[发明专利]铣磨工具及其制作方法

说明书

本发明提供了一种铣磨工具及制作方法，本发明包括刀具基体；设置于所述刀具基体一端的刀柄，设置于所述刀柄的远离刀具基体端的矩形定位头部；设置于所述刀具基体表面的单层有序排布钎焊金刚石磨粒、低温微量润滑冷却孔和排屑槽；设置于所述刀具基体内部的内冷微量润滑通道，能够规避目前叠层复合材料在加工过程中极易出现的树脂软化、涂覆、烧伤、分层、撕裂、表层划伤等缺陷。

技术领域

本发明涉及一种用于叠层复合材料超声辅助振动加工的铣磨工具及其制作方法。

背景技术

作为复合材料中应用时间较早、应用范围最广的复合材料之一，碳纤维增强树脂基复合材料(carbon fiber reinforced plastics，CFRP)目前在国防、航空航天领域正逐步推广应用，其具有比强度高、比模量大，抗疲劳、耐腐蚀等优异性能。但是CFRP材料本身具有低剪切强度、高缺陷敏感性、不耐高温等特性，因此CFRP材料往往与轻质的航空材料Al或者Ti通过螺接或者铆接连接使用，以获得更好的综合性能。

作为典型的各向异性和非均匀性材料，CFRP在机械加工过程中极易产生分层、表层撕裂、毛刺、崩边、烧伤等缺陷。金属材料尤其是钛合金在切削过程中剧烈的塑性变形会产生大量切削热富集于切削区域难以排出，导致CFRP材料发生树脂软化、涂覆甚至烧伤等缺陷。

复合材料、叠层复合材料等结构的常见机械加工工具主要为超硬材料(包含PCD、CBN、陶瓷等)焊接刀片式刀具、超硬涂层(包含金刚石涂层、类金刚石涂层、TiAlN等)硬质合金刀具、普通硬质合金刀具，以及近年来出现的“以磨代铣”超硬磨料铣磨工具。超硬材料焊接刀片式刀具由于其昂贵的价格和极高的脆性，一般应用于高端材料、结构的精加工环节；普通硬质合金刀具因其极低的刀具耐用度，已基本在复合材料的高效加工环节淘汰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于叠层复合材料超声辅助振动加工的铣磨工具及其制作方法，能够规避目前叠层复合材料在加工过程中极易出现的树脂软化、涂覆、烧伤、分层、撕裂、表层划伤等缺陷。

为解决上述问题，本发明提供一种用于叠层复合材料超声辅助振动加工的铣磨工具，包括：

刀具基体；

设置于所述刀具基体一端的刀柄，设置于所述刀柄的远离刀具基体端的矩形定位头部；

设置于所述刀具基体表面的单层有序排布钎焊金刚石磨粒、低温微量润滑冷却孔和排屑槽；

设置于所述刀具基体内部的内冷微量润滑通道。

进一步的，在上述用于叠层复合材料超声辅助振动加工的铣磨工具中，所述排屑槽的外形轮廓与单层有序排布钎焊金刚石磨粒排布轨迹沿刀具基体外圆母线方向、均为正弦函数周期分布，并且所述排屑槽的外形轮廓与单层有序排布钎焊金刚石磨粒呈现交替排布。

进一步的，在上述用于叠层复合材料超声辅助振动加工的铣磨工具中，所述单层有序排布钎焊金刚石磨粒排布轨迹为正弦函数曲线，其中，所述正弦函数曲线的曲线周期、正弦函数幅值按照超声辅助加工轴线振动幅值、加工参数中每齿进给量、磨粒尺寸、复合材料叠层铺设结构确定。

进一步的，在上述用于叠层复合材料超声辅助振动加工的铣磨工具中，所述排屑槽的开槽轮廓为半圆，所述半圆的直径r根据加工条件确定。

进一步的，在上述用于叠层复合材料超声辅助振动加工的铣磨工具中，所述低温微量润滑冷却孔沿着所述排屑槽的轨迹线均布。

本发明提供一种用于叠层复合材料超声辅助振动加工的铣磨工具的制作方法，包括：