CN210254408U - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
- Publication number
- CN210254408U CN210254408U CN201920564772.6U CN201920564772U CN210254408U CN 210254408 U CN210254408 U CN 210254408U CN 201920564772 U CN201920564772 U CN 201920564772U CN 210254408 U CN210254408 U CN 210254408U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cutting edge
- edge
- cutting
- milling
- drill bit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 title claims abstract description 16
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title claims abstract description 16
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 16
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims abstract description 58
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000011208 reinforced composite material Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims description 12
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 9
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 8
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Drilling Tools (AREA)
Abstract
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。
Description
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°。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述横刃宽度为0.5～1.5mm，横刃的倾斜角为50°～60°。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述铣刀部分包括铣刀部分本体和置在所述铣刀部分本体上的切削刃，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，均为右向切削。铣刀部分用于对钻削后的基孔进行螺旋铣孔，当刀具铣通基孔后，右螺旋刃对孔出口表层材料具有向上的轴向压力，左螺旋刃对孔入口表层材料具有向下的轴向压力，从而抑制表层材料制孔缺陷的产生。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述右螺旋切削刃和左螺旋切削刃均存在一定上升的螺旋角度，当刀具铣通基孔后，上升的螺旋角度能确保右、左螺旋刃对表层材料形成方向相反、大小基本一致的轴向，在保证了加工速度的同时，降低了制孔缺陷的产生。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述切削刃存在对应的排屑槽，排屑槽的存在既保证了切削刃的强度，又保证了切屑能够顺利排出，降低了排屑槽与切屑摩擦产生的热能。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型的钻头主部分外圆周面上设置两条小倾角螺旋槽，可以在钻孔过程中将切屑顺利排出。
2.本实用新型的在钻头部分的钻尖处两条钻尖切削刃通过横刃相连接，横刃的设置可以确保钻头顺利钻入复合材料。
3.本实用新型的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，通过各部位在制孔过程中的不同分工，可以实现阶段性的去除毛刺、分层，抑制钻削制孔效果。
4.本实用新型采用先钻基孔后螺旋铣孔的一体化制孔工艺，既能利用钻削高效、高去除率特性，又可确保在螺旋铣孔中避免刀具底刃对表层材料的整体推力。在螺旋铣孔过程中，右螺旋切削刃对孔出口表层材料具有向上的轴向压力，左螺旋刃对孔入口表层材料具有向下的轴向压力，两条切削刃对表层材料的轴向力相互抵消，并抑制制孔缺陷的形成。
5.本实用新型采用先钻基孔后螺旋铣孔的一体化制孔工艺，在钻削后对孔进行螺旋铣孔，大大减小了切削面积，改善了排屑条件和散热条件，提高制孔质量。
附图说明
图1为本实用新型用于加工碳纤维增强复合材料的交错刃钻铣复合刀具的结构图。
图2为钻头部分即图1中Ⅰ部分的结构示意图。
图3为钻头部分的钻尖处即图2中的C向视图。
图4为铣刀部分的示视图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
如图1至图3所示，图中所示的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Ⅰ、铣刀部分Ⅱ和刀柄Ⅲ，其中铣刀部分Ⅱ位于钻头部分Ⅰ与刀柄Ⅲ之间。
在钻头部分Ⅰ的外圆周面上沿轴向加工两条小倾角螺旋槽5，两条小倾角螺旋槽5均为右旋。
两条旋向相同的小倾角螺旋槽5在钻头部分Ⅰ分别连接钻头主切削刃，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1、直线型的扩孔切削刃2、具有直线型的多刃尖切削刃3和小倾角扩孔切削刃4依次连接而成，钻尖切削刃1、扩孔切削刃2、多刃尖切削刃3、小倾角切削刃4为互不重合的直线。在钻头部分Ⅰ的钻尖处10两条钻尖切削刃1通过横刃6相连接。
横刃6的宽度ΔL为0.5～1.5mm，横刃6的倾斜角ε为50°～60°。
钻尖处10的顶尖角(2α)范围在110°～130°之间；扩孔切削刃2与交错刃钻铣复合刀具轴线之间的夹角γ的范围在20°～30°之间；多刃尖切削刃3 与交错刃钻铣复合刀具轴线之间的夹角β范围在50°～70°之间；倾角切削刃4 与交错刃钻铣复合刀具轴线之间的夹角θ1范围在10°～15°之间。
铣刀部分Ⅱ包括铣刀部分本体和置在铣刀部分本体上的切削刃，切削刃包括右螺旋切削刃7和左螺旋切削刃4，右螺旋切削刃4和左螺旋切削刃7的切削方向相同，均为右向切削。在加工碳纤维复合材料过程中，铣刀前端的右螺旋切削刃4对材料的下表面有一个向上的轴向切削力，左螺旋切削刃7对材料的上表面有一个向下的轴向切削力，右螺旋切削刃4对材料的下表面的向上的轴向切削力和左螺旋切削刃7对材料的上表面的向下的轴向切削力相互抵消，从而避免了复合材料的复合层被拉裂或者损坏的危险，保证了制孔的质量。
铣刀部分Ⅱ的右螺旋切削刃4和左螺旋切削刃7均存在一定上升角度，右螺旋切削刃4螺旋角θ1和左螺旋切削刃7螺旋角θ2的范围均在10°～15°之间。
右螺旋切削刃4和左螺旋切削刃7存在对应的右螺旋切削刃排屑槽8和左螺旋切削刃排屑槽9。右螺旋切削刃排屑槽8和左螺旋切削刃排屑槽9既保证了切削刃的强度，又保证了切屑能够顺利排出，降低了排屑槽与切屑摩擦产生的热能。
Claims (7)
1.一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。
2.如权利要求1所述的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，其特征在于，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°。
3.如权利要求1所述的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，其特征在于，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°。
4.如权利要求1所述的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，其特征在于，所述横刃宽度为0.5～1.5mm，横刃的倾斜角为50°～60°。
5.如权利要求1至4任一项权利要求所述的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，其特征在于，所述铣刀部分包括铣刀部分本体和置在所述铣刀部分本体上的切削刃，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，均为右向切削；铣刀部分用于对钻削后的基孔进行螺旋铣孔，当刀具铣通基孔后，右螺旋刃对孔出口表层材料具有向上的轴向压力，左螺旋刃对孔入口表层材料具有向下的轴向压力，从而抑制表层材料制孔缺陷的产生。
6.如权利要求5所述的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，其特征在于，所述右螺旋切削刃和左螺旋切削刃均存在一定上升的螺旋角度。
7.如权利要求5所述的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，其特征在于，所述切削刃存在对应的排屑槽。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920564772.6U CN210254408U (zh) | 2019-04-23 | 2019-04-23 | 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 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920564772.6U CN210254408U (zh) | 2019-04-23 | 2019-04-23 | 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 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN210254408U true CN210254408U (zh) | 2020-04-07 |
Family
ID=70022903
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201920564772.6U Expired - Fee Related CN210254408U (zh) | 2019-04-23 | 2019-04-23 | 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 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN210254408U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115570186A (zh) * | 2022-11-21 | 2023-01-06 | 成都航威精密刃具有限公司 | 一种用于抑制碳纤维制孔缺陷的刀具及方法 |
| WO2023071697A1 (zh) * | 2021-10-28 | 2023-05-04 | 蓝鲸科技(深圳)有限公司 | 一种用于加工碳纤维增强树脂基复合材料和铝合金的叠层构件的手工钻头 |
-
2019
- 2019-04-23 CN CN201920564772.6U patent/CN210254408U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023071697A1 (zh) * | 2021-10-28 | 2023-05-04 | 蓝鲸科技(深圳)有限公司 | 一种用于加工碳纤维增强树脂基复合材料和铝合金的叠层构件的手工钻头 |
| CN115570186A (zh) * | 2022-11-21 | 2023-01-06 | 成都航威精密刃具有限公司 | 一种用于抑制碳纤维制孔缺陷的刀具及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5945283B2 (ja) | ドリル | |
| CN101557899B (zh) | 旋转切削工具 | |
| CN1935430A (zh) | 一种钻/磨孔一体化组合刀具 | |
| CN107008952B (zh) | 一种带锥钻和锪窝断屑结构的叠层薄板制孔刀具 | |
| CN109304507B (zh) | 一种用于碳纤维复合材料加工用pcd铣刀 | |
| CN210254408U (zh) | 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 | |
| CN102794486A (zh) | 一种适用于飞机壁板高速精确制孔的复合刀具 | |
| CN210254406U (zh) | 一种直线型三尖-细齿状钻铣复合刀具 | |
| CN207709958U (zh) | 钻铣锪一体刀具 | |
| CN106825699A (zh) | 一种变螺旋槽双锥角叠层结构制孔一体化刀具 | |
| EP2758200B1 (en) | Drill reamer | |
| CN110744108A (zh) | 一种加工复合材料具有刃倾槽结构的钻头加工方法 | |
| CN107030319A (zh) | 一种铣钻复合加工刀具 | |
| CN214392488U (zh) | 一种用于复合材料钻孔用环形刀具 | |
| CN209736719U (zh) | 一种用于碳纤维复合材料具有燕尾细齿状的钻铣复合刀具 | |
| CN202715874U (zh) | 鱼鳞齿铣刀 | |
| CN109894653B (zh) | 一种用于加工高端通讯板的精密微型钻头 | |
| CN102145394B (zh) | 聚晶金刚石钻锪一体刀具及加工方法 | |
| CN217046520U (zh) | 一种用于加工碳纤维复合板的菠萝纹钻铣刀 | |
| CN207756972U (zh) | 一种用于锥度孔加工的钻扩倒角一体麻花钻 | |
| CN215145014U (zh) | 双槽结构复合铰钻 | |
| CN114919006A (zh) | 一种钻头及其生产工艺 | |
| CN210059917U (zh) | 一种圆弧多刃尖-鱼鳞微齿状钻铣复合刀具 | |
| CN107717021A (zh) | 具有圆弧刃刀片的碳纤维增强复合材料专用钻头 | |
| CN207415527U (zh) | 用于碳纤维增强复合材料的具有圆弧刃刀片的钻头 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20200407 |