[發(fā)明專利]一種加工復(fù)合材料具有刃傾槽結(jié)構(gòu)的鉆頭加工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910975420.4
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN110744108B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王福吉;閆建博;賈振元;趙猛;郝佳軒;樊俊峰
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: B23B51/00
• 分類號: B23B51/00;B27G15/00;B28D1/14
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 關(guān)慧貞

本發(fā)明一種加工復(fù)合材料具有刃傾槽結(jié)構(gòu)的鉆頭加工方法屬于機械加工中鉆削工具技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種加工復(fù)合材料具有刃傾槽結(jié)構(gòu)的鉆頭加工方法。該加工方法為使鉆頭前刀面對入口材料產(chǎn)生向下的分力，抑制入口材料的翻起，要使鉆頭刀尖區(qū)外緣轉(zhuǎn)點處的端面刃傾角為正值。在鉆頭刀尖區(qū)中，先部分修磨了前后刀面。再用砂輪修磨外緣轉(zhuǎn)點處前刀面得到的兩個刃傾槽型結(jié)構(gòu)。修磨后得到新前刀面與新刃，新刃與基面形成的端面刃傾角為正角度。該方法加工的具有刃傾槽結(jié)構(gòu)的鉆頭改變了傳統(tǒng)鉆頭的端面刃傾角均為負角度的現(xiàn)狀，能夠有效抑制入口部位纖維材料的剝離分層，入口撕裂與毛刺損傷的發(fā)生，實現(xiàn)鉆削復(fù)合材料時孔入口的低損傷加工。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機械加工中鉆削工具技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種加工復(fù)合材料具有刃傾槽結(jié)構(gòu)的鉆頭加工方法。

背景技術(shù)

纖維增強復(fù)合材料(FRP)以其高比強度與耐腐蝕等優(yōu)點，已廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。為實現(xiàn)連接裝配，不可避免的需對復(fù)合材料構(gòu)件進行制孔加工，如直升機的復(fù)材尾槳葉的定位銷孔與配重孔等。然而由于復(fù)合材料的表層纖維受到較弱的約束作用，采用金屬鉆頭制孔時毛刺與撕裂等損傷頻發(fā)，尤其對于鉆削入口材料時，表層纖維極易在主切削刃作用下產(chǎn)生向上彎曲，造成入口剝離分層，導(dǎo)致孔邊緣處開裂，形成入口撕裂與毛刺損傷。因此，現(xiàn)亟需研發(fā)降低復(fù)合材料鉆削入口毛刺與撕裂損傷的刀具。

目前，已有研究人員研發(fā)了多種鉆頭以提高復(fù)合材料的制孔質(zhì)量。上海名古屋精密工具股份有限公司的孫思叡等人發(fā)明了“用于對纖維復(fù)合材料進行孔加工的鉆頭”，專利申請?zhí)朲L201310326585，它涉及一種鉆尖具有第一尖點和第二尖點的纖維復(fù)合材料制孔鉆頭，利用鋒利的尖部結(jié)構(gòu)切斷纖維抑制損傷，但是此類鉆頭鉆削復(fù)材時產(chǎn)生的軸向力過大，易產(chǎn)生出口分層損傷。常州山迪智能科技有限公司的明偉偉等人發(fā)明的“一種適用于纖維增強復(fù)合材料制孔加工的鉆頭”，專利申請?zhí)朲L201711164856，該鉆頭具有變螺旋角和特定的切入、切出角及后角，可以使鉆削扭矩最小化。然而此刀具對于復(fù)合材料的入口纖維無法起到良好切削作用，入口撕裂嚴重。可見現(xiàn)有刀具難以實現(xiàn)對纖維復(fù)合材料的入口低損傷制孔。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)難題是實現(xiàn)對纖維復(fù)合材料的入口低損傷制孔，避免鉆削入口撕裂與毛刺的發(fā)生，發(fā)明一種加工復(fù)合材料具有刃傾槽結(jié)構(gòu)的鉆頭加工方法。本發(fā)明加工出的是一種具有刃傾槽結(jié)構(gòu)的鉆頭，刃傾槽結(jié)構(gòu)可使主切削刃最外圓處刃傾角為正值，改變了傳統(tǒng)鉆頭的端面刃傾角均為負角度的現(xiàn)狀，能夠有效抑制入口部位纖維材料的剝離分層，改變切屑流動方向，降低入口撕裂損傷。同時刃傾槽結(jié)構(gòu)使主切削刃外緣轉(zhuǎn)點的刀尖更為鋒利，可將纖維有效切斷，避免入口毛刺的產(chǎn)生。刃傾槽結(jié)構(gòu)亦將主切削刃最外圓處的刀具前角變小，不易產(chǎn)生崩刃，最終實現(xiàn)纖維復(fù)合材料的入口低損傷制孔加工。

本發(fā)明的技術(shù)方案是一種加工復(fù)合材料具有刃傾槽結(jié)構(gòu)的鉆頭加工方法，其特征在于，該加工方法為使外緣轉(zhuǎn)點處的端面刃傾角為正值，實現(xiàn)鉆削時外緣轉(zhuǎn)點處的切屑水平流向為沿鉆頭徑向指向鉆芯，不產(chǎn)生對孔邊緣纖維材料的徑向向外的分力，有效降低孔入口邊緣撕裂損傷；并使前刀面對入口材料產(chǎn)生向下的分力，抑制入口材料的翻起；同時使外緣轉(zhuǎn)點更為鋒利，利于纖維的切斷，降低入口毛刺的產(chǎn)生和順利排屑；

該方法首先需用硬質(zhì)合金棒料修磨出具有以下特征的原始鉆頭：修磨出副切削刃區(qū)B的排屑槽寬度W₁為0.8-0.9倍的刀具直徑d₂，排屑槽3與刀具軸線1所形成的夾角n₁為30°-45°；

然后，再部分修磨鉆頭的前、后刀面，減少刀具與材料的摩擦，同時又能有良好的散熱效果；將刀尖區(qū)C處靠近橫刃的前刀面9經(jīng)修磨得到修磨前刀面10，此處修磨前角n₅為10°-20°；再部分修磨后刀面5獲得修磨后刀面6，后角n₆為10°-20°；