CN102873380A - 一种微型钻头及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种微型钻头及其加工方法，微型钻头包括排屑槽，所述排屑槽包括多段，由钻尖向钻尾的方向，由第N+1段排屑槽开始，每段排屑槽的槽宽依次增大，所述N≥0。本发明由于微型钻头的主排屑槽具有多段结构，并且由钻尖到钻尾的方向，每段主排屑槽的槽宽依次增大，槽宽增大后的排屑槽可以容纳更多钻屑，即提高了钻头的容屑性能，进而有利于提高钻头的排屑性能，提高了钻头的孔粗性能、降低钻头的折损率。

Description

一种微型钻头及其加工方法

技术领域

本发明涉及加工刀具领域，更具体的说，涉及一种微型钻头及其加工方法。

背景技术

随着印制电路板（PCB）技术和产品的发展，对用于加工印制电路板的微型钻头的要求也越来越高。PCB用微型钻头（简称微型钻头）是一种形状复杂的带螺旋槽的微孔加工工具，由传统的麻花钻衍生而来。微型钻头尺寸微小，其钻尖结构要借助光学显微镜才能观察到。目前大部分PCB厂家使用数控钻床来加工PCB，数控钻孔是印制板制程的重要环节，由于PCB的材质与金属不同，故而PCB的加工也与传统的金属加工不同，由于PCB由树脂及覆铜板等材料制作而成，此类材料的在高速加工时不易由钻身排出，因此微型钻头的排屑性能及容屑性能直接关系到钻头的孔粗性能以及折损性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种容屑能力好、孔粗性能以及折损率低的微型钻头及其加工方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种微型钻头，包括排屑槽，所述排屑槽包括多段，由钻尖向钻尾的方向，由第N+1段排屑槽开始，每段排屑槽的槽宽依次增大，所述N≥0。

优选的，由钻尖向钻尾的方向，由第N+1段排屑槽开始，每段排屑槽的螺旋角依次减小。使钻屑在主排屑槽内流动阻力减小，提高排屑效率。

优选的，由钻尖向钻尾的方向，由所述第N+1段排屑槽开始，相邻的两段排屑槽之间设置有过渡槽。利用过渡槽使前一段排屑槽过渡到下一段排屑槽，使钻屑能顺利进入下一段排屑槽而不发生堵塞。

优选的，所述微型钻头仅包括三段排屑槽，分别为前段排屑槽、中段排屑槽以及后段排屑槽，所述N=1，所述第N+1段排屑槽为所述中段排屑槽。根据常用钻头的长度，讲排屑槽分成三段，便于加工，同时，有利于保持钻头强度。

优选的，所述后段排屑槽在钻身的跨越长度大于所述中段排屑槽在钻身上的跨越长度。由于后段排屑槽的槽宽大，则后段排屑槽的跨越长度大的话可以提高钻头的容屑性能。

优选的，所述微型钻头还包括至少两条起始于钻尖端部的钻尖端排屑槽，所述钻尖端排屑槽的尾部汇聚形成一条排屑槽并延伸至钻尾。钻尖端具有多条排屑槽，有利于提高钻尖端的切削性能，同时通过拓宽中段及尾段的槽增大排屑槽的容屑能力，进而提高钻头的容屑能力。

优选的，所述微型钻头仅包括两条起始于钻尖端的排屑槽，所述两条排屑槽分别延伸至钻尾。根据微型钻头的直径，两条钻尖端排屑槽的结构切削性能及加工性能较好。

优选的，所述微型钻头为单刃钻，仅包括一条由钻尖端部延伸至钻尾的排屑槽。拓宽单刃钻的排屑槽，有利于提高其容屑能力，提高钻头的孔粗性能，降低断钻几率。

一种微型钻头的加工方法，包括加工排屑槽的步骤；所述加工排屑槽包括以下步骤：

S1、由钻尖向钻尾的方向，依次加工第1段至第N+1段排屑槽，所述N≥0；

S2、加工第N+2段至最末段排屑槽，在加工所述第N+2段至最末段排屑槽时，依次增大第N+2段至最末段排屑槽加工时的加工螺旋角与安装角之间的角度差，所述安装角为加工砂轮回转截面相对于钻身的夹角。

优选的，增大砂轮的安装角与排屑槽的加工螺旋角的角度差是通过改变砂轮相对于钻身的安装角或减小所述排屑槽的加工螺旋角实现的。

本发明由于微型钻头的排屑槽具有多段结构，并且由钻尖到钻尾的方向，排屑槽的槽宽依次增大，槽宽增大后的排屑槽可以容纳更多钻屑，即提高了钻头的容屑性能，进而有利于提高钻头的排屑性能，提高了钻头的孔粗性能、降低钻头的折损率。

附图说明

图1是本发明实施例一的微型钻头结构简图，

图2是本发明实施例一的微型钻头的加工示意图，

图3是本发明实施例一的微型钻头加工时砂轮的安装角示意图，

图4是本发明实施例二的微型钻头结构简图。

其中：1、钻尖，100、钻身，101、第一钻尖端排屑槽，102、第二钻尖端排屑槽，103、中段排屑槽，104、后段排屑槽，7、砂轮。

具体实施方式

本发明提供一种微型钻头，所述微型钻头包括多段排屑槽，由钻尖向钻尾的方向，由第N+1段排屑槽开始，每段排屑槽的槽宽依次增大，所述N≥0。如图1及图4所示分别列举了两种具有三段排屑槽的结构的微型钻头，其槽宽从第2段开始，排屑槽的宽度变宽。当然，微型钻头的排屑槽的段数不限于三段，也可以是4段、5段、7段或者更多。

本发明同时提供了上述微型钻头的加工方法，包括加工排屑槽的步骤：

S1、由钻尖向钻尾的方向，依次加工第1段至第N+1段排屑槽，所述N≥0；

S2、加工第N+2段至最末段排屑槽，在加工所述第N+2段至最末段排屑槽时，依次增大第N+2段至最末段排屑槽加工时的加工螺旋角与安装角之间的角度差，所述安装角为加工砂轮回转截面相对于钻身的夹角。

下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。

实施例一

如图1所示为本发明提供的一种微型钻头的具体实施例，该微型钻头包括钻尖1以及钻身100，钻尖1上设置有两条对称的主切削刃，为方便描述，将钻身1分为如图所示的：第一段钻身、第二段钻身、第三段钻身以及第四段钻身；其中第一段钻身上设置有两条起始于钻尖端主切削刃处的钻尖端排屑槽，该两条钻尖端排屑槽设置在钻身前段，称为前段排屑槽，所述前段排屑槽分别为：第一钻尖端排屑槽101以及第二钻尖端排屑槽102；第一钻尖端排屑槽101及第二钻尖端排屑槽102的螺旋角角不同，两者在第一段钻身上汇聚并继续向钻尾的方向延伸在第二段钻身、第三段钻身以及第四段钻身上形成一条排屑槽，如图中所示，该汇聚形成的排屑槽包括两段，分别为设置在第二段钻身上的中段排屑槽103及设置在第四段钻身上的后段排屑槽104，中段排屑槽103以及后段排屑槽104之间的衔接处设置有一过渡槽（图中未示出），该过渡槽设置在第三段钻身上。

如图中所示，中段排屑槽103的槽宽W1小于后段排屑槽104的槽宽W3，中段排屑槽103与后段排屑槽104具有相同的螺旋角即γ1=γ2（γ1、γ2分别为中段排屑槽103及后段排屑槽104的螺旋角）。由于螺旋角γ1=γ2，在槽宽变大的情况向，后段排屑槽104的幅宽W4将减小，即W4＜W2（W2为前段排屑槽的幅宽）。这样，第四段钻身的沟幅比W3/W4将大于第二段钻身的沟幅比W1/W2，也就是说，钻头在第四段钻身开始沟幅比增大，增大了钻头的容屑能力，有利于提高排屑性能，进而改善钻头的孔粗性能以及降低钻头的折损率。

由于中段排屑槽103以及后段排屑槽104的槽宽不同，为了避免应力集中，同时提高钻屑在住排屑槽内的流通顺畅度，因而在中段排屑槽103及后段排屑才104的衔接处即第三段钻身处设置过渡槽，其为一段由中段排屑槽103的末端平滑过渡到后段排屑槽104的过渡槽。

如图中所示，第二段钻身的长度远小于第四段钻身的长度，也就是说，后段排屑槽104在钻身100的跨越长度大于所述中段排屑槽103在钻身100上的跨越长度。由于后段排屑槽104的槽宽大，则后段排屑槽104的跨越长度大的话可以提高钻头的容屑性能。

本实施例同时提供所述微型钻头的加工方法，其钻尖的加工以及两条钻尖端排屑槽的加工与常规钻头的加工相同，不再详述，值得注意的是，两条钻尖端排屑槽的加工螺旋角不同，因而其尾部在钻身上汇聚并形成一条排屑槽。如图2所示，所述微型钻头排屑槽的加工是通过砂轮7在钻身100上进行磨削形成的。如图3所示，为了使排屑槽的槽宽达到某一需求值，砂轮7的回转截面需要与棒料100的中心轴线形成一定角度，砂轮7的角度通过在刀具磨床上进行调整砂轮7的安装角度实现，因此，砂轮7的回转平面与棒料100的中心轴线形成的角度为砂轮的安装角α。

本实施例的微型钻头排屑槽的加工包括以下步骤：

P1：加工两条钻尖端排屑槽，在钻身100上使用砂轮磨削出两条螺旋角不同的第一钻尖端排屑槽101以及第二钻尖端排屑槽102，使所述第一钻尖端排屑槽101以及第二钻尖端排屑槽102汇聚。

P2：加工中段排屑槽103，设定中段排屑槽103的加工螺旋角γ1以及砂轮的安装角α1，在钻身100的第一钻尖端排屑槽101以及第二钻尖端排屑槽102的汇聚处使用砂轮按设定好的加工螺旋角γ1磨削出主排屑槽的中段排屑槽103。

P3：加工过渡槽，在中段排屑槽103的尾部用砂轮磨削出一过渡槽，过渡槽可看做是一段较短的槽宽的大小由前段排屑向后段排屑槽渐渐变化的排屑槽。

P4：加工后段排屑槽，该步骤包括以下两种情况

第一种情况，若加工所述中段排屑槽103时砂轮的安装角α1大于该中段排屑槽103的螺旋角时，加工完该中段排屑槽103后，增大砂轮相对于钻身的安装角使砂轮的安装角变成α2，进行后段排屑槽的加工；

第二种情况，若加工所述中段排屑槽103时砂轮的安装角α3小于该中段排屑槽103的螺旋角时，加工完该中段排屑槽103后，减小砂轮相对于钻身的安装角使砂轮的安装角变成α4，进行后段排屑槽的加工。

在步骤P4中，由于砂轮的安装角α在加工时已经固定，因而可以通过改变钻身100与砂轮的相对角度，即可调整安装角α的大小；本步骤通过调整增大安装角α与加工螺旋角γ之间的角度差，从而在加工过程中增大该后段排屑槽的槽宽。

如图3所示，砂轮7的旋转平面若发生变化，在螺旋角不变的情况下，则排屑槽的槽宽将发生变化。由于排屑槽是由砂轮磨出来的，而磨削出来的槽的宽窄，即是砂轮7在垂直行进方向的面上的截面的宽窄。由砂轮7结构可知，该截面在砂轮旋转平面过砂轮行进方向时最窄，即该截面是过砂轮7轴心的截面；该截面在砂轮7旋转平面垂直于而砂轮7行进方向时最宽，即该截面是砂轮在旋转平面的截面。当旋转平面与砂轮行进方向之间的关系介于以上两种情况时，截面的宽窄便介于最宽、最窄之间，当然，排屑槽的宽度也介于最宽、最窄之间。

由上述结论可知，通过改变砂轮7的安装角（即改变砂轮的旋转平面）使之与排屑槽的螺旋角的角度差变大，可以增大主排屑槽的槽宽。

因此在步骤S4的第一种情况以及第二种情况下，可增大后段排屑槽的槽宽。

实施例二

本实施例与实施例一不同之处在于，步骤S4中，砂轮的安装角α不变，但是，后段排屑槽104的加工螺旋角γ2变小，此时得到的钻头结构如图4所示，中段排屑槽103的槽宽为W2，而后段排屑槽104由于砂轮的安装角α没有变化但螺旋角γ2变小，导致了后段排屑槽104的槽宽变大，这样，由于后段排屑槽104的槽宽变大，可以提高钻头的容屑能力，当然，由于螺旋角γ2变小，致使第四段钻身上的后段排屑槽104的密度减小，可能抵消增大的容屑量，但是，在容屑量不减小的情况下，螺旋角γ2变小有利于提高钻屑在后段排屑槽的流动性能。

为了避免由于增大后段排屑槽104的宽度而造成钻身强度减小，以及避免过大的螺旋角变化导致钻屑不易由中段排屑槽103排入后段排屑槽104，前段排屑槽与后段排屑槽的螺旋角度差为2~25°。

而对于本实施例来说，过渡槽不仅需要进行宽度变化，同时其螺旋角也需要进行渐变，由于过渡槽的长度较短，因而只需对其进行一次螺旋角变化即可衔接到下一段排屑槽。

以上两个实施例均以具有一个主排屑槽的微型钻头进行说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。当然，对于具有两条或更多条排屑槽（即两条或多条由钻尖端一直延伸至钻尾的排屑槽）的微型钻头来说，也同样可以通过增大螺旋角来增大沟幅比，以提高钻头的容屑性能，其中以两条排屑槽的微型钻头更为常见。另外，对于只具有一条有钻尖端部延伸至钻尾的排屑槽的单刃钻来说，也适用于本发明的方案，因单刃钻本身也只有一条主切削刃，其容屑能力有限，可以通过本发明方案进行改进提高容屑能力，改善钻头性能。

以上所列的两个实施例中，由于不同钻头尺寸及精度需求，还可将微型钻头加工成具有更多段具有不同形状或结构的排屑槽，如还可以加工成具有5、6段或更多段的排屑槽，而螺旋角增大也可以是从第N+1段开始，N≥0；而相应的加工方法也是按照上述步骤进行，首先从钻尖向钻尾的方向，依次加工第一段至第N+1段排屑槽，；然后加工第N+2段至最末段排屑槽，在加工所述第N+2段至最末段排屑槽时，依次增大第N+2段至最末段排屑槽的槽宽即可。实施例一及实施例二中，从中段排屑槽103开始槽宽增大变化，即N=1，第N+1段为第2段即所述中段排屑槽103。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种微型钻头，包括排屑槽，其特征在于，所述排屑槽包括多段，由钻尖向钻尾的方向，由第N+1段排屑槽开始，每段排屑槽的槽宽依次增大，所述N≥0。

2.如权利要求1所述的微型钻头，其特征在于，由钻尖向钻尾的方向，由第N+1段排屑槽开始，每段排屑槽的螺旋角依次减小。

3.如权利要求1或2所述的微型钻头，其特征在于，由钻尖向钻尾的方向，由所述第N+1段排屑槽开始，相邻的两段排屑槽之间设置有过渡槽。

4.如权利要求3所述的微型钻头，其特征在于，所述微型钻头仅包括三段排屑槽，分别为前段排屑槽、中段排屑槽以及后段排屑槽，所述N=1，所述第N+1段排屑槽为所述中段排屑槽。

5.如权利要求4所述的微型钻头，其特征在于，所述后段排屑槽在钻身的跨越长度大于所述中段排屑槽在钻身上的跨越长度。

6.如权利要求1所述的微型钻头，其特征在于，所述微型钻头还包括至少两条起始于钻尖端部的钻尖端排屑槽，所述钻尖端排屑槽的尾部汇聚形成一条排屑槽并延伸至钻尾。

7.如权利要求6所述的微型钻头，其特征在于，所述微型钻头仅包括两条起始于钻尖端的排屑槽，所述两条排屑槽分别延伸至钻尾。

8.如权利要求1所述的微型钻头，其特征在于，所述微型钻头为单刃钻，仅包括一条由钻尖端部延伸至钻尾的排屑槽。

9.一种如权利要求1所述的微型钻头的加工方法，包括加工排屑槽的步骤；其特征在于，所述加工排屑槽包括以下步骤：

S1、由钻尖向钻尾的方向，依次加工第1段至第N+1段排屑槽，所述N≥0；

S2、加工第N+2段至最末段排屑槽，在加工所述第N+2段至最末段排屑槽时，依次增大第N+2段至最末段排屑槽加工时的加工螺旋角与安装角之间的角度差，所述安装角为加工砂轮回转截面相对于钻身的夹角。

10.如权利要求9所述的微型钻头的加工方法，其特征在于，增大砂轮的安装角与排屑槽的加工螺旋角的角度差是通过改变砂轮相对于钻身的安装角或减小所述排屑槽的加工螺旋角实现的。

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