[发明专利]一种钻孔工具及钻孔工具设计方法

权利要求书

1.一种钻孔工具，其特征在于，包括：

连接柄，由不锈钢制成，包括沿轴向连接的直柄部和第一渐扩部，所述直柄部与所述第一渐扩部的大端连接；

钻头主体，由钨钴类硬质合金材料制成，包括沿轴向连接的凹槽部和钻孔部，所述凹槽部的一端与所述第一渐扩部的小端焊接，所述凹槽部的另一端与所述钻孔部连接；

所述第一渐扩部包括沿轴向连接的第二渐扩部和第三渐扩部，所述第二渐扩部的大端与所述直柄部连接，所述第三渐扩部的大端与所述第二渐扩部的小端连接，所述第三渐扩部的小端与所述凹槽部焊接，所述第二渐扩部和所述第三渐扩部之间设置有环形的退刀槽；

所述钻孔部包括第四渐扩部，所述第四渐扩部的大端与所述凹槽部连接；

所述直柄部的直径为D11，所述凹槽部与所述第三渐扩部的焊接面直径为D21，D11＞D21；

所述凹槽部设置有减重凹槽,所述减重凹槽包括环形凹槽或螺旋凹槽，所述环形凹槽的最小直径为D22、最大直径为D23，且D22＜D21，D22＜D23，D23≤D21；

所述退刀槽的直径为D13，所述环形凹槽的最小直径处与所述第三渐扩部的大端之间距离为L′，且0＜(D13-D22)/L′≤0.35。

2.根据权利要求1所述的钻孔工具，其特征在于：所述钻孔工具长度为L0，所述连接柄的长度为L1，所述钻头主体的长度为L2，2.5mm≤L2≤6.7mm。

3.根据权利要求1所述的钻孔工具，其特征在于：所述第四渐扩部呈锥形，且所述第四渐扩部的锥角角度为α，2°≤α≤15°。

4.根据权利要求1所述的钻孔工具，其特征在于：所述钻孔部还包括刃部，所述第四渐扩部的小端与所述刃部连接。

5.根据权利要求1所述的钻孔工具，其特征在于：所述第三渐扩部的焊接面直径为D21，0.3mm≤D21≤0.8mm。

6.根据权利要求1所述的钻孔工具，其特征在于：

所述螺旋凹槽成对设置且对称分布，所述螺旋凹槽的内径为D26，其中D26＜D21，且所述螺旋凹槽上靠近所述第一渐扩部的一端与所述第一渐扩部的小端之间距离大于0。

7.根据权利要求2-6任一所述的钻孔工具，其特征在于：

若31mm≤L0≤32mm，则1.9mm≤D11≤2.1mm，若37mm≤L0≤40mm，则3.15mm≤D11≤3.2mm。

8.一种钻孔工具设计方法，其特征在于，包括：

根据钻孔工具的柄径确定初始参数模型，所述初始参数模型包括多个预设参数，所述预设参数包括L1、L2、D1、D2和a，其中L1为大斜面凹槽到焊缝的长度，L2焊缝到钻尖的长度，D1为大斜面凹槽直径，D2为焊缝处硬质合金直径，a为小斜面角度；

基于所述初始参数模型以一阶频率为响应进行仿真实验得到仿真结果；

根据所述仿真结果确定所述多个预设参数与一阶频率的响应关系，所述响应关系包括：当31mm≤L0≤32mm，1.9mm≤D11≤2.1mm，一阶频率f1＝8274.2-187.1*L1-278.2*L2+54.4*D1-383.7*D2-368.1*a-214.4*(L1*L2)+67*(L1*D1)，当37mm≤L0≤40mm，3.15mm≤D11≤3.2mm,一阶频率f2＝9329-1706*L1-2758*L2+2235*D1-90*D2-802*a-45*(L1*L2)+865*(L1*D1)+35*(L1*D2)+445*(L1*a)-511*(L2*D1)-44*(L2*D2)-83*(L2*a)+338*(D1*D2)+68(D1*a)-735(D2*a)，其中L0为钻孔工具的长度，D11为钻孔工具的柄径；

根据所述响应关系确定所述多个预设参数的最佳取值规则；

基于所述最佳取值规则设计钻孔工具。