[实用新型]用于碳纤维复合材料的锥形钻铰刀具

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种金属材料加工设备，尤其涉及一种自动进给钻刀具。

背景技术

随着航空业的不断发展碳纤维复合材料正广泛应用于飞机制造，而飞机制造中制 孔是非常重要的一环，而选择合适的刀具和工具是保证制孔质量的前提。碳纤维复合材料 因其具有的质量轻、强度大、耐磨性高、抗疲劳性能好、耐高温好等突出优点，使其在飞机设 计、制造上具有更好的优势和应用随之也带来了碳纤维复合材料在加工和装配上的问题。 此时碳纤维复合材料的独特性更加的凸显出来，成为钻孔、装配的主要问题来源。在碳纤维 复合材料钻孔时要克服碳纤维复合材料结构的高强度、高刚性、导热性差、层与层间强度低 等难题。目前使用硬质合金标准麻花钻对复合材料制孔，这种刀具寿命短，在钻孔的过程中 也极易出现材料烧伤、分层、毛刺、撕裂等缺陷，特别是刀头出口端更容易引起撕裂等现象， 在无法进行重新修复的情况下可能导致部分报废，造成重大的损失。

现有技术是使用硬质合金标准麻花钻在复合材料零件上制孔，标准麻花钻的钻尖 角度一般在118～120°(即该刀具切削刃的旋转锥面的顶角)，钻出来的孔质量差，而且刀具 上分刀步骤多，刀具磨损快，刀具数量多导致成本高，在钻孔的过程中也极易出现材料烧 伤、分层、毛刺、撕裂等缺陷而造成产品损坏，尤其是在加工碳纤维复合材料(碳纤维层合 板)时，在碳纤维板复合处也极易出现毛刺、撕裂等缺陷。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种更加有效的碳纤维复合材料钻铰 孔加工刀具，能有效地避免加工中容易出现材料烧伤、分层、毛刺、撕裂等缺陷的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种用于碳纤维复合材料的锥形钻铰刀具，包括工作部和柄部，所述的工作部包 括设置于前端的钻孔工作部和后端的铰孔工作部，所述的钻孔工作部包括设置于前端的第 一钻孔工作部、依次设置于后端的第二钻孔工作部和第三钻孔工作部，所述的第一钻孔工 作部的第一钻尖角为90°，所述的第二钻孔工作部的第二钻尖角为120°，所述第一钻尖角和 第二钻尖角分别为所述第一钻孔工作部和第二钻孔工作部的切削刃旋转锥面的顶角。

所述的第一钻孔工作部的轴向长度为1mm。

对于纤维增强型复合材料(碳纤维复合材料)，除改善刀具结构和刀具材料外，纤 维方向角Q(纤维排列方向与刀具切削刃运动方向之间的夹角，在本实用新型在刀具中体现 为刀具钻孔切削刃的旋转锥面与碳纤维板平面、碳纤维板复合平面之间的夹角)，对加工质 量有很大的影响。随着Q的变化，增强纤维的断裂机理也在变化，在Q接近90°时，纤维的断裂 主要受到弯曲应力的影响，而在Q接近0°或180°是则主要受拉伸应力的影响，因此加工中控 制纤维方向角是保证加工质量的重要方面。实验表明，加工CFRP(碳纤维增强复合材料， CarbonFiberReinforcedPolymer/Plastic)时，Q为30°时切削力最小，而Q为45°时加工 的表明质量最优，此时，分层、毛刺等缺陷明显减少，

所以我们的刀具第一钻尖角设计成90°，此时分层、毛刺等明显减少孔的质量最 好，从而解决了刀头在每一层碳纤维复合板材上开孔时以及出口端容易产生的毛刺、撕裂 等缺陷。但是刀具的寿命较差，因为角度越小钻尖越尖磨损就越快，所以第一钻孔工作部的 后端设置第二钻尖角为120°的第二钻孔工作部，这样就可以兼顾孔的质量和刀具的耐磨 性，本实用新型刀具的特殊头部几何参数设计，可以很好的避免了碳纤维材料的烧伤、分 层、毛刺、撕裂等缺陷的同时又很好的增加刀具寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提 下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型碳纤维复合材料的锥形钻铰刀具的结构示意图；

图2是图1中A部的局部放大图；

图3是图2中B部的局部放大图。

图中：

工作部1柄部2钻孔工作部101铰孔工作部102

第一钻孔工作部1011第二钻孔工作部1012

第一钻尖角α第二钻尖角β