[实用新型]一种用于加工碳纤维增强复合材料的交错刃钻铣复合刀具

说明书

本实用新型公开了一种用于加工碳纤维增强复合材料的交错刃钻铣复合刀具，包括钻头部分、铣刀部分和刀柄，其中所述铣刀部分位于所述钻头部分与刀柄之间；其特征在于，在所述钻头部分外圆周面上沿轴向加工两条旋向相同的小倾角螺旋槽，两条旋向相同的小倾角螺旋槽在钻头部分分别连接钻头主切削刃，所述钻头主切削刃包含两条切削刃，两条切削刃均由直线型的钻尖切削刃、直线型的扩孔切削刃、具有直线型的多刃尖切削刃和小倾角扩孔切削刃依次连接而成，在钻头部分的钻尖处两条钻尖切削刃通过横刃相连接。本实用新型避免了复合材料的复合层被拉裂或者损坏的危险；同时由于切屑从铣刀后端排出，从而使得材料的被切削表面平整光滑。

技术领域

本实用新型属于钻削、螺旋铣削复合制孔工具技术领域，特别是涉及一种用于加工碳纤维增强复合材料的交错刃钻铣复合刀具。

背景技术

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有比强度高、比模量大等优异性能，在航空航天飞行器的材料选用上占据很大比例。在飞行器的装配过程中需要加工大量孔径d≥6mm的孔。目前，对于这些孔的加工常采用钻-扩-铰-锪的多刀、多工序制孔工艺，但工序繁琐、效率低下，并且在表层材料中极易产生严重的毛刺、撕裂和分层等缺陷。这严重阻碍了CFRP在航空航天领域的推广和应用。

CFRP是由多层纤维堆叠而成的，不同纤维层由强度较弱的树脂基体材料黏合，制孔中引起CFRP损伤的主要原因在于轴向力，在刀具轴向切削力的作用下，靠近出口侧纤维层产生变形，将不同纤维层之间的树脂基体拉断，形成分层、撕裂等加工缺陷，影响制孔质量。经过研究发现通过先钻基孔，再采用螺旋铣削对基孔进行扩孔，能规避钻削工艺缺陷，合理利用螺旋铣孔的优点，可以显著亦或彻底去除制孔缺陷。为尽可能提高制孔效率，遵循一体化制孔原则，提出采用钻-铣复合刀具进行钻削-螺旋铣削的制孔工艺。要实现理想的制孔技术，设计与该工艺相匹配的钻-铣复合刀具是关键。

授权公告号为CN 207358223U的中国实用新型专利公开了一种用于CFRP 的钻头，所述的钻头主体外圆周面上沿轴向加工两条螺旋槽，所述的两条螺旋槽的旋向相同，两螺旋槽在钻头主体头部分别连接刀片，刀片包含两条切削刃，刀片从前向后分为钻尖部、扩孔部、多刃尖部和倾角扩孔部，钻尖部、扩孔部、多刃尖部和倾角扩孔部的切削刃为互不重合的直线，且依次连接；钻尖部处两条切削刃通过横刃连接。尽管该钻头能进行钻削加工，获得一定的制孔效果，但无法实现钻-铣复合螺旋制孔技术。

授权公告号为CN 203390279U的中国实用新型专利公开了一种交错刃铣刀，所述铣刀包括刀柄和设置在所述刀柄上的切削刃，所述切削刃包括右螺旋切削刃和左螺旋切削刃，所述右螺旋切削刃和所述左螺旋切削刃的切削方向相同。尽管该刀具能进行铣削加工，能获得一定的铣削效果，但无法实现钻-铣复合螺旋制孔技术。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型结合现有钻头结构和铣刀结构，提供一种能实现钻-铣复合螺旋制孔技术的用于加工碳纤维增强复合材料的交错刃钻铣复合刀具，其能有效解决现有制孔刀具难以避免的毛刺、分层的问题，提高制孔质量。

本实用新型采用的技术方案为：

一种用于加工碳纤维增强复合材料的交错刃钻铣复合刀具，包括钻头部分、铣刀部分和刀柄，其中所述铣刀部分位于所述钻头部分与刀柄之间；在所述钻头部分外圆周面上沿轴向加工两条旋向相同的小倾角螺旋槽，两条旋向相同的小倾角螺旋槽在钻头部分分别连接钻头主切削刃，所述钻头主切削刃包含两条切削刃，两条切削刃均由直线型的钻尖切削刃、直线型的扩孔切削刃、具有直线型的多刃尖切削刃和小倾角扩孔切削刃依次连接而成，在钻头部分的钻尖处两条钻尖切削刃通过横刃相连接。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述钻尖处的顶尖角110°～130°，所述扩孔切削刃与所述交错刃钻铣复合刀具轴线之间的夹角为20°～30°。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述多刃尖切削刃与所述交错刃钻铣复合刀具轴线之间的夹角为50°～70°。