[发明专利]用于机械加工特别地，由复合材料所制造的工件的壁的工具

说明书

本发明涉及由复合材料所制造的工件的机械加工。尽管特别地适于由复合材料(并且，特别地，具有有机基质的材料，也称为OMC材料)所制造的工件的机械加工，然而，本发明不限于该应用，并且也同样可以用于由金属、塑料或任何其它材料所制造的工件的机械加工。

已知现代航空器的涡轮发动机越来越多地包括由OMC材料所制造的部件(例如，压气机保持壳体、风扇壳体等)，选择这种材料是因为它们的强度和轻的重量。实际上，OMC材料可以获得具有小表面和尺寸的复杂形状的工件。

如已知的，在具有二维或三维结构的纤维预制件和环氧树脂的帮助下形成OMC材料。一旦生产了纤维预制件，就将其引入到其中已经注射了树脂的模具中。在炉中加热模具，这允许树脂聚合以及OMC材料的形成。

然而，OMC材料，无论它们具有二维还是三维结构，都难以机械加工、易于分层和使纤维撕裂。因此，当一些机械加工操作(例如，钻孔和攻丝)破坏纤维的连续性和有消弱工件机械强度的风险时，不建议这些机械加工操作，甚或禁止这些操作。

然而，在涡轮发动机的压气机壳体的情况下，大量的附件必须安装在所述壳体的本体上。固定附件需要安装连接板，这些板在金属壳体的情况下，通过钻孔和铆接或者通过攻丝和螺合固定在本体上。

因为不推荐钻孔和攻丝，涡轮发动机的设计者因此不得不研发解决方案，该解决方案或者围绕着OMC材料的无能力发现抵抗这种机械加工操作的方法，或者补偿机械加工后OMC工件结构的消弱。

因此，已知的解决方案在于形成纤维预制件时，嵌入金属插件。然后由聚合的OMC材料的纤维固定插件，接着不需要禁忌的机械加工操作。

然而，这种解决方案仅仅对由具有二维结构的OMC材料所制造的工件是个选择。实际上，在以三维编织和具有复杂形状的大工件的情况下，非常难以实施它。由于工件的尺寸和体积以及由于预制件中纤维的相当大的膨胀，当编织纤维时整合金属插件是困难的，甚或不可能的。

因此，为了补偿该缺陷，并且以至于可以机械加工(特别地钻孔和攻丝)工件，已知的是通过在邻近待要被钻孔的孔处增加材料来加强OMC工件。这分配力作用于钻孔和可能的攻丝孔的周围，这降低了一旦铆接或螺合连接板时工件失败的风险。

然而，通过添加材料的这种方式的加强引起了明显的质量增加，这在试图减少涡轮发动机重量方面不能令人满意。

而且，为了攻丝OMC工件中所钻的孔，目前实际上使用包括切割齿的螺丝攻(例如HSS-高速钢-或碳化物)。

然而，除了磨损极其快以外，这种类型螺丝攻的切割齿在OMC材料上产生了明显的切割力，这特别地引起：

-OMC工件的变形；

-OMC材料的树脂的加热；

-在孔附近的OMC材料的分层；和

-OMC材料的纤维的破裂。

由于攻丝螺距的精细被放大的这种机械加工缺陷影响了形成待要被机械加工的工件的OMC材料的完整性。由此不可能确保工件材料的健康。

换而言之，通过使用具有切割齿的螺丝攻攻丝OMC工件中的孔引起其机械结构的有害的消弱，由此一旦安装使用时其对力抗性的消弱。

而且，机械加工工具是已知的，其包括突出的环形肋，该突出的环形肋的外表面覆盖有磨料颗粒和改变该突出的环形肋的径向高度，以方便沟槽的切割。由此，可能以逐渐的方式进行沟槽的切割，较低高度的肋提供了攻丝中第一级。但是，在日本专利JP10043943中所描述的这些工具，在它们通过待要被攻丝的孔中期间，只能移除小体积的刨花，并且必须进行多次通过，以切割螺纹的形状。

本发明的目的是纠正这些缺陷，并且特别地允许以单次通过，或者至少少数量的通过来攻丝由复合材料(特别地具有有机基质的材料)所制造的工件中所钻的孔，而不改变其机械强度。

为此，根据本发明，用于机械加工特别地，由复合材料所制造的工件的壁的工具，设计为在所述壁中切割沟槽，所述工具包括固定地安装在纵向轴线L-L的杆上的头部，该杆可以被驱动绕着纵向轴线L-L旋转，所述头部包括至少一个主突出的环形肋和至少一个辅助突出的环形肋，该主突出的环形肋的外表面覆盖有预先确定的颗粒大小的磨料颗粒，并且它的径向高度对应于待要被切割的所述沟槽的深度，该辅助突出的环形肋的外表面覆盖有预先确定的颗粒大小的磨料颗粒，并且它的径向高度小于主肋的径向高度，特别值得注意地是所述辅助肋包括被平的环形带所间隔的两个圆形边缘，也就是说具有直母线的旋转形状，并且更特别地圆锥形。