CN104786276A - 用于在叠层中形成开口的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于在叠层中形成开口的系统和方法。本公开的一方面涉及用于在叠层(230)中形成最终开口的切割工具(100)，该叠层(230)包括至少两个层和具有先导开口尺寸和延伸穿过至少两个层的至少一个的先导开口(240)。切割工具(100)包括柄(120)。切割工具(100)还包括包含第一涂层(116)或第一涂层(116)和第二涂层(118)的至少一个的第一部分(112)，其中，第一涂层(116)至少部分地覆盖第一部分(112)。切割工具(100)还包括在柄(120)和第一部分(112)之间的第二部分(114)，其中，第二部分(114)包括第二涂层(118)，并且其中，第二涂层(118)至少部分地覆盖第二部分(114)。

Description

用于在叠层中形成开口的系统和方法
技术领域
本发明涉及用于在叠层中形成开口的系统和方法，更具体地，涉及用于在叠层中形成开口的切割工具和方法。
背景技术
例如，飞机或飞机组件的某些产品可以包括不同材料类型的部件。使用切割工具穿过其形成开口(例如，钻孔)的叠层的层中不同材料的存在可使钻孔处理复杂并且导致在装配之前完成钻孔的工具和处理的高成本。需要不同工具或不同的工具涂层以有效地和/或成本有效地钻通不同的层。例如，当裸硬质合金工具被用于打钻碳纤维增强塑料(CFRP)时，磨损相对迅速。可以使用具有金刚石涂层的工具以改善用于打钻CFRP的磨损特性，而是金刚石涂层与钢层中的铁起化学反应，导致金刚石涂层不适于与钢使用。
发明内容
因此，为了解决以上所关注的问题，用于在具有多层的叠层中形成开口的切割工具将发现具有实用性。
本公开的一个实例涉及用于在叠层中形成最终开口的切割工具，该叠层包括至少两个层和具有先导开口尺寸并延伸穿过至少两个层的至少一个的先导开口。切割工具包括柄。切割工具还包括包含第一涂层或第一涂层和第二涂层的至少一个的第一部分，其中，第一涂层至少部分地覆盖第一部分。切割工具还包括在柄和第一部分之间的第二部分，其中，第二部分包括第二涂层，并且其中，第二涂层至少部分地覆盖第二部分。
本公开的一个实例涉及处理包括至少两个层的叠层的方法。该方法包括提供切割工具；该切割工具包括柄；包含第一涂层或第一涂层和第二涂层的至少一个的第一部分，其中，第一涂层至少部分地覆盖第一部分；在柄和第一部分之间的第二部分，其中，柄、第一部分和第二部分具有纵向对称轴，其中，第二部分包括第二涂层，并且其中，第二涂层至少部分地覆盖第二部分。该方法还包括围绕纵向对称轴旋转切割工具并且推进切割工具穿过叠层以形成具有最终开口直径并延伸穿过至少两个层的最终开口，其中，第一部分小于具有先导开口尺寸并延伸穿过至少两个层的至少一个的先导开口，最终开口直径基本上等于或大于先导开口尺寸，并且最终开口基本上与先导开口同轴。
附图说明
因此概括地描述了本公开的实例，现将参考附图，这些附图不一定按比例绘制，并且其中，遍及几个示图，类似参考符号表示相同或者相似的部分，并且其中：
图1是根据本公开的一方面的切割工具的框图；
图2是根据本公开的一方面的图1的切割工具和将由切割工具打钻的部分的叠层的示意性截面图；
图3是根据本公开的一方面的图2的切割工具的示意性透视图；
图4是根据本公开的一方面的具有锥形表面的图1的切割工具的示意性侧视图；
图5至图7是具有不同涂层构造的图1的切割工具的实例的示意性截面图；
图8至图10是示出了不同先导开口布置(pilot-opening arrangement)的示意性截面图；
图11A至图11D是示出了在部分叠层中形成开口的示意性截面图；
图12A和图12B是描述根据本公开的一个或多个方面的图2的切割工具的公转的示图；
图13是根据本公开的一方面的使用图1的切割工具在部分叠层中形成开口的方法的框图；
图14是飞机生产和保养方法(aircraft production and servicemethodology)的流程图；以及
图15是飞机的示意性透视图。
在以上提到的框图中，连接各种元件和/或部件的实线可以表示机械的、电学的、流体的、光学的、电磁的和其他耦接和/或其组合。如本文中使用的，“耦接”意味着直接和间接地结合(associated)。例如，部件A可以与部件B直接地结合，或可以例如，经由另一个部件C间接与之结合。也可以存在不是在框图中描述的那些的耦接。如果有的话，连接各种元件和/或部件的虚线表示在功能和目的方面与由实线表示的那些类似的耦接；然而，由虚线表示的耦接或选择性地提供或涉及本公开的替换或可选方面。同样地，由虚线表示的任何元件和/或部件表示本公开的替换或可选方面。如果有的话，环境元件由点线表示。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了多个具体的细节以提供所公开的概念的透彻的理解，所公开的概念可以在不用一些或所有这些具体细节的情况下来实施。在其他情况下，为了避免使本公开不必要地晦涩已经省略了已知装置和/或处理的细节。尽管将结合具体实例描述一些概念，但是将理解的是，这些实例不旨在限制。
本文中参考“一个实例”或“一方面”意味着结合实例或方面描述的一个或多个特征、结构或特性包含在至少一个实施方式中。在本说明书中各个地方中的词组“一个实例”或“一个方面”可以指或不指相同的实例或方面。
如图1至图12B所示，并且具体参考图2，本公开的一个实例涉及用于在叠层230中形成最终开口1104(图11d)的切割工具100，该叠层230包括至少两层(例如，亚铁层232和复合层234)和具有先导开口尺寸(pilot-opening dimension)242和延伸穿过至少两层中的至少一层(例如，亚铁层232)的先导开口240。切割工具100包括柄120。切割工具100还包括包含第一涂层116或第一涂层116和第二涂层118的至少一个的第一部分112，其中，第一涂层116至少部分地覆盖第一部分112。切割工具100还包括在柄120和第一部分112之间的第二部分114，其中，第二部分114包括第二涂层118，并且其中，第二涂层118至少部分地覆盖第二部分114。先导开口尺寸242可以是直径。如本文中使用的，除非另外指定，否则术语“第一”、“第二”、和“第三”等仅用为标记，并且不旨在对这些术语所适用的元件强加序数或位置要求。例如，“第一”和“第二”物体不必彼此相邻或通过虚拟地标识为“第一”和“第二”而相对于彼此或其他物体处于特定顺序。而且，“第一”和“第二”物体的使用不必要求或排除“第三”物体、“第四”物体等的使用。
继续参考图2，第一部分112和第二部分114可以被配置为或包括用于从叠层230的一个或多个层去除材料的切割部分。例如，第一部分112和/或第二部分114可以包括配置为去除材料的齿、出屑槽或通道等。通常，第一部分112和第二部分114被配置为围绕切割工具100的纵向对称轴202旋转并且被推进穿过叠层230以从叠层230去除材料。当主体的旋转轴穿过主体的质心时，发生如本文中使用的“旋转”，从而主体围绕本身轮转或自旋。在一些实例中，除了旋转以外，切割工具100也可以公转运动(orbital motion，轨道运动)移动。在各种实例中，切割工具100可被配置为用于轴向打钻和/或公转打钻。可替换地或此外，切割工具100可被配置为与额外的或其他操作使用。在一个实例中，切割工具100可以被用于铰孔。柄120被定尺寸并且被配置为提供用于将切割工具100固定至致动器210的表面，该致动器210用于旋转或旋转并公转(orbit)切割工具100并将切割工具100推进叠层230中。在图2中描述的实例中，柄120被用于将切割工具100固定至致动器210的保持件220。例如，柄120可以被定尺寸并且成形以被保持件220的开口接受。在各种实例中，柄120可以具有圆形、正方形、或另外的多边形横截面、和/或可以是阶梯的。保持件220(例如，夹具)可以被配置为可释放地接受切割工具100的柄120。通常，致动器210被配置为旋转或旋转并公转切割工具100并/或将切割工具100推进到叠层230中以去除叠层230中的材料(例如，形成和/或扩大开口)。在各种实例中，致动器210可以被配置为轴向打钻、公转打钻(轨道打钻，orbital drill)等。
如本文中提到的涂层(例如，第一涂层116和第二涂层118)可以包括不同于涂层所涂覆的底部基板(underlying substrate)(第一部分112和/或第二部分114的外表面)的一种或多种材料。在一些实例中，切割工具100的第一部分112和/或第二部分114可以由用作一个或多个涂层所涂覆的基板的硬质合金材料(carbide material)制成。例如，第一涂层116和第二涂层118可以包括选择用于提供针对切割操作的改善的耐用性、磨损、可靠性、和/或精度的材料。可以涂覆总体上具有均匀厚度的第一涂层116和/或第二涂层118。例如，可以使用化学气相沉积(CVD)处理涂覆第一涂层116和/或第二涂层118。在另一实例中，可以使用物理气相沉积(PVD)处理，诸如溅射沉积涂覆第一涂层116和/或第二涂层118。可以基于包括通过切割工具100处理的材料的给定应用的具体要求确定涂层的具体成分、涂层的厚度以及用于涂覆涂层的技术。
如图2所示，切割工具100可以包括主体110，该主体110包括第一部分112、第二部分114和柄120。如上所述，柄120可以接近于柄端206布置，并且第一部分112可以接近于工具100的切割端204布置，第二部分114布置在柄120和第一部分112之间。在图2中描述的实例中，柄120紧邻(邻接)第二部分114，并且第二部分114紧邻(邻接)第一部分112；然而，在其他实例中，上述紧邻可以不存在和/或额外的部分可以存在。如本文中描述的，第一部分112和第二部分114包括被配置为用于切割的部分、或切割部分。在一些实例中，第一部分112和/或第二部分114可以包括没有被配置为用于切割的至少一部分。例如，如图2所示，切割工具100的主体110的第二部分114可以包括接近于柄端206的非切割部分115。在一些实例中，诸如非切割部分115的非切割部分可以设置有涂层(例如，第一涂层116和/或第二涂层118)，并且在其他实例中没有设置涂层。
例如，参考图5至图7，在可以包括上述和/或以下实例和方面的任何主题的至少一部分的本公开的一个方面中，第一涂层116基本上完全覆盖切割工具100的第一部分112并且第二涂层118基本上完全覆盖工具的第二部分114。在其他实例中，第一涂层116可以不完全覆盖第一部分112，和/或第二涂层118可以不完全覆盖第二部分114。例如，如图2所示，描述的第二部分114包括未涂覆第二涂层118的非切割部分115。
例如，参考图2和图5至图7，在可以包括上述和/或以下实例和方面的任何主题的至少一部分的本公开的一个方面中，切割工具100的第一涂层116不同于第二涂层118。例如，第一涂层116可以包括不适用于切割叠层230中的给定材料和/或层的第一材料，而第二涂层118可以包括适用于切割叠层230中的给定材料和/或层的不同的、第二材料。如本文中使用的，如果涂层材料对于意在切割叠层材料的正常使用是商业可接受的，例如，如本领域中的技术人员所理解，如果涂层材料可以被用于以合理的或实际的磨损水平、性能和反应性切割叠层材料，则涂层材料适于切割叠层材料。如本文中使用的，如本领域中的技术人员所理解，如果由于不够的切割性能和/或材料之间的不期望的相互作用，例如，污染或污染物，切割叠层材料的涂层材料的使用是不实际的或过于昂贵，则涂层材料不适于切割叠层材料。例如，当与给定叠层材料使用时比本领域中的技术人员理解得磨损更快、或没有提供足够的性能(例如，低于必要的材料去除速度或产生低劣的表面光洁度)的涂覆材料与给定叠层材料使用是不可接受的。作为另一个实例，如果涂层材料与层叠材料反应而污染或损坏涂层材料和/或叠层材料，则涂层材料不适于与叠层材料使用。
在一个实例中，工具100的第一涂层116适用于切割叠层230的第一(一个)层，但是不适用于切割叠层230的第二(另一)层，第二涂层118适用于切割叠层230的第二层。在此实例中，先导开口240可以设置在叠层230的第二层中并且定尺寸，使得第一涂层116不接触叠层230的第二层，而第二涂层118在切割处理期间接触叠层230的第二层以在叠层230的第二层中形成开口。
例如，如图2所示，叠层230包括亚铁层(ferrous layer)232、复合层234和非亚铁层(non-ferrous layer)236。亚铁层232可以包括包含铁的材料——例如，铁合金，诸如碳钢或由其形成。复合层234可以包括诸如碳纤维增强塑料(CFRP)的复合材料或由其形成。非亚铁层236可以包括例如非亚铁金属或合金(诸如钛或铝)或玻璃纤维等或由其形成。参考上述实例，复合层234可以是第一涂层116适于切割的第一层的实例，而亚铁层232可以是第一涂层116不适于切割的第二层的实例。如图2所示，先导开口240的先导开口尺寸242被定尺寸以提供用于第一部分112的通路的空隙，使得当操作致动器210以去除叠层230中的材料(例如，形成开口)时，第一涂层116不接触亚铁层232。先导开口240和第二部分114被定尺寸或选择，使得第二涂层118可以接触亚铁层232以从亚铁层232去除材料(例如，扩大先导开口240和/或提供先导开口240的期望的均匀性或光洁度)。
因此，在各种实例中，切割工具100的第一部分112和先导开口240可以被定尺寸并且被配置为防止切割工具的第一涂层116接触第一涂层116不适于使用的材料，第二部分114(和第二涂层118)被用于切割第一涂层116不适于使用的材料。尽管图2中的先导开口240描述为仅延伸穿过亚铁层232，但是在其他实例中，先导开口240可以延伸穿过一个或多个其他层(例如，非亚铁层236)，和/或额外的先导开口可以存在于其他层。对于包括不同材料的第一涂层116和第二涂层118额外或可替代地，可以使用不同于涂覆第二涂层118所用的技术将第一涂层116涂覆到切割工具100。例如，可以使用CVD以涂覆第一涂层116，可以使用PVD以涂覆第二涂层118。
例如，参考图2，在可以包括上述和/或以下实例和方面的任何主题的至少一部分的本公开的一个方面中，切割工具100的第一涂层116包括金刚石材料。金刚石材料可以是，例如，使用CVD技术涂覆的金刚石涂层，并且可以被涂覆到切割工具100的第一部分112。例如，金属或合金可以用作金刚石涂层所涂覆的基板。某些金属或合金在金刚石涂层的涂覆之前可能要求预处理。可以使用金刚石涂层切割诸如CFRP、玻璃纤维、钛、以及铝的材料，但是可能不适用于切割钢或其他亚铁材料。此外，应注意，金刚石涂层相对不耐表面污染物和在基板上的瑕疵，并且对基板的涂层的不足够粘附力可能来自于这样的表面污染物和瑕疵、和/或不合适基板的使用。在各种实例中，金刚石涂层可以是相对薄的，例如，约0.0002英寸(约0.005mm)。在其他实例中可以采用较厚的涂层。在各种实例中，涂层的颗粒尺寸可以是约0.00008英寸(约2微米)。在其他实例中可以采用较大的颗粒尺寸。
通常，相对于未涂覆的切割表面(例如，硬质合金表面)或其他涂层(例如，铝氮化铬(AlCrN)涂层)，金刚石涂层提供了改善的硬度、和改善的耐磨性和抗磨性。然而，金刚石涂层可以是比其他涂层更昂贵。此外，金刚石涂层可能是不兼容或不适于用于切割诸如亚铁材料的某些材料。涂覆金刚石的切割表面和/或待切割的亚铁材料的污垢和/或污染物可以来自于用于切割亚铁材料的涂覆金刚石的切割表面的使用。例如，来自于切割亚铁材料的摩擦和热量可以导致引起金刚石涂层中的碳扩散到亚铁材料的化学反应，这导致了污染物或污垢和/或涂层的加速的或过早磨损或故障。
在可以包括上述和/或以下实例和方面的任何主题的至少一部分的本公开的一个方面中，切割工具100的第二涂层118包括AlCrN材料。例如，可以使用PVD处理涂覆AlCrN涂层。AlCrN涂层可以提供比未涂覆的表面(例如，硬质合金)大的硬度和耐磨性，但是比金刚石涂层低的硬度和耐磨性。AlCrN涂层可以适于切割亚铁和其他(例如，复合)材料，所以当切割工具100被用于在亚铁层和非亚铁层两者中形成开口时，AlCrN涂层可以涂覆到第一部分112和第二部分114。例如，PVD AlCrN涂层可以适于切割钢或其他亚铁材料、以及CFRP、玻璃纤维、钛和铝。因此，在一些实例中，第一涂层116可能不适于切割第二涂层118适于切割的材料。尽管AlCrN涂层可能通常适于切割CFRP，但是本领域中的技术人员将意识到，对于使用于CFRP，金刚石涂层具有优于AlCrN的磨损特性。在各种实例中，可替换地或额外地，可以采用不同于金刚石涂层和/或AlCrN涂层的一个或多个的涂层。
因此，在切割工具100的第一涂层116包括金刚石材料并且叠层230包括包含亚铁材料的至少一个层的情况下，切割工具100和叠层230应该被配置为在利用切割工具100处理叠层230期间，只有适于切割亚铁材料的第二涂层118接触亚铁材料，并且第一涂层116不接触亚铁材料。例如，如图2所示，第一涂层116可以被限于切割工具100的第一部分112，先导开口240可以设置在亚铁层232中，并且第一部分112和先导开口240可以被定尺寸，使得当切割工具100被推进穿过叠层230时，第一部分112和第一涂层116不接触亚铁材料。因此，例如，可以采用第一涂层116(例如，金刚石涂层)以利用第一涂层116的优越磨损特性的优势切割叠层230中的一个或多个材料(例如，CFRP)，而第二涂层118(例如，AlCrN涂层)用于切割第一涂层116不适于切割的另一材料(例如，钢)以及其他材料。
例如，如图5所示，在可以包括上述和/或以下实例和方面的任何主题的至少一部分的本公开的一个方面中，工具100的第二部分114基本上没有第一涂层116。例如，当第一涂层116被涂覆到切割工具100时，可以屏蔽第二部分114。同样如图5所示，在可以包括上述和/或以下实例和方面的任何主题的至少一部分的本公开的一个方面中，工具100的第一部分112基本上没有第二涂层118，并且工具100的第二部分114基本上没有第一涂层116。在以上讨论的各种实例中，第一涂层116和/或第二涂层118可以基本上被限制到仅第一部分112或第二部分114中的一个。然而，在一些实例中，一个或多个涂层可以施加到多于一个部分。
如图6所示，在可以包括上述和/或以下实例和方面的任何主题的至少一部分的本公开的一个方面中，切割工具100的第一涂层116和第二涂层118沿着工具的第一部分112至少部分地重叠。如图6和图7所示，在可以包括上述和/或以下实例和方面的任何主题的至少一部分的本公开的一个方面中，第二涂层118覆盖第一涂层116。例如，参考图7，在可以包括上述和/或以下实例和方面的任何主题的至少一部分的本公开的一个方面中，第二涂层118基本上完全覆盖第一部分112。在一些实例中，第一涂层116包括金刚石材料，并且第二涂层118包括AlCrN材料。
本领域中的技术人员将意识到，对于在金刚石涂层上的涂覆，AlCrN涂层可以充分地粘附至金刚石材料，但是，对于在AlCrN涂层上的涂覆，金刚石材料不能充分地粘附至AlCrN涂层。因为AlCrN材料适于切割亚铁材料和复合材料两者，并且因为AlCrN涂层可以实际上或合理地涂覆在金刚石涂层上方，所以第二涂层118(AlCrN)可以基本上完全覆盖已经涂覆了第一涂层116(金刚石)的第一部分112。因为AlCrN涂层磨损，所以金刚石涂层可以被暴露并且用于处理复合或另外的非亚铁(例如，钛)材料。然而，在一些实施方式中，因为金刚石涂层不能实际上或合理地涂覆在AlCrN涂层上方，并且因为金刚石涂层可能不适于处理亚铁材料，所以金刚石涂层没有被涂覆在第二涂层118上方。因此，在第一涂层116和第二涂层118重叠的一些实施方式中，基于涂层的粘附特性可以仅以特定的顺序将涂层涂覆到切割工具100(例如，可以在第二涂层118之前涂覆第一涂层116)。
例如，参考图2，在可以包括上述和/或以下实例和方面的任何主题的至少一部分的本公开的一个方面中，第一涂层116比第二涂层118具有更高的耐磨性。例如，如以上所讨论的，第一涂层116可以包括比可以包括AlCrN材料的第二涂层118具有更高的耐磨性的金刚石材料。应注意，耐磨性可以不必通过材料的硬度确定。例如，即使两个材料具有类似的硬度，它们的耐磨性可能是不同的。本领域中的技术人员将意识到，存在不同类型的耐磨性。一种类型的耐磨性是低应力或刮伤磨损。测量材料对刮伤磨损抵抗性的一种方法是干沙橡胶轮测试(Dry Sand Rubber Wheel Test)或ASTM G65。干沙橡胶轮测试在实验室条件的受控设置下，就失重方面表征材料。对于实际场条件的相关性可以由其他磨损参数，诸如冲击、腐蚀、或擦伤等的量影响；然而，通过检查针对材料的化学性质和材料的微观结构的干沙橡胶轮测试的结果可以获得对材料的场性能的深入了解。在可以包括上述和/或以下实例和方面的任何主题的至少一部分的本公开的一个方面中，切割工具100的至少一部分(例如，柄120和/或非切割部分115)具有比第一涂层116和第二涂层118低的耐磨性。
如上示出的，在各种实例中，切割工具100可以被配置为使得当使用切割工具100处理叠层230，第一涂层116和第一部分112不接触包含先导开口240的叠层230的一个或多个层(例如，亚铁层232)。再次参考图2，在可以包括上述和/或以下实例和方面的任何主题的至少一部分的本公开的一个方面中，第一部分112包括第一端表面250和第一侧表面252。第一侧表面252具有小于先导开口尺寸242的最大第一侧表面直径254。第一涂层116基本上完全覆盖第一端表面250。第二部分114包括第二端表面260和第二侧表面262。第二侧表面262具有大于最大第一侧表面直径254的至少一个第二侧表面直径264。第二涂层118包括不同于第一涂层116的材料，并且第二涂层118覆盖第二端表面260的至少一部分。
最大第一侧表面直径254和第二侧表面直径264可以被测量或确定以包括切割工具100的主体110的底部材料或基板和所涂覆的任何涂层的厚度两者。在一些实例中，第一部分112的直径(第一侧表面252)沿着第一部分112的长度可以是基本上恒定的，使得沿着第一部分112长度的任何部分的直径可以理解为最大第一侧表面直径254。类似地，第二部分114的直径(第二侧表面262)沿着第二部分114的长度可以是基本上恒定的，使得沿着第二部分114长度的任何部分的直径可以理解为第二侧表面直径264。可以进一步注意，尽管使用了术语“直径”，但是第一部分112和第二部分114的横截面不必是完美的或连续的圆形。例如，沿着第一侧表面252和第二侧表面262可以存在出屑槽、齿或其他特征。
切割工具100的第二侧表面直径264可以是与先导开口尺寸242基本上相同或大于其的尺寸，使得可以使用第二侧表面直径264从包含先导开口240的叠层230的一个或多个层(例如，亚铁层232)去除材料。在一些实例中，第二侧表面直径264可以小于先导开口240，但是依然可以用于通过使切割工具100公转而从亚铁层232去除材料。因为最大第一侧表面直径254小于先导开口240，所以第一部分112可以被推进穿过叠层230而不用第一涂层116接触到亚铁层232。此外，第一部分112在相对于纵向对称轴202的横向方向上的任何移动(例如，由于切割工具100的公转)可以被限制到小于先导开口240的区域以防止第一涂层116和亚铁层232之间的接触。
如图2和图3所示，在可以包括上述和/或以下实例和方面的任何主题的至少一部分的本公开的一个方面中，第二部分114相邻于第一部分112，第一端表面250基本上是盘状，并且第二端表面260基本上是圆环。例如，参考图3，在可以包括上述和/或以下实例和方面的任何主题的至少一部分的本公开的一个方面中，第一端表面250包括第一端表面切割边缘256，并且第二端表面260包括第二端表面切割边缘266。在可以包括上述和/或以下实例和方面的任何主题的至少一部分的本公开的一个方面中，第一侧表面252包括第一侧表面切割边缘258，并且第二侧表面262包括第二侧表面切割边缘268。如本文中使用的，表面的切割边缘不必占据整个表面或位于在两个不同表面之间的边界。切割边缘可以是表面的一部分。此外，在一些实例中，给定表面可以包括多于一个的切割边缘。在各种实例中，切割边缘可以形成在表面上、在两个表面的接合处、和/或靠近两个表面的接合处。
如图2和图3所示，切割工具100的第一部分112和/或第二部分114在形状上通常可以是圆柱形的，然而在各种实例中可以采用其他形状。例如，如图4所示，在可以包括上述和/或以下实例和方面的任何主题的至少一部分的本公开的一个方面中，第一部分112和第二部分114的至少一个包括锥形表面。例如，第一部分112可以包括第一锥形表面402，并且第二部分114可以包括第二锥形表面404。在一些实例中，第一部分112和第二部分114的至少一个可以具有基本上沿着它的整个长度逐渐变细的侧表面，或可以具有一部分逐渐变细而一部分不变细的侧表面。在一些实例中，第一部分112和/或第二部分114可以逐渐变细以通常上是圆锥形或截头圆锥形。锥形侧表面可以具有沿其的出屑槽、齿或其他特征。例如，可以采用沿着第一部分112和/或第二部分114具有不同直径的除了圆锥形之外的形状。因此，在一些实例中，第一部分112和/或第二部分114可以包括具有不同直径的阶梯部分。
总体上参考图1至图12B并且具体地参考图13，本公开的一个实例涉及处理包括至少两个层(例如，亚铁层232和复合层234)的叠层230的方法1300。方法1300包括提供切割工具100(操作1308)。例如，如图1和图2所示，切割工具100包括：柄120；第一部分112，包括第一涂层116或第一涂层116和第二涂层118中的至少一个，其中，第一涂层116至少部分地覆盖第一部分112；以及第二部分114，设置在柄120和第一部分112之间，其中，柄120、第一部分112和第二部分114具有纵向对称轴202，其中，第二部分114包括第二涂层118，并且其中，第二涂层118至少部分地覆盖第二部分114。参考图13和图1至图2，所述方法还包括围绕纵向对称轴202旋转切割工具100并且推进切割工具100穿过叠层230以形成具有最终开口直径1106并延伸穿过至少两个层的最终开口1104(例如，参见图11D)，其中，第一部分112小于具有先导开口尺寸242并延伸穿过至少两个层的至少一个的先导开口240，最终开口直径1106(例如，参见图11D)基本上等于或大于先导开口尺寸242，最终开口1104基本上与先导开口240同轴(操作1312)。
一个或多个开口(例如，先导开口240和/或最终开口1104)可以基本上是圆形形状。在其他实例中，可以采用具有其他形状(例如，椭圆形或凹槽等)的开口。先导开口240可以仅穿过一层，或可以穿过多于一层。此外，在一些实例中，可以存在多于一个先导开口(例如，在第一层中的第一先导开口和在第二层中的第二先导开口)。例如，第二先导开口可以处于与第一先导开口所位于的层不相邻的层中，和/或第二先导开口可以是不同于第一先导开口的尺寸。第一和第二先导开口可以对齐。
描述本文中阐述的方法的操作的公开和绘图不应当解释为必须确定这样的操作的顺序。而是，尽管示出了一种示出性的顺序，但是，应当理解的是，可以根据需要对各种操作的顺序进行修改。此外，在本公开的某些方面，不需要执行本公开中所描述的全部操作。
例如，参考图11A，在可以包括上述和/或以下实例和方面的任何主题的至少一部分的本公开的一个方面中，当实施方法1300时，叠层230的至少两个层(例如，亚铁层232和复合层234)包括第一层(例如，亚铁层232)和第二层(例如，复合层234)，并且其中，第一层(例如，亚铁层232)包括不同于第二层(例如，复合层234)的材料。如本文中所讨论的，多个层的一个可以包括工具100的第一涂层116或第二涂层118中的一个不适于切割的材料。例如，第一涂层116可以包括不适于切割亚铁层232的金刚石材料。
例如，参考图2，在可以包括上述和/或以下实例和方面的任何主题的至少一部分的本公开的一个方面中，叠层230的至少两个层包括包含复合材料的复合层234和包含亚铁材料的亚铁层232，其中，先导开口240至少延伸穿过亚铁层232，并且其中，当切割工具100被推进穿过叠层230时，第一涂层116不接触亚铁层232的亚铁材料。因此，例如，如果工具100的第一涂层116(例如，金刚石涂层)不适于切割亚铁层232，则可以防止第一涂层116切割或接触亚铁层232的亚铁材料。在本公开的一方面(例如，参见图8至图10)，先导开口240延伸穿过亚铁层232而没有延伸穿过复合层234。在可以包括上述和/或以下实例和方面的任何主题的至少一部分的本公开的一个方面中，在最终开口1104形成在亚铁层232中之前，最终开口1104形成在复合层234中。例如，如图8至图10所示，如果切割工具100从叠层230的底部被推进到叠层230中，则最终开口1104可以在亚铁层232之前(例如，参见图11D)形成在复合层234中。在可以包括上述和/或以下实例和方面的任何主题的至少一部分的本公开的一个方面中，在最终开口1104形成在亚铁层232中之前，最终开口1104形成在复合层234中。例如，如图8至图10所见，如果如图8至图10所见切割工具100从叠层230的顶部被推进到叠层230中，则最终开口1104在复合层234之前可以形成在亚铁层232中。
例如，参考图2和图8至图10，在可以包括上述和/或以下实例和方面的任何主题的至少一部分的本公开的一个方面中，至少两个层包括包含复合材料的复合层234、包含亚铁材料的亚铁层232以及至少一个额外层(例如，非亚铁层236)，其中，先导开口240至少延伸穿过亚铁层232而不延伸穿过复合层234。在图8至图10中，示出了叠层230的实例，其中，先导开口240延伸穿过亚铁层232而不穿过复合层234。先导开口240可以仅延伸穿过亚铁层232，或也可以延伸穿过一个或多个其他层。例如，在图8和图10中，先导开口240延伸穿过亚铁层232和非亚铁层236而不穿过复合层234。在图9中，先导开口240仅延伸穿过亚铁层232。在一些实例中，如图8和图10所示，先导开口240可以被暴露(例如，通过叠层230的外层)。在其他实例中，如图9所示，先导开口240可以被隐藏(例如，仅穿过一个或多个内部层)。注意，在先导开口240被隐藏的实例中，当切割工具100被推进到叠层230中时叠层230可以被保持在预定位置和/或外部层可以包括对应于先导开口240位置的标记或导槽以帮助对齐先导开口240和切割工具100。
由于先导开口240延伸穿过亚铁层232而不穿过复合层234，可以有利地采用第一涂层116(例如，金刚石涂层)来去除通过第二涂层118比通过第一涂层116磨损更快的复合材料，同时防止第一涂层116切割或接触亚铁层232。如本文中所讨论的，切割工具100的不同部分可以设置有不同的涂层以改善切割工具100的性能和/或使用寿命，同时避免可以导致污垢、污染物、或其他缺点的材料和涂层的相互作用。因此，通过用一种类型的涂层(例如，金刚石涂层)覆盖切割工具100的特定部分而用不同类型的涂层(诸如AlCrN的耐磨性涂覆)覆盖其他部分，可以提供混合涂覆的切割器以在复合叠层(例如，包括诸如复合层和亚铁层的不同材料层的叠层)中形成开口，切割工具100在切割工具100的不同位置具有不同量的目标耐磨性。例如，切割工具100的使用可以提供减少的组装成本和/或增加的产量和/或质量。注意，在图8至图10中描述的各种叠层通过举例的方式为了说明性目的而不是通过限制而设置。在各种实例中，可以采用叠层中的不同数值、类型或配置的层。
不仅先导开口240在叠层230内的放置(例如，位置)可以改变，而且在不同实例中，可以改变提供先导开口240的，例如，相对于形成叠层230的一个或多个层的组装的定时。在可以包括上述和/或以下实例和方面的任何主题的至少一部分的本公开的一个方面中，方法1300也包括在组装至少两个层(例如，亚铁层232和复合层234)以形成叠层230(操作1302)之前提供先导开口(操作1304)。例如，在一些实例中，在连接亚铁层232和复合层234(在一些实例中，和额外层)以形成叠层230之前，亚铁层232可以设置有已经形成在亚铁层232中的先导开口240。替换地，在可以包括上述和/或以下实例和方面的任何主题的至少一部分的本公开的一个方面中，方法1300还包括在组装至少两个层(例如，亚铁层232和复合层234)以形成叠层230(操作1302)之后形成先导开口(操作1305)。例如，可以连接亚铁层232(具有仍旧待形成在其中的先导开口240)和复合层234(在一些实例中，和额外层)以形成叠层230，在层被连接之后形成先导开口240(例如，通过将叠层230打钻至预定的深度)。在一些实例中，或在组装叠层230之前或之后在额外层(例如，非亚铁层236)中也可以形成先导开口240(操作1306)。
图11A至图11D示出了在叠层230中最终开口1104的形成的一个实例。如图11A所示，提供叠层230(操作1302)，所述叠层230包括在叠层230的一侧的亚铁层232和在叠层230的对侧的复合层234，非亚铁层236基于亚铁层232和复合层234之间。在其他实例中，可以采用不同或额外层，和/或可以改变层的具体顺序或定位。如图11A所示，在该实例中，在形成先导开口240之前组装叠层230。在各种其他实例中，例如，在先导开口240仅设置在一个或多个内部层中的情况下(例如，参见图9)，在组装层以形成叠层230之前可以形成先导开口240。
如图11B所示，在一个实例中，在亚铁层232(操作1304)和非亚铁层236中(操作1306)形成先导开口240。可以形成具有延伸穿过亚铁层232和非亚铁层236但不穿过复合层234的深度的先导开口240。在其他实例中，可以延伸穿过亚铁层232但不穿过非亚铁层236形成先导开口240。通过形成先导开口240，可以推进切割工具100穿过叠层230以形成最终开口1104。
例如，参考图2、图3、图11C和图13，随着切割工具100旋转并且被推进穿过叠层230，材料被去除。例如，切割工具100从叠层的顶部被推进穿过叠层230。切割工具100的第一部分112被定尺寸以穿过先导开口240而不用接触先导开口240延伸穿过的亚铁层232或非亚铁层236。当第一部分112遇到复合层234时，第一端面切割边缘256接触复合层234并且从复合层234去除材料以形成第一层开口1102(操作1310)。在实例中，第一层开口1102小于先导开口240，从而防止第一涂层116和先导开口240所穿过的叠层230的层之间的接触。因此，第一涂层116可以包括被用来去除复合材料的金刚石材料而不用使金刚石材料接触亚铁层232并且与其起化学反应。
例如，参考图2、图3、图11D和13，随着切割工具100旋转并且进一步推进穿过叠层230，切割工具的第二部分114接触叠层的各种层，去除材料并且形成最终开口1104(操作1312)。在图11D示出的实例中，最终开口1104具有大于先导开口尺寸242的最终开口直径1106。在其他实例中，最终开口直径1106和先导开口尺寸242可以是基本上相同的尺寸。在图11C和11D中，为说明清楚起见，通过切割工具100的第一部分112和第二部分114形成的开口被描述为在隔开的时间形成；然而，应注意，在各种实例中，第二部分114和第一部分112可以同时或同步从层去除材料(例如，第二部分114在亚铁层232中形成最终开口同时第一部分112在复合层234中形成第一开口)。例如，相对于层的厚度，可以选择第一部分112的长度和叠层230的层的厚度和配置以提供用于在切割工具100被推进穿过叠层230时基本上在相同时间或在不同时间形成第一层开口1102和最终开口1104。为了说明性目的并且不通过限制而提供了在图11A至图11D中描述的实例。在各种实例中，可以采用在叠层中的不同数值、类型或配置的层。
参考图12A和图13，在可以包括上述和/或以下实例和方面的任何主题的至少一部分的本公开的一个方面中，方法1300还可以包括当切割工具100围绕纵向对称轴202旋转并被推进穿过叠层230时，围绕工作轴1204使切割工具100公转(orbiting)(操作1314)。如本文中使用的，工作轴1204是先导开口240和/或最终开口1104的对称轴(图11D)。可以结合形成最终开口1104和/或第一层开口1102执行公转。在公转期间，切割工具100可以围绕纵向对称轴202旋转同时也围绕工作轴1204旋转。纵向对称轴202和工作轴1204分开偏移距离1202。因此，使用切割工具100的给定部分可以形成大于切割工具100给定部分的直径的开口。如图12B所示，使用非公转打钻由切割工具100形成的非公转开口(non-orbitedopening)1206小于使用公转打钻由切割工具100形成的公转开口(orbitedopening)1208。通常，偏移距离1202越大，非公转开口1206和公转开口1208之间在尺寸上的差异越大。作为一个实例，最终开口1104可以具有用于形成最终开口1104的大于切割工具100的第二侧面直径264的最终开口直径1106。作为另一个实例，第一层开口1102可以形成为具有用来形成第一层开口1102的比切割工具100的最大第一侧面直径254大的直径。通过使用公转打钻，利用切割工具的单个尺寸可以形成多个尺寸和/或形状的开口。可以控制切割工具100的公转运动以提供非圆形的轨道，使得可以形成非圆形的开口。可以选择先导开口240、偏移距离1202和最大第一侧面直径254的尺寸以防止切割工具100的第一涂层116接触叠层230的一个或多个层，诸如亚铁层232。
在可以包括上述和/或以下实例和方面的任何主题的至少一部分的本公开的一方面(例如，参见图11D)，穿过叠层230的每个层形成最终开口1104。然而，在其他实例中，最终开口1104可以不穿过叠层的各个和每个层形成(例如，最终开口1104可以形成为沉孔(counter bore)或形成为固定深度的孔)。
根据本公开的主题的要求或不要求保护的说明性、非详尽实例被提供在以下项1-x中：
A1.用于在叠层230中形成最终开口的切割工具100，该叠层230包括至少两个层和具有先导开口尺寸并延伸穿过至少两个层的至少一个的先导开口240，该切割工具100包括：
柄120；
第一部分112，包括第一涂层116或第一涂层116和第二涂层118中的至少一个，其中，第一涂层116至少部分地覆盖第一部分112；以及
第二部分114，在柄120和第一部分112之间，其中，第二部分114包括第二涂层118，并且其中，第二涂层118至少部分地覆盖第二部分114。
A2.根据项A1所述的切割工具100，其中：
第一部分112包括第一端表面250和第一侧表面252，第一侧表面252具有小于先导开口尺寸的最大第一侧表面直径；
第一涂层116基本上完全覆盖第一端表面250；
第二部分114包括第二端表面260和第二侧表面262，第二侧表面262具有大于最大第一侧表面直径的至少一个第二侧表面直径；以及
第二涂层118包括不同于第一涂层116的材料，并且第二涂层118覆盖第二端表面260的至少一部分。
A3.根据项A2所述的切割工具100，其中，第二部分114相邻于第一部分112，其中，第一端表面250基本上是盘状，并且其中，第二端表面260基本上是圆环。
A4.根据项A3所述的切割工具100，其中，第一端表面250包括第一端表面切割边缘256，并且第二端表面260包括第二端表面切割边缘266。
A5.根据A1-A4任一项所述的切割工具100，其中，第一涂层116具有比第二涂层118高的耐磨性。
A6.根据项A1-A5任一项所述的切割工具100，其中，第一涂层116包括金刚石材料。
A7.根据项6所述的切割工具100，其中，第二涂层118包括AlCrN材料。
A8.根据项A1-A7任一项所述的切割工具100，其中，第二部分114基本上没有第一涂层116。
A9.根据项A1-A8任一项所述的切割工具100，其中，第一涂层116和第二涂层118沿着第一部分112至少部分地重叠。
A10.根据项A1-A9任一项所述的切割工具100，其中，第二涂层118覆盖第一涂层116。
A11.根据项A1-A10任一项所述的切割工具100，其中，第二涂层118基本上完全覆盖第一部分112。
A12.根据项A1-A11任一项所述的切割工具100，其中，第一部分112和第二部分114的至少一个包括锥形表面。
A13.根据项A1-A7任一项所述的切割工具100，其中，第一部分112基本上没有第二涂层118，并且第二部分114基本上没有第一涂层116。
B14.处理包括至少两个层的叠层230的方法，该方法包括：
提供切割工具100，该切割工具100包括：
柄120；
第一部分112，包括第一涂层116或第一涂层116和第二涂层118的至少一个，其中，第一涂层116至少部分地覆盖第一部分112；以及
第二部分114，在柄120和第一部分112之间，其中，柄120、第一部分112和第二部分114具有纵向对称轴，其中，第二部分114包括第二涂层118，并且其中，第二涂层118至少部分地覆盖第二部分114；以及
围绕纵向对称轴旋转切割工具100并且推进切割工具100穿过叠层230以形成具有最终开口直径并延伸穿过至少两个层的最终开口，其中，第一部分112小于具有先导开口尺寸并延伸穿过至少两个层的至少一个的先导开口240，最终开口直径基本上等于或大于先导开口尺寸，并且最终开口基本上与先导开口240同轴。
B15.根据项B14所述的方法，其中，叠层230的至少两个层包括第一层和第二层，并且其中，第一层包括不同于第二层的材料。
B16.根据项B14-B15所述的方法，其中，叠层230的至少两个层包括包含复合材料的复合层234和包含亚铁材料的亚铁层232，其中，先导开口240至少延伸穿过亚铁层232，并且其中，第一涂层116在切割工具100被推进穿过叠层230时没有接触亚铁层232的亚铁材料。
B17.根据项B16所述的方法，其中，先导开口240延伸穿过亚铁层232延伸而不穿过复合层234。
B18.根据项B14-B17所述的方法，进一步包括在组装至少两个层以形成叠层230之前提供先导开口240。
B19.根据项B14-B17所述的方法，进一步包括在组装至少两个层以形成叠层230之后形成先导开口240。
B20.根据项B14-B19所述的方法，进一步包括当切割工具100旋转并且被推进穿过叠层230时，围绕工作轴使切割工具100公转。
可以在如图14所示的飞机制造和保养方法1400以及如图15所示的飞机1402的背景下描述本公开的实例。在预生产期间，示出性方法1400可以包括飞机1402的规格和设计1404和材料采购1406。在生产期间，进行部件和子组件制造1408和系统集成1410。此后，飞机1402可以通过认证和交付1412以投入运行1414。在为客户提供服务过程中，安排飞机1402进行例行维护和保养1416(其也可以包括改造、重新配置、翻新等)。
可以通过系统集成商、第三方和/或运营商(例如，客户)执行或完进行示出的方法100的各个处理。为了描述的目的，系统集成商可以包括但不限于，任意数量的飞机制造商和主系统分包商；第三方可以包括但不限于，任意数量的厂商、分包商、和供应者；并且运营商可以是航空公司、租赁公司、军事实体、服务机构等。
如图15所示，通过示出性方法1400生产的飞机1402可以包括具有多个高级系统1420和内舱1422的机身1418。高级系统1420的实例包括推进系统(propulsion system)1424、电气系统1426、液压系统1428、以及环境系统1430中的一种或多种。可以包括任意数量的其他系统。尽管示出了航空航天的实例，但是本公开内容的原理可以应用于其他工业，诸如汽车和建船工业等。
在制造和保养方法1400的任意一个或者多个阶段可以采用本公开中所示或者所描述的装置和方法。例如，在飞机1402投入服务时，可以类似于生产部件或子组件的方式制作或制造对应于部件和子组件制造1408的部件或子组件。同样，例如，通过充分加快飞机1402的组装或者降低飞机102的成本，在生产状态1408和1410期间可以利用装置、方法、或其组合的一个或多个方面。类似地，例如但不限于，在飞机1402进行养护时，例如，维护和保养1416，可以利用一种或多种装置或其实现方法、或其组合。
本文公开了包括各种部件、特征以及功能的装置和方法的不同实例和方面。应当理解的是，本文所公开的装置和方法的各种实例和方面可以包括本文公开的装置和方法的任何其他实例和方面的任何部件、特征、以及功能的任何组合，并且所有这种可能性旨在落在本公开的精神和范围内。
在具备上述描述和附图中存在的教导的权益下，所公开主题的多种变形对本公开所述领域的技术人员来说是显而易见的。因此，应当理解的是，本公开并不局限于所提供的具体实例和方面，并且其变形旨在落在所附权利要求的范围内。而且，尽管上述公开和相关附图描述了元件和/或功能的特定示例性组合，然而，应当认识到，在不背离所附权利要求的范围内，可实现元件和/或功能的不同组合。

Claims (15)

1.一种用于在叠层(230)中形成最终开口的切割工具(100)，所述叠层(230)包括至少两个层和先导开口(240)，所述先导开口具有先导开口尺寸并延伸穿过所述至少两个层中的至少一个，所述切割工具(100)包括：
柄(120)；
第一部分(112)，包括第一涂层(116)或所述第一涂层(116)和第二涂层(118)中的至少一个，其中，所述第一涂层(116)至少部分地覆盖所述第一部分(112)；以及
第二部分(114)，在所述柄(120)和所述第一部分(112)之间，其中，所述第二部分(114)包括所述第二涂层(118)，并且其中，所述第二涂层(118)至少部分地覆盖所述第二部分(114)。
2.根据权利要求1所述的切割工具(100)，其中：
所述第一部分(112)包括第一端表面(250)和第一侧表面(252)，所述第一侧表面(252)具有小于所述先导开口尺寸的最大第一侧表面直径；
所述第一涂层(116)基本上完全覆盖所述第一端表面(250)；
所述第二部分(114)包括第二端表面(260)和第二侧表面(262)，所述第二侧表面(262)具有大于所述最大第一侧表面直径的至少一个第二侧表面直径；以及；
所述第二涂层(118)包括不同于所述第一涂层(116)的材料，并且所述第二涂层(118)覆盖所述第二端表面(260)的至少一部分。
3.根据权利要求2所述的切割工具(100)，其中，所述第二部分(114)相邻于所述第一部分(112)，其中，所述第一端表面(250)基本上是盘状，并且其中，所述第二端表面(260)基本上是圆环。
4.根据权利要求3所述的切割工具(100)，其中，所述第一端表面(250)包括第一端表面切割边缘(256)，并且所述第二端表面(260)包括第二端表面切割边缘(266)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的切割工具(100)，其中，所述第一涂层(116)具有比所述第二涂层(118)更高的耐磨性。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的切割工具(100)，其中，所述第二部分(114)基本上没有所述第一涂层(116)。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的切割工具(100)，其中，所述第一涂层(116)和所述第二涂层(118)沿着所述第一部分(112)至少部分地重叠。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的切割工具(100)，其中，所述第二涂层(118)覆盖所述第一涂层(116)。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的切割工具(100)，其中，所述第二涂层(118)基本上完全覆盖所述第一部分(112)。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的切割工具(100)，其中，所述第一部分(112)和所述第二部分(114)的至少一个包括锥形表面。
11.一种处理包括至少两个层的叠层(230)的方法，所述方法包括：
提供切割工具(100)，所述切割工具(100)包括：
柄(120)；
第一部分(112)，包括第一涂层(116)或所述第一涂层(116)和第二涂层(118)中的至少一个，其中，所述第一涂层(116)至少部分地覆盖所述第一部分(112)；以及
第二部分(114)，在所述柄(120)和所述第一部分(112)之间，其中，所述柄(120)、所述第一部分(112)和所述第二部分(114)具有纵向对称轴，其中，所述第二部分(114)包括所述第二涂层(118)，并且其中，所述第二涂层(118)至少部分地覆盖所述第二部分(114)；以及
围绕所述纵向对称轴旋转所述切割工具(100)并推进所述切割工具(100)穿过所述叠层(230)以形成具有最终开口直径并延伸穿过所述至少两个层的最终开口，其中，所述第一部分(112)小于先导开口(240)，所述先导开口具有先导开口尺寸并延伸穿过所述至少两个层的至少一个，所述最终开口直径基本上等于或大于所述先导开口尺寸，并且所述最终开口基本上与所述先导开口(240)同轴。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述叠层(230)的至少两个层包括第一层和第二层，并且其中，所述第一层包括不同于所述第二层的材料。
13.根据权利要求11至12中任一项所述的方法，其中，所述叠层(230)的至少两个层包括包含复合材料的复合层(234)和包含亚铁材料的亚铁层(232)，其中，所述先导开口(240)至少延伸穿过所述亚铁层(232)，并且其中，当所述切割工具(100)被推进穿过所述叠层(230)时，所述第一涂层(116)不接触所述亚铁层(232)的亚铁材料。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述先导开口(240)延伸穿过所述亚铁层(232)而不穿过所述复合层(234)。
15.根据权利要求11至12中任一项所述的方法，进一步包括当所述切割工具(100)旋转并被推进穿过所述叠层(230)时，围绕工作轴使所述切割工具(100)公转。
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