本實用新型涉及玻璃加工技術領域，特別涉及一種降低玻璃孔加工應力集中的鉆頭。

背景技術：

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行，通常指鉆孔及倒角。現有技術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，制造方法不利于環保，故逐漸被放棄。

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

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

為了降低應力集中，目前通常采用對玻璃孔實施倒角加工處理，一方面將90°直角放大到鈍角(通常是90°+45°＝135°)，一方面將端面及內倒角處的崩邊寬(深)度縮小，同時還必須盡可能的保證孔壁厚度滿足強度的要求。常用方式一：采用組合式金剛石倒角鉆頭，倒角環組合裝配在鉆頭工作環的外壁上，對打方式，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，倒角環和鉆環整體制造而成，對打方式，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 口處的應力集中。

方式一還存在如下問題：第一，倒角環的內徑大于鉆頭的直徑，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極易出現偏心工作而帶來內倒角處的崩邊。第二，倒角環和鉆頭圓周配合的交界面是個薄弱環節，極易出現拉槽現象，造成玻璃凸起或擠碎爆邊現象。第三，倒角環的端部尖角為銳角，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，造成玻璃內倒角處趨于形成直角。上述這些問題，都帶來應力集中的問題。

方式二還存在如下問題：第一，由于倒角環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，易造成幾何關系失配，需要頻繁的修復以恢復幾何關系。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量要求，顧此失彼。但采用不同的兩種配方制作倒角環和鉆頭，制造工藝復雜，成本較高。第三，由于倒角環屬于不等量磨削，使用過程中，尤其倒角環尖部處，不斷發生變形，需要頻繁的修復以恢復形狀。但是，由于強度對薄玻璃孔壁厚度的限制，倒角量很小，倒角環尖部處的修復范圍很小，因此需要專業設備和精細加工，這給實際的應用帶來多方面的障礙。

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

技術實現要素：

本實用新型的目的，針對上述問題，提供一種降低玻璃孔加工應力集中的鉆頭，實現端面、內倒角崩邊小，無交接口，孔壁均勻光滑，確保內倒角為鈍角，解決或緩解了玻璃孔加工中應力集中的問題，使玻璃強度得到保證。

本實用新型解決上述技術問題的技術方案如下：一種降低玻璃孔加工應 力集中的鉆頭，包括鉆頭基體、鉆頭工作環和倒角環，將外徑小于鉆頭工作環外徑的端頭靠近鉆頭工作環，倒角環處于鉆頭工作環的后側且倒角環裝配在鉆頭基體上。

本實用新型的有益效果是：倒角環處于所述鉆頭工作環的后側，能有效保障倒角環尖部加工處的強度，提高抗失形能力，便于進行精細鉆孔和倒角，提升了加工精度；再者倒角環處于所述鉆頭工作環的后側，還能有效避免或消除玻璃交接口處的應力集中；倒角環可拆卸的裝配在鉆頭基體上，便于對倒角環進行修復，同時也便于制造，降低了鉆頭的生產難度；端頭的外徑小于玻璃孔的孔徑，避免鉆內倒角過程中產生內倒角崩邊的現象。

在上述技術方案的基礎上，本實用新型還可以做如下改進。

進一步，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玻璃進行下鉆加工和二次下鉆加工，第二鉆頭基體對玻璃進行上鉆加工；所述第一鉆頭基體上設置有第一鉆頭工作環，所述第二鉆頭基體上設置有第二鉆頭工作環，第二鉆頭工作環的內徑小于或等于第一鉆頭工作環的外徑，第一鉆頭工作環的外徑小于或等于第二鉆頭工作環的外徑。

采用上述進一步方案的有益效果是：第二鉆頭工作環的內徑小于或等于第一鉆頭工作環的外徑，第一鉆頭工作環的外徑小于或等于第二鉆頭工作環的外徑，可以有效的規避上鉆加工時，玻璃芯脫落的沖擊性崩邊超過過渡槽而繼續造成玻璃下端面的崩邊過大。

進一步，所述第一鉆頭工作環的端面為傾斜端面，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°。

采用上述進一步方案的有益效果是：傾斜端面在第一鉆頭工作環鉆過渡槽時，使過渡槽內鉆槽的內側深度大于鉆槽的外側深度，第二鉆頭工作環先鉆穿鉆槽的內側，使玻璃芯提早脫落，避免玻璃芯脫落時的沖擊性崩邊超過過渡槽而繼續造成玻璃下端面的崩邊過大；同時，降低了交接口處的崩邊超 過孔徑的概率。

進一步，鉆頭工作環的外徑設定為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㎜。

采用上述進一步方案的有益效果是：有利于提高倒角環端頭處的強度和形狀的保持。

進一步，所述鉆頭基體內設置有向所述鉆頭工作環輸出冷卻水的通水孔，在所述通水孔內且靠近所述鉆頭工作環位置設置有緩沖水流沖擊玻璃芯的緩沖裝置。

采用上述進一步方案的有益效果是：緩沖裝置能阻止通水孔內通入的冷卻水在以鉆頭軸線為中心的一定區域內直接沖擊玻璃芯，降低玻璃芯脫落時的沖擊性崩邊，同時有利于冷卻水向倒角環分流。

進一步，所述倒角環與所述鉆頭基體之間設置有環繞所述鉆頭基體的環狀水流通道，所述鉆頭基體上對應于所述環狀水流通道的位置設置有一個以上的出水孔，所述出水孔連通所述通水孔和所述環狀水流通道。

采用上述進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出水孔進入環狀水流通道，經倒角環的水口，作用在磨削面上，提升了加工時的冷卻效果；同時也避免水壓所造成玻璃芯脫落時的沖擊性崩邊過大。

進一步，所述鉆頭工作環與倒角環之間設置有環狀出水口，所述環狀出水口與所述環狀水流通道連通。

采用上述進一步方案的有益效果是：環狀出水口能提升了倒角加工時對加工處的冷卻，有利于細顆粒金剛石的磨削，減少倒角磨削過程對內倒角的崩邊。同時，可以用以調節水壓，避免水壓所造成玻璃芯脫落時的沖擊性崩邊過大。

進一步，所述端頭上設置有環形平面，所述環形平面的環寬為0.5～1㎜。

采用上述進一步方案的有益效果是：環形平面的環寬為0.5～1㎜，有利于提高倒角環的端頭尖角處的強度和形狀的保持，端頭過小則造成浪費，環形平面過寬則給修復帶來無謂的加工量。

進一步，所述倒角環倒角過程中與所述玻璃的環形接觸面為圓弧狀。

采用上述進一步方案的有益效果是：便于進行鉆倒角時，使玻璃內倒角呈圓弧平滑過渡，進一步降低應力集中。

附圖說明

圖1為玻璃孔的結構示意圖；

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構示意圖；

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為倒角環的主視圖；

圖10為倒角環的正視圖；

圖11為圖10的仰視圖；

圖12為圖11的側視圖；

圖13為圖12的BB剖視圖；

圖14為本實用新型鉆頭的結構示意圖；

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，各標號所代表的部件列表如下：

1、鉆頭基體；

2、鉆頭工作環，21、第一鉆頭工作環，22、第二鉆頭工作環；

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

具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。

實施例1：

設定玻璃厚度H，孔徑為Φ，倒角在玻璃端面的環寬b，孔加工后的孔壁玻璃厚度h滿足對玻璃的強度要求；

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

本裝置對玻璃進行鉆孔：

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

下鉆加工過程中，鉆頭工作環2的端面外徑處的鉆孔深度Z1，倒角環3沿鉆頭基體1的軸向倒角角度θ，鉆頭工作環2的端面外徑處伸出倒角環的長度T1，同時滿足：T1≧Z1，Z1＜cotθ*b；

上鉆加工，鉆頭在玻璃5的上端面對應過渡槽處進行鉆孔和鉆外倒角，鉆頭工作環2的端面外徑處鉆孔至過渡槽的底部或貫穿過渡槽的底部，完成后退回；

鉆頭工作環2的端面外徑處的鉆孔深度Z2，倒角環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2的端面外徑處伸出倒角環的長度T2，同時滿足：Z2≧H-Z1，D2＝cotθ*b，T2≥H-Z1-D2；

二次下鉆加工，鉆頭在玻璃5的過渡槽處鉆內倒角，完成后退回，完成玻璃孔加工；

二次下鉆加工的內倒角深度D1，且D1＝cotθ*b。

優選的，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玻璃進行下鉆加工和二次下鉆加工，第二鉆頭基體對玻璃進行上鉆加工；所述第一鉆頭基體上設置有第一鉆頭工作環21，所述第二鉆頭上設置有第二鉆頭工作環22，第二鉆頭工作環22的內徑小于或等于第一鉆頭工作環21的外徑，第一鉆頭工作環21的外徑小于或等于第二鉆頭工作環22的外徑。

優選的，第一鉆頭工作環的端面外徑處伸出倒角環3的長度T1，同時滿足：T1≥(H-D1-D2)，T1≧Z1。

優選的，所述第一鉆頭工作環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°。

優選的，所述鉆頭工作環2的外徑設定為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㎜。

優選的，所述鉆頭基體內設置有向所述鉆頭工作環2輸出冷卻水的通水孔7，在所述通水孔7內且靠近所述鉆頭工作環2位置設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為中心的一定區域內直接沖擊玻璃芯，設定該區域半徑R，則區域半徑R大于通水孔直徑的八分之一長度，區域半徑R小于通水孔直徑的三分之一長度。

優選的，所述倒角環3與所述鉆頭基體1之間設置有環繞所述鉆頭基體1的環狀水流通道9，所述鉆頭基體1上對應于所述環狀水流通道9的位置設置有一個以上的出水孔10，所述出水孔10連通所述通水孔7和所述環狀水流通道9。

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

優選的，所述端頭4上設置有環形平面12，所述環形平面12的環寬為0.5～1㎜。

優選的，所述倒角環3倒角過程中與所述玻璃5的環形接觸面為圓弧狀。

實施例2：

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

如圖1所示，為了確保玻璃強度，設定孔壁的厚度不低于h＝1.2㎜，為降低應力集中，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倒角深度，計算可知：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控臥式鉆孔機(若采用玻璃豎立放置的數控立式鉆孔機，則先鉆一側等效下鉆，后鉆的一側等效上鉆)，內冷式供水。

下鉆加工和二次下鉆加工選擇第一鉆頭進行鉆孔，上鉆加工選擇第二鉆頭進行鉆孔，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，第二鉆頭對應裝配第二鉆頭工作環22，第二鉆頭工作環22端面的軸向夾角α＝90°。

如圖6至圖8所示，第一鉆頭對應裝配第一鉆頭工作環，第一鉆頭工作環端面軸向夾角α＝60°，第一鉆頭工作環端面的內徑處比其外徑處長0.35㎜。

如圖圖9至圖13所示，倒角環3裝配置于鉆頭工作環2之后，倒角環3靠近鉆頭工作環2的端頭9的外徑φ1＝19mm，端頭的內徑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3和鉆頭基體1之間設有環狀水流通道6，鉆頭基體1設置有三個出水孔7，與環狀水流通道6連通，倒角環3設置有三個水口，倒角環3靠近鉆頭工作環1的端頭9和鉆頭基體1臺階處間隙δ＝0.25㎜，構成環狀出水口8。

如圖16至圖18所示，下鉆加工，鉆孔深度為Z1＝0.2㎜(此時，第一鉆頭工作環21的內徑處的鉆進深度為0.2+0.35＝0.55㎜)，形成一個過渡槽，鉆后退回。

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

如圖22所示，繼續鉆進，當第二鉆頭工作環22的端面外徑處的鉆孔深度Z2＞(1.8-0.2)㎜時，貫穿玻璃，繼續前行并進行倒角加工，實現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，進行倒角加工，實現玻璃下端面的倒角深度D1＝0.29㎜，完成退回；整個孔加工完成。

本實用新型，亦可用于常規厚度玻璃孔加工，在降低應力集中、獲得均勻光滑的孔壁質量、消除內倒角崩邊、確保內倒角形狀規范等多方面，獲得有益效果。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。