[发明专利]一种具有回勾刃的手工钻头

说明书

本发明一种具有回勾刃的手工钻头属于机械加工工具领域，涉及一种具有回勾刃的手工钻头，特别适用于纤维增强复合材料手工制孔。该钻头以凸双顶角为基本钻型，修改其两顶角角度，以减小钻削轴向力，抑制分层和撕裂损伤的产生。钻头由横刃，第一主切削刃，第二主切削刃，回勾刃，四条副切削刃，刀柄六部分组成。钻头的回勾刃包含在第二主切削刃中，由一个反向刃和一个刮切刃构成。该钻头采用由反向刃和刮切刃构成的回勾刃结构，对已产生的毛刺损伤进行二次去除，利用小后角的副切削刃完成孔壁的最终铰削修整。排屑槽取较小的螺旋角，减少进给不稳定对加工过程的干扰。该钻头实现对纤维复合材料的钻扩铰一次性手工高质量制孔。

技术领域

本发明属于机械加工工具领域，涉及一种具有回勾刃的手工钻头,特别适用于纤维增强复合材料手工制孔。

背景技术

随着各类新型纤维增强复合材料的不断问世，其质量轻、强度高、抗腐蚀、耐疲劳等众多优良特性吸引了越来越多的关注。其中，碳纤维增强复合材料(CFRP)及玻纤增强复合材料(GFRP)是使用范围最广，应用场合最多的两类材料。二者均是由硬脆纤维和柔软树脂基体共同构成的复合材料，在对其进行钻削加工的过程中，由于纤维增强相与树脂基体相之间巨大的力学性能差异，钻削时极易产生难以预测的分层、撕裂、毛刺等损伤，这些损伤均会引发各种加工问题。特别是加工产生毛刺损伤后，毛刺会紧密贴合在刀具后刀面上，在刀具高速旋转的过程中，由于纤维增强相的强烈磨蚀性，对刀具体产生极为严重的划擦作用，从而使切削刃快速退化，刀具寿命显著降低。

大量专家学者开发了各类新型钻头，以期抑制加工损伤的产生，提高加工质量，降低刀具磨损。王福吉等人提出的“一种阶梯微齿双刃带钻锪一体钻头”，专利申请号201611182140.0，它涉及一种实现叠层材料钻锪一体化加工刀具，提出的多阶梯微齿结构能够有效切断纤维毛刺，减少孔出入口加工损伤，锪孔刃可实现最终的锪孔加工要求。然而该新型钻头为机夹钻头，在实际的生产工作中不能满足手工制孔需求。苏飞等人提出的“具有圆弧刃刀片的碳纤维增强复合材料专用钻头”，专利申请号201711047792.8，它涉及一种具有圆弧刃刀片钻头，提出设置圆弧形钻尖部、扩孔部以及多刃尖部，同时在钻头主体外圆周面上设置两条小倾角螺旋槽，在手工制孔过程中实现阶段性去除毛刺、减少分层损伤。然而为保证刀具的耐磨性，在钻头主体头部钎焊聚晶金刚石刀片，增加了刀具的制造成本。K.桑帕瑟等人提出的“用于旋转切削刀具的PCD切削刃尖和形成该刀具的方法”，专利申请号201710654872.3，涉及一种具有多晶金刚石刃尖的旋转切削刀具，通过设计特殊的钻头尖端结构并采用钎焊工艺结合到刀具本体上，提高了刀具的使用性能及加工质量，但刀尖结构成型复杂，且钎焊式刀具制作过程繁琐不便于整体加工。

上述刀具有些需要满足加工所需的转速进给比，有些需要保证较高的垂直度要求，有些需要提供较大的钻削轴向力，以上加工条件难以在手工制孔中实现，故限制了上述新型刀具在生产中的应用。

发明内容：

本发明主要解决的技术难题是在钻削以CFRP和GFRP为代表的纤维增强复合材料时，在不能保证进给转速比的手工钻削前提下，尽可能提升钻头的切削性能，减少在单次制孔过程中形成的钻削出、入口的分层、毛刺和撕裂损伤。该钻头以双顶角为基本钻型，修改其两顶角角度，减小钻削轴向力，抑制分层和撕裂损伤的产生。在第二主切削刃末端采用“反向切削”和“变刃刮切”的回勾刃结构，实现对出口纤维反向切削及周向刮切，提升钻削质量，降低单孔成本。再通过小后角的副切削刃对切削孔壁进行铰削，从而获得无毛刺且孔壁粗糙度较小的手工加工孔，使之更适于对纤维进行切断。

本发明采用的技术方案是一种具有回勾刃的手工钻头，其特征是，该钻头以凸双顶角为基本钻型，修改其两顶角角度，减小钻削轴向力，抑制分层和撕裂损伤的产生；钻头由横刃A，第一主切削刃B，第二主切削刃C，回勾刃D，四条副切削刃E，刀柄F六个部分组成，其中，回勾刃D包含在第二主切削刃C中，钻头具体结构参数如下：