CN206677254U - 加工钛合金或碳纤维夹层材料用整体合金钻头 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种加工钛合金或碳纤维夹层材料用整体合金钻头的结构，包括刀柄和切削部，切削部包括端面的主切削刃和外周的副切削刃，主切削刃的端部设有横刃，主切削刃边沿设置有刃口倒棱，相邻两个副切削刃之间为导屑槽。本实用新型的有益效果是，解决了现有合金钻头中存在的加工过程中容易产生毛刺、翻边、分层、小块掉落，以及难以保证孔的圆度、圆柱度、精度的问题。该整体合金钻头结构的创新，突破了关键技术，满足了主机厂钛合金/碳纤维夹层材料的加工需求，其产品的稳定性、产品的加工质量、刀具耐用度达到了国内领先水平，产品的综合性能达到了国际同类产品的技术水平。

Description

加工钛合金或碳纤维夹层材料用整体合金钻头

技术领域

本实用新型属于金属切削加工技术领域，涉及加工钛合金或碳纤维夹层材料用整体合金钻头。

背景技术

随着国防建设的加强，航空型号工程的增多，复合材料由于具有轻质、高强度、高模量、抗疲劳、耐腐蚀等众多优点，被大量应用于飞机、导弹、卫星、运载火箭等大型结构及整体结构件上，在被使用的众多复合材料中，钛合金/碳纤维夹层材料应用最为广泛。

但是，钛合金是一种难加工的材料，由于导热性差、弹性模量小，材料的切削性能差，对刀具的磨损较大；在碳纤维-钛层间混杂复合材料加工中，孔的加工量非常大，钻头的切削性能，直接反应为孔的加工质量。由于构成复合材料的两种材料的性能差别较大，采用常规钻头加工时不能兼顾构成两种材料成分的性能。加工碳纤维时，为避免劈裂、毛刺和分层，要求切削刃锋利、锋角小，而加工钛合金时，又要求切削刃有足够的强度、锋角大。

采用现有国内钻头进行加工的过程中，容易产生毛刺、翻边、分层、小块掉落，孔的圆度、圆柱度、精度也不易保证。在钛合金/碳纤维夹层材料加工过程主使用了大量的进口刀具，进口刀具能够满足加工要求，但是价格昂贵。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供加工钛合金或碳纤维夹层材料用整体合金钻头，解决了现有合金钻头中存在的加工过程中容易产生毛刺、翻边、分层、小块掉落，以及难以保证孔的圆度、圆柱度、精度的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种加工钛合金或碳纤维夹层材料用整体合金钻头，包括刀柄和切削部，切削部包括端面的主切削刃和外周的副切削刃，主切削刃的端部设有横刃，主切削刃边沿设置有刃口倒棱，相邻两个副切削刃之间为导屑槽。

本实用新型的特征还在于，

其中主切削刃的钻头峰角为120°，主切削刃的副偏角为70°，主切削刃设置有12°～18°的第一后角和21°～23°的第二后角，主切削刃的刃口倒棱为0.2×15°。

其中横刃的横刃斜角为40°～45°，横刃前角为6°～8°。

其中副切削刃设置有20°～29°的螺旋角，副切削刃的背宽为0.6Dmm，副切削刃的刃带宽度为0.05D～0.08Dmm，D为刀具刃径。

其中主切削刃和副切削刃的刃口表面镀有3～4μm的类金刚石纳米涂层。

其中导屑槽的槽角为105°～115°。

其中刀柄外周设置有螺纹。

其中切削部的刃径为切削部的刃径为2.2mm～8mm，刃长16mm～50mm，总长36mm～70mm，芯径为0.7mm～2.4mm。

本实用新型的有益效果是，解决了现有合金钻头中存在的加工过程中容易产生毛刺、翻边、分层、小块掉落，以及难以保证孔的圆度、圆柱度、精度的问题。该整体合金钻头结构的创新，突破了关键技术，满足了主机厂钛合金/碳纤维夹层材料的加工需求，其产品的稳定性、产品的加工质量、刀具耐用度达到了国内领先水平，产品的综合性能达到了国际同类产品的技术水平。

附图说明

图1是本实用新型加工钛合金或碳纤维夹层材料用整体合金钻头的主视图；

图2是本实用新型加工钛合金或碳纤维夹层材料用整体合金钻头的左视图；

图3是本实用新型加工钛合金或碳纤维夹层材料用整体合金钻头的俯视图；

图4是图1的A向视图；

图5是图2的B-B剖视图；

图6是图2的C-C剖视图；

图7是图5的D-D剖视图。

图中，1.刀柄，2.切削部，3.主切削刃，4.副切削刃，5.刃带，6.刃口倒棱，7.横刃，8.导屑槽，9.钻头峰角，10.副偏角，11.第一后角，12.第二后角，13.横刃斜角，14.横刃前角，15.螺旋角，16.槽角，17.芯径。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型一种加工钛合金或碳纤维夹层材料用整体合金钻头的主视图和左视图，如图1和2所示，包括刀柄1和切削部2，切削部2包括端面的主切削刃3和外周的副切削刃4，主切削刃3的端部设有横刃7，主切削刃3边沿设置有刃口倒棱6，相邻两个副切削刃4之间为导屑槽8。主切削刃3的钻头峰角9为120°，主切削刃3的副偏角10为70°，副切削刃4设置有20°～29°的螺旋角15，副切削刃的背宽为0.6Dmm，副切削刃的刃带宽度为0.05D～0.08Dmm，D为刀具刃径。主切削刃3和副切削刃4的刃口表面镀有3～4μm的类金刚石纳米涂层。刀柄1外周设置有螺纹。

本实用新型一种加工钛合金或碳纤维夹层材料用整体合金钻头的俯视图，如图3所示，切削部2的刃径为2.2mm～8mm，刃长16mm～50mm，总长36mm～70mm，芯径17为0.7mm～2.4mm。

本实用新型一种加工钛合金或碳纤维夹层材料用整体合金钻头图1的A向视图，如图4所示，主切削刃3设置有12°～18°的第一后角11和21°～23°的第二后角12，主切削刃3的刃口倒棱6为0.2×15°。

本实用新型一种加工钛合金或碳纤维夹层材料用整体合金钻头图2的B-B剖视图和C-C剖视图，如图5和6所示，横刃7的横刃斜角13为40°～45°，横刃前角14为6°～8°。

本实用新型一种加工钛合金或碳纤维夹层材料用整体合金钻头图5的D-D剖视图，如图7所示，导屑槽8的槽角16为105°～115°。

其使用方法为，将该钻头的刀柄2与钻床主轴相连，在2000-5000rpm转速下进行对钛合金/碳纤维复合材料相关零部件加工。

按以上参数制作的钻头样件经多次试切，加工的复材出口不分层,钻削钛合金省力，加工孔的质量和精度合格，钛合金上的孔没有出现三角形等不正常现象，满足使用要求。

螺旋角设计为20°～29°，其优点为，较大的螺旋角，有利于排屑，同时适当的螺旋角不会削弱主切削刃的强度，也不会减弱钻头的刚性。

钻头锋角设计为120°，其优点为，钻头锋角大于118°时，主切削刃呈内凹形，当钻头锋角小于118°时，主切削刃呈外凸形；钻头锋角较小，转角处的刀尖角增大，散热条件改善，钻头锋角越小，主切削刃长度越长，切削厚度变薄，平均变形增大，钻削时扭矩增大，切削的卷曲现象越严重，切削的排除受到一定障碍；钻头锋角的增大能够增大钻尖强度，使横刃坚固；加工钛合金时需要较大的切削力，因此需要选用钻头锋角较大的钻头。但是，碳纤维的切削为粉末状，钻头锋角较大，钻头钻入时容易造成工件分层，钻头钻出时容易造成工件剥落。因此，钻头锋角设计为120°能够满足钛合金/碳纤维夹层材料的加工要求。

第一后角设计为18°，第二后角设计为23°±2°，横刃斜角设计为40°～45°，横刃前角设计为6°～8°，在保证横刃的锋利程度的同时，也使切削刃各处的实际工作后角相差值在合理范围内。

本实用新型一种加工钛合金或碳纤维夹层材料用整体合金钻头，解决了现有合金钻头中存在的加工过程中容易产生毛刺、翻边、分层、小块掉落，以及难以保证孔的圆度、圆柱度、精度的问题。该整体合金钻头结构的创新，突破了关键技术，满足了主机厂钛合金/碳纤维夹层材料的加工需求，其产品的稳定性、产品的加工质量、刀具耐用度达到了国内领先水平，产品的综合性能达到了国际同类产品的技术水平。

Claims (8)

1.一种加工钛合金或碳纤维夹层材料用整体合金钻头，包括刀柄(1)和切削部(2)，其特征在于，所述切削部(2)包括端面的主切削刃(3)和外周的副切削刃(4)，主切削刃(3)的端部设有横刃(7)，主切削刃(3)边沿设置有刃口倒棱(6)，相邻两个副切削刃(4)之间为导屑槽(8)。

2.根据权利要求1所述的加工钛合金或碳纤维夹层材料用整体合金钻头，其特征在于，所述主切削刃(3)的钻头峰角(9)为120°，主切削刃(3)的副偏角(10)为70°，主切削刃(3)设置有12°～18°的第一后角(11)和21°～23°的第二后角(12)，主切削刃(3)的刃口倒棱(6)为0.2×15°。

3.根据权利要求2所述的加工钛合金或碳纤维夹层材料用整体合金钻头，其特征在于，所述横刃(7)的横刃斜角(13)为40°～45°，横刃前角(14)为6°～8°。

4.根据权利要求3所述的加工钛合金或碳纤维夹层材料用整体合金钻头，其特征在于，所述副切削刃(4)设置有20°～29°的螺旋角(15)。

5.根据权利要求4所述的加工钛合金或碳纤维夹层材料用整体合金钻头，其特征在于，所述主切削刃(3)和副切削刃(4)的刃口表面镀有3～4μm的类金刚石纳米涂层。

6.根据权利要求1所述的加工钛合金或碳纤维夹层材料用整体合金钻头，其特征在于，所述导屑槽(8)的槽角(16)为105°～115°。

7.根据权利要求1所述的加工钛合金或碳纤维夹层材料用整体合金钻头，其特征在于，所述刀柄(1)外周设置有螺纹。

8.根据权利要求1所述的加工钛合金或碳纤维夹层材料用整体合金钻头，其特征在于，所述切削部(2)的刃径为2.2mm～8mm，刃长16mm～50mm，总长36mm～70mm，芯径(17)为0.7mm～2.4mm。