具，而且几乎适用于所有材料、各种结 构的钻孔。但是，使用普通钻头在玻璃纤维、碳纤维增强复合材料制件 上钻制通孔时，存在不足，经常遇到的问题是：孔出口边缘分层、拉毛 和崩裂；孔内壁不光滑、起毛，甚至有分层，造成所制孔不能满足产品 质量要求，严重时造成产品报废。为了克服使用普通钻头在玻璃纤维、 碳纤维增强复合材料薄壁制件上钻孔时产生的缺陷，解决的办法一是在 薄壁制件下部增加贴合的垫板，并夹紧，或粘贴可除去的予浸布，二是 提高钻头钻孔的速度，高者速度达8000～10000转/分。即使采取以上 措施，缺陷有时依然存在。为了保证制孔精度，进一步办法是，不得不 先粗加工小孔径初孔，在该小孔径的基础上再增加铰孔工序。这样的解 决办法仍然给生产的正常进行、提高效益和产品质量的保证带来困难。

发明内容

为了克服现有技术的普通钻头在玻璃纤维、碳纤维增强复合材料制件 上钻制通孔时存在的不足，本实用新型地目的是：提供一种新型钻头， 在普通的条件下，利用本实用新型的新型钻头，一次实现高质量制孔， 避免产生以上制孔缺陷，结构简单、使用方便，减少制孔工装。

实现本实用新型目的的技术方案是：具有锥形过渡区的新型钻头， 由包括柄杆、钻杆、头部、钻杆和头部切削材料的刀刃组成，本实用新 型的特征在于：在钻杆和头部之间有一锥形过渡区，其上有切削材料的 刀刃。

用现有技术的普通钻头在玻璃纤维、碳纤维增强复合材料薄壁制件上 钻孔形成各种缺陷的原因是：普通钻头制孔时，头部顶尖压入制件，头 部的刀刃切削材料，钻头钻杆的刀刃部分修复孔壁，由于玻璃纤维、碳 纤维增强复合材料性质的特殊性，钻孔在一般情况下不容易切断增强纤 维，特别是钻头将材料钻通的瞬间，钻头顶尖的不均衡冲击力和头部两 刃切削材料的不平衡受力，使材料底面孔周围不能被钻头头部正常切削， 因而产生以上各种缺陷。

本实用新型的具有锥形过渡区的新型钻头，和普通钻头相比，由于 在钻头的钻杆和头部之间增加了锥形过渡区，其上有切削材料的刀刃， 使钻头在薄壁制件上钻孔的原理和过程发生很大的变化。钻孔时，钻头 在机械动力带动下，以一定速度旋转，比最终形成的孔径小的钻头头部， 在其顶尖压入材料的过程中，头部刀刃进行切削，当顶尖压穿材料头部 刀刃不平衡地切削材料时，制件底面孔周围同样不能被钻头头部刀刃正 常切削，同样会产生各种缺陷。但在随后继续的钻削过程中，钻头锥形 过渡区将对由钻头头部形成的带缺陷的孔壁和孔出口边缘继续切削加 工，直至钻头钻杆部分也通过钻制的孔。由于锥形过渡区加工过程相对 较慢、较平稳，钻头每转加工量较小，既是切削也是修光(相当于铰孔)， 还有钻杆的最后修光，因此具有锥形过渡区的新型钻头钻制的孔，也即 最终形成的通孔(钻杆通过的圆孔尺寸)就完全消除了普通钻头产生的 各种缺陷。

具有锥形过渡区的新型钻头，锥形过渡区的倾斜角度为2°～8°， 头部顶角的角度为60°～80°。制件上钻孔的最终尺寸是钻头钻杆通过 的尺寸。本新型钻头适合用于在制件上钻制通孔，不适合用于在厚零件 上钻制盲孔。

具有锥度过渡区的新型钻头，为了使锥度过渡区钻削修光受力均匀 平衡，提高钻孔精度，钻杆、锥形过渡区、头部的刀刃刃数为3～6个， 其钻杆和锥形过渡区刀刃具有螺旋角，其螺旋角度为0°～12°，刀刃 均有前角和后角。

本实用新型具有积极的效果，和普通钻头相比，本发明的新型钻头由 于在钻头的钻杆和头部之间增加了锥度过渡区，在玻璃纤维、碳纤维增 强复合材料薄壁制件上或其它容易产生同样缺陷的金属和非金属薄壁制 件上钻孔，消除了普通钻头钻孔经常产生的孔出口边缘分层、拉毛和崩 裂，孔内壁不光滑、起毛，甚至有分层的各种缺陷，具有铰孔作用，提 高了钻孔精度和质量；本发明的新型钻头，结构简单，制造难度不大， 成本低；使用时不用增加工序，可简化钻孔用的工艺装备，从而大大降 低生产成本。

附图说明

图1是普通钻头的结构图。

图2是具有锥形过渡区的三刃新型钻头结构图。

图3是具有锥形过渡区的六刃新型钻头结构图。

图中：1.柄杆，2.钻杆，3.头部，4.刀刃，5.螺旋角，6.顶角，7.顶 尖，8.锥形过渡区，9.倾斜角。

具体实施方式

图2、图3所示的具有锥形过渡区的三刃和六刃新型钻头，均呈圆 柱直杆状，它从柄部到头部依次由包括柄杆1、钻杆2、锥形过渡区8、 头部3组成。钻杆2、锥形过渡区8和头部3有切削材料的刀刃4，锥形 过渡区8有倾斜角9，头部3有顶角6和顶尖7，刀刃4均具有适合切削 材料的前角和后角，倾斜角9的角度为2～8°，顶角6的角度为60～ 80°；图2中三刃新型钻头钻杆2和锥形过渡区8的刀刃4具有螺旋角 5，其螺旋角度为6～12°，图3中六刃新型钻头钻杆2和锥形过渡区8 的刀刃4为直刃，也即其螺旋角度为0°

使用中，Ф6.35长100mm的具有锥形过渡区的三刃钻头，锥形过渡 区长13mm，锥形过渡区的倾斜角6.25°，顶角80°，螺旋角12°，用 普通的台式钻床夹持钻孔，不增加其它特殊的保证手段，直接在厚度为 2mm的碳纤维增强复合材料制件上钻孔，孔的精度达到4级，没有出现 以前的孔出口边缘分层、拉毛和崩裂；孔内壁不光滑、起毛，甚至有分 层等缺陷。

Ф6.35长75mm的具有锥形过渡区的六刃钻头，锥形过渡区长 10mm，锥形过渡区的倾斜角8°，顶角80°，螺旋角0°(直刃)，用 一般的手持式电钻夹持，直接在厚度为2mm的碳纤维增强复合材料制 件上钻孔，孔的精度达到3级，没有出现各种缺陷。