CN107088736B - 在工件中形成孔的方法及相关系统 - Google Patents

Abstract

本文中描述了一种在工件中形成孔的方法及相关系统。在第一方法中，所述工件具有第一表面和与所述第一表面对置的第二表面。所述方法包括：通过使第一切割器从所述第一表面向所述第二表面穿过所述工件而在所述工件中形成具有第一直径的第一孔。另外，所述方法包括：使用第二切割器在所述工件的所述第二表面中形成与所述第一孔同心的倒角。所述倒角具有大于所述第一直径的第二直径。所述方法进一步包括：通过使第三切割器从所述第一表面向所述第二表面穿过所述工件而在所述工件中形成与所述第一孔同心的第二孔，所述第二孔具有大于所述第一直径的第三直径。

Description

在工件中形成孔的方法及相关系统

技术领域

本公开总体涉及在工件中形成孔，更特别地涉及在具有多层构造的工件中形成孔。

背景技术

在具有多层构造的工件中钻孔可能具有意想不到的后果。例如，当用切割器穿过具有多层构造的工件进行钻孔时，随着切割器退出工件而完成了孔，邻近孔的工件可能会发生一些分层。工件的分层可能削弱工件并且使紧固件与孔的联接不稳定。

发明内容

本申请的主题是针对现有技术、特别是针对在工件中钻孔的常规方法及目前可用技术尚未完全解决的相关钻孔系统的缺点而研发的。因此，本申请的主题被研发而提供在工件(尤其是具有多层构造的工件)中形成孔的方法，以及克服现有技术的至少一些上述缺点的相关系统。

本公开的方法和系统被配置成在工件中形成孔的过程中减少具有多层构造的工件的分层的发生。一般，在所述工件的出口表面中围绕预先在所述工件中形成的导向孔形成倒角。在所述工件的出口表面中形成的倒角可以被限定为背面倒角。当切割器穿过预先形成的孔从所述工件的入口表面到达所述出口表面时，为了进行扩孔，所述切割器经由所述倒角退出所述工件。所述倒角的特性(诸如所述倒角的成角度的表面或倾斜表面)减少了当切割器进行扩孔并退出所述工件时所述工件分层的趋势。对于不能接近所述出口表面来形成背面倒角(诸如当出口表面被封闭时)的工件来说，本公开的方法和系统的一些实施方式可以便于在不能被接近的出口表面中形成背面倒角。

根据一个实施方式，公开了一种在工件中形成孔的第一方法，所述工件具有第一表面和与所述第一表面对置的第二表面。所述方法包括：通过使第一切割器从所述第一表面向所述第二表面穿过所述工件而在所述工件中形成具有第一直径的第一孔。另外，所述方法包括：使用第二切割器在所述工件的所述第二表面中形成与所述第一孔同心的倒角。所述倒角具有大于所述第一直径的第二直径。所述方法进一步包括：通过使第三切割器从所述第一表面向所述第二表面穿过所述工件而在所述工件中形成与所述第一孔同心的第二孔，所述第二孔具有大于所述第一直径的第三直径。

在第一方法的一些实施中，在所述工件的所述第二表面中形成与所述第一孔同心的倒角的步骤包括：将所述第二切割器从所述工件的所述第一表面向所述工件的所述第二表面插入到所述第一孔中。在所述工件的所述第二表面中形成与所述第一孔同心的倒角的步骤可以进一步包括：在所述第二切割器被插入到所述第一孔中的情况下，使所述第二切割器在切割所述工件的同时围绕所述第一孔的中心轴线公转。所述第一方法可另外包括：数控操作所述第二切割器以在所述工件的所述第二表面中形成所述倒角。所述第二切割器可以包括燕尾切割器。所述燕尾切割器的最大切割直径小于所述第一孔的所述第一直径。

根据第一方法的某些实施，在所述工件的所述第二表面中形成与所述第一孔同心的倒角的步骤包括：将所述第二切割器定位在所述工件的邻近所述第二表面的第二侧面上；在从所述工件的所述第二侧面向所述工件的邻近所述第一表面的第一侧面延伸的方向上将所述第二切割器的导向部插入到所述第一孔中；以及在所述第二切割器的所述导向部被插入到所述第一孔中的情况下，用所述第二切割器切割所述工件的所述第二表面。所述第一方法可以进一步包括：防止在从所述工件的所述第二侧面向所述工件的所述第一侧面延伸的所述方向上将所述第二切割器的所述导向部进一步插入到所述第一孔中而超出预定距离阈值。所述预定距离阈值可与所述倒角的预定期望深度对应。

在第一方法的一个实施中，所述第一切割器包括带槽钻头和第一铰刀中的一者，并且所述第三切割器包括第二铰刀。

根据第一方法的某些实施，所述倒角的所述第二直径是所述倒角的最大直径。另外，所述倒角的所述第二直径可以小于所述第二孔的所述第三直径。

在第一方法的某些实施中，所述倒角的所述第二直径大于所述第二孔的所述第三直径。

根据第一方法的一些实施，所述工件包括多个层间层。

在另一实施方式中，公开了一种在多层复合工件中形成孔的第二方法。所述多层复合工件具有第一表面和与所述第一表面对置的第二表面。所述第二方法包括：在所述多层复合工件中形成导向孔。所述导向孔从所述第一表面向所述第二表面延伸。另外，所述第二方法包括：在所述多层复合工件的所述第二表面中形成与所述导向孔同心的倒角。所述第二方法进一步包括：在所述倒角已形成在所述多层复合工件的所述第二表面中的情况下，对所述导向孔进行扩孔。

根据所述第二方法的某些实施，所述多层复合工件的所述第二表面基本上是封闭的，使得不能从紧邻所述多层复合工件的所述第二表面的第二空间接近所述第二表面。在所述多层复合工件的所述第二表面中形成与所述导向孔同心的倒角的步骤可以包括：将第二切割器从紧邻所述多层复合工件的所述第一表面的第一空间插入到所述导向孔中；以及使所述第二切割器在切割所述多层复合工件的所述第二表面的同时围绕所述导向孔的中心轴线公转。对所述导向孔进行扩孔的步骤可以包括：使第三切割器从紧邻所述多层复合工件的所述第一表面的所述第一空间穿过所述导向孔和所述倒角。

在第二方法的一些实施中，在所述多层复合工件的所述第二表面中形成与所述导向孔同心的倒角的步骤包括：将第四切割器从紧邻所述多层复合工件的所述第二表面的第二空间插入到所述导向孔中。另外，对所述导向孔进行扩孔的步骤可以包括：使第三切割器从紧邻所述多层复合工件的所述第一表面的第一空间穿过所述导向孔和所述倒角。

根据第二方法的某些实施，对所述导向孔进行扩孔的步骤包括：将所述导向孔扩孔至第四直径，所述第四直径小于所述倒角的最大直径。

在第二方法的一些实施中，对所述导向孔进行扩孔的步骤包括：将所述导向孔扩孔至第四直径，所述第四直径大于所述倒角的最大直径。

根据另一实施方式，公开了一种用于在工件中形成孔的系统。所述工件具有第一表面和与所述第一表面对置的第二表面。所述系统包括：第一切割器，所述第一切割器被配置成切割具有第一直径的柱形孔；第二切割器，所述第二切割器被配置成切割倒角；第三切割器，所述第三切割器被配置成切割具有大于所述第一直径的第二直径的柱形孔；以及控制器。所述控制器被配置成：使所述第一切割器切割穿过所述工件的具有所述第一直径的第一孔；使所述第二切割器在所述工件的所述第二表面中切割与所述第一孔同心的倒角；以及通过在从所述工件的所述第一表面向所述工件的所述第二表面延伸的方向上使所述第三切割器穿过所述工件而使所述第三切割器将所述第一孔从所述第一直径扩孔至所述第二直径。

在所述系统的一些实施中，所述第二切割器具有小于所述第一直径的最大切割直径。另外，所述控制器可以通过以下方式使所述第二切割器在所述工件的所述第二表面中切割所述倒角，即：在从所述工件的所述第一表面向所述工件的所述第二表面延伸的方向上将所述第二切割器插入到所述第一孔中；并且在所述第二切割器已被插入到所述第一孔中的情况下，使所述第二切割器在切割所述工件的所述第二表面的同时围绕所述第一孔的中心轴线公转。

本公开的主题所描述的特征、结构、优点和/或特性可在一个或多个实施方式和/或实施中以任何合适的方式组合。在以下描述中，为了对本公开的主题的实施方式施加透彻的理解，提供了众多具体细节。相关领域技术人员将认识到，本公开的主题可在没有特定实施方式或实施的具体特征、细节、部件、材料和/或方法中的一个或多个的情况下实践。在其它情况下，额外的特征和优点可在某些实施方式和/或实施中认识到，其可能不存在于所有的实施方式或实施中。进一步，在一些情况下，公知的结构、材料或操作未详细地示出或描述，以避免混淆本公开的主题的方面。本公开的主题的特征和优点将从以下描述和所附权利要求书中变得更加显而易见，或者可通过实践下文中阐述的主题来学习。

附图说明

为了可以更容易地理解主题的优点，将通过参考附图中图示的具体实施方式来更具体地描述上文简要描述的主题。理解的是，这些附图仅描绘主题的典型实施方式，因此不应被认为限制其范围，主题将通过使用附图用额外的特异性和细节来描述并解释，其中：

图1是根据本公开的一个或多个实施方式用于在工件中形成孔的系统的示意性框图；

图2是根据本公开的一个或多个实施方式为在工件中形成第一孔而就位的第一切割器的局部横截面侧视图；

图3是根据本公开的一个或多个实施方式由图2的第一切割器在工件中形成的第一孔的横截面侧视图；

图4是根据本公开的一个或多个实施方式插入到在工件中形成的第一孔中的第二切割器的局部横截面侧视图；

图5是根据本公开的一个或多个实施方式在工件中形成倒角的第二切割器的局部横截面侧视图；

图6是根据本公开的一个或多个实施方式由图5的第二切割器在工件中形成的第一孔和倒角的横截面侧视图；

图7是根据本公开的一个或多个实施方式插入到在工件中形成的第一孔中的带导向部的第三切割器的局部横截面侧视图；

图8是根据本公开的一个或多个实施方式为对第一孔进行扩孔以在工件中形成第二孔的第三切割器的局部横截面侧视图；

图9是根据本公开的一个或多个实施方式由图8的第三切割器在工件中形成的第二孔的横截面侧视图；

图10是根据本公开的一个或多个实施方式为对第一孔进行扩孔以在工件中形成第二孔的第三切割器的局部横截面侧视图；

图11是根据本公开的一个或多个实施方式由图10的第三切割器在工件中形成的第二孔的横截面侧视图；

图12是根据本公开的一个或多个实施方式在工件中形成倒角的第四切割器的局部横截面侧视图；以及

图13是图示根据本公开的一个或多个实施方式在工件中形成孔的方法的示意性流程图。

具体实施方式

本说明书通篇使用的“一个实施方式”、“实施方式”或类似语言意味着，结合该实施方式描述的特定特征、结构或特性被包括在本公开的至少一个实施方式中。词“在一个实施方式中”、“在实施方式中”及类似语言的出现在本说明书中通篇可(但不一定)都指的是同一实施方式。类似地，使用术语“实施”意指具有结合本公开的一个或多个实施方式描述的特定特征、结构或特性的实施，然而，在没有明确相关性以另外方式指出的情况下，实施可与一个或多个实施方式关联。

参照图1，根据一个实施方式，示意性地示出了用于在工件100中形成孔60的系统50。一般，系统50包括钻孔机器52、切割器54、控制器56和机器人58。切割器以可旋转的方式联接到钻孔机器52，该钻孔机器52被配置成使切割器54围绕中心轴线旋转。虽然未示出，但是钻孔机器52可包括配置成以可旋转的方式驱动切割器54的主轴或马达，该切割器54可以经由夹头以可与马达共同旋转的方式联接。主轴或马达可以包括任何各种类型的马达，诸如电动马达、电磁马达、气动马达、液压马达，等。随着切割器54的旋转，钻孔机器52相对于工件100诸如沿着平行于切割器54的中心轴线的进给轴线或垂直于切割器54的中心轴线的进给轴线移动，使切割器54至少部分地穿过工件100而在工件中形成孔60。如本文中限定的，孔是完全延伸穿过工件的通孔并且具有工件100的第一表面(例如，入口表面)上的入口和工件的与第一表面对置的第二表面(例如，出口表面)上的出口。在一些实施方式中，钻孔机器52是冲压机器，并且切割器54是由冲压机器冲压穿过工件以在工件中形成孔的冲压工具。因此，如本文中使用的，切割器可以是可旋转的钻头或不可旋转的冲压工具，并且在工件中形成孔可以通过用切割器为工件钻孔或者用切割器冲压工件来完成。

控制器56或控制模块与钻孔机器52可操作地联接，以数控操作钻孔机器52。例如，控制器56可包括可编程逻辑，其使命令和功率被传输到钻孔机器52以控制钻孔机器52和切割器54的操作特性。在一个实施中，控制器56将命令和功率传输到钻孔机器52，以实现切割器54的期望旋转速度。控制器56可以诸如响应于所使用切割器的类型、被切割材料的类型和/或针对工件进行切割的类型而改变命令和功率，以改变切割器54的旋转速度。

另外，控制器56可被配置成经由机器人58使钻孔机器52和切割器54相对于工件100以数控方式移动。一般，在一些实施中，虽然未示出，但是机器人58包括固定有钻孔机器52的臂和末端执行器。控制器56的可编程逻辑能配置成命令机器人58使钻孔机器52相对于工件100移动，如果必要的话形成工件100中的孔60。机器人58可以被配置成使钻孔机器52和切割器54沿着任何数目的进给轴线移动，以在工件中形成具有任何数目的形状和大小的孔。而且，机器人58可被配置成将钻孔机器52和切割器54定位在工件100的对置侧面或表面上，以在孔成形操作中从工件100的任一表面逼近工件100。

在一些实施中，系统50的切割器54代表系统50的多个切割器中的任何一个。例如，所述系统可以包括能与钻孔机器52以可互换的方式联接而在孔成形操作期间以不同的方式切割工件100的多个切割器54。多个切割器54及在孔成形操作期间执行的关联步骤的实例会在下面更详细地描述。换句话说，系统50可以包括本文中描述的任何切割器并且执行本文中描述的任何孔成形步骤以在工件中形成孔。

现在参照图2，示出了第一切割器116，其定位成在工件100中形成孔。工件100包括第一表面110和第二表面112，第二表面112与第一表面110对置。工件100的厚度被限定在第一表面110与第二表面112之间。虽然不是必要的，但是工件100可以具有比工件100的长度或宽度相对更小的厚度，使得工件100形成为薄壁板。虽然工件100被示出为具有平坦的第一表面110和第二表面112，但在其它实施方式中，工件100可被轮廓化，使得第一表面110和第二表面112不平坦，诸如圆形、弯曲、弯折、锯齿状或其它形状。工件100可形成总体结构的一部分，诸如直升机的转子叶片或飞机的主体。

在制造结构期间，第一空间111被限定为紧邻第一表面110，并且第二空间113被限定为紧邻第二表面112。换句话说，工件100划分出第二空间113和第一空间111。取决于结构的形状，第一空间111可以是敞开或可接近的空间，使得用户能从第一空间111接近第一表面110。同样，诸如对于平板结构，第二空间113可以是敞开或可接近的空间，使得用户能从第二空间113接近第二表面112。然而，对于某些结构，诸如大致周向封闭或管状的结构(比如转子叶片)，第二空间113可能是封闭或不能被接近的空间，使得用户将不能从第二空间113接近第二表面112，这是因为它面对的是封闭空间的内部。

工件100可以由任何各种材料(诸如金属、塑料、纤维增强的复合材料，等)制成。而且，工件100可以包括单个材料层或多个相同或不同的材料层。

如图2所示，工件100包括多个材料层或是多层的。工件100的层可以被层压(例如，层间层)或结合到一起以形成工件。作为实例，在图2至图12的图示实施方式中，工件100包括第一层102、第二层104和第三层106，该第三层106插置在第一层102和第二层104之间。第一层102、第二层104和第三层106被固装、结合或层压到彼此，以形成层压的多层工件。虽然工件100在图2至图12的图示实施方式中包括三层，但是在其它实施方式中，工件100可以包括两层或超过三层。

根据一个实施，第一层102、第二层104和第三层106均由纤维增强的复合材料(该复合材料包括悬浮在环氧树脂基质内的纤维，诸如碳纤维)制成。这样的工件可以被限定为多层复合工件。纤维增强的复合材料的纤维可为单向，第一层102、第二层104和第三层106中的至少两者的纤维方向是不同的。例如，在一个实施中，第一层102的单向纤维被取向在不同于第二层104和第三层106的单向纤维的方向上，而第二层104的单向纤维被取向在不同于第三层106的单向纤维的方向上。在一个实施中，第三层106由非复合材料(诸如泡沫)制成。

仍参照图2，第一切割器116可以是配置成在材料中切割具有任何各种形状和大小的孔的任何各种切割器(例如，钻头)。在一个实施中，第一切割器116为具有相对较高的槽纹扭曲率的扭曲或带槽钻头。替代地，第一切割器116可以是具有相对较低的扭曲率的带槽铰刀或者是无槽铰刀(例如，参见图7)。在图示的实施方式中，第一切割器116被配置成切割第一孔120，该第一孔120沿着第一孔120的中心轴线121具有恒定的第一直径D₁(例如，参见图3)。换句话说，第一孔120为具有平行侧壁的大致柱形孔。为了形成(例如，切割)具有第一直径D₁的第一孔120，第一切割器116的第一切割直径CD₁大约等于或略微小于第一孔120的第一直径D₁。第一孔120被配置成充当导向孔以进一步加工工件。

在围绕其中心轴线旋转的同时，如图2中的旋转方向箭头指出的，第一切割器116在第一进给方向180上从第一空间111进给而穿过工件100，该第一进给方向180平行于待形成的第一孔120的中心轴线121，并且在一些实施中垂直于工件100的第一表面110。随着第一切割器116旋转并穿过工件100，第一切割器116切掉工件100的材料而形成第一孔120，如图3所示。在一个实施中，第一切割器116的一部分延伸穿过且至少部分地超出工件100的第二表面112，使得第一孔120完全穿过工件100而从第一表面110延伸到第二表面112。

在图4和图5的实施方式中，如上文限定的，不能从第二空间113接近工件100的第二表面112(但是，相同的实施方式可以应用于能从第二空间113接近工件100的第二表面112的情况)。因此，工件100无法从第二空间113逼近而在工件100的第二表面112中形成倒角142(例如，参见图6)。因此，从第一空间111逼近工件100的第二切割器130用于在第二表面112中形成倒角142。第二切割器130可以是配置成在材料中切割倒角的任何各种切割器。在一个实施中，第二切割器130是专门配置成在工件的背面中切割倒角的燕尾切割器。因此，第二切割器130可以包括相对于与第一孔120的中心轴线121和第二切割器130的中心轴线131垂直的平面成角度θ的一个或多个切削刃132或刀片。而且，第二切割器130被配置成使得切削刃132朝向第二切割器130的柄134面向后。第二切割器130的切削刃132限定最大切割直径，该最大切割直径可以等于第二切割器130的最大外径OD。第二切割器130的最大外径OD小于第一孔120的第一直径D₁。

参照图4，在不能接近第二空间113的情况下，第二切割器130在第一进给方向180上从第一空间111进给，进入第一孔120并且至少部分地穿过第一孔120。一般，第二切割器130被进给穿过第一孔120，直到第二切割器130相对于工件100的第二表面112而言到达期望切割位置。期望切割位置可以是第二切割器130的切削刃132的至少某一部分横向邻近第二表面112或者在第一进给方向180上延伸超出第二表面112的任何位置。因为第二切割器130的最大外径OD小于第一孔120的第一直径D₁，第二切割器130可以插入到第一孔120中并且沿着第一孔120进给，而第二切割器130不会冲击工件100。例如，第二切割器130可以在该第二切割器130的中心轴线131与第一孔120的中心轴线121同心的情况下在第一进给方向180上进给穿过第一孔120，如图4所示。如本文中使用的，物体的中心轴线是物体的纵向对称轴线。在第二切割器130进给穿过第一孔120时，第二切割器130不需要旋转，但在一些实施中可以旋转。

在第二切割器130被进给到期望切割位置中之后，如图5中的旋转方向箭头指出的，第二切割器130围绕其中心轴线131(如果尚未旋转的话)旋转。仍参照图5，第二切割器130然后如方向箭头182指出地横向移动，直到切削刃132沿着工件100的第二表面112穿过工件100，以切掉材料而形成倒角142。一般，倒角142通过同心地围绕第一孔120的中心轴线121切割期望深度的成角度的表面140进入工件100的第二表面112而形成。成角度的表面140的角度与第二切割器130的切削刃132的角度对应。当第二切割器130被定位在示出的第一孔120内时，成角度的表面140背离第二切割器130的柄134。

根据一个实施方式，因为最大切割直径小于第一孔120的第一直径D₁，所以倒角142由第二切割器130使用轨道钻孔技术而形成。一般，轨道钻孔技术包括：使第二切割器130的中心轴线131从第一孔120的中心轴线121偏移出偏移量OS，这与切割成角度的表面140达到期望深度的第二切割器130的位置相关。然后，在第二切割器130围绕其中心轴线131旋转以从第二表面112切割材料的同时，使第二切割器130和中心轴线131围绕第一孔120的中心轴线121公转。以这种方式，在工件100的第二表面112中形成与第一孔120同心并具有期望深度d_C的倒角142。

参照图6，倒角142的直径在第一进给方向180上从等于第一孔120的直径D₁的最小直径增加到与工件100的第二表面112齐平或重合时的最大直径D₂。因为倒角142的直径在沿着中心轴线121的所有点处都大于第一孔120的直径D₁(排除最小直径)，所以倒角142的直径被限定为大于第一孔120的直径D₁。进一步，虽然倒角142被示出为仅形成在工件100的第二层104中，但是在一些实施方式中，倒角142可以形成在工件100的多层中。

如图7所示，在工件100的第二表面112中形成倒角142之后，第三切割器150用于通过对第一孔120进行扩孔而形成第二孔160。第三切割器150可以是配置成对先前切割的孔进行扩孔的任何各种切割器。在一个实施中，第三切割器150是铰刀，诸如具有相对较低扭曲率的钻头或无槽钻头。例如，如图示的，第三切割器150是具有沿周向围绕中央柄定位的多个平行切割刀片154的无槽钻头。每个切割刀片154均具有配置成随着第三切割器150的旋转而切割材料的切削刃。切割刀片154限定第二切割直径CD₂。在图示的实施方式中，第三切割器150被配置成切割第二孔160(例如，参见图8和图9)，该第二孔160具有沿着第二孔160的中心轴线161恒定的第四直径D₄。换句话说，第二孔160是具有平行侧壁的大致柱形孔。为了形成(例如，切割)具有第四直径D₄的第二孔160，第三切割器150的第二切割直径D₂大约等于或略微小于第二孔160的第四直径D₄。

在如图7和图8中的旋转方向箭头指出地围绕其中心轴线旋转的同时，第三切割器150在与第一孔120的中心轴线121同心的第一进给方向180上从第一空间111进给而穿过工件100。随着第三切割器150旋转并穿过工件100，第三切割器150切掉工件100的周向围绕第一孔120的材料，以通过形成与第一孔120同心的第二孔160以使之第四直径D₄大于第一直径D₁而有效地对第一孔120进行扩孔。在一个实施中，第三切割器150的一部分延伸穿过且至少部分地超出工件100的第二表面112，使得第二孔160从第一表面110向第二表面112完全延伸穿过工件100。

在一些实施方式中，为了在第三切割器150进给穿过第一孔120以形成第二孔160时促进第三切割器150的中心轴线与第一孔120的中心轴线121之间的同心度，第三切割器150包括导向部152。导向部152被配置成与第一孔120互补或者与第一孔120形成间隙配合(例如，允许相对旋转)。因此，第三切割器150的导向部152为大致柱形形状并且具有基本上等于第一孔120的第一直径D₁的第三直径D₃。一般，第三切割器150的导向部152与第一孔120之间的接合确保在第三切割器150开始从工件100切割材料之前第三切割器150相对于第一孔120适当地同心取向。

在图7至图9图示的实施方式中，第三切割器150的第二切割直径CD₂(由此第二孔160的第四直径D₄)大于倒角142的最大直径D₂，使得在形成第二孔160之后不会保留倒角142的任何部分。在这样的实施方式中，并且对于给定的最终孔直径(例如，0.75英寸)，倒角142的最大直径D₂与第一孔120的第一直径D₁之比介于约1到约1.2之间，倒角142的最大直径D₂与第二孔160的第四直径D₄之比介于约0.99到约1之间，并且第一孔120的第一直径D₁与第二孔160的第四直径D₄之比大于约0.83且小于约1。

与图7至图9的实施方式相比，在图10和图11的实施方式中，第三切割器150具有第三切割直径CD₃，该第三切割直径CD₃小于第二切割直径CD₂且小于倒角142的最大直径D₂，使得在形成第二孔160之后保留倒角142的一部分，第五直径D₅基本上等于第三切割直径CD₃。在图10和图11图示的实施方式中，并且对于给定的最终孔直径(例如，0.75英寸)，倒角142的最大直径D₂与第一孔120的第一直径D₁之比介于约1到约1.2之间，倒角142的最大直径D₂与第二孔160的第五直径D₅之比介于约1.01到约1之间，并且第一孔120的第一直径D₁与第二孔160的第五直径D₅之比大于约0.83且小于约1。

虽然图4和图5的实施方式专门被配置成容纳工件100的第二表面112不能从第二空间113被接近的结构，但是图12的实施方式与工件100的第二表面112能从第二空间113接近的结构相关。换句话说，在图12的实施方式中，工件100可以从第二空间113逼近，以在工件100的第二表面112中形成倒角142。因此，从第二空间113逼近工件100的第二表面112的第四切割器230用于在第二表面112中形成倒角142。

第四切割器230可以是配置成在材料中切割倒角的任何各种切割器。在一个实施中，第四切割器230是反向燕尾切割器。第四切割器230包括相对于与第一孔120的中心轴线121和第二切割器130的中心轴线131垂直的平面成一角度的一个或多个切削刃232或刀片。与第二切割器130相反，第四切割器230被配置成使得切削刃232背离第四切割器230的柄234。第四切割器230的切削刃232还限定最大切割直径，该最大切割直径可以等于第四切割器230的最大外径OD。第四切割器230的最大切割直径与可以由第四切割器230形成的倒角142的最大直径对应。而且，在图示的实施方式中，第四切割器230的最大外径OD大于第一孔120的第一直径D₁。然而，在一些实施方式中，第四切割器230的最大外径OD可以小于第一孔120的第一直径D₁，并且倒角142可以使用上述轨道钻孔技术来切割。

仍参照图12，在工件100的第二表面112能经由第二空间113接近的情况下，第四切割器230如旋转方向箭头指出地旋转，并且在与第一进给方向180相反的第二进给方向184上从第二空间113进给到工件100的第二表面112中，以在第二表面112中形成与第一孔120同心的倒角142。一般，第四切割器230被进给到工件100的第二表面112中，直到第四切割器230到达工件100中的期望深度，其与可以预定的倒角142的期望深度d_C关联。在一个实施方式中，对第四切割器230的移动进行数控，使得一旦第四切割器230到达预定距离阈值且到达倒角142的期望深度d_C，就停止第四切割器230向工件100中的进给。然而，在其它实施方式中，手动控制第四切割器230的移动。

当手动控制第四切割器230的移动时，可以使用微限位器270来确保第四切割器230在第二进给方向184上手动进给到工件100中时不会超过倒角142的期望深度d_C。微限位器270可以是本领域公知的任何各种微限位器。例如，在一个实施中，微限位器270与第四切割器230以可移动的方式联接，以在第四切割器230沿第二进给方向184进给时允许第四切割器230移动穿过微限位器270。然而，微限位器270包括脊272或限位器，该脊272或限位器被配置成接合第四切割器230的肩部236，以在到达倒角142的期望深度d_C时防止第四切割器230相对于微限位器270在第二进给方向184上进一步移动。微限位器270包括端部274，该端部274被设计成在形成倒角142的同时围绕第一孔120抵接工件100的第二表面112，使得肩部236与脊272的接合不仅防止第四切割器230相对于微限位器270在第二进给方向184上的进一步移动，而且还防止第四切割器230相对于工件100在第二进给方向184上的进一步移动。脊272与微限位器270的抵接第二表面112的端部之间的距离被设定为与倒角142的期望深度d_C对应。在某些实施中，脊272与微限位器270的抵接第二表面112的端部274之间的距离能被调节成适应倒角142的不同期望深度d_C。

因为当能经由第二空间113接近工件100的第二表面112时轨道钻孔技术是不必要的(如上所述)，所以可以用第四切割器230在第二表面112中手动形成倒角142。为了在第四切割器230形成倒角142时促进第四切割器230的中心轴线238与第一孔120的中心轴线121之间的同心度，第四切割器230可包括导向部252。类似于第三切割器150的导向部152，第四切割器230的导向部252被配置成与第一孔120互补或者与第一孔120形成间隙配合。因此，第四切割器230的导向部252为大致柱形的形状并且具有基本上等于第一孔120的第一直径D₁的直径。一般，第四切割器230的导向部252与第一孔120之间的接合确保在第四切割器230开始从工件100切割材料以形成倒角142之前第四切割器230相对于第一孔120适当地同心取向。

现在参照图13，根据一个实施方式，诸如用本公开的系统50在工件中形成孔的方法300可以包括上述的任何方法步骤。例如，方法300包括：在步骤302，用第一切割器在工件(诸如多层工件)中形成导向孔。如果如步骤304所确定的，如果不能接近工件的侧面，则方法300包括：在步骤306，将第二切割器从工件的能接近的侧面插入到导向孔中；在步骤308，使第二切割器围绕导向孔的中心轴线公转，以在工件的不能被接近的侧面中形成与导向孔同心的倒角；以及在步骤310，在形成倒角之后，用第三切割器从工件的能接近的侧面对导向孔进行扩孔。然而，如果如步骤304所确定的，工件的两个侧面均能被接近，则方法300包括：在步骤312，用第四切割器从工件的能接近的侧面形成与导向孔同心的倒角；以及在步骤314，在形成倒角之后，用第三切割器从工件的另一或不同的能接近的侧面对导向孔进行扩孔。

在以上描述中，可使用某些术语，诸如“向上”、“向下”、“上”、“下”、“水平”、“垂直”、“左”、“右”、“上方”、“下方”等。这些术语用在可应用的地方，以在处理相对关系时提供一些清晰描述。但是，这些术语并非旨在暗示绝对的关系、位置和/或取向。例如，相对于对象，只需通过将对象转过去，“上”表面可以变为“下”表面。不过，这仍是同一个对象。进一步，除非另有明确说明，否则术语“包括”、“具有”及其变型意指“包括但不限于”。除非另有明确说明，否则枚举列出的条目并非暗示任何或所有条目是相互排斥和/或相互包含的。除非另有明确说明，术语“一个”、“该”和“所述”还指的是“一个或多个”。进一步，术语“多个”可以限定为“至少两个”。

另外，本说明书中一个要素“联接”到另一要素的实例可以包括直接和间接联接。直接联接可以限定为一个要素联接到另一要素并且与另一要素处于某种接触。间接联接可以限定为彼此不直接接触的两个要素的之间的联接，但在被联接要素之间具有一个或多个额外要素。进一步，如本文中使用的，将一个要素固定到另一要素可以包括直接固定和间接固定。另外，如本文中使用的，“邻近”不一定表示接触。例如，一个要素可以邻近另一要素而不与该要素接触。

如本文中使用的，短语“…中的至少一个”当与条目列表一起使用时意指：可使用列出条目中的一个或多个的不同组合，并且列表中的条目仅可能需要一个。所述条目可以是特定的对象、事物或类别。换句话说，“…中的至少一个”意指任何组合的条目或任何数目的条目可选自列表，但并非列表中的所有条目都可能需要。例如，“条目A、条目B和条目C中的至少一个”可指：条目A；条目A和条目B；条目B；条目A、条目B和条目C；或条目B和条目C。在一些情况下，“条目A、条目B和条目C中的至少一个”可指(例如，非限制性地)：两个条目A，一个条目B和十个条目C；四个条目B和七个条目C；或一些其它合适的组合。

除非另外指出，否则术语“第一”、“第二”等在本文中仅被用作标记，并非旨在将顺序、位置或分级要求施加在这些术语所指的条目上。而且，例如，参考“第二”条目不需要或排除例如“第一”或较低编号条目和/或例如“第三”或较高编号条目的存在。

如本文中使用的，“配置成”执行指定功能的系统、设备、结构、物品、要素、部件或硬件确实能够在没有任何变更的情况下执行指定功能，而不是仅仅有潜力在进一步修改之后执行指定功能。换句话说，“配置成”执行指定功能的系统、设备、结构、物品、要素、部件或硬件专门出于执行指定功能的目的而被选择、创建、实施、利用、编程和/或设计。如本文中使用的，“配置成”表示使系统、设备、结构、物品、要素、部件或硬件能够在没有进一步修改的情况下执行指定功能的所述系统、设备、结构、物品、要素、部件或硬件的现有特性。出于本公开的目的，描述为“配置成”执行特定功能的系统、设备、结构、物品、要素、部件或硬件可另外或替代地描述为“适于”和/或“操作成”执行此功能。

本说明书中描述的一些功能单元已被标记为模块，以便更特别地强调其实施独立性。例如，模块可实施为硬件电路，包括定制VLSI电路或门阵列、现成半导体，诸如逻辑芯片、晶体管或其它分立部件。模块还可实施在可编程硬件装置中，诸如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑装置等。

模块还可实施在由各种类型的处理器执行的软件中。例如，计算机可读程序代码的识别模块可包括可例如组织为对象、过程或功能的计算机指令的一个或多个物理或逻辑块。不过，识别模块的可执行体不需要物理地位于一起，但可包括存储在不同位置中的当逻辑地连接到一起时包括模块并且实现模块的所述目的不同指令。

确实，计算机可读程序代码的模块可以是单个指令或许多指令，并且在不同程序之中可能甚至分布在几个不同的代码段上，且横跨几个存储器装置。类似地，操作数据可在本文中识别和示出在模块内，并且可体现为任何合适的形式并被组织在任何合适类型的数据结构内。操作数据可收集为单个数据集，或者可分布于包括在不同存储装置上的不同位置之上，并且可至少部分地仅存在作为系统或网络上的电子信号。在模块或模块各部分实施在软件中的情况下，计算机可读程序代码可存储和/或传播于一个或多个计算机可读介质中。

计算机可读介质可以是存储在计算机可读程序代码中的有形计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可例如但不限于：电子、磁的、光学、电磁、红外、全息、微机械或半导体系统、设备或装置，或者前述的任何合适组合。

计算机可读介质的更多具体实例可包括但不限于：便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、数字通用盘(DVD)、光存储装置、磁存储装置、全息存储介质、微机械存储装置或前述的任何合适组合。在本文件的上下文中，计算机可读存储介质可以是可以包含和/或存储计算机可读程序代码以供指令执行系统、设备或装置使用和/或结合指令执行系统、设备或装置使用的任何有形介质。

计算机可读介质还可以是计算机可读信号介质、计算机可读信号介质可包括使计算机可读程序代码体现在其中的被传播数据信号，例如，在基带中或作为载波的一部分。这样的被传播信号可采取任何各种各样的形式，包括但不限于：电、电磁、磁、光学或其任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是这样的任何计算机可读介质，即其并非计算机可读存储介质并且可以通信、传播或传输计算机可读程序代码以供指令执行系统、设备或装置使用或结合指令执行系统、设备或装置使用。体现在计算机可读信号介质上的计算机可读程序代码可使用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、有线、光纤电缆、射频(RF)等，或前述的任何合适组合。

在一个实施方式中，计算机可读介质可包括一种或多种计算机可读存储介质和一种或多种计算机可读信号介质的组合。例如，计算机可读程序代码可既作为电磁信号传播通过光纤电缆由处理器执行，又存储在RAM存储装置上由处理器执行。

用于进行本发明各方面的操作的计算机可读程序代码可采取一种或多种编程语言的任何组合来编写，包括：面向对象的编程语言，诸如Java、Smalltalk、C++等；以及常规过程编程语言，诸如“C”编程语言或类似编程语言。计算机可读程序代码可完全在用户计算机上执行、部分在用户计算机上执行、作为独立软件包执行、部分在用户计算机上且部分在远程计算机上或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一种情形下，远程计算机可经由任何类型的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN))连接到用户计算机，或者可(例如，通过使用因特网服务提供商的因特网)连接到外部计算机。

包括在本文中的示意性流程图一般阐述为逻辑流程图。如此，描绘的顺序和标记的步骤指示所呈现方法的一个实施方式。其它步骤和方法可设想在功能、逻辑或效果上等同于所示方法的一个或多个步骤或其部分。另外，所采用的格式和符号被提供以解释该方法的逻辑步骤，并且不应被理解为限制该方法的范围。虽然各种箭头类型和线类型可在流程图中被采用，但是它们不应理解为限制对应方法的范围。确实，一些箭头或其它连接器可用于仅指示该方法的逻辑流程。例如，箭头可指示所描绘方法的枚举步骤之间的未指定持续时间的等待或监视时段。另外，特定方法发生的顺序可能或可能不严格遵守示出的对应步骤的顺序。

本主题可在不脱离其精神或本质特性的情况下体现为其它具体形式。所描述的实施方式在所有方面都不应仅认为是说明性而不是限制性的。落入权利要求书的等同物的含义和范围内的所有改变将被涵盖在其范围内。

Claims (15)

1.一种在工件中形成孔的方法，所述工件包括多个层间层并具有第一表面和与所述第一表面对置的第二表面，所述方法包括：

通过使第一切割器从所述第一表面向所述第二表面穿过所述工件而在所述工件中形成具有第一直径的第一孔；

使用第二切割器在所述工件的所述第二表面中形成与所述第一孔同心的倒角，所述倒角具有大于所述第一直径的第二直径，所述第二直径是所述倒角的最大直径；以及

在形成所述倒角之后，通过使第三切割器从所述第一表面向所述第二表面穿过所述工件而在所述工件中形成与所述第一孔同心的第二孔，所述第二孔具有大于所述第一直径和所述第二直径的第三直径。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述工件的所述第二表面中形成与所述第一孔同心的倒角的步骤包括：将所述第二切割器从所述工件的所述第一表面向所述工件的所述第二表面插入到所述第一孔中。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述工件的所述第二表面中形成与所述第一孔同心的倒角的步骤进一步包括：在所述第二切割器被插入到所述第一孔中的情况下，使所述第二切割器在切割所述工件的同时围绕所述第一孔的中心轴线公转。

4.根据权利要求3所述的方法，所述方法进一步包括：数控操作所述第二切割器以在所述工件的所述第二表面中形成所述倒角。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第二切割器包括燕尾切割器。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述燕尾切割器的最大切割直径小于所述第一孔的所述第一直径。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述工件的所述第二表面中形成与所述第一孔同心的倒角的步骤包括：

将所述第二切割器定位在所述工件的邻近所述第二表面的第二侧面上；

在从所述工件的所述第二侧面向所述工件的邻近所述第一表面的第一侧面延伸的方向上将所述第二切割器的导向部插入到所述第一孔中；以及

在所述第二切割器的所述导向部被插入到所述第一孔中的情况下，用所述第二切割器切割所述工件的所述第二表面。

8.根据权利要求7所述的方法，所述方法进一步包括：防止在从所述工件的所述第二侧面向所述工件的所述第一侧面延伸的所述方向上将所述第二切割器的所述导向部进一步插入到所述第一孔中而超出预定距离阈值，所述预定距离阈值与所述倒角的预定期望深度对应。

9.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述第一切割器包括带槽钻头和第一铰刀中的一者；并且

所述第三切割器包括第二铰刀。

10.一种在多层复合工件中形成孔的方法，所述多层复合工件包括多个层间层并具有第一表面和与所述第一表面对置的第二表面，所述方法包括：

在所述多层复合工件中形成导向孔，所述导向孔从所述第一表面向所述第二表面延伸；

在所述多层复合工件的所述第二表面中形成与所述导向孔同心的倒角；以及

在所述倒角已形成在所述多层复合工件的所述第二表面中的情况下，将所述导向孔扩孔至大于所述倒角的最大直径的直径。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述多层复合工件的所述第二表面基本上是封闭的，使得不能从紧邻所述多层复合工件的所述第二表面的第二空间接近所述第二表面。

12.根据权利要求11所述的方法，其中：

在所述多层复合工件的所述第二表面中形成与所述导向孔同心的倒角的步骤包括：

将第二切割器从紧邻所述多层复合工件的所述第一表面的第一空间插入到所述导向孔中；以及

使所述第二切割器在切割所述多层复合工件的所述第二表面的同时围绕所述导向孔的中心轴线公转；并且

对所述导向孔进行扩孔的步骤包括：使第三切割器从紧邻所述多层复合工件的所述第一表面的所述第一空间穿过所述导向孔和所述倒角。

13.根据权利要求10所述的方法，其中：

在所述多层复合工件的所述第二表面中形成与所述导向孔同心的倒角的步骤包括：将第四切割器从紧邻所述多层复合工件的所述第二表面的第二空间插入到所述导向孔中；并且

对所述导向孔进行扩孔的步骤包括：使第三切割器从紧邻所述多层复合工件的所述第一表面的第一空间穿过所述导向孔和所述倒角。

14.一种用于在工件中形成孔的系统，所述工件包括多个层间层并具有第一表面和与所述第一表面对置的第二表面，所述系统包括：

第一切割器，所述第一切割器被配置成切割具有第一直径的柱形孔；

第二切割器，所述第二切割器被配置成切割倒角；

第三切割器，所述第三切割器被配置成切割具有大于所述第一直径的第二直径的柱形孔；以及

控制器，所述控制器被配置成：

使所述第一切割器切割穿过所述工件的具有所述第一直径的第一孔；

使所述第二切割器在所述工件的所述第二表面中切割与所述第一孔同心的倒角；以及

在形成所述倒角之后，通过在从所述工件的所述第一表面向所述工件的所述第二表面延伸的方向上使所述第三切割器穿过所述工件而使所述第三切割器将所述第一孔从所述第一直径扩孔至所述第二直径，所述第二直径大于所述倒角的最大直径。

15.根据权利要求14所述的系统，其中：

所述第二切割器具有小于所述第一直径的最大切割直径；并且

所述控制器通过以下方式使所述第二切割器在所述工件的所述第二表面中切割所述倒角，即：

在从所述工件的所述第一表面向所述工件的所述第二表面延伸的方向上将所述第二切割器插入到所述第一孔中；并且

在所述第二切割器已被插入到所述第一孔中的情况下，使所述第二切割器在切割所述工件的所述第二表面的同时围绕所述第一孔的中心轴线公转。

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