CN105499661A - 左螺旋右刃的匕首钻 - Google Patents

Abstract

一种左螺旋右刃的匕首钻，其包括同轴依次连接的钻头以及刀柄，钻头包括2-6个呈左螺旋形状且围绕刀柄的中心轴线环形阵列设置的刀刃部，每两个周向相邻的刀刃部之间围绕出一呈左螺旋状的排屑槽，刀刃部包括端部锥面刃、螺旋状的周刃以及位于端部锥面刃与周刃之间的第二锥面刃，排屑槽的右侧壁为端部锥面刃、周刃以及第二锥面刃的前刀面，端部锥面刃围绕刀柄的中心轴旋转形成的切削面为圆锥切削面，且圆锥切削面的顶角为118°-122°，周刃为呈螺旋线状的圆周切削刃，第二锥面刃的轴向两端分别与端部锥面刃以及周刃相交，第二锥面刃围绕刀柄的中心轴旋转形成的圆锥切削面的半顶角为7.5°-8.5°。

Description

左螺旋右刃的匕首钻

技术领域

本发明涉及制孔刀具领域，特别是指一种左螺旋右刃的匕首钻。

背景技术

当前，国内外通用飞机越来越多地采用复合材料，特别是在轻型通用飞机上的应用更加广泛。飞机的机翼(包括翼梁、桁条和蒙皮)、机身、尾翼、蒙皮、油箱、发动机舱都是采用复合材料，而制孔是纤维增强复合材料制造过程中最重要的加工工序之一。

由于纤维增强复合材料是由质软而粘性大的基体材料和强度高、硬度大的纤维增强材料混合而成的二相或多相结构材料，其各向异性、低热传导率、低层间结合强度使其成为典型的难加工材料。现今生产中用途广泛的复合材料主要分为玻璃纤维复合材料和碳纤维复合材料，而碳纤维复合材料所具有的高强度、高刚度、抗疲劳性能好、耐高温性好等优点，使其在飞机设计、制造上具有更好的优势和应用。随着碳纤维的广泛应用，随之也带来了碳纤维复合材料在加工和装配上的问题。此时，碳纤维复合材料的缺点更加的凸显出来，成为了钻孔、装配的主要问题来源。在碳纤维复合材料钻孔时主要克服碳纤维复合材料结构的高强度、高硬度、导热性差、各向异性、层间强度低等难题，因此，在纤维增强复合材料制孔过程中，除传统金属材料制孔缺陷(尺寸误差、圆度误差、位置误差和垂直度误差等)外，还表现为分层、出入口撕裂与毛刺、孔壁表面纤维拔出等。

如智造网上公布的“碳纤维复合材料手工制孔刀具和工具的选择方案”中第2.3.1节提出的一种直刃匕首钻，详见链接“http://www.idnovo.com.cn/zhizao/show.php？itemid＝26312”，这种直刃匕首钻通过若干级台阶状的钻头在碳纤维材料上先钻小孔，然后逐渐扩孔的方式来克服碳纤维板的高强度、高硬度、导热性差、各向异性、层间强度低等问题，也克服了传统的右螺旋钻头入口剥离分层的问题，但是这种阶梯状扩孔的方式，由于钻头上用于扩孔的下一级锥状端刃由于顶角角度大、相邻的两级锥面端刃之间具有过渡的圆周刃，依次容易使钻头对碳纤维造成垂直冲击，造成出口分层、撕裂形成毛刺；而且由于这种直刃匕首钻的切削刃前角为0，断屑能力差，因此还是容易使孔壁表面纤维拔出。

发明内容

本发明提供一种左螺旋右刃的匕首钻，其所要解决的主要技术问题是：传统的用于碳纤维板等纤维增强复合材料上制孔的匕首钻利用阶梯状的钻头进行开孔、扩孔，再利用圆周切削刃对孔壁进行铣削，但是阶梯状的钻头在不同阶段过渡时容易震动，进而产生轴向冲击，造成出口分层、出口撕裂形成毛刺等情况，而且这种直线的圆周切削刃的前角为0，因此断屑能力不强，刀具容易震动，使孔壁表面纤维拔出。

针对现有技术的不足，本发明提供一种左螺旋右刃的匕首钻，其包括同轴依次连接的钻头以及刀柄，所述钻头包括2-6个呈左螺旋形状且围绕所述刀柄的中心轴线环形阵列设置的刀刃部，每两个周向相邻的刀刃部之间围绕出一呈左螺旋状的排屑槽，所述刀刃部包括端部锥面刃、螺旋状的周刃以及位于所述端部锥面刃与周刃之间用于扩孔过渡的第二锥面刃，所述排屑槽的右侧壁为所述端部锥面刃、周刃以及第二锥面刃的前刀面，所述端部锥面刃围绕所述刀柄的中心轴旋转在所述钻头的前端部形成的切削面为圆锥切削面，且所述圆锥切削面的顶角为118°-122°，所述周刃为所述前刀面与所述钻头的外圆柱面相交形成的呈螺旋线状的圆周切削刃，所述第二锥面刃的轴向两端分别与所述端部锥面刃以及周刃相交，所述第二锥面切削刃围绕所述刀柄的中心轴旋转形成的圆锥切削面的半顶角为7.5°-8.5°。

优选于：所述刀刃部以及排屑槽的螺旋角为4°，所述呈螺旋线状的周刃的螺旋角为4°。

优选于：所述端部锥面刃与所述第二锥面刃相交形成刀尖处的直径与所述钻头上对应位于所述周刃所在节段的直径比为为140/359，所述钻头的长度为50-50.5mm，所述钻头的顶端至所述周刃的尾端之间在径向上投影的长度为35-35.5mm，所述钻头上对应位于所述周刃所在节段的直径为3.585-3.595mm，所述钻头的颈部直径为3.48-3.5mm，所述端部锥面刃与所述第二锥面刃相交形成刀尖处的直径为1.37-1.43mm。

优选于：所述刀刃部的数量为偶数，且偶数个的所述刀刃部中除两个以所述刀柄的中心轴线呈中心对称的两个刀刃部外，其它刀刃部上均切除所述端部锥面刃，两个以所述刀柄的中心轴线呈中心对称的两个所述刀刃部上的端部锥面刃之间形成横刃的刃带宽度为0.04-0.08mm。

优选于：所述端部锥面刃的后刀面上开设有宽度为0.1-0.15mm的减震带，所述端部锥面刃的后刀面对应的后角为20°-24°，所述端部锥面刃的减震带对应的减震后角为8°-10°。

优选于：所述第二锥面刃的第一后刀面的宽度为0.45-0.55mm、后角为25°-30°，所述第二锥面刃的第一后刀面上设有宽度为0.15-0.2mm、减震后角为14°-16°的减震带，所述第二锥面刃的第二后刀面的后角为40°。

优选于：所述周刃的前角为19°-21°、后刀面宽度为0.35-0.45mm、后角为23°-27°、刃带宽为0.15-0.2mm。

优选于：所述排屑槽的槽底夹角为倒圆角结构，且所述排屑槽的槽底夹角的倒圆角半径不大于0.2mm。

优选于：所述端部锥面刃、周刃以及第二锥面刃的前刀面及后刀面的表面粗糙度不超过0.2微米，所述排屑槽中的左侧壁的表面粗糙度不超过0.4微米，所述端部锥面刃与所述第二锥面刃相交形成刀尖处的圆跳动公差不超过0.01mm，所述端部锥面刃的圆跳度公差不超过0.01mm。

优选于：所述刀柄的直径为4mm，所述钻头一体成型于所述刀柄上，所述钻头连同所述刀柄的全长为80-80.5mm，所述刀柄的圆柱度公差不超过4微米、圆度公差不超过2微米、表面粗糙度为0.4微米。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、利用所述端部锥面刃在复合材料板上开孔，再通过所述第二锥面刃对孔进行扩孔，借助半顶角为7.5°-8.5°的所述第二锥面刃能够平缓的扩孔，而不至于对复合材料板造成垂直冲击，消除了复合材料板的制孔出口分层的现象；

二、由于本发明的匕首钻为左螺旋右刃，因此在制孔时，前刀面不会对制孔的入口产生螺旋提升力，因此有效的解决了传统右螺旋钻头的螺旋提升作用造成复合材料板的制孔入口处剥离分层的现象，由于本发明的左螺旋只有4°，且复合材料的切削屑为粉末状，因此不会影响正常排屑；

三、利用所述排屑槽左螺旋，使得所述周刃的前刀面得到一个19°-21°的前角，进而有效的增加了切削刃的断屑能力，能够防止刀具动、孔壁表面纤维拔出的情况。

附图说明

图1为本发明的匕首钻立体结构示意图。

图2为本发明钻头的周刃部的径向断面结构示意图

图3为本发明的排屑槽局部断面结构示意图

图4为本发明的周刃后角结构参数标注示意图

图5为本发明的端部锥面刃的结构示意图

图6为本发明的端部锥面刃的结构参数标注示意图

图7为本发明的第二锥面刃的结构参数标注示意图

具体实施方式

以下将结合附图1至7以及较佳实施例对本发明提出的一种左螺旋右刃的匕首钻作更为详细说明。

本发明提供一种左螺旋右刃的匕首钻，其包括同轴依次连接的钻头1以及刀柄2，所述钻头1包括2-6个(优选4个，如说明书附图所示的均为4个)呈左螺旋形状且围绕所述刀柄2的中心轴线环形阵列设置的刀刃部，每两个周向相邻的刀刃部之间围绕出一呈左螺旋状的排屑槽11，所述刀刃部包括端部锥面刃12、螺旋状的周刃13以及位于所述端部锥面刃12与周刃13之间用于扩孔过渡的第二锥面刃14，所述排屑槽11的右侧壁为所述端部锥面刃12、周刃13以及第二锥面刃14的前刀面15，所述端部锥面刃12围绕所述刀柄2的中心轴旋转在所述钻头1的前端部形成的切削面为圆锥切削面，且所述圆锥切削面的顶角为118°-122°，所述周刃13为所述前刀面15与所述钻头1的外圆柱面相交形成的呈螺旋线状的圆周切削刃，所述第二锥面刃14的轴向两端分别与所述端部锥面刃12以及周刃13相交，所述第二锥面切削刃14围绕所述刀柄2的中心轴旋转形成的圆锥切削面的半顶角为7.5°-8.5°。

较佳实施例：所述刀刃部以及排屑槽11的螺旋角为4°，所述呈螺旋线状的周刃13的螺旋角为4°，所述周刃13的前角为19°-21°、后刀面宽度为0.35-0.45mm、后角为23°-27°、刃带宽为0.15-0.2mm。

较佳实施例：所述端部锥面刃与所述第二锥面刃相交形成刀尖处的直径与所述钻头上对应位于所述周刃所在节段的直径比为为140/359，所述钻头1的长度为50-50.5mm，所述钻头1的顶端至所述周刃13的尾端之间在径向上投影的长度为35-35.5mm，所述钻头1上对应位于所述周刃13所在节段的直径为3.585-3.595mm，所述钻头1的颈部直径为3.48-3.5mm，所述端部锥面刃12与所述第二锥面刃14相交形成刀尖处的直径为1.37-1.43mm。

较佳实施例：如图1、2、5所示，所述刀刃部的数量为偶数(图中的刀刃部数量为4个)，且偶数个的所述刀刃部中除两个以所述刀柄2的中心轴线呈中心对称的两个刀刃部外，其它刀刃部上均切除所述端部锥面刃12，两个以所述刀柄2的中心轴线呈中心对称的两个所述刀刃部上的端部锥面刃12之间形成横刃的刃带宽度为0.04-0.08mm，利用横刃的小刃带宽度能够有效的实现制孔定位并减小制孔时对复合纤维板的轴向冲击。

较佳实施例：所述端部锥面刃12的后刀面上开设有宽度为0.1-0.15mm的减震带，所述端部锥面刃12的后刀面对应的后角为20°-24°，所述端部锥面刃12的减震带对应的减震后角为8°-10°。

较佳实施例：所述第二锥面刃14的第一后刀面的宽度为0.45-0.55mm、后角为25°-30°，所述第二锥面刃14的第一后刀面上设有宽度为0.15-0.2mm、减震后角为14°-16°的减震带，所述第二锥面刃14的第二后刀面的后角为40°，进而保证两个后刀面之间的角度落差。

较佳实施例：所述排屑槽11的左侧壁与右侧壁相交形成的夹角为90°，且槽底夹角为倒圆角结构，且所述排屑槽11的槽底夹角的倒圆角半径不大于0.2mm，所述排屑槽11的槽底边围绕钻头1的中心轴线旋转形成的柱体直径为1.4-1.5mm。

较佳实施例：所述端部锥面刃12、周刃13以及第二锥面刃14的前刀面15及后刀面的表面粗糙度不超过0.2微米，所述排屑槽11中的左侧壁的表面粗糙度不超过0.4微米，所述端部锥面刃12与所述第二锥面刃14相交形成刀尖处的圆跳动公差不超过0.01mm，所述端部锥面刃12的圆跳度公差不超过0.01mm。

较佳实施例：所述刀柄2的直径为4mm，所述钻头1一体成型于所述刀柄2上，所述钻头1连同所述刀柄2的全长为80-80.5mm，所述刀柄2的圆柱度公差不超过4微米、圆度公差不超过2微米、表面粗糙度为0.4微米。

综合上所述，本发明的技术方案可以充分有效的完成上述发明目的，且本发明的结构原理及功能原理都已经在实施例中得到充分的验证，而能达到预期的功效及目的，且本发明的实施例也可以根据这些原理进行变换，因此，本发明包括一切在申请专利范围中所提到范围内的所有替换内容。任何在本发明申请专利范围内所作的等效变化，皆属本案申请的专利范围之内。

Claims (10)

1.一种左螺旋右刃的匕首钻，其包括同轴依次连接的钻头以及刀柄，其特征在于：所述钻头包括2-6个呈左螺旋形状且围绕所述刀柄的中心轴线环形阵列设置的刀刃部，每两个周向相邻的刀刃部之间围绕出一呈左螺旋状的排屑槽，所述刀刃部包括端部锥面刃、螺旋状的周刃以及位于所述端部锥面刃与周刃之间用于扩孔过渡的第二锥面刃，所述排屑槽的右侧壁为所述端部锥面刃、周刃以及第二锥面刃的前刀面，所述端部锥面刃围绕所述刀柄的中心轴旋转在所述钻头的前端部形成的切削面为圆锥切削面，且所述圆锥切削面的顶角为118°-122°，所述周刃为所述前刀面与所述钻头的外圆柱面相交形成的呈螺旋线状的圆周切削刃，所述第二锥面刃的轴向两端分别与所述端部锥面刃以及周刃相交，所述第二锥面切削刃围绕所述刀柄的中心轴旋转形成的圆锥切削面的半顶角为7.5°-8.5°。

2.根据权利要求1所述的一种左螺旋右刃的匕首钻，其特征在于：所述刀刃部以及排屑槽的螺旋角为4°，所述呈螺旋线状的周刃的螺旋角为4°。

3.根据权利要求2所述的一种左螺旋右刃的匕首钻，其特征在于：所述端部锥面刃与所述第二锥面刃相交形成刀尖处的直径与所述钻头上对应位于所述周刃所在节段的直径比为为140/359。

4.根据权利要求3所述的一种左螺旋右刃的匕首钻，其特征在于：所述刀刃部的数量为偶数，且偶数个的所述刀刃部中除两个以所述刀柄的中心轴线呈中心对称的两个刀刃部外，其它刀刃部上均切除所述端部锥面刃，两个以所述刀柄的中心轴线呈中心对称的两个所述刀刃部上的端部锥面刃之间形成横刃的刃带宽度为0.04-0.08mm。

5.根据权利要求4所述的一种左螺旋右刃的匕首钻，其特征在于：所述端部锥面刃的后刀面上开设有宽度为0.1-0.15mm的减震带，所述端部锥面刃的后刀面对应的后角为20°-24°，所述端部锥面刃的减震带对应的减震后角为8°-10°。

6.根据权利要求5所述的一种左螺旋右刃的匕首钻，其特征在于：所述第二锥面刃的第一后刀面的宽度为0.45-0.55mm、后角为25°-30°，所述第二锥面刃的第一后刀面上设有宽度为0.15-0.2mm、减震后角为14°-16°的减震带，所述第二锥面刃的第二后刀面的后角为40°。

7.根据权利要求6所述的一种左螺旋右刃的匕首钻，其特征在于：所述周刃的前角为19°-21°、后刀面宽度为0.35-0.45mm、后角为23°-27°、刃带宽为0.15-0.2mm。

8.根据权利要求7所述的一种左螺旋右刃的匕首钻，其特征在于：所述排屑槽的槽底夹角为倒圆角结构，且所述排屑槽的槽底夹角的倒圆角半径不大于0.2mm。

9.根据权利要求8所述的一种左螺旋右刃的匕首钻，其特征在于：所述端部锥面刃、周刃以及第二锥面刃的前刀面及后刀面的表面粗糙度不超过0.2微米，所述排屑槽中的左侧壁的表面粗糙度不超过0.4微米，所述端部锥面刃与所述第二锥面刃相交形成刀尖处的圆跳动公差不超过0.01mm，所述端部锥面刃的圆跳度公差不超过0.01mm。

10.根据权利要求9所述的一种左螺旋右刃的匕首钻，其特征在于：所述刀柄的直径为4mm，所述钻头一体成型于所述刀柄上，所述钻头连同所述刀柄的全长为80-80.5mm，所述刀柄的圆柱度公差不超过4微米、圆度公差不超过2微米、表面粗糙度为0.4微米。