[發(fā)明專利]機(jī)加工/拋光雙幾何結(jié)構(gòu)螺旋鉆孔工具

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710065254.5
• 申請(qǐng)日: 2017-02-06
• 公開（公告）號(hào): CN107175358B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: N·R·法瑞爾;B·薩爾;M·L·卡爾達(dá)雷拉;G·利浦金斯基;W·E·霍利曼;J·D·甘博亞
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 波音公司
• 主分類號(hào): B23B51/08
• 分類號(hào): B23B51/08
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 趙志剛;趙蓉民

本申請(qǐng)涉及機(jī)加工/拋光雙幾何結(jié)構(gòu)螺旋鉆孔工具。一種組合切削和拋光螺旋鉆孔工具可以包括細(xì)長(zhǎng)的工具主體，所述工具主體包括切削端并且沿著縱向軸線延伸。所述工具主體可以包括拋光部分，所述拋光部分與所述切削端間隔開并且被配置成在孔的側(cè)壁中引起殘余應(yīng)力而不去除材料。所述工具主體還可以包括被插入在切削端和拋光部分之間的切削部分。所述切削部分可以被配置為在螺旋鉆孔過程期間從工件去除材料，從而產(chǎn)生孔。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開大體涉及在物體中鉆孔。更具體地，所公開的實(shí)施例涉及使用螺旋鉆孔工具(orbital drilling tool)在材料中機(jī)加工孔并且然后使用同一工具將孔的內(nèi)部拋光的裝置和方法。

背景技術(shù)

建造飛行器會(huì)涉及到在各種材料制成的各種零件中鉆成百上千個(gè)孔。這些孔的質(zhì)量和鉆這些孔的效率能夠?qū)M裝飛行器所需的時(shí)間和飛行器構(gòu)建后的耐久性有顯著的影響。許多因素影響孔的質(zhì)量和效率，所述因素包括產(chǎn)生單個(gè)孔花費(fèi)多長(zhǎng)時(shí)間、產(chǎn)生孔后清理到何種程度、該過程可如何重復(fù)、(一個(gè)或多個(gè))鉆孔工具持續(xù)多久，以及零件在鉆孔之后持續(xù)多久。

螺旋鉆孔已被證明是一種用于在各種材料中產(chǎn)生高質(zhì)量孔的有效方法，所述材料包括單組分材料和堆疊的不同材料。在傳統(tǒng)鉆孔中，隨著工具繞其自身的縱向軸線快轉(zhuǎn)(spin)，鉆頭或切削工具被推動(dòng)通過材料。因此，使用傳統(tǒng)鉆孔方法產(chǎn)生的孔的直徑將與產(chǎn)生該孔的鉆頭直徑相同。相比之下，在螺旋鉆孔中，除了鉆頭或切削工具被饋送通過材料之外，鉆頭或切削工具繞其自身縱向軸線旋轉(zhuǎn)，同時(shí)該縱向軸線也圍繞正被產(chǎn)生的孔的中心旋轉(zhuǎn)或“公轉(zhuǎn)(orbit)”。因此，利用螺旋鉆孔產(chǎn)生的孔的直徑可以比產(chǎn)生該孔的鉆頭的直徑大。

相比于傳統(tǒng)鉆孔，螺旋鉆孔具有許多優(yōu)點(diǎn)，包括較少的清理、使用同一工具制造具有一系列直徑的孔的能力、生成較小的碎屑和較少的熱量、鉆穿各種不同材料和疊層材料的能力以及更長(zhǎng)的工具壽命。

在零件中產(chǎn)生孔的另一種方法是兩步法，其中首先通過鉆孔過程產(chǎn)生導(dǎo)向孔，且然后通過在隨后的鉸孔過程中去除材料來(lái)增加該導(dǎo)向孔的直徑。對(duì)于某些材料(例如鋁)，與螺旋鉆孔過程相比，利用鉆孔/鉸孔過程可以改善孔的疲勞性能。也就是說(shuō)，如果通過鉆孔和鉸孔來(lái)產(chǎn)生孔，則該零件本身可以持續(xù)更久。這種性能益處可能是由于在鉸孔過程中引起的殘余應(yīng)力所致，而標(biāo)準(zhǔn)螺旋鉆孔將使鋁中的孔處于中性應(yīng)力狀態(tài)。對(duì)于其它材料(諸如鈦和不銹鋼)，孔的疲勞性能對(duì)于螺旋鉆孔和鉆孔/鉸孔兩者可以基本上是相同的。

鉆孔且然后鉸孔可能需要兩個(gè)單獨(dú)的工具，并且鉸孔會(huì)產(chǎn)生毛刺，該毛刺然后需要被去除，相對(duì)于螺旋鉆孔，這兩者都將降低效率。目前，在鋁中產(chǎn)生孔會(huì)需要權(quán)衡螺旋鉆孔的效率益處與鉆孔和鉸孔的性能益處。

發(fā)明內(nèi)容

在一些實(shí)施例中，一種組合切削和拋光螺旋鉆孔工具包括細(xì)長(zhǎng)的工具主體，該工具主體包括切削端并且沿著縱向軸線延伸。工具主體包括拋光部分，該拋光部分與切削端間隔開并且被配置為在孔的側(cè)壁中引起殘余應(yīng)力而不去除材料。工具主體還包括插入在切削端和拋光部分之間的切削部分。切削部分被配置為在螺旋鉆孔過程期間從工件去除材料，從而產(chǎn)生孔。

在一些實(shí)施例中，切削工具具有主體并且包括機(jī)加工部分。該機(jī)加工部分具有從接近工具的機(jī)加工端的第一機(jī)加工直徑開始的多個(gè)機(jī)加工直徑。每個(gè)隨后的機(jī)加工直徑大于之前的機(jī)加工直徑。該工具還包括拋光部分，該拋光部分的拋光直徑比所述多個(gè)機(jī)加工直徑中的最大值大。

在一些實(shí)施例中，一種在工件中制造孔的方法包括：旋轉(zhuǎn)具有切削端并且沿著縱向軸線延伸的工具。該工具具有與切削端間隔開的拋光部分和插入在切削端和拋光部分之間的切削部分。該方法包括將旋轉(zhuǎn)工具以螺旋方式移動(dòng)到工件中，其中工具的縱向軸線圍繞并且沿著孔軸線移動(dòng)，由此產(chǎn)生具有側(cè)壁并且沿著孔軸線延伸到工件中的孔。該方法包括以引起孔的側(cè)壁中的殘余應(yīng)力的方式沿著產(chǎn)生的孔的側(cè)壁移動(dòng)旋轉(zhuǎn)工具的拋光部分并且使該拋光部分與該側(cè)壁接觸。