CN208853793U - 一种高硬度的复合钻针 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了高硬度的复合钻针，其包括微型钻针本体，微型钻针本体上镀有一层Ta‑C涂层。本实用新型提供的钻针方案，其强度硬度增加，沟槽润滑性好，从而使钻针的孔限寿命更长，磨耗减缓，切屑排出性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及PCB刀具，具体涉及一种镀膜微型复合钻针。
背景技术
在电子产品逐渐走向轻、薄、短、小的时代，各式电子产品体积日渐缩小，电子产品内部的各种零件的制造也越来越精细。由此，对印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)的相关产业要求也越来越高。随着PCB印刷电路板行业迅猛发展，数控机床精度、效率的空前提高，对切削刀具的要求也就越来越高，除了具有综合的机械性能，还要求使表面具有高硬度、高耐磨性、高的热硬性、足够的韧性。
硬质合金表面镀膜技术是适应市场需求而迅速发展起来的一种表面改性技术。它有效地解决刀具材料的硬度、耐磨性与强度、韧性之间的矛盾，可以更有效的提高切削刀具的使用寿命，使刀具获得优良的机械性能，大幅度提高机械加工的效率。
目前硬质合金PCB涂层钻针市场上也有很多，但是真正有效果的却不多，会出现断针率高，磨耗大等一系列问题，不能有效的提高钻针的寿命。
实用新型内容
针对现有硬质合金镀膜钻针所存在的问题，需要一种新的高耐磨，高强度的钻针方案。
为此，本实用新型的目的在于提供一种高硬度的复合钻针，该复合钻针磨耗小，强度高，能够很好的克服现有技术所存在的缺陷。
为了达到上述目的，本实用新型提供的高硬度的复合钻针，其包括微型钻针本体，所述微型钻针本体上镀有一层Ta-C涂层。
进一步的，所述Ta-C涂层与钻针之间存在一过渡层。
进一步的，所述过渡层为Cr膜层或者Ti膜层。
进一步的，所述微型钻针类型为双刃刀。
进一步的，所述微型钻针本体的外径为0.1-0.5mm，槽长为2.0-9.0mm。
进一步的，所述Ta-C涂层形成在微型钻针本体从尖端到柄部15-30mm的侧面区域，以及整个钻针正面区域。
进一步的，所述Ta-C涂层非匀厚，其厚度在100-500nm之间，并沿尖端到柄部变化。
进一步的，位于微型钻针本体开槽处的Ta-C涂层厚度为150-500nm；位于微型钻针本体柄部处的Ta-C涂层厚度为100-300nm。
进一步的，微型钻针本体开槽处的Ta-C涂层为匀厚或从尖端沿开槽方向由厚逐渐变薄。
进一步的，微型钻针正面的Ta-C涂层为匀厚或从中部向四周由厚逐渐变薄。
本实用新型提供的钻针方案，其强度硬度增加，沟槽润滑性好，从而使钻针的孔限寿命更长，磨耗减缓，切屑排出性好，进一步大幅度提高孔位精度高、降低孔壁粗糙度、降低钉头，保证尺寸精度好，大大提高了钻针的使用效益。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。
图1为本实用新型实例提供的复合型双刃钻针的结构示意图；
图2为本实用新型实例提供的复合型双刃钻针正面的放大示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
参见图1和图2，其所示为本实例提供的钻针的结构示意图。由图可知，本钻针30在组成结构上主要包括本体31(即切削部)和柄部32两部分。
其中，柄部32材料为3Cr13不锈钢，本体31材料为WC-Co类硬质合金，两者之间采用高周波钎焊焊接在一起构成双刃微型钻针30。
柄部32整体为圆柱形，其连接端设置有连接过渡段，该连接过渡段整体为圆台状，端面作为连接面，用于连接钻针本体31。
作为替换方案，该连接过渡段的侧面采用内凹的圆弧面或外凸的圆弧面，同样达到良好的过渡效果。
作为切削部的钻针本体主要由顶部的钻尖和和两螺旋排屑槽11和12配合构成。
参见图2，本实例中钻针30的钻尖主要由两个主切削刃111、112和两个辅刀刃211、212配合构成。
其中，两个主切削刃111、112结构相同，且以切削部31尖端(即钻尖)的中心点为对称点，对称分布；同时两个辅刀刃211、212结构相同，分别设置两个主切削刃111、112之间的区域，这两个辅刀刃211、212同样以切削部31尖端(即钻尖)的中心点为对称点分布设置，并分别与主切削刃111、112连接，由此构成双刃刀的切削部31。
对应的，本切削部31上两个螺旋排屑槽11和12从钻尖开始，绕切削部31螺旋设置。其中，两个螺旋排屑槽之间刚开始为平行同角度，在绕过一定距离后，通过角度的改变，两个螺旋槽逐渐合并在一起实现并行，直至终止。由此构成的并槽结构，加大了容屑空间，保证排屑通畅，减少切屑与孔壁之间的摩擦，可以很好的保证孔壁品质。
作为替换方案，这两个螺旋排屑槽11和12的延伸长度也可以不同。
由此构成的微型钻针30，其外径为0.1-0.5mm，槽长为2.0-9.0mm。作为举例，该微型钻针30的外径优选0.25mm，槽长优选4.5mm。
针对该结构的微型钻针30，本实例进一步在其表面镀一层Ta-C涂层。该Ta-C涂层为柱状纳米晶结构的单层膜。
由此构成的Ta-C涂层硬度高，有很好的抗磨耗性，且能在高温加工过程中形成氧化铝抗氧化层而提高刀具的高温加工寿命；另外，此涂层的自润滑性好，因此抗粘结能力很高，在钻削过程中能够保证切屑的顺利排出，而高强度设计的微型双刃钻针搭配此Ta-C涂层，改善断针效率更加明显，寿命大幅度提升。
在此基础上，本实例在Ta-C涂层与微型钻针30之间还设置一层过渡层，以进一步提高Ta-C涂层的硬度。
优选的，该过渡层可为Cr膜层或者Ti膜层，由此可使得Ta-C涂层的硬度达到40～70GPa。
再者，对于该过渡层的厚度，根据采用Cr膜层或者Ti膜层的不同，可采用匀厚或非匀厚设置。在采用匀厚时，过渡层的厚度优选为Ta-C涂层厚度的1/4-1/3；若采用非匀厚时，过渡层的厚度沿微型钻针本体尖端到柄部方向由薄逐渐变厚，且在Ta-C涂层厚度的1/3-1/2之间变化。
本实例在具体实现时，微型钻针30的镀膜区域为钻针本体31的侧面和正面，其中优选从尖端到柄部的15-30mm长度区域，而正面为全覆盖。而侧面镀膜区域上的Ta-C涂层的厚度在150-500nm之间，这里优选涂层厚度为150-300nm，正面区域的Ta-C涂层的厚度在100-300nm之间，这里优选涂层厚度为100-200nm。
进一步的，本实例根据微型钻针30的结构，摒弃现有侧面匀厚的镀膜方案，在钻针30的侧面镀膜区域形成非匀厚的Ta-C涂层，即钻针30上的Ta-C涂层厚度沿尖端到柄部变化。其中作用区，即本体31的膜层厚度大，刀柄部位32的膜层厚度小。
与之配合的，微型钻针正面的Ta-C涂层为匀厚或者采用从中部向四周由厚逐渐变薄的结构。
本实例中经过大量实验确定，镀膜钻针本体部位31侧面的Ta-C涂层厚度优选150-300nm；而与之对应的钻针刀柄部位32的Ta-C涂层厚度优选100-200nm，由此能够保证镀膜钻针的性能达到最佳。
对于不同厚度的本体部位31处的Ta-C涂层与刀柄部位32处的Ta-C涂层之间采用平滑过渡。
在此基础上，本实例中钻针刀柄部位处的Ta-C涂层优选匀厚设计。而钻针本体开槽处和正面的Ta-C涂层也优选匀厚设计。
作为替换方案，钻针本体开槽处的Ta-C涂层从开槽尖端开始沿开槽方向(即面向刀柄部位的方向)，其厚度由厚逐渐变薄，如厚度由500nm逐渐变薄至100nm。由此可使得钻针在使用过程中始终保持最佳的性能。
通过上述方案的实施，所形成的有表面具有Ta-C涂层的钻针，其强度硬度更高、寿命更长、抗磨耗更优、加工精度更好、加工效率更高、对机床功率需求更低和稳定性更好。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.高硬度的复合钻针，包括微型钻针本体，其特征在于，所述微型钻针本体上镀有一层Ta-C涂层；所述Ta-C涂层与钻针之间存在一过渡层；所述过渡层的厚度为非匀厚，过渡层的厚度沿微型钻针本体尖端到柄部方向由薄逐渐变厚，且在Ta-C涂层厚度的1/3-1/2之间变化。
2.根据权利要求1所述的高硬度的复合钻针，其特征在于，所述过渡层为Cr膜层或者Ti膜层。
3.根据权利要求1所述的高硬度的复合钻针，其特征在于，所述微型钻针类型为双刃刀。
4.根据权利要求1所述的高硬度的复合钻针，其特征在于，所述微型钻针本体的外径为0.1-0.5mm，槽长为2.0-9.0mm。
5.根据权利要求1所述的高硬度的复合钻针，其特征在于，所述Ta-C涂层形成在微型钻针本体从尖端到柄部15-30mm的侧面区域，以及整个钻针正面区域。
6.根据权利要求5所述的高硬度的复合钻针，其特征在于，所述Ta-C涂层非匀厚，其厚度在100-500nm之间，并沿尖端到柄部变化。
7.根据权利要求6所述的高硬度的复合钻针，其特征在于，位于微型钻针本体开槽处的Ta-C涂层厚度为150-500nm；位于微型钻针本体柄部处的Ta-C涂层厚度为100-300nm。
8.根据权利要求7所述的高硬度的复合钻针，其特征在于，微型钻针本体开槽处的Ta-C涂层为匀厚或从尖端沿开槽方向由厚逐渐变薄。
9.根据权利要求5所述的高硬度的复合钻针，其特征在于，微型钻针正面的Ta-C涂层为匀厚或从中部向四周由厚逐渐变薄。
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|---|---|---|---|---|
| CN110343998A (zh) * | 2019-07-24 | 2019-10-18 | 艾瑞森表面技术（苏州）股份有限公司 | 一种印刷电路板钻针ta-C涂层及其制备方法 |
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| CN110343998B (zh) * | 2019-07-24 | 2021-11-23 | 艾瑞森表面技术（苏州）股份有限公司 | 一种印刷电路板钻针ta-C涂层及其制备方法 |
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