专利名称：一种扁头钻及其加工方法
技术领域：
本发明涉及PCB加工领域，更具体的说，涉及一种扁头钻。
背景技术：
随着印制电路板(PCB)技术和产品的发展，硬质合金钻头需求逐年增加，新型硬质合金钻头不断出现，对硬质合金钻头的要求也越来越高。PCB用硬质合金钻头(简称PCB微钻)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。PCB微钻尺寸微小，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板，数控钻孔是印制板制程的重要环节，而硬质合金钻头则是决定钻孔质量和效率的关键因素。 客户对PCB钻头的产品性能、品质要求越来越高，常规产品已不能满足客户需求。如图I-图3所示，目前常用的PCB钻头通常都是有两个对称的主切削刃11、两条对称螺旋的排屑槽10、对称的两组第一后刀面12及第二后刀面13。随着微型钻头的钻径要求越来越小，小钻头更易断钻，而常规钻头两螺旋槽形式削弱了钻头刚性，迫切需要一种刚性强度更好，尤其是在小钻径条件下刚性强度更好的微型钻头。本申请人曾在申请号为201110194374.8的中国申请中提到一种单刃钻，其目的是为加强钻身强度，减小断钻的可能性。如图4-6所示为，单刃钻只有一条主切削刃21，一条与主切削刃21对应的主排屑槽20、一条横刃30，3个以上的后刀面(如图中即为五个后刀面，分别为第一后刀面22、第二后刀面23、第三后刀面24、第四后刀面25、第五后刀面26)，所有的后刀面交于一个钻尖。如图5所示，所述的单刃钻只有一条贯穿钻身部分的主排屑槽20。仅设一条主排屑槽20的目的在于提高钻身的芯厚，从而提高钻头的强度，但是，由于单刃钻的切削刃是单独的一个，钻尖下钻受力并不平衡，会衍生出径向力，影响孔位精度，因此，单刃钻不利于孔位精度的进一步提闻。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种钻身强度高，加工孔位精度高的扁头钻。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种扁头钻，包括一条主切削刃、一条横刃、一条与所述主切削刃对应的主排屑槽以及多个后刀面；与所述主切削刃相对的一侧，设置有一由扁头钻的钻尖端向基端延伸的扁头面，所述扁头面在钻尖处与钻尖上的后刀面相交形成一条与所述主切削刃相对的附加切削刃。优选的，所述扁头面为凹面，所述附加切削刃的形状与所述主切削刃相对于钻尖顶点对称。使得扁头钻的钻尖与双刃钻的结构相同，进而使得扁头钻具有较高的加工孔位精度。优选的，所述扁头面相对于所述扁头钻钻身的中心轴按固定锥度角由钻尖向钻身基端延伸，并最终终结于钻身表面。通过具有固定锥度角的延伸并最终终结于钻身的表面，从而使得扁头钻的钻身大部分的芯厚相对于双槽钻更厚，保证了钻身的强度。
优选的，所述固定锥度角优选范围为O. 8° 4°。避免扁头面向钻身基端延伸的距离过长而影响到钻身的强度。优选的，所述扁头面相对于所述扁头钻钻身的中心轴按渐变锥度角由钻尖向钻身基端延伸，并最终终结于钻身表面。按渐变锥度角向钻身基端延伸的扁头面可以在钻尖处开始部分以较小的锥度角向下延伸，提高附加切削刃的切削能力，然后再以逐渐变大的锥度角继续延伸并最终终结于钻身的表面，这样也保证了钻身的芯厚的从而保证了钻身的强度。优选的，所述主排屑槽包括前段排屑槽以及后段排屑槽，所述后段排屑槽的宽度大于所述前段排屑槽的宽度。提高钻屑在后段排屑槽上的移动能力，进而提高扁头钻的排屑能力。优选的，所述后段排屑槽的宽度是所述前段排屑槽的宽度的两倍。可以获得更优的排屑能力以及钻身强度。 优选的，所述前段排屑槽是所述主排屑槽的长度O. 2^0. 8倍。以使前段排屑槽内的钻屑能及时排入后段排屑槽，释放钻屑所受压力。优选的，所述扁头面为凹面，所述扁头面与所述后刀面相交所形成附加切削刃与所述主切削刃相对于所述钻尖顶点为非对称设置。提高钻身大头端的芯厚。一种上述扁头钻的加工方法，包括步骤在棒料上用磨槽砂轮磨出主排屑槽的步骤；在棒料上用磨尖砂轮磨出第一后刀面、第二后刀面、第三后刀面以及第四后刀面的步骤；在棒料上用磨槽砂轮磨出扁头面的步骤。本发明由于在只有一条主排屑槽的钻头的钻尖处开设了一个扁头面，该扁头面在钻尖处形成一条与主切削刃相对的附加切削刃，当钻头进行钻孔时，钻尖上的主切削刃以及附加切削刃分别受力，进而提高钻尖处的受力平衡，避免由于只有一条切削刃而产生过大的径向力，提高了孔位精度；同时，设置扁头面使得扁头钻大头端与孔壁的接触面积减小，从而减小摩擦发热。
图I是现有技术的钻尖示意图；图2是现有技术的钻头剖面图；图3是现有技术的整体结构示意图；图4是一种单刃钻的钻尖的结构示意图；图5是一种单刃钻的的钻头剖面图；图6是一种单刃钻的整体结构示意图；图7是本发明实施例一的钻头结构示意图；图8是本发明实施例一的扁头钻的头部示意图；图9是本发明实施例一的扁头钻的扁头面与钻身中心轴线之间的相对位置示意图；图10是本发明实施一及实施例二的扁头面相对于钻身中心轴线的角度示意图11是本发明实施例一的钻芯变化不意图；图12是本发明实施例一的槽宽变化示意图；图13是本发明实施例三的扁头钻结构示意图；图14是本发明实施例三的扁头钻的钻尖结构示意图；图15是本发明实施例三的扁头钻的钻芯结构示意图。图I-图6的附图标记10、排屑槽；11、主切削刃，12、第一后刀面，13、第二后刀面，20、排屑槽，21、主切削刃，22、第一后刀面，23、第二后刀面，24、第三后刀面；25、第四后刀面，26、第五后刀面，27、第六后刀面，28、第七后刀面，30、横刃，31、铲背，32、壁边，33、副切削刃， 图7-图15的附图标记7、横刃，30、主排屑槽，31、主切削刃，32、第一后刀面，33、第二后刀面，40、扁头面，41、附加切削刃，42、第三后刀面43、第四后刀面，44、L形侧刃，101、中心轴线，301、后段排屑槽，302、前段排屑槽。
具体实施例方式本发明提供一种扁头钻，其主要适用于PCB加工领域，该扁头钻包括一条主切削刃、一条横刃、以及一条与所述主切削刃对应的主排屑槽；与所述主切削刃相对的一侧，设置有一由扁头钻的钻尖端向基端延伸的扁头面，所述扁头面在钻尖处与钻尖上的后刀面相交形成一条与所述主切削刃相对的附加切削刃。下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。如图I-图3所不，目如常用的PCB钻头通常都是有两个对称的主切削刃11,两条对称螺旋的排屑槽10、对称的两组第一后刀面12及第二后刀面13 ;该类钻头的钻尖在下钻时受力均衡，因而下钻稳定，可以获得良好的孔位精度。如图6所示为申请人之前提出过的一种单刃钻方案，单刃钻具有钻身强度高的优点，但是，由于单刃钻的切削刃是单独的一个，钻尖下钻受力并不平衡，会衍生出径向力，影响孔位精度，因此，单刃钻不利于孔位精度的进一步提高。如图7所示为本发明的扁头钻，其主要在基于单刃钻的基础上进行改进，目的在于使钻头具有单刃钻钻身强度，又具有多刃钻的加工精度性能。实施例一如图7所不为本发明的第一个实施例，图中所不扁头钻只有一条主切削刃31, —条与主切削刃31对应的主排屑槽30、一条横刃7 ;钻尖上设置有第一后刀面32、第二后刀面33、第三后刀面42以及第四后刀面43 ;所述主排屑槽30与第一后刀面32以及第三后刀面42相交形成主切削刃31，在与主切削刃31相对的一侧，设置有一由扁头钻的钻尖端(大头端)向基端延伸的扁头面40，该扁头面40在钻尖处与钻尖上的第二后刀面33以及第三后刀面42相交进而形成一条与所述主切削刃31相对的附加切削刃41。这样，在钻身头部端就形成了一条与主切削刃31相对的附加切削刃41，从而在钻头进行钻孔时，使得钻尖上的主切削刃31以及附加切削刃41分别受力，进而提高钻尖处的受力平衡，避免产生过大的径向力，提高了孔位精度；同时，设置扁头面40使得扁头钻大头端与孔壁的接触面积减小，从而减小摩擦发热。如图8所示，附加扁头面40为一凹面，凹状的扁头面40可以减短钻尖横刃7的长度，从而减小钻尖的横向受力。同时，使用凹面的另一目的在于使钻尖上的后刀面与所述扁头面40相交形成的附加切削刃41的形状与主切削刃31相对于钻尖的顶点对称，也就是说，附加切削刃41的形状及尺寸与主切削刃31相同并相对于钻尖的顶点对称，从而在钻尖处形成与如图I所述的具有两条主切削刃11的钻尖结构，更进一步提高了钻尖处的受力平衡，使得扁头钻的钻孔精度更进一步提闻。如图9所示，扁头面40由扁头钻的钻尖端向基端延伸，并最终终结与钻身表面，图10示出了扁头面40相对于钻身中心轴线101的变化情况，其中，图IOa为本实施例的扁头面40相对于钻身中心轴线101的变化情况，扁头面40相对于扁头钻钻身的中心轴线101按固定锥度角由钻尖向钻身基端延伸，并最终终结于钻身表面上。其中，固定锥度角的范围可以选择在O. 5° ^lO0范围内，本实施例优选O. 8° 4°，以使扁头面40向钻身基端延伸的距离处于较为合理的范围内，避免扁头面40向钻身基端延伸的距离过长而影响到钻身的强度。当然，也可以选择较大的锥度角，进而获得的附加切削刃可以更好的提供切削作用以及分担一定的切削受力。通过这样的设置，使得扁头面40只能影响到扁头钻钻身局部的芯厚，其余没有受到扁头面40影响的部分依然保有较厚的钻芯而具有较高的强度；同时，由钻尖端向基端按固定锥度角延伸的扁头面40由于最终终结于钻身表面，从而在钻身上， 由钻尖端向基端的方向的芯厚是逐渐变大的。图11示出了钻身上具有扁头面的芯厚示意图，从图中可看出，钻芯的厚度是逐渐变大的。如图7所示，扁头面40向钻身的基端延伸在钻尖及钻身上形成一条L形侧刃44，该L形侧刃44由附加切削刃41的一段以及扁头面40与钻身表面的交汇处形成。该L形侧刃44在切削过程中主要起切屑导向作用和辅助切屑作用，以及减小钻头尖部与孔壁接触面积，减小摩擦发热。如图12所示，为了提高扁头钻的排屑能力，将主排屑槽30分成两段，分别是前段排屑槽302以及后段排屑槽301，其中，后段排屑槽301的宽度S2大于前段排屑槽302的宽度SI。这样，在高速切削下由于后段排屑槽301宽度较大，前段排屑槽302的宽度较小，使得钻屑在扁头钻的钻尖端即大头端所受的挤压力较大，而在后段排屑槽301时压力得到释放，钻屑与后段排屑槽301之间的挤压摩擦也变小，从而提高钻屑在后段排屑槽301上的移动能力，进而提高扁头钻的排屑能力。在本实施例中，后段排屑槽301的宽度S2是前段排屑槽302的宽度SI的I. I至2倍；本实施例提供三种后段排屑槽301相对于前段排屑槽302宽度的具体数值，分别为1. 5倍、2倍以及2. 5倍。当后段排屑槽301的宽度是前段排屑槽302的I. 5倍时，可以避免过大的后段排屑槽301影响到钻身的强度；当后段排屑槽301的宽度是前段排屑槽302的2倍可以获得更优的排屑能力；当后段排屑槽301的宽度是前段排屑槽302的2. 5倍时，排屑能力虽然得到提高，但是会影响到钻身的强度。在本实施例中，前段排屑槽302的长度是主排屑槽30的长度(即前段排屑槽302以及后段排屑槽301的总长)的O. 2^0. 8倍，以使前段排屑槽302内的钻屑能及时排入后段排屑槽301，释放钻屑所受压力。实施例二如图IOb所示为本发明的第二种实施例，与实施例一不同的是，扁头面40相对于所述扁头钻钻身的中心轴线101按渐变锥度角由钻尖向钻身基端延伸，并最终终结于钻身的表面。按渐变锥度角向钻身基端延伸的扁头面40可以在钻尖处开始部分以较小的锥度角向下延伸，使得第二后刀面以及第三后刀面与扁头面40的相交角度加大，从而提高附加切削刃的切削能力，然后再以逐渐变大的锥度角继续延伸并最终终结于钻身的表面，这样也保证了钻身的芯厚的从而保证了钻身的强度。实施例三如图13及图14所示为本发明的实施例三，与实施例一及实施例二不同的是，扁头面40与所述第二后刀面33以及第三后刀面42相交所形成的附加切削刃的形状与所述主切削刃31相对于钻尖顶点是非对称设置的，即扁头面40相对于主切削刃31偏转一定角度设置以使扁头面40相对于主排屑槽30之间的芯厚得以提高，避免由于设置扁头面40造成与主排屑槽30之间产生较薄的芯厚而影响到扁头钻的钻身强度。如图15所示，剖面B-B示出了扁头面偏转后的钻芯的厚度，其避开了钻身中心的较薄处，使得钻身厚度可以更大。本实施例中，扁头面40相对于主切削刃31偏振的角度可选范围为120° 160° ;而另外一点较为重要的是，如图10所示的St值不能为零，以确保主切削刃31具有足够厚的刀背，确保主切削刃31在切削中能够承受足够大压力。
本发明同时提供了所述扁头钻的加工方法，包括步骤在棒料上用磨槽砂轮磨出主排屑槽的步骤；在棒料上用磨尖砂轮磨出第一后刀面、第二后刀面、第三后刀面以及第四后刀面的步骤；在棒料上用磨槽砂轮磨出扁头面的步骤。其中，磨主排屑槽的步骤分别包括磨前段排屑槽和后段排屑槽的步骤。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。
权利要求
1.一种扁头钻，其特征在于，包括一条主切削刃、一条横刃、一条与所述主切削刃对应的主排屑槽以及多个后刀面；与所述主切削刃相对的一侧，设置有一由扁头钻的钻尖端向基端延伸的扁头面，所述扁头面在钻尖处与钻尖上的后刀面相交形成一条与所述主切削刃相对的附加切削刃。
2.如权利要求I所述的一种扁头钻，其特征在于，所述扁头面为凹面，所述附加切削刃的形状与所述主切削刃相对于钻尖顶点对称。
3.如权利要求2所述的一种扁头钻，其特征在于，所述扁头面相对于所述扁头钻钻身的中心轴线按固定锥度角由钻尖向钻身基端延伸，并最终终结于钻身表面。
4.如权利要求3所述的一种扁头钻，其特征在于，所述固定锥度角优选范围为0.8。 4。。
5.如权利要求2所述的一种扁头钻，其特征在于，所述扁头面相对于所述扁头钻钻身的中心轴线按渐变锥度角由钻尖向钻身基端延伸，并最终终结于钻身表面。
6.如权利要求I所述的一种扁头钻，其特征在于，所述主排屑槽包括前段排屑槽以及后段排屑槽，所述后段排屑槽的宽度大于所述前段排屑槽的宽度。
7.如权利要求6所述的一种扁头钻，其特征在于，所述后段排屑槽的宽度是所述前段排屑槽的宽度的两倍。
8.如权利要求6所述的一种扁头钻，其特征在于，所述前段排屑槽是所述主排屑槽的长度O. 2、. 8倍。
9.如权利要求I所述的一种扁头钻，其特征在于，所述扁头面为凹面，所述扁头面与所述后刀面相交所形成附加切削刃的形状与所述主切削刃相对于所述钻尖顶点为非对称设置。
10.一种如权利要求1-9任一所述扁头钻的加工方法，包括步骤 在棒料上用磨槽砂轮磨出主排屑槽的步骤； 在棒料上用磨尖砂轮磨出第一后刀面、第二后刀面、第三后刀面以及第四后刀面的步骤； 在棒料上用磨槽砂轮磨出扁头面的步骤。
全文摘要
本发明公开一种扁头钻及其加工方法，所述扁头钻包括一条主切削刃、一条横刃、一条与所述主切削刃对应的主排屑槽以及多个后刀面；与所述主切削刃相对的一侧，设置有一由扁头钻的钻尖端向基端延伸的扁头面，所述扁头面在钻尖处与钻尖上的后刀面相交形成一条与所述主切削刃相对的附加切削刃。本发明由于在只有一条主排屑槽的钻头的钻尖处开设了一个扁头面，该扁头面在钻尖处形成一条与主切削刃相对的附加切削刃，当钻头进行钻孔时，钻尖上的主切削刃以及附加切削刃分别受力，进而提高钻尖处的受力平衡，避免由于只有一条切削刃而产生过大的径向力，提高了孔位精度；同时，设置扁头面使得扁头钻大头端与孔壁的接触面积减小，从而减小摩擦发热。
文档编号B23B51/00GK102794485SQ20121030312
公开日2012年11月28日 申请日期2012年8月24日 优先权日2012年8月24日
发明者郭强, 付连宇 申请人:深圳市金洲精工科技股份有限公司