无刃热塑钻具制造技术

本实用新型专利技术公开了一种无刃热塑钻具，包括夹持段和工作段，特点是工作段由具有第一锥角的锥形摩擦段、具有第二锥角的锥形挤压段、圆柱形的定尺光整段和整形盘组成，摩擦段的前端为一个半径为０．５ｍｍ～１．５ｍｍ的球面，第一锥角为８５度～９５度，第二锥角为３５度～４５度，优点在于可以在薄金属工件上钻出具有上下凸台和足够长径比的底孔以用于攻丝及可靠的螺纹连接；加工过程中无切屑产生，无须切削液，有利于环境保护；孔的尺寸一致性好，表面质量好，攻丝前无需检验；孔附近材料的金相组织得到明显改善，孔表面硬度明显高于母材硬度；钻具上无切削刃，因此钻具的寿命长，加工效率高。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种钻具，尤其是涉及一种无刃热塑钻具，它主要用于在薄金属工件上钻出需要螺纹攻丝的底孔。
技术介绍
现有的各种金属工件上的孔的加工主要采用切削工艺，尤以钻削为主要加工手段，即采用有刃钻头通过切削加工成孔。这些钻头主要包括夹持段和工作段，在工作段上具有各种各样的切削刃，在加工过程中动力源通过传动机构带动钻头旋转，使钻头上的切削刃切入工件形成所需要的钻孔，被切掉的工件材料以切屑的形式排出，所加工出的孔的直径与钻头工作段的直径相同，孔的长度不超过工件的厚度。这种钻头的优点是可以在厚工件上加工出长径比很大的孔，但也存在着不足之处，在一些需要相互连接的薄金属工件上，只能加工出长度与工件壁厚相同的孔，孔的长径比很小，不能用于攻丝和螺纹连接，因此薄金属工件之间还需要其他的连接部件才能相互连接在一起。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种能够在薄金属工件上钻出具有足够的长径比、能够用于攻丝的底孔的无刃热塑钻具。本技术解决上述技术问题所采用的技术方案为一种无刃热塑钻具，包括夹持段和工作段，所述的工作段由具有第一锥角的锥形摩擦段、具有第二锥角的锥形挤压段、圆柱形的定尺光整段和整形盘组成，所述的摩擦段的前端为一个半径为0.5mm～1.5mm的球面，所述的第一锥角为85度～95度，所述的第二锥角为35度～45度。所述的第一锥角最好为90度。所述的第二锥角最好为39度。所述的定尺光整段的长径比应大于1.5，所述的定尺光整段的直径可以根据所需底孔的直径来确定。所述的整形盘的下端面可以为光滑平面，所述的整形盘的直径为所述的定尺光整段直径的1.7倍。所述的整形盘的下端面也可以为端面铣刀，所述的整形盘的直径为所述的定尺光整段直径的1.7倍。与现有技术相比，本技术的优点在于可以在薄金属工件上钻出具有上下凸台和足够长径比的底孔以用于攻丝及可靠的螺纹连接；加工过程中无切屑产生，无须切削液，有利于环境保护；孔的尺寸一致性好，表面质量好，攻丝前无需检验；孔附近材料的金相组织得到明显改善，孔表面硬度明显高于母材硬度；钻具上无切削刃，因此钻具的寿命长，加工效率高；摩擦段的前端选择小球面，由于在一定压力下小球面与工件的实际接触情况为面接触，因此能够保证有较大的初始接触摩擦面，能够快速产生摩擦热量使接触部位快速升温，整形盘可以对孔上端的金属材料修整成型，光滑平面结构可在压力作用下对孔上端金属进行反复熨压，使之形成表面光滑的凸台，端面铣刀结构可将孔上端的金属铣掉，从而在孔上端加工出平整表面。附图说明图1为本技术的结构示意图；图2为使用本技术的钻具进行热塑钻孔的过程示意图。具体实施方式以下结合附图实施例对本技术作进一步详细描述。实施例一如图1所示，一种无刃热塑钻具，由夹持段1和工作段2构成，工作段2由具有第一锥角α＝85度的锥形摩擦段3、具有第二锥角β＝35度的锥形挤压段4、具有直径D1的圆柱形的定尺光整段5和具有直径D2的整形盘6组成，摩擦段3的前端为一个半径R为0.5mm的球面7，定尺光整段5的长度L与直径D1之比L/D1＞1.5，整形盘6的下端面为光滑平面，整形盘6的直径D2为定尺光整段5的直径D1的1.7倍，定尺光整段5的直径D1是由底孔的直径来确定的。实施例二如图1所示，一种无刃热塑钻具，由夹持段1和工作段2构成，工作段2由具有第一锥角α＝90度的锥形摩擦段3、具有第二锥角β＝39度的锥形挤压段4、具有直径D1的圆柱形的定尺光整段5和具有直径D2的整形盘6组成，摩擦段3的前端为一个半径R为1.0mm的球面7，定尺光整段5的长度L与直径D1之比L/D1＞1.5，整形盘6的下端面为光滑平面，整形盘6的直径D2为定尺光整段5的直径D1的1.7倍，定尺光整段5的直径D1是由底孔的直径来确定的。实施例三如图1所示，一种无刃热塑钻具，由夹持段1和工作段2构成，工作段2由具有第一锥角α＝95度的锥形摩擦段3、具有第二锥角β＝45度的锥形挤压段4、具有直径D1的圆柱形的定尺光整段5和具有直径D2的整形盘6组成，摩擦段3的前端为一个半径R为1.5mm的球面7，定尺光整段5的长度L与直径D1之比L/D1＞1.5，整形盘6的下端面为端面铣刀，整形盘6的直径D2为定尺光整段5的直径D1的1.8倍，定尺光整段5的直径D1是由底孔的直径来确定的。图2是采用本技术进行无屑热塑钻孔过程示意图。a)图为钻具在主轴驱动下高速旋转，同时沿轴向进给使摩擦段与工件刚刚接触并开始摩擦加热时的状态；b)图为挤压段开始进入工作时的状态；c)图为摩擦段和挤压段处于深度工作、定尺光整段刚进入工作时的状态；d)图为定尺光整段和整形盘处于工作时的状态。使用本技术的钻具的工作过程如下首先将钻具的夹持段夹在机床或其他工具的主轴上，由主轴带动钻具高速旋转，同时带动钻具沿轴向进给，当钻具摩擦段与薄金属工件接触时，摩擦段端部的小球面首先与工件表面接触，由于在一定压力下两者的实际接触情况为面接触，因此保证有较大的初始接触摩擦面积，能够快速产生摩擦热量使接触部位快速升温，并使工件局部达到热塑性状态；随着钻具向下的进给，工件初始摩擦部位达到热塑状态的金属材料在钻具摩擦段的挤压下向侧上方流动，形成孔的上凸台，同时使挤压段进入工作状态；挤压段进入工作后，一方面对被摩擦段加热到热塑性状态的金属流动方向进行导向，另一方面对侧壁金属进行挤压摩擦加热，扩大热塑性状态的区域，促进孔的形成，在薄金属工件被摩擦段钻透后，处于热塑性状态的金属材料在挤压段的挤压下向侧下方流动，形成孔的下凸台；随着摩擦段与挤压段顺序通过薄金属工件形成孔并顺序退出工作区域，定尺光整段进入工作区域，由于挤压段所形成的孔壁逐渐冷却，孔径开始收缩，因此定尺光整段一方面用于保证孔径精度，另一方面对冷却收缩的孔壁进行熨压以获得光滑的孔壁和良好的孔壁表面应力；整形盘略微滞后于定尺光整段进入工作状态，整形盘的主要功能是对流动到孔上端的金属材料进行修整成型，以便于螺钉连接，整形盘的下端面可以有两种结构，光滑平面结构可以在压力的作用下对孔上端的金属进行熨压，使之形成表面光滑的上凸台，端面铣刀结构可以将孔上端的金属铣掉，从而在孔上端加工出平整表面。权利要求1.一种无刃热塑钻具，包括夹持段和工作段，其特征在于所述的工作段由具有第一锥角的锥形摩擦段、具有第二锥角的锥形挤压段、圆柱形的定尺光整段和整形盘组成，所述的摩擦段的前端为一个半径为0.5mm～1.5mm的球面，所述的第一锥角为85度～95度，所述的第二锥角为35度～45度。2.如权利要求1所述的无刃热塑钻具，其特征在于所述的第一锥角为90度。3.如权利要求1所述的无刃热塑钻具，其特征在于所述的第二锥角为39度。4.如权利要求1所述的无刃热塑钻具，其特征在于所述的定尺光整段的长径比大于1.5。5.如权利要求1所述的无刃热塑钻具，其特征在于所述的整形盘的下端面为光滑平面，所述的整形盘的直径为所述的定尺光整段直径的1.7倍。6.如权利要求1所述的无刃热塑钻具，其特征在于所述的整形盘的下端面为端面铣刀，所述的整形盘的直径为所述的定尺光整段直径的1.7倍。专利摘要本技术公开了一种无刃热塑钻具，包括夹持段和工作段，特点是工作段由具有第一锥角的锥形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无刃热塑钻具，包括夹持段和工作段，其特征在于所述的工作段由具有第一锥角的锥形摩擦段、具有第二锥角的锥形挤压段、圆柱形的定尺光整段和整形盘组成，所述的摩擦段的前端为一个半径为０．５ｍｍ～１．５ｍｍ的球面，所述的第一锥角为８５度～９５度，所述的第二锥角为３５度～４５度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑堤，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：实用新型
国别省市：97[中国|宁波]