CN103586500A - 一种蜂窝夹层复合材料的制孔方法 - Google Patents

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余渝
王恩富
罗水均
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    • B26F1/00—Perforating; Punching; Cutting-out; Stamping-out; Apparatus therefor
    • B26F1/16—Perforating by tool or tools of the drill type
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

本发明公开了一种蜂窝夹层复合材料的制孔方法，其特征在于，包括如下步骤：在蜂窝夹层复合材料上划出待钻孔的十字中心线；以十字中心线为轴心钻出初孔；以初孔为导引至少一次套料钻出成孔。本发明的一种蜂窝夹层复合材料的制孔方法，将钻制大直径孔的步骤至少分成两次钻出，钻制初孔时减小钻头顶角以增大切削刃长度，改善散热条件，减小横刃宽度，以降低钻削轴向力；后续钻制工序中采用套料钻来减小切削量，从而降低了钻削轴向力，避免了加工中产生层间分层缺陷。

Description

一种蜂窝夹层复合材料的制孔方法
技术领域
本发明涉及一种蜂窝夹层复合材料的制孔方法，尤其涉及一种在蜂窝夹层复合材料上钻制较大孔的加工方法。
背景技术
蜂窝夹层结构的复合材料由于具有较高的比强度和较好的隔热、耐冲击等优点在航空、航天、土建等许多领域应用极广,主要是用作代替钢材的结构材料。蜂窝夹层复合材料一般是由上下面板中间夹一比较厚的蜂窝芯所构成，蜂窝芯的网格形式有正六边形、正方形、菱形等，材料可以是纸、玻璃布、铝合金、芳纶纸等，面板可采用胶合板、纤维板、铝合金板、玻璃钢板等等，当在蜂窝夹层复合材料上钻孔时，由于蜂窝夹层复合材料具有层间强度低、各向异性、硬度高、脆性大等特点，易产生层间分层、出入端纤维劈裂等钻孔缺陷，尤其是加工直径较大的孔 (如直径大于8毫米的孔)、加工螺栓沉孔或台阶孔时，由于钻削轴向力会随着钻头直径的加大而急剧增大，因而更容易产生层间分层缺陷。
发明内容
为解决现有技术的钻制直径较大的孔容易产生层间分层缺陷，本发明提供了一种蜂窝夹层复合材料的制孔方法，本发明的一种蜂窝夹层复合材料的制孔方法，包括如下步骤：在蜂窝夹层复合材料上划出待钻孔的十字中心线；以十字中心线为轴心钻出初孔；以初孔为导引至少一次套料钻出成孔。
所述的以十字中心线为轴心钻出初孔的步骤中使用的钻削工具是麻花钻。
所述的麻花钻的顶角小于118°。
所述的以初孔为导引至少一次套料钻出成孔的步骤中使用的钻削工具是套料钻。
所述的套料钻包括钻套和钻杆，其特征在于，所述的钻套是管状，钻套一端设置有切削刃，钻套另一端设置有内螺纹，所述的钻杆是阶梯杆，前端是初孔导杆，在所述的初孔导杆上制有与钻套的内螺纹螺接的外螺纹，所述的钻杆的后端是与气钻夹持部匹配的钻柄。
所述的切削刃沿钻套圆周等分布置，切削刃间的管壁开有容屑槽，管壁的内壁和外壁都制出倒锥。
所述的倒锥取0.5°。
所述的钻套的切削刃的前角是6°，后角是15°～18°，向心偏角取3°，端隙角取6°～8°。
所述的钻套的切削刃涂有金刚石PCD（即Polycrystalline diamond,聚晶金刚石）材料涂层。
本发明相比于现有技术具有如下积极效果，本发明的一种蜂窝夹层复合材料的制孔方法，将钻制大直径孔的步骤至少分成两次钻出，钻制初孔时减小钻头顶角以增大切削刃长度，改善散热条件，减小横刃宽度，以降低钻削轴向力；后续钻制工序中采用套料钻来减小切削量，从而降低了钻削轴向力，避免了加工中产生层间分层缺陷。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明的一种蜂窝夹层复合材料的制孔方法的套料钻的示意图。
图2是本发明的一种蜂窝夹层复合材料的制孔方法的套料钻的钻套的示意图。
图3是本发明的一种蜂窝夹层复合材料的制孔方法的套料钻的钻杆的示意图。
示意图。
图中：1.钻套， 2.钻杆， 21.初孔导杆， 22.钻柄，23.外螺纹。
具体实施方式
本发明的一种蜂窝夹层复合材料的制孔方法，包括如下步骤：在蜂窝夹层复合材料上划出待钻孔的十字中心线；以十字中心线为轴心钻出初孔；以初孔为导引至少一次套料钻出成孔。
所述的以十字中心线为轴心钻出初孔的步骤中使用的钻削工具是麻花钻。
所述的麻花钻的顶角小于118°。
所述的以初孔为导引至少一次套料钻出成孔的步骤中使用的钻削工具是套料钻。
图1、图2和图3示出了套料钻，包括钻套1和钻杆2，其特征在于，所述的钻套1是管状，钻套1一端设置有切削刃，钻套1另一端设置有内螺纹，所述的钻杆2是阶梯杆，前端是初孔导杆21，在所述的初孔导杆21上制有与钻套1的内螺纹螺接的外螺纹23，所述的钻杆2的后端是与气钻夹持部匹配的钻柄22。
所述的切削刃沿钻套1圆周等分布置，切削刃间的管壁开有容屑槽，管壁的内壁和外壁都制出倒锥。
所述的倒锥取0.5°，形成了切削刃的侧隙角。
图2中，a是切削刃的前角，b是切削刃的后角，所述的钻套1的切削刃的前角是6°，后角是15°～18°，向心偏角取3°，端隙角取6°～8°。
所述的钻套1的切削刃涂有金刚石PCD（即Polycrystalline diamond,聚晶金刚石）材料涂层。
套料制孔时采用较高转速、较低进给的工艺参数，用摇臂钻床，例如Z3040摇臂钻床钻孔时，通常控制在转速2000rpm（即revolutions per minute， 每分钟的转数）、进给量0．04～0．06（mm/r表示毫米/每转）范围内；用可调速风动气钻锪孔时，通常控制在转速960rpm、进给量0．01～0．04mm／r范围内，制孔质量较好。
本发明的一种蜂窝夹层复合材料的制孔方法，将钻制大直径孔的步骤至少分成两次钻出，钻制初孔时减小钻头顶角以增大切削刃长度，改善散热条件，减小横刃宽度，以降低钻削轴向力；后续钻制工序中采用套料钻来减小切削量，从而降低了钻削轴向力，避免了加工中产生层间分层缺陷。

Claims (9)

1. 一种蜂窝夹层复合材料的制孔方法，其特征在于，包括如下步骤：在蜂窝夹层复合材料上划出待钻孔的十字中心线；以十字中心线为轴心钻出初孔；以初孔为导引至少一次套料钻出成孔。
2.根据权利要求1所述的一种蜂窝夹层复合材料的制孔方法，其特征在于，所述的以十字中心线为轴心钻出初孔的步骤中使用的钻削工具是麻花钻。
3.根据权利要求2所述的一种蜂窝夹层复合材料的制孔方法，其特征在于，所述的麻花钻的顶角小于118°。
4.根据权利要求1所述的一种蜂窝夹层复合材料的制孔方法，其特征在于，所述的以初孔为导引至少一次套料钻出成孔的步骤中使用的钻削工具是套料钻。
5.根据权利要求4所述的一种蜂窝夹层复合材料的制孔方法，其特征在于，套料钻包括钻套（1）和钻杆（2），其特征在于，所述的钻套（1）是管状，钻套（1）一端设置有切削刃，钻套（1）另一端设置有内螺纹，所述的钻杆（2）是阶梯杆，前端是初孔导杆（21），在所述的初孔导杆（21）上制有与钻套（1）的内螺纹螺接的外螺纹（23），所述的钻杆（2）的后端是与气钻夹持部匹配的钻柄（22）。
6.根据权利要求5所述的一种蜂窝夹层复合材料的制孔方法，其特征在于，所述的切削刃沿钻套（1）圆周等分布置，切削刃间的管壁开有容屑槽，管壁的内壁和外壁都制出倒锥。
7.根据权利要求6所述的一种蜂窝夹层复合材料的制孔方法，其特征在于，所述的倒锥取0.5°。
8.根据权利要求5所述的一种蜂窝夹层复合材料的制孔方法，其特征在于，所述的钻套（1）的切削刃的前角是6°，后角是15°～18°，向心偏角取3°，端隙角取6°～8°。
9.根据权利要求5至8所述的任一一种蜂窝夹层复合材料的制孔方法，其特征在于，所述的钻套（1）的切削刃涂有金刚石PCD（即Polycrystalline diamond,聚晶金刚石）材料涂层。
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