用于碳纖維復合材料的錐形鉆鉸刀具的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及一種金屬材料加工設備，尤其涉及一種自動進給鉆刀具。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航空業(yè)的不斷發(fā)展碳纖維復合材料正廣泛應用于飛機制造，而飛機制造中制孔是非常重要的一環(huán)，而選擇合適的刀具和工具是保證制孔質(zhì)量的前提。碳纖維復合材料因其具有的質(zhì)量輕、強度大、耐磨性高、抗疲勞性能好、耐高溫好等突出優(yōu)點，使其在飛機設計、制造上具有更好的優(yōu)勢和應用隨之也帶來了碳纖維復合材料在加工和裝配上的問題。此時碳纖維復合材料的獨特性更加的凸顯出來，成為鉆孔、裝配的主要問題來源。在碳纖維復合材料鉆孔時要克服碳纖維復合材料結(jié)構(gòu)的高強度、高剛性、導熱性差、層與層間強度低等難題。目前使用硬質(zhì)合金標準麻花鉆對復合材料制孔，這種刀具壽命短，在鉆孔的過程中也極易出現(xiàn)材料燒傷、分層、毛刺、撕裂等缺陷，特別是刀頭出口端更容易引起撕裂等現(xiàn)象，在無法進行重新修復的情況下可能導致部分報廢，造成重大的損失。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)是使用硬質(zhì)合金標準麻花鉆在復合材料零件上制孔，標準麻花鉆的鉆尖角度一般在118?120° (即該刀具切削刃的旋轉(zhuǎn)錐面的頂角)，鉆出來的孔質(zhì)量差，而且刀具上分刀步驟多，刀具磨損快，刀具數(shù)量多導致成本高，在鉆孔的過程中也極易出現(xiàn)材料燒傷、分層、毛刺、撕裂等缺陷而造成產(chǎn)品損壞，尤其是在加工碳纖維復合材料(碳纖維層合板)時，在碳纖維板復合處也極易出現(xiàn)毛刺、撕裂等缺陷。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是要提供一種更加有效的碳纖維復合材料鉆鉸孔加工刀具，能有效地避免加工中容易出現(xiàn)材料燒傷、分層、毛刺、撕裂等缺陷的問題。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0006]—種用于碳纖維復合材料的錐形鉆鉸刀具，包括工作部和柄部，所述的工作部包括設置于前端的鉆孔工作部和后端的鉸孔工作部，所述的鉆孔工作部包括設置于前端的第一鉆孔工作部、依次設置于后端的第二鉆孔工作部和第三鉆孔工作部，所述的第一鉆孔工作部的第一鉆尖角為90°，所述的第二鉆孔工作部的第二鉆尖角為120°，所述第一鉆尖角和第二鉆尖角分別為所述第一鉆孔工作部和第二鉆孔工作部的切削刃旋轉(zhuǎn)錐面的頂角。
[0007]所述的第一鉆孔工作部的軸向長度為1mm。
[0008]對于纖維增強型復合材料(碳纖維復合材料)，除改善刀具結(jié)構(gòu)和刀具材料外，纖維方向角Q(纖維排列方向與刀具切削刃運動方向之間的夾角，在本實用新型在刀具中體現(xiàn)為刀具鉆孔切削刃的旋轉(zhuǎn)錐面與碳纖維板平面、碳纖維板復合平面之間的夾角)，對加工質(zhì)量有很大的影響。隨著Q的變化，增強纖維的斷裂機理也在變化，在Q接近90°時，纖維的斷裂主要受到彎曲應力的影響，而在Q接近0°或180°是則主要受拉伸應力的影響，因此加工中控制纖維方向角是保證加工質(zhì)量的重要方面。實驗表明，加工CFRP(碳纖維增強復合材料，Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic)時，Q為30° 時切削力最小，而Q為45° 時加工的表明質(zhì)量最優(yōu)，此時，分層、毛刺等缺陷明顯減少，
[0009]所以我們的刀具第一鉆尖角設計成90°，此時分層、毛刺等明顯減少孔的質(zhì)量最好，從而解決了刀頭在每一層碳纖維復合板材上開孔時以及出口端容易產(chǎn)生的毛刺、撕裂等缺陷。但是刀具的壽命較差，因為角度越小鉆尖越尖磨損就越快，所以第一鉆孔工作部的后端設置第二鉆尖角為120°的第二鉆孔工作部，這樣就可以兼顧孔的質(zhì)量和刀具的耐磨性，本實用新型刀具的特殊頭部幾何參數(shù)設計，可以很好的避免了碳纖維材料的燒傷、分層、毛刺、撕裂等缺陷的同時又很好的增加刀具壽命。
【附圖說明】
[0010]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0011 ]圖1是本實用新型碳纖維復合材料的錐形鉆鉸刀具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是圖1中A部的局部放大圖；
[0013]圖3是圖2中B部的局部放大圖。
[0014]圖中:
[0015]工作部I柄部2 鉆孔工作部101 鉸孔工作部102
[0016]第一鉆孔工作部1011第二鉆孔工作部1012
[0017]第一鉆尖角α第二鉆尖角β
[0018]第一鉆孔工作部的軸向長度L
【具體實施方式】
[0019]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述。
[0020]圖1、圖2、圖3示出了一種用于碳纖維復合材料的錐形鉆鉸刀具，包括工作部I和柄部2，所述的工作部I包括設置于前端的鉆孔工作部101和后端的鉸孔工作部102，所述的鉆孔工作部101包括設置于前端的第一鉆孔工作部1011、依次設置于后端的第二鉆孔工作部1012和第三鉆孔工作部，所述的第一鉆孔工作部1011的第一鉆尖角α為90°，此時分層、毛刺等明顯減少孔的質(zhì)量最好，從而解決了刀頭在每一層碳纖維復合板材上開孔時以及出口端容易產(chǎn)生的毛刺、撕裂等缺陷；所述的第二鉆孔工作部1012的第二鉆尖角β為120°，從而兼顧孔的質(zhì)量和刀具的耐磨性;所述的第三鉆孔工作部的鉆尖角較小，完成最后一段鉆孔工序，起到鉆鉸過渡作用;所述第一鉆尖角α和第二鉆尖角β分別為所述第一鉆孔工作部1011和第二鉆孔工作部1012的切削刃旋轉(zhuǎn)錐面的頂角，所述的第一鉆孔工作部1011的軸向長度L為Imm，當然出于加工材料的特殊改變也可以適當?shù)卦黾踊驕p少第一鉆孔工作部1011的軸向長度L。
[0021]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應所述以權(quán)利要求的保護范圍為準。
【主權(quán)項】
1.一種用于碳纖維復合材料的錐形鉆鉸刀具，包括工作部和柄部，其特征在于:所述的工作部包括設置于前端的鉆孔工作部和后端的鉸孔工作部，所述的鉆孔工作部包括設置于前端的第一鉆孔工作部、依次設置于后端的第二鉆孔工作部和第三鉆孔工作部，所述的第一鉆孔工作部的第一鉆尖角為90°，所述的第二鉆孔工作部的第二鉆尖角為120°，所述第一鉆尖角和第二鉆尖角分別為所述第一鉆孔工作部和第二鉆孔工作部的切削刃旋轉(zhuǎn)錐面的頂角。2.如權(quán)利要求1所述的錐形鉆鉸刀具，其特征在于:所述的第一鉆孔工作部的軸向長度為Imm0
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于碳纖維復合材料的錐形鉆鉸刀具，包括工作部和柄部，所述的工作部包括設置于前端的鉆孔工作部和后端的鉸孔工作部，所述的鉆孔工作部包括設置于前端的第一鉆孔工作部、依次設置于后端的第二鉆孔工作部和第三鉆孔工作部，所述的第一鉆孔工作部的第一鉆尖角為90°，所述的第二鉆孔工作部的第二鉆尖角為120°，所述鉆尖角為刀具該部切削刃的旋轉(zhuǎn)錐面的頂角。本實用新型提供了一種更加有效的碳纖維復合材料鉆鉸孔加工刀具，能有效地避免加工中容易出現(xiàn)材料燒傷、分層、毛刺、撕裂等缺陷的問題。
【IPC分類】B23D77/00, B23B51/08
【公開號】CN205254197
【申請?zhí)枴緾N201520785103
【發(fā)明人】劉劍鳴
【申請人】劉劍鳴
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年10月12日