[發(fā)明專利]一種正向-反向螺旋銑孔刀具

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810420291.8
• 申請日: 2018-05-04
• 公開（公告）號: CN108637337A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董志剛;康仁科;楊國林;朱祥龍;尉言振;郭東明
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: B23C5/10
• 分類號: B23C5/10;B23C5/28
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李洪福

本發(fā)明公開了一種正向?反向螺旋銑孔刀具，包括依次連接的切削部、頸部和柄部；切削部包括依次連接的前端切削區(qū)、圓周切削區(qū)和后端切削區(qū)；前端切削區(qū)為立銑刀結(jié)構(gòu)，包括中心對稱分布且可沿刀具的軸線正向進(jìn)給切削的四個(gè)前端切削刃；圓周切削區(qū)呈圓柱形且為周銑刀結(jié)構(gòu)，其圓柱面上設(shè)有延伸至前端切削刃且可沿刀具的徑向進(jìn)給切削的螺旋形切削刃；后端切削區(qū)呈圓臺形，其大端的外沿直徑與圓周切削區(qū)的直徑相匹配，其小端的外沿直徑與頸部的直徑相匹配，后端切削區(qū)的側(cè)壁上設(shè)有延伸至螺旋形切削刃且可沿刀具的軸線反向進(jìn)給切削的傾斜切削刃。本發(fā)明提高了加工質(zhì)量，節(jié)約了成本，簡化了加工過程，提高了生產(chǎn)效率并且提高了刀具壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合材料、金屬及復(fù)合材料與金屬疊層結(jié)構(gòu)的制孔加工領(lǐng)域，具體涉及一種正向-反向螺旋銑孔刀具。

背景技術(shù)

航空航天飛行器設(shè)計(jì)中大量使用復(fù)合材料，在飛行器裝配過程中經(jīng)常遇到復(fù)合材料、復(fù)合材料與金屬疊層結(jié)構(gòu)的制孔問題。由于飛行器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配制孔時(shí)作業(yè)空間有限或設(shè)計(jì)上的特殊要求等原因，某些復(fù)合材料與金屬疊層結(jié)構(gòu)的制孔，刀具必須從金屬側(cè)切入，從復(fù)合材料側(cè)切出。常用的制孔方法為使用鉆頭鉆孔，使用這種加工方法時(shí)，會產(chǎn)生較大的軸向切削力。還有一種新的制孔方法為使用特制立銑刀進(jìn)行螺旋銑孔，其軸向切削力雖然較鉆孔小，但仍然存在。復(fù)合材料通常是由多層纖維組合而成的，不同纖維層之間通常為強(qiáng)度較弱的樹脂基體材料,加工中的軸向力是引起復(fù)合材料加工損傷的主要原因，在刀具從復(fù)合材料一側(cè)切出時(shí)，在刀具軸向切削力的作用下，靠近出口側(cè)纖維層產(chǎn)生變形，將不同纖維層之間的樹脂基體拉斷，形成分層、撕裂等加工缺陷，影響制孔質(zhì)量，如圖7所示為鉆孔出口側(cè)形成加工缺陷的情況，如圖9所示為螺旋銑孔出口側(cè)形成加工缺陷的情況。如果在復(fù)合材料后部增加一層墊板，當(dāng)?shù)毒咔邢鞯娇拷鼜?fù)合材料出口一側(cè)時(shí)，靠近出口側(cè)的纖維層會受到墊板的支撐而不發(fā)生大的變形，纖維層間的樹脂基體不會被破壞，從而避免分層、撕裂等加工缺陷的出現(xiàn)，如圖8所示為鉆孔有墊板的情況，如圖10所示為螺旋銑孔有墊板的情況。但是實(shí)際生產(chǎn)中，有些情況下復(fù)合材料背面無法在制孔時(shí)加裝墊板；有些情況下雖然能在制孔時(shí)加裝墊板，但墊板的安裝拆卸將大幅增加生產(chǎn)成本，降低生產(chǎn)效率。

對于孔出口在復(fù)合材料一側(cè)的復(fù)合材料與金屬的疊層結(jié)構(gòu)的制孔，為實(shí)現(xiàn)無墊板情況下的無缺陷高質(zhì)量制孔，一種可行的方法是采用復(fù)合材料與金屬疊層結(jié)構(gòu)的正向-反向進(jìn)給螺旋銑孔方法，沿與正常鉆孔或螺旋銑孔加工進(jìn)給方向相反的方向進(jìn)給加工復(fù)合材料的出口端。具體操作方式是先用專用刀具沿著從金屬側(cè)切入、從復(fù)合材料側(cè)切出的方向正向進(jìn)給以螺旋銑孔的方式加工出一個(gè)預(yù)加工孔，然后將切削部直徑大、頸部直徑小的階梯型刀具的切削部穿過該預(yù)加工孔，并使刀具相對加工孔具有一定的偏心量，然后以螺旋銑孔的方式，從復(fù)合材料層至金屬層反向進(jìn)給，利用切削部后端與頸部過渡區(qū)域階梯面上的切削刃，對預(yù)加工孔進(jìn)行一次或多次擴(kuò)孔，直至達(dá)到最終要求尺寸。采用這種加工方法可以利用復(fù)合材料與金屬疊層的金屬層作為墊板，避免復(fù)合材料出現(xiàn)分層、撕裂等加工缺陷。

但上述加工方法需要特殊的加工刀具，刀具前端為立銑刀結(jié)構(gòu)，切削部直徑大于頸部，切削部后端還需有專門設(shè)計(jì)的切削刃，目前缺少這樣的專用刀具。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對以上問題的提出，研究設(shè)計(jì)一種正向-反向螺旋銑孔刀具，首先從入口側(cè)正向進(jìn)給螺旋銑出一個(gè)貫通且較小的預(yù)加工孔，然后從出口側(cè)反向螺旋銑出最終孔徑，用于復(fù)合材料和金屬的疊層結(jié)構(gòu)的制孔，解決復(fù)合材料出口易出現(xiàn)分層、撕裂等缺陷和墊板安裝費(fèi)時(shí)費(fèi)力的缺點(diǎn)。本發(fā)明采用技術(shù)手段如下：

一種正向-反向螺旋銑孔刀具，包括依次連接的切削部、頸部和柄部；

所述切削部包括依次連接的前端切削區(qū)、圓周切削區(qū)和后端切削區(qū)；

所述前端切削區(qū)為立銑刀結(jié)構(gòu)，包括中心對稱分布且可沿所述刀具的軸線正向進(jìn)給切削的四個(gè)前端切削刃；

所述圓周切削區(qū)呈圓柱形且為周銑刀結(jié)構(gòu)，其圓柱面上設(shè)有延伸至所述前端切削刃且可沿所述刀具的徑向進(jìn)給切削的螺旋形切削刃；