一种用于蓝宝石掏棒的套料钻头的制作方法

本实用新型属于超硬材料工具制造技术领域，涉及一种可广泛应用于硬脆材料的钻削加工的套料钻头，具体涉及一种用于蓝宝石掏棒的套料钻头。

背景技术：

近年来，随着电子信息技术的发展，尤其是半导体照明产业的飞速发展，对蓝宝石基片的市场需求也越来越强烈。单晶蓝宝石由于具有优异的光学性能、机械性能、强度高、硬度大、抗腐蚀能力强、耐磨擦、绝缘性能优良等一系列特性而得到了广泛的应用，蓝宝石材料在LED应用领域一直处于供不应求的状况，蓝宝石基片是当前蓝、紫、白光二极管(LED)和蓝光激光器(LD)工业的首选基片，是制造半导体蓝色发光二极管的关键性材料，也是氮化物半导体衬底、集成电路衬底的首选材料，在特殊要求环境下，还没有替代产品，同时，性价比不断提升的蓝宝石将成为LED上游衬底材料的最优选择。

蓝宝石的应用越来越广泛，但由于蓝宝石具有脆性大、硬度高，化学性能稳定，批量生产的技术还很不成熟，效率低，裂纹、划痕和崩边现象比较严重，给加工带来了很大的困难。蓝宝石生长成晶柱后，第一道工序就是用套料钻头把蓝宝石从晶柱中套出，形成一根根的蓝宝石柱体，然后再切割、研磨、划片等。目前蓝宝石套料钻头大致有以下几个问题：(1)套料钻头的锋利度不够，产生打滑不进尺现象，钻进效率低，甚至会导致晶体表面裂纹严重；(2)套料钻头的排屑能力差，导致钻出的岩屑不能及时排除，导致进刀困难，所掏晶棒表面质量差；(3)套料钻头寿命较短，增加了加工的成本。因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服上述现有技术中蓝宝石套料钻头的锋利度不够、钻进效率低、寿命较短等问题，提出一种用于蓝宝石掏棒的套料钻头，该套料钻头结构简单、使用寿命长且刀头不易脱落。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于蓝宝石掏棒的套料钻头，包括：基体和多个刀头，所述基体为中空筒状，所述基体的顶端设有焊接台，多个所述刀头通过焊接的方式固定于所述焊接台上。

上述用于蓝宝石掏棒的套料钻头中，作为一种优选实施方式，所述焊接台为自所述基体的顶端的外壁面沿所述基体的径向向外延伸出的环形台阶，所述焊接台的顶端端面与所述基体的顶端端面处于同一平面。

上述用于蓝宝石掏棒的套料钻头中，作为一种优选实施方式，优选地，所述焊接台的厚度L为0.2-0.8mm，高度D为3-6mm。

上述用于蓝宝石掏棒的套料钻头中，作为一种优选实施方式，所述焊接台上设有多个排屑槽，所述排屑槽的深度H小于或等于所述焊接台的厚度L。

上述用于蓝宝石掏棒的套料钻头中，作为一种优选实施方式，多个所述排屑槽均匀分布于所述焊接台上，所述排屑槽的宽度W为3-8mm，深度H为0.2-0.8mm。

上述用于蓝宝石掏棒的套料钻头中，作为一种优选实施方式，所述排屑槽的截面形状可以为矩形、梯形、弧形。

上述用于蓝宝石掏棒的套料钻头中，作为一种优选实施方式，所述排屑槽的数量为4-12个。

上述用于蓝宝石掏棒的套料钻头中，作为一种优选实施方式，所述基体的材质为钢，所述刀头为金刚石刀头。

上述用于蓝宝石掏棒的套料钻头中，作为一种优选实施方式，所述刀头的数量为4-12个。

上述用于蓝宝石掏棒的套料钻头中，作为一种优选实施方式，所述基体和所述焊接台为一体成型结构。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1)本实用新型的套料钻头通过钢基体焊接面上增加焊接台来增大激光焊接面积，从而提高激光焊接的强度，避免了钻削过程掉齿的危险，保证钻削的稳定性和安全性；

2)在焊接台上设置有多个排屑槽，大大提高了套料钻头的排水及排屑的能力，保证了钻削的稳定性和安全性；同时大大地提高钻头的钻削效率及所掏出蓝宝石晶棒的表面质量，同时匹配进口高精度加工设备，套料钻头具有韧脆具佳、掏棒效率高、钻头寿命长(达到20m以上)、掏棒成材率高等优点，能保证所掏出晶棒的表面光洁度，钻头综合性能达到国际先进水平。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的套料钻头立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例中提供的套料钻头的排屑槽的截面形状示意图，其中(a)中排屑槽的截面形状为矩形，(b)中排屑槽的截面形状为梯形，(c)中排屑槽的截面形状为弧形；

图3为本实用新型实施例提供的套料钻头中基体和焊接台连接的立体结构示意图；

图中：1-基体，2-刀头，3-焊接台，4-排屑槽，21-矩形截面排屑槽，22-梯形截面排屑槽，23-弧形截面排屑槽。

具体实施方式

以下将通过结合附图对本实用新型的内容做进一步的详细说明，本实用新型的保护范围包含但不限于下述实施例。

参见图1，本实用新型实施例提供了一种用于蓝宝石掏棒的套料钻头，其包括：基体1和多个刀头2；其中，基体1，呈筒状，以形成容纳套料钻头套出的蓝宝石柱体(或蓝宝石晶棒)的中空空间，其顶端设有焊接台3，多个刀头2通过焊接的方式固定于焊接台3上，焊接台3与基体1为一体成型结构。

总而言之，本实用新型的套料钻头中，焊接台3设置在基体1的顶端，刀头2焊接在焊接台3上，焊接台3与基体1为一体成型结构，显著的增强了钻头的使用寿命，使焊接台3不易从基体1上脱落，同时通过设置焊接台3，增加了刀头2的激光焊接面积，从而提高激光焊接的强度。焊接台3的形状应与刀头的焊接端的形状相匹配。基体1的材质优选为钢材以增加强度。

优选地，焊接台3为环形焊接台阶，参见图3，即为从基体1的顶端外壁面沿沿基体1的径向向外延伸出的环形台阶，焊接台3的一端面与基体1的顶端端面处于同一平面。在本实用新型的优选实施例中，环形焊接台阶是自基体1的顶端的外壁面沿基体1的径向向外延伸出的环形台阶，焊接台3的顶端端面与基体1的顶端端面处于同一平面，共同构成套料钻头的焊接面。优选地，环形焊接台阶与基体1为一体结构；实际中，可以通过车床加工基体1的时候形成焊接台3，本实施例不对加工的方式进行具体限定。

在本实用新型的具体实施例中，焊接台3的厚度L是沿基体1的径向向外延伸的距离，即基体1的外壁面与焊接台3的外壁面的垂直距离；焊接台3的高度D是焊接台3的轴向高度，即(即基体1的轴向)向外延伸的距离。更优选地，焊接台3的厚度L为0.2-0.8mm(比如0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm)，高度D为3-6mm(比如3.5mm、4mm、5mm、5.5mm)。厚度L为焊接台3的内径和外径之差的一半，换言之为焊接台3内壁面和外壁面的距离；高度D为焊接台3的顶面与底面的距离。本实用新型的优选实施例中，2寸钻头中，基体1的内径为55mm、外径为57.4mm；焊接台3的内径为57.4mm、外径为58.4mm，厚度为0.5mm；刀头2的内径为54mm、外径为58.4mm。

优选地，刀头2为分齿刀头。即在本实用新型的优选实施例中，焊接台3上沿圆周方向均匀焊接有多个刀头2，刀头2为弧状块体，且两个相对的长侧面为相互平行的弧面，圆弧半径与焊接台的半径匹配。更优选地，刀头2可以是4-12个(比如5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个)。

优选地，在焊接台3的外壁表面设置有多个排屑槽4，排屑槽4的深度H小于或等于焊接台3的厚度L；具体地可以在焊接台3的外壁面上切不同宽度和深度或相同宽度和深度的排屑槽4，排屑槽4的开口设置在焊接台3的外壁面上，排屑槽4的深度H是从焊接台3的外壁面开始沿着焊接台的厚度方向朝焊接台3的内壁面延伸的距离，即焊接台3的外壁面与排屑槽4底面的垂直距离。设置排屑槽4有利于套料钻头的排水以及及时的排出所钻出的碎屑，有利于提高钻头的钻削效率及所掏出蓝宝石晶棒的表面质量。

优选地，所述排屑槽4的宽度W为3-8mm(比如3.5mm、4mm、5mm、6mm、7mm、7.5mm)，深度H为0.2-0.8mm(比如0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm)。排屑槽4的宽度W根据基体外径及所焊刀头的数量来决定的，一般3-8mm最为合理；排屑槽4的深度H根据焊接台3的厚度L确定，一般0.2-0.8mm最为合理；进一步优选地，排屑槽4的深度H小于或等于焊接台3的厚度L。排屑槽4的截面形状可以为矩形截面排屑槽21、梯形截面排屑槽22、弧形截面排屑槽23等形状；具体参见图2，为本实用新型实施例中提供的套料钻头的排屑槽的截面形状示意图，其中(a)中排屑槽4的截面形状为矩形，即为矩形截面排屑槽21，(b)中排屑槽4的截面形状为梯形，即为梯形截面排屑槽22，(c)中排屑槽4的截面形状为弧形，即为弧形截面排屑槽23。

优选地，排屑槽4均匀分布于焊接台3上，排屑槽4的数量为4-12个(比如5个、6个、7个、8个、9个、10个、11个)。排屑槽的数量是根据基体外径及所焊刀头的数量来决定的，为更方便排屑和排水，沿焊接台周向，排屑槽4和刀头2间隔设置，排屑槽4和刀头2的数量相同，例如在本实用新型的优选实施例中，2寸钻头焊接6个刀头2、设有6个排屑槽4。。

在本实用新型的具体实施例中，还包括：接头，其一端与基体1的底端连接(优选为焊接连接)，另一端安装在蓝宝石掏棒机的主轴上，以在蓝宝石掏棒机的驱动下旋转。

在本实用新型的具体实施例中，刀头2为金刚石刀头。

在本实用新型的具体实施例中，焊接采用高频焊接或激光焊接。

综上可知，本实用新型的套料钻头通过钢基体焊接面上增加焊接台来增大激光焊接面积，从而提高激光焊接的强度，避免了钻削过程掉齿的危险，保证钻削的稳定性和安全性。本实用新型在焊接台上切多个排屑槽，大大提高了套料钻头的排水及排屑的能力，保证了钻削的稳定性和安全性；同时大大地提高钻头的钻削效率及所掏出蓝宝石晶棒的表面质量，同时匹配进口高精度加工设备，套料钻头具有韧脆具佳、掏棒效率高、钻头寿命长(达到20m以上)、掏棒成材率高等优点，能保证所掏出晶棒的表面光洁度，钻头综合性能达到国际先进水平。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本实用新型待批权利要求保护范围之内。