[发明专利]加工航空复合材料的PCD成型刀具

说明书

本发明公开了一种加工航空复合材料的PCD成型刀具，包括刀柄和刀头，所述刀头上设置有半径为2.4毫米的球头导向柱，所述球头导向柱关于所述刀具的轴线对称，所述刀头上的刃口与轴线倾斜形成导向锥并向所述刀柄的方向延伸形成100°±10′的倒角，所述导向锥和所述球头导向柱间隔。本发明中的刀具通过刀头上的球头导向柱提高了加工过程中刀头行进方向的精准度；导向锥消除了加工过程中因刀具偏摆与振动导致的孔壁台阶面或毛刺；成型面前角设计比一般的硬质合金刀具前角增加了2～3°，降低了切削抗力，提高了切削效率。

技术领域

本发明涉及航空复合材料加工领域，尤其涉及一种加工航空复合材料的PCD成型刀具。

背景技术

复合材料CFRP(CarbonFiberReinforcedPlastics)是以碳纤维为增强体的树脂基复合材料，具有底密强度高、抗疲劳性好、化学性能稳定等特性，广泛应用于航空航天领域、风力发电、汽车领域。

随着中国新一代飞行器的不断涌现，航空领域蓬勃发展；新能源领域的科技不断推陈出新，碳纤维复合材料的重要性也日渐突出。如何保质、高效、高精度加工这些材料，日益引起机械制造工程技术人员的重视。

由于CFRP的力学性能呈各向异性，层间强度低，且碳纤维的硬度高、强度大、导热性差，为机械加工带来极大的困扰。

目前加工CFRP的刀具材料有硬质合金、聚晶金刚石PCD。相对于硬质合金刀具，PCD刀具具有更好的锋利性、耐磨损性，加工CFRP材料缺陷更少、好的表面质量、好的耐用度。

目前航空领域大部分加工CFRP材料的PCD刀具被欧美厂家霸持，如瑞士SECO、德国Mapal、美国Kennal、以色列ISCAR等。国内PCD刀具只是少量用于非关键工。一方面是由于中国的航空复合材料加工起步晚，PCD刀具的底蕴弱于西方航空大国。

较为突出的，现有技术中加工航空复合材料的PCD成型刀具的刀头在加工过程中容易发生偏向，同时切屑抗力较大，导致加工效率低下且表面粗糙度较差，孔口有毛刺与撕裂等现象。

发明内容

本发明实施方式提供的加工航空复合材料的PCD成型刀具，包括刀柄和刀头，所述刀头上设置有半径为2.4毫米的球头导向柱，所述球头导向柱关于所述刀具的轴线对称，所述刀头上的刃口与轴线倾斜形成导向锥并向所述刀柄的方向延伸形成100°±10′的倒角，所述导向锥和所述球头导向柱间隔。

本发明中的刀具通过刀头上的球头导向柱提高了加工过程中刀头行进方向的精准度；导向锥消除了加工过程中因刀具偏摆与振动导致的孔壁台阶面或毛刺；成型面前角设计比一般的硬质合金刀具前角增加了2～3°，降低了切削抗力，提高了切削效率。

进一步地，所述导向锥和所述刀具的轴线形成的角度为1～2°。

进一步地，所述导向锥向所述刀柄的方向延伸形成半径0.6毫米的圆弧结构。

进一步地，所述圆弧结构与所述球头导向柱的延长线相切。

进一步地，所述刃口上凸起颗粒的尺寸小于0.004毫米。

进一步地，所述刀头和刀柄采用了5um的细颗粒PCD材料制成。

本发明实施方式的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的加工航空复合材料的PCD成型刀具的平面结构示意图；

图2是图1在I处的放大示意图；