[實用新型]用于對纖維復合材料進行孔加工的鉆頭

有效

• 申請號: 201320460987.6
• 申請日: 2013-07-30
• 公開（公告）號: CN203401118U
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 孫思叡
• 申請（專利權）人: 上海名古屋精密工具股份有限公司
• 主分類號: B23B51/02
• 分類號: B23B51/02;B23B51/00
• 代理公司: 上海序倫律師事務所 31276
• 代理人: 包文超

技術領域

本實用新型涉及一種用于孔加工的刀具，尤其涉及一種鉆頭，適用于對纖維復合材料進行孔加工，以改善以往對此類材料進行加工的孔所存在的毛刺、破裂和分層等現象。

背景技術

鉆頭是一類用以在實體材料上鉆削出通孔或盲孔，并能對已有的孔進行擴孔的刀具的總稱。其常規種類如：麻花鉆、扁鉆、深孔鉆、擴孔鉆和中心鉆等。

目前使用的普通麻花鉆頭，往往采用鋒角值大于90度的先端。在切削過程中，尤其是對纖維復合材料進行切削時，隨著鉆頭先端部分不斷扎入被加工材料，被加工材料承受的軸向力不斷增加。同時，纖維復合材料的材料特性，使過大的軸向力導致材料間發生分層和纖維斷裂，以及切削過程失效的現象，以至于加工中經常性地出現孔壁分層、孔口毛刺和孔口碎裂等問題的發生，由此造成工件大量報廢或不合格。

為了克服過大的軸向力對纖維復合材料造成的上述問題，現有技術大都采用減少了鋒角的方式來解決。中國實用新型專利ZL200320125153.6在減小鋒角角度（60°-80°）的同時，在鉆頭的鉆桿和頭部之間增加了有刀刃的錐形過渡區，使鉆頭在薄壁制件上鉆孔的原理和過程發生很大的變化，而提出一種具有錐形過渡區的新型鉆頭。該技術方案在鉆桿和頭部之間有一傾斜角度為2°-8°的錐形過渡區，其上有切削材料的3-6個刀刃。該鉆頭具有鉸孔作用，消除了普通鉆頭鉆孔經常產生的孔出口邊緣分層、拉毛和崩裂等問題，以及孔內壁不光滑和起毛等各種缺陷。

這些技術采用減小鋒角角度的目的是為了減少加工中的軸向力，以克服孔口毛刺破裂和分層的現象。但并不能有效抑制孔口毛刺的形成，在實際加工中通常只能用于一部分復合材料的加工，并需要輔以后續工序清除毛刺。

為此，中國發明專利ZL200780024847.1在減少鋒角角度鉆頭上涂覆了5μm的金剛石，而提出了一種用于加工纖維增強復合材料的鉆頭。該技術方案具有一個在10度到20度之間的鉆緣后隙角，一個約-5度到10度之間的槽口前角，一個小于0.035mm的鑿尖長度，以及一個約70度到100度之間的頂點角。其通過附著在刀體先端的金剛石顆粒對復合材料進行磨削的加工方法來加工纖維材料，從而抑制分層和孔口毛刺。但仍存在一些缺陷，如：需要用特殊的方法將金剛石顆粒附著到刀體先端上，不但這一工藝的質量控制復雜，而且對刀體所用材料和金剛石顆粒大小等都有嚴格要求，限制頗多；由于其上附著大量金剛石，單價往往數倍于普通刀具，且工作的轉速大約在1萬轉以上，必須配套專用高轉速機床，使用成本過高；往往只能用于12mm以上的大直徑孔加工，而航空工業大量需要的是12mm以下的中小直徑孔加工，兩者并不能很好匹配，加工范圍有限。

另有一些技術被相繼提出，如：中國實用新型專利ZL200820175886.3對麻花鉆的副刃結構和參數上進行了改進，而提出了一種微階梯、窄刃帶、大副后角、大倒錐、正偏差、刃帶分段的多刃尖鉆頭。該技術方案以直線刃或折線刃為主刀刃，微階梯的階梯高度hv在0.1～0.3mm之間，階梯長度f4在0.2d～0.8d之間，窄刃帶寬度f1在0.1mm～0.4mm之間，副切削刃后角αf在5°～60°之間，鉆頭倒錐量在0.24mm～0.32mm/100mm，，正偏差d+0.03，窄刃帶上對稱或不對稱凹槽使窄刃帶分成若干段，凹槽寬度f2在0.5～2mm之間，槽中心距f3在2mm～6mm之間。該鉆頭能對收縮的孔壁進行切削或刮削，以保證精度，提高孔的質量并減少孔的正反面毛刺。

又如：中國實用新型專利ZL201220592135.8在鉆頭切削部采用了三頂角設計，以減小軸向力，而提出了一種加工碳纖維增強復合材料與鈦合金疊層板的鉆頭，該技術方案中，三頂角分別為：105°-118°的第一頂角，60°-65°的第二頂角和8°-11°的第三頂角。該結構還通過徑向大前角開槽，增強了刀具的鋒利性能，使加工出的孔不會出現撕裂和毛邊現象。

實用新型內容

本實用新型的一個目的在于提供一種鉆頭，適用于對纖維復合材料進行孔加工，以改善以往對此類材料進行加工的孔所存在的毛刺、破裂和分層等現象。

本實用新型的另一個目的在于提供一種鉆頭，能夠同時克服在復合材料加工中孔進出口的毛刺、碎裂以及孔壁分層等不良現象，并兼顧廣泛適用性和生產復雜性的刀具。

本實用新型提及的纖維復合材料，是一種由連續相的基體和被基體包容的相增強體組成，其中以玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質細粒等材料為增強體復合制成的材料。常有的基體材料如：但不僅限于合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳、鋁、鎂、銅、鈦及其合金等。