CN102941373A - 一种复合材料螺旋铣锪窝专用刀具 - Google Patents

一种复合材料螺旋铣锪窝专用刀具 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种复合材料螺旋铣锪窝专用刀具，刀具由一体成型的刀杆及切削部分组成，切削部分的最大外径与刀杆的直径相同，其中切削部分包括三个结构相同的刀齿，刀齿之间开有螺旋槽，并等间距分布；刀具前端切削刃形成刀具顶角为Φ=100～120°，切削刃都采用有刃带的双重后刀面形式，并在切削刃双重后刀面的刃带上具有一组锯齿状的切削齿；本发明可以有效延长刀具的使用寿命，增加切削部分的强度，增大散热面积,提高埋头窝的表面光洁度。

Description

一种复合材料螺旋铣锪窝专用刀具
技术领域
本发明涉及一种复合材料螺旋铣锪窝专用刀具，属于飞机数字化装配精加工技术领域。
背景技术
飞机装配中广泛采用铆接连接，其中铆接工艺过程一般包括制孔和锪窝。目前在国内飞机装配过程中，铆钉孔和埋头窝的加工仍采用传统的钻削加工方法，然而随着复合材料等新型结构材料在航空装配领域的广泛应用，传统的钻削方法由于难以解决复合材料切削加工时的分层问题，已无法满足飞机产品对加工质量的要求。
与传统的钻削加工相比，螺旋铣加工是一个不连续的切削过程，加工过程中刀具自转并沿轴向进给，同时绕埋头窝的中心轴心公转，即刀具的运动轨迹是螺旋线。利用螺旋铣工艺可以实现斜面、型槽和孔的加工。
欧美发达国家对螺旋铣工艺的研究起步较早，已将其作为一项新的孔加工解决方案，并已成功应用于波音和空客的生产车间。目前国内针对螺旋铣的研究相对较少，同时由于国外的技术封锁，螺旋铣这一工艺在国内航空制造行业的应用仍属空白。浙江大学打破国外对我国在螺旋铣装备及刀具上的技术封锁，成功研制出了适用于我国航空复合材料的螺旋铣孔装置及刀具。
发明内容
    本发明针对现有技术的不足，提出了一种复合材料螺旋铣锪窝专用刀具。
一种复合材料螺旋铣锪窝专用刀具，由一体成型的刀杆及切削部分组成，其中切削部分包括三个结构相同的刀齿，刀齿之间开有螺旋槽，并呈等间距分布；刀具前端切削刃形成刀具顶角Φ，刀齿上的切削刃都采用有刃带的双重后刀面形式，并在切削刃双重后刀面的刃带上磨出一组锯齿状的切削齿。
刀具端部直径为刀杆直径的一半, 前端切削刃形成的刀具顶角为100～120°；刀具切削刃双重后刀面上的两个后角、                                                
Figure 2012103968918100002DEST_PATH_IMAGE001
满足
Figure 419439DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 2012103968918100002DEST_PATH_IMAGE003
取10°～15°，
Figure 2012103968918100002DEST_PATH_IMAGE005
取20°～30°；刀具刃带的宽度为0.8mm～1.0mm，刃带上锯齿状切削齿的齿间距为0.4mm～0.6mm，齿宽为刃带宽度的一半，齿槽深度在0.1mm～0.2mm之间。
本发明的有益效果：1）改进的三切削刃结构能够有效减小刀具的切削负荷，有利于延长刀具的使用寿命；2）刀具切削刃上采用有刃带的双重后刀面形式，能有效增加切削部分的强度，增大散热面积，同时抑制切削过程中的振动，3）通过在刀具切削刃上磨出锋利的“锯齿状”切削齿，能显著提高埋头窝的表面光洁度，4）螺旋运动方式有利于改善刀具的散热条件，减少刀具磨损，同时能降低刀具的轴向切削力，有效抑制复合材料加工过程中的分层现象；5）偏心加工方式能实现单一尺寸刀具加工一系列尺寸的埋头窝，大大减少存刀数量和换刀频率，提高了加工效率，降低了生产成本。
附图说明
图1是刀具整体结构示意图；
图2是刀具端面形式示意图；
图3为A-A截面示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，一种复合材料螺旋铣锪窝专用刀具，由一体成型的刀杆及切削部分组成，其中切削部分包括三个结构相同的刀齿，刀齿之间开有螺旋槽，并呈等间距分布；刀具前端切削刃形成刀具顶角Φ，刀齿上的切削刃都采用有刃带的双重后刀面形式，并在切削刃双重后刀面的刃带上磨出一组锯齿状的切削齿。刀具端部直径为刀杆直径的一半, 前端切削刃形成的刀具顶角为100°；如图3所示，刀具切削刃双重后刀面上的两个后角
Figure 2012103968918100002DEST_PATH_IMAGE007
、
Figure 690014DEST_PATH_IMAGE005
满足
Figure 2012103968918100002DEST_PATH_IMAGE009
，取12°，
Figure 202215DEST_PATH_IMAGE005
取24°；刀具刃带的宽度为0.8mm，刃带上锯齿状切削齿的齿间距为0.4mm，齿宽为0.4mm，齿槽深度为0.1mm。
加工埋头窝时，刀具沿主轴自转同时沿着轴向进给，并绕着埋头窝的中心轴线公转，即刀具的运动轨迹不再是一条直线，而是螺旋线。加工前将刀具固持在螺旋铣终端执行器上，编写运动控制程序使刀具沿主轴自转并沿轴向进给，同时沿埋头窝的中心轴线公转，实现刀具的螺旋铣削运动。

Claims (5)

1. 一种复合材料螺旋铣锪窝专用刀具，其特征在于：由一体成型的刀杆及切削部分组成，其中切削部分包括三个结构相同的刀齿，刀齿之间开有螺旋槽，并呈等间距分布；刀具前端切削刃形成刀具顶角Φ，刀齿上的切削刃都采用有刃带的双重后刀面形式，并在切削刃双重后刀面的刃带上磨出一组锯齿状的切削齿。
2.根据权利要求1所述的一种复合材料螺旋铣锪窝专用刀具，其特征在于：刀具端部直径为刀杆直径的一半。
3.根据权利要求1所述的一种复合材料螺旋铣锪窝专用刀具，其特征在于：前端切削刃形成的刀具顶角为100～120°。
4.根据权利要求1所述的一种复合材料螺旋铣锪窝专用刀具，其特征在于：刀具切削刃双重后刀面上的两个后角                                               、
Figure 506102DEST_PATH_IMAGE004
满足
Figure 792727DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 916540DEST_PATH_IMAGE002
取10°～15°，
Figure 325525DEST_PATH_IMAGE004
取20°～30°。
5.根据权利要求1所述的一种复合材料螺旋铣锪窝专用刀具，其特征在于：刀具刃带的宽度为0.8mm～1.0mm，刃带上锯齿状切削齿的齿间距为0.4mm～0.6mm，齿宽为刃带宽度的一半，齿槽深度在0.1mm～0.2mm之间。
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