本實(shí)用新型涉及玻璃加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種降低玻璃孔加工應(yīng)力集中的鉆頭。

背景技術(shù)：

玻璃的孔加工普遍采用粉末冶金方法制造的金剛石工具進(jìn)行，通常指鉆孔及倒角?，F(xiàn)有技術(shù)也有采用電鍍金剛石工具的，但由于屬于表鑲式工具，使用壽命短，制造方法不利于環(huán)保，故逐漸被放棄。

目前薄玻璃普遍采取對(duì)鉆工藝，相向先后鉆孔，這種方法將單向鉆在貫穿時(shí)玻璃端面較大崩邊的現(xiàn)象轉(zhuǎn)移并緩解到了玻璃中部的交接口處。然而，由于機(jī)器、工具的裝配精度，工具本身的精度，以及對(duì)鉆的兩只鉆頭直徑磨耗速率不同等因素的影響，無(wú)法避免交接口的錯(cuò)位及崩邊。同時(shí)，鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，在玻璃端面形成了直角邊及崩邊。上述種種，均形成了應(yīng)力集中。

薄玻璃一般指厚度小于3㎜(其中厚度在1.1㎜以下的又稱(chēng)為超薄玻璃)，對(duì)于應(yīng)力集中極為敏感，其應(yīng)力集中是玻璃爆裂的重要因素之一。

為了降低應(yīng)力集中，目前通常采用對(duì)玻璃孔實(shí)施倒角加工處理，一方面將90°直角放大到鈍角(通常是90°+45°＝135°)，一方面將端面及內(nèi)倒角處的崩邊寬(深)度縮小，同時(shí)還必須盡可能的保證孔壁厚度滿(mǎn)足強(qiáng)度的要求。常用方式一：采用組合式金剛石倒角鉆頭，倒角環(huán)組合裝配在鉆頭工作環(huán)的外壁上，對(duì)打方式，玻璃兩端的鉆孔和倒角分別一次性完成。常用方式二：采用整體式金剛石倒角鉆頭，倒角環(huán)和鉆環(huán)整體制造而成，對(duì)打方式，玻璃兩端的鉆孔和倒角分別一次性完成。上述方式，均難以避免或消除交接 口處的應(yīng)力集中。

方式一還存在如下問(wèn)題：第一，倒角環(huán)的內(nèi)徑大于鉆頭的直徑，必然和鉆頭形成一定量的間隙，組合裝配在鉆頭上的倒角環(huán)極易出現(xiàn)偏心工作而帶來(lái)內(nèi)倒角處的崩邊。第二，倒角環(huán)和鉆頭圓周配合的交界面是個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，極易出現(xiàn)拉槽現(xiàn)象，造成玻璃凸起或擠碎爆邊現(xiàn)象。第三，倒角環(huán)的端部尖角為銳角，受到形狀的約束和受力的影響，尖部的金剛石極易脫落而失角變形為小平臺(tái)，造成玻璃內(nèi)倒角處趨于形成直角。上述這些問(wèn)題，都帶來(lái)應(yīng)力集中的問(wèn)題。

方式二還存在如下問(wèn)題：第一，由于倒角環(huán)和鉆頭的工作原理不盡相同，加工量懸殊，磨損程度差異較大，易造成幾何關(guān)系失配，需要頻繁的修復(fù)以恢復(fù)幾何關(guān)系。第二，采用同種配方制作整體倒角鉆頭，則難以兼顧鉆孔和倒角的加工性能和質(zhì)量要求，顧此失彼。但采用不同的兩種配方制作倒角環(huán)和鉆頭，制造工藝復(fù)雜，成本較高。第三，由于倒角環(huán)屬于不等量磨削，使用過(guò)程中，尤其倒角環(huán)尖部處，不斷發(fā)生變形，需要頻繁的修復(fù)以恢復(fù)形狀。但是，由于強(qiáng)度對(duì)薄玻璃孔壁厚度的限制，倒角量很小，倒角環(huán)尖部處的修復(fù)范圍很小，因此需要專(zhuān)業(yè)設(shè)備和精細(xì)加工，這給實(shí)際的應(yīng)用帶來(lái)多方面的障礙。

目前，采用粉末冶金金剛石工具及加工方法都難以滿(mǎn)足對(duì)薄玻璃孔加工的技術(shù)要求，玻璃越薄，其難度越大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的，針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種降低玻璃孔加工應(yīng)力集中的鉆頭，實(shí)現(xiàn)端面、內(nèi)倒角崩邊小，無(wú)交接口，孔壁均勻光滑，確保內(nèi)倒角為鈍角，解決或緩解了玻璃孔加工中應(yīng)力集中的問(wèn)題，使玻璃強(qiáng)度得到保證。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：一種降低玻璃孔加工應(yīng) 力集中的鉆頭，包括鉆頭基體、鉆頭工作環(huán)和倒角環(huán)，將外徑小于鉆頭工作環(huán)外徑的端頭靠近鉆頭工作環(huán)，倒角環(huán)處于鉆頭工作環(huán)的后側(cè)且倒角環(huán)裝配在鉆頭基體上。

本實(shí)用新型的有益效果是：倒角環(huán)處于所述鉆頭工作環(huán)的后側(cè)，能有效保障倒角環(huán)尖部加工處的強(qiáng)度，提高抗失形能力，便于進(jìn)行精細(xì)鉆孔和倒角，提升了加工精度；再者倒角環(huán)處于所述鉆頭工作環(huán)的后側(cè)，還能有效避免或消除玻璃交接口處的應(yīng)力集中；倒角環(huán)可拆卸的裝配在鉆頭基體上，便于對(duì)倒角環(huán)進(jìn)行修復(fù)，同時(shí)也便于制造，降低了鉆頭的生產(chǎn)難度；端頭的外徑小于玻璃孔的孔徑，避免鉆內(nèi)倒角過(guò)程中產(chǎn)生內(nèi)倒角崩邊的現(xiàn)象。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述鉆頭基體包括第一鉆頭基體和第二鉆頭基體，所述第一鉆頭基體對(duì)玻璃進(jìn)行下鉆加工和二次下鉆加工，第二鉆頭基體對(duì)玻璃進(jìn)行上鉆加工；所述第一鉆頭基體上設(shè)置有第一鉆頭工作環(huán)，所述第二鉆頭基體上設(shè)置有第二鉆頭工作環(huán)，第二鉆頭工作環(huán)的內(nèi)徑小于或等于第一鉆頭工作環(huán)的外徑，第一鉆頭工作環(huán)的外徑小于或等于第二鉆頭工作環(huán)的外徑。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：第二鉆頭工作環(huán)的內(nèi)徑小于或等于第一鉆頭工作環(huán)的外徑，第一鉆頭工作環(huán)的外徑小于或等于第二鉆頭工作環(huán)的外徑，可以有效的規(guī)避上鉆加工時(shí)，玻璃芯脫落的沖擊性崩邊超過(guò)過(guò)渡槽而繼續(xù)造成玻璃下端面的崩邊過(guò)大。

進(jìn)一步，所述第一鉆頭工作環(huán)的端面為傾斜端面，所述傾斜端面與所述鉆頭基體軸向之間的夾角為α，所述夾角α的角度范圍為30°≤α≤60°。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：傾斜端面在第一鉆頭工作環(huán)鉆過(guò)渡槽時(shí)，使過(guò)渡槽內(nèi)鉆槽的內(nèi)側(cè)深度大于鉆槽的外側(cè)深度，第二鉆頭工作環(huán)先鉆穿鉆槽的內(nèi)側(cè)，使玻璃芯提早脫落，避免玻璃芯脫落時(shí)的沖擊性崩邊超過(guò)過(guò)渡槽而繼續(xù)造成玻璃下端面的崩邊過(guò)大；同時(shí)，降低了交接口處的崩邊超 過(guò)孔徑的概率。

進(jìn)一步，鉆頭工作環(huán)的外徑設(shè)定為Φ，所述端頭的外徑為φ1，φ1小于或等于Φ-0.5㎜，且其外徑φ1大于或等于Φ-2㎜。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：有利于提高倒角環(huán)端頭處的強(qiáng)度和形狀的保持。

進(jìn)一步，所述鉆頭基體內(nèi)設(shè)置有向所述鉆頭工作環(huán)輸出冷卻水的通水孔，在所述通水孔內(nèi)且靠近所述鉆頭工作環(huán)位置設(shè)置有緩沖水流沖擊玻璃芯的緩沖裝置。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：緩沖裝置能阻止通水孔內(nèi)通入的冷卻水在以鉆頭軸線(xiàn)為中心的一定區(qū)域內(nèi)直接沖擊玻璃芯，降低玻璃芯脫落時(shí)的沖擊性崩邊，同時(shí)有利于冷卻水向倒角環(huán)分流。

進(jìn)一步，所述倒角環(huán)與所述鉆頭基體之間設(shè)置有環(huán)繞所述鉆頭基體的環(huán)狀水流通道，所述鉆頭基體上對(duì)應(yīng)于所述環(huán)狀水流通道的位置設(shè)置有一個(gè)以上的出水孔，所述出水孔連通所述通水孔和所述環(huán)狀水流通道。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：通水孔的水流在離心力的作用下通過(guò)出水孔進(jìn)入環(huán)狀水流通道，經(jīng)倒角環(huán)的水口，作用在磨削面上，提升了加工時(shí)的冷卻效果；同時(shí)也避免水壓所造成玻璃芯脫落時(shí)的沖擊性崩邊過(guò)大。

進(jìn)一步，所述鉆頭工作環(huán)與倒角環(huán)之間設(shè)置有環(huán)狀出水口，所述環(huán)狀出水口與所述環(huán)狀水流通道連通。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：環(huán)狀出水口能提升了倒角加工時(shí)對(duì)加工處的冷卻，有利于細(xì)顆粒金剛石的磨削，減少倒角磨削過(guò)程對(duì)內(nèi)倒角的崩邊。同時(shí)，可以用以調(diào)節(jié)水壓，避免水壓所造成玻璃芯脫落時(shí)的沖擊性崩邊過(guò)大。

進(jìn)一步，所述端頭上設(shè)置有環(huán)形平面，所述環(huán)形平面的環(huán)寬為0.5～1㎜。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：環(huán)形平面的環(huán)寬為0.5～1㎜，有利于提高倒角環(huán)的端頭尖角處的強(qiáng)度和形狀的保持，端頭過(guò)小則造成浪費(fèi)，環(huán)形平面過(guò)寬則給修復(fù)帶來(lái)無(wú)謂的加工量。

進(jìn)一步，所述倒角環(huán)倒角過(guò)程中與所述玻璃的環(huán)形接觸面為圓弧狀。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：便于進(jìn)行鉆倒角時(shí)，使玻璃內(nèi)倒角呈圓弧平滑過(guò)渡，進(jìn)一步降低應(yīng)力集中。

附圖說(shuō)明

圖1為玻璃孔的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為第二鉆頭基體的主視圖；

圖3為圖2的GG剖視圖；

圖4為圖3的CC剖視圖；

圖5為第二鉆頭基體的緩沖裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為第一鉆頭基體的主視圖；

圖7為圖6的HH剖視圖；

圖8為圖7的FF剖視圖；

圖9為倒角環(huán)的主視圖；

圖10為倒角環(huán)的正視圖；

圖11為圖10的仰視圖；

圖12為圖11的側(cè)視圖；

圖13為圖12的BB剖視圖；

圖14為本實(shí)用新型鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖15為圖14的AA剖視圖；

圖16為下鉆加工中鉆頭鉆過(guò)渡槽的示意圖；

圖17為圖16中D處的放大圖；

圖18為圖16中E處的放大圖；

圖19為上鉆加工中鉆頭鉆孔的示意圖；

圖20為圖19中B處的放大圖；

圖21為圖19中C處的放大圖；

圖22為上鉆加工中鉆頭貫穿玻璃的示意圖；

圖23為二次下鉆加工中鉆倒角的示意圖；

圖24為圖11中F處的放大圖。

附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下：

1、鉆頭基體；

2、鉆頭工作環(huán)，21、第一鉆頭工作環(huán)，22、第二鉆頭工作環(huán)；

3、倒角環(huán)，4、端頭，5、玻璃，6、傾斜端面，7、通水孔，8、緩沖裝置，9、環(huán)狀水流通道，10、出水孔，11、環(huán)狀出水口，12、環(huán)形平面。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。

實(shí)施例1：

設(shè)定玻璃厚度H，孔徑為Φ，倒角在玻璃端面的環(huán)寬b，孔加工后的孔壁玻璃厚度h滿(mǎn)足對(duì)玻璃的強(qiáng)度要求；

一種降低玻璃孔加工應(yīng)力集中的鉆頭，包括鉆頭基體1、鉆頭工作環(huán)2和倒角環(huán)3，將外徑小于鉆頭工作環(huán)2外徑的端頭4靠近鉆頭工作環(huán)2，倒角環(huán)3處于鉆頭工作環(huán)2的后側(cè)且倒角環(huán)3裝配在鉆頭基體1上，鉆頭工作環(huán)2外徑與設(shè)定玻璃孔的孔徑Φ對(duì)應(yīng)，端頭4的外徑φ1小于設(shè)定玻璃孔的孔徑Φ，其中0.5㎜≤Φ-φ1≤2㎜；

本裝置對(duì)玻璃進(jìn)行鉆孔：

下鉆加工，鉆頭在玻璃5的下端面鉆過(guò)渡槽，鉆頭工作環(huán)2的端面外徑處的鉆槽深度小于玻璃5下端面設(shè)定的倒角深度，完成后退回；

下鉆加工過(guò)程中，鉆頭工作環(huán)2的端面外徑處的鉆孔深度Z1，倒角環(huán)3沿鉆頭基體1的軸向倒角角度θ，鉆頭工作環(huán)2的端面外徑處伸出倒角環(huán)的長(zhǎng)度T1，同時(shí)滿(mǎn)足：T1≧Z1，Z1＜cotθ*b；

上鉆加工，鉆頭在玻璃5的上端面對(duì)應(yīng)過(guò)渡槽處進(jìn)行鉆孔和鉆外倒角，鉆頭工作環(huán)2的端面外徑處鉆孔至過(guò)渡槽的底部或貫穿過(guò)渡槽的底部，完成后退回；

鉆頭工作環(huán)2的端面外徑處的鉆孔深度Z2，倒角環(huán)3沿鉆頭基體1的軸向倒角角度θ,外倒角深度D2，鉆頭工作環(huán)2的端面外徑處伸出倒角環(huán)的長(zhǎng)度T2，同時(shí)滿(mǎn)足：Z2≧H-Z1，D2＝cotθ*b，T2≥H-Z1-D2；

二次下鉆加工，鉆頭在玻璃5的過(guò)渡槽處鉆內(nèi)倒角，完成后退回，完成玻璃孔加工；

二次下鉆加工的內(nèi)倒角深度D1，且D1＝cotθ*b。

優(yōu)選的，所述鉆頭基體包括第一鉆頭基體和第二鉆頭基體，所述第一鉆頭基體對(duì)玻璃進(jìn)行下鉆加工和二次下鉆加工，第二鉆頭基體對(duì)玻璃進(jìn)行上鉆加工；所述第一鉆頭基體上設(shè)置有第一鉆頭工作環(huán)21，所述第二鉆頭上設(shè)置有第二鉆頭工作環(huán)22，第二鉆頭工作環(huán)22的內(nèi)徑小于或等于第一鉆頭工作環(huán)21的外徑，第一鉆頭工作環(huán)21的外徑小于或等于第二鉆頭工作環(huán)22的外徑。

優(yōu)選的，第一鉆頭工作環(huán)的端面外徑處伸出倒角環(huán)3的長(zhǎng)度T1，同時(shí)滿(mǎn)足：T1≥(H-D1-D2)，T1≧Z1。

優(yōu)選的，所述第一鉆頭工作環(huán)21的端面為傾斜端面6，所述傾斜端面與所述鉆頭軸向之間的夾角為α，所述夾角α的角度范圍為30°≤α≤60°。

優(yōu)選的，所述鉆頭工作環(huán)2的外徑設(shè)定為Φ，所述端頭4的外徑為φ1， φ1小于或等于Φ-0.5㎜，且其外徑φ1大于或等于Φ-2㎜。

優(yōu)選的，所述鉆頭基體內(nèi)設(shè)置有向所述鉆頭工作環(huán)2輸出冷卻水的通水孔7，在所述通水孔7內(nèi)且靠近所述鉆頭工作環(huán)2位置設(shè)置有緩沖水流沖擊玻璃芯的緩沖裝置8；緩沖裝置8能阻止由通水孔7通入的冷卻水在以鉆頭基體軸線(xiàn)為中心的一定區(qū)域內(nèi)直接沖擊玻璃芯，設(shè)定該區(qū)域半徑R，則區(qū)域半徑R大于通水孔直徑的八分之一長(zhǎng)度，區(qū)域半徑R小于通水孔直徑的三分之一長(zhǎng)度。

優(yōu)選的，所述倒角環(huán)3與所述鉆頭基體1之間設(shè)置有環(huán)繞所述鉆頭基體1的環(huán)狀水流通道9，所述鉆頭基體1上對(duì)應(yīng)于所述環(huán)狀水流通道9的位置設(shè)置有一個(gè)以上的出水孔10，所述出水孔10連通所述通水孔7和所述環(huán)狀水流通道9。

優(yōu)選的，所述鉆頭工作環(huán)2與倒角環(huán)3之間設(shè)置有環(huán)狀出水口11，所述環(huán)狀出水口11與所述環(huán)狀水流通道9連通；環(huán)狀出水口11的寬度為δ，且0.05㎜≤δ≤0.5㎜。

優(yōu)選的，所述端頭4上設(shè)置有環(huán)形平面12，所述環(huán)形平面12的環(huán)寬為0.5～1㎜。

優(yōu)選的，所述倒角環(huán)3倒角過(guò)程中與所述玻璃5的環(huán)形接觸面為圓弧狀。

實(shí)施例2：

太陽(yáng)能電池用玻璃，厚度H＝1.8㎜，孔徑Φ＝20㎜，由于電池組件層壓時(shí)，玻璃處于受力狀態(tài)，玻璃孔加工的應(yīng)力集中問(wèn)題，是玻璃爆裂的重要因素之一，故需要降低孔加工的應(yīng)力集中。

如圖1所示，為了確保玻璃強(qiáng)度，設(shè)定孔壁的厚度不低于h＝1.2㎜，為降低應(yīng)力集中，孔加工端面倒角寬度b＝0.5㎜，軸向夾角θ＝60°(即徑向夾角30°，D2為上鉆加工的外倒角深度，D1為二次下鉆加工的內(nèi)倒角深度，計(jì)算可知：D2＝D1＝0.29㎜)，使孔90°直角變成鈍角(即二次下鉆加工倒角 的角度為90°+30°＝120°)。

采用玻璃水平放置的數(shù)控臥式鉆孔機(jī)(若采用玻璃豎立放置的數(shù)控立式鉆孔機(jī)，則先鉆一側(cè)等效下鉆，后鉆的一側(cè)等效上鉆)，內(nèi)冷式供水。

下鉆加工和二次下鉆加工選擇第一鉆頭進(jìn)行鉆孔，上鉆加工選擇第二鉆頭進(jìn)行鉆孔，第一鉆頭和第二鉆頭均為相同直徑20㎜的鉆頭，鉆頭壁厚為0.6㎜，鉆頭通水孔直徑7.5㎜，設(shè)置了通水的緩沖裝置，其半徑R＝1.25㎜。

如圖2至圖5所示，第二鉆頭對(duì)應(yīng)裝配第二鉆頭工作環(huán)22，第二鉆頭工作環(huán)22端面的軸向夾角α＝90°。

如圖6至圖8所示，第一鉆頭對(duì)應(yīng)裝配第一鉆頭工作環(huán)，第一鉆頭工作環(huán)端面軸向夾角α＝60°，第一鉆頭工作環(huán)端面的內(nèi)徑處比其外徑處長(zhǎng)0.35㎜。

如圖圖9至圖13所示，倒角環(huán)3裝配置于鉆頭工作環(huán)2之后，倒角環(huán)3靠近鉆頭工作環(huán)2的端頭9的外徑φ1＝19mm，端頭的內(nèi)徑17㎜，第二端頭的直徑22㎜，其徑向夾角30°。

如圖14和圖15所示，倒角環(huán)3和鉆頭基體1之間設(shè)有環(huán)狀水流通道6，鉆頭基體1設(shè)置有三個(gè)出水孔7，與環(huán)狀水流通道6連通，倒角環(huán)3設(shè)置有三個(gè)水口，倒角環(huán)3靠近鉆頭工作環(huán)1的端頭9和鉆頭基體1臺(tái)階處間隙δ＝0.25㎜，構(gòu)成環(huán)狀出水口8。

如圖16至圖18所示，下鉆加工，鉆孔深度為Z1＝0.2㎜(此時(shí)，第一鉆頭工作環(huán)21的內(nèi)徑處的鉆進(jìn)深度為0.2+0.35＝0.55㎜)，形成一個(gè)過(guò)渡槽，鉆后退回。

如圖19至圖21所示，上鉆加工,當(dāng)鉆孔進(jìn)至靠近1.8-0.55＝1.25㎜深度時(shí)，玻璃芯在水壓的作用下，將先行產(chǎn)生脫落，由于過(guò)渡槽的作用，其對(duì)孔壁及下端面的沖擊性崩邊受到限制；

如圖22所示，繼續(xù)鉆進(jìn)，當(dāng)?shù)诙@頭工作環(huán)22的端面外徑處的鉆孔深度Z2＞(1.8-0.2)㎜時(shí)，貫穿玻璃，繼續(xù)前行并進(jìn)行倒角加工，實(shí)現(xiàn)玻璃上端面的倒角深度D2＝0.29㎜，完成退回。

如圖23和圖24所示，二次下鉆加工，進(jìn)行倒角加工，實(shí)現(xiàn)玻璃下端面的倒角深度D1＝0.29㎜，完成退回；整個(gè)孔加工完成。

本實(shí)用新型，亦可用于常規(guī)厚度玻璃孔加工，在降低應(yīng)力集中、獲得均勻光滑的孔壁質(zhì)量、消除內(nèi)倒角崩邊、確保內(nèi)倒角形狀規(guī)范等多方面，獲得有益效果。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。