CN107775719A - 钻头及用于芳纶纤维复合材料的孔加工刀具和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种钻头，包括：钻头本体；设置钻头本体的第一端上的中心钻尖；围绕中心钻尖设置在第一端上的切割钻尖。本发明的目的在于提供一种零件无起毛、无分层且孔加工效率高的钻头。本发明还提供一种用于芳纶纤维复合材料的孔加工刀具及方法。

Description

钻头及用于芳纶纤维复合材料的孔加工刀具和方法
技术领域
本发明涉及一种用于芳纶纤维复合材料的钻头、孔加工刀具和方法。
背景技术
芳纶纤维复合材料是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸碱、重量轻、绝缘、抗老化、生命周期长等优良性能，越来越多地用在航空航天领域。
芳纶纤维复材材料固化成型后，为与其他零件进行装配，需要进行孔加工。但是芳纶纤维复合材料因其强度高、硬度高、导热性能差、层间强度低等特点，孔加工会产生起毛、分层等缺陷，手工钻孔时尤其严重，孔的质量难以保证。
目前，芳纶纤维复材孔加工工艺方法有两种，一种是通过数控设备完成孔加工，一种是手工完成孔加工。数控加工的优势是能够加工精度较高的孔，且加工质量的稳定性好，适用于批量的精度要求高的孔加工；但是数控加工成本很高，且不说数控设备、数控刀具及其他附件，还有装夹定位等模具成本。如果批量较小，精度要求不高的芳纶纤维复材孔，则一般选用手工加工。当前，手工加工复材孔，主要工艺方法是使用硬质合金刀具，通过钻、扩、铰分刀加工复材孔，该加工工艺为分刀加工，效率低下，且分刀加工增加了产生起毛、分层风险，也就增加了孔的质量风险。
发明内容
针对相关技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种零件无起毛、无分层且孔加工效率高的钻头。
本发明的一方面提供一种钻头，包括：钻头本体；设置钻头本体的第一端上的中心钻尖；围绕中心钻尖设置在第一端上的切割钻尖。
根据本发明，切割钻尖相对于中心钻尖中心对称地设置。
根据本发明，中心钻尖设置为一个，切割钻尖设置为二个。
根据本发明，中心钻尖的高度大于切割钻尖的高度。
根据本发明，切割钻尖与中心钻尖之间的距离等于所要加工的孔的半径。
本发明的另一方面提供一种用于芳纶纤维复合材料的孔加工刀具，包括：钻具；安装在钻具上的以上所述的钻头。
根据本发明，孔加工刀具还包括：模具，以及用于将芳纶纤维复合材料夹在模具上的夹具。
根据本发明，夹具构造为G字形。
根据本发明，模具包括与钻头相对应地位于芳纶纤维复合材料的另一侧的钻模。
根据本发明，钻具为转速在3000r/min-6000r/min之间，气压在0.63Mpa的气钻。
本发明的再一方面提供一种用于芳纶纤维复合材料的孔加工方法，包括如下步骤：
S10，将芳纶纤维复合材料放置在模具上并用夹具固定；
S20，将以上所述的钻头安装在气钻上并通气；
S30，将钻头对准芳纶纤维复合材料上的孔加工点沿着钻模的钻套加工孔。
根据本发明，钻头的中心钻尖与孔加工点对准。
根据本发明，在加工孔的过程中，钻头的切割钻尖围绕中心钻尖旋转并在芳纶纤维复合材料上划圆以切断芳纶纤维复合材料的每一层。
根据本发明，步骤S10包括在芳纶纤维复合材料的出口面贴上铝箔、垫上木块。
本发明的有益技术效果在于：
本发明的钻头通过中心钻尖定位，而通过可围绕中心钻尖旋转的切割钻尖在芳纶纤维复合材料上划圆以切断芳纶纤维复合材料的每一层，从而使得零件无起毛、无分层地加工孔；并且从原有的钻、扩、铰分刀加工工艺优化为一刀加工到位，提高了孔加工效率。
附图说明
图1是本发明的钻头的示意图。
图2是本发明的用于芳纶纤维复合材料的孔加工方法的流程图。
具体实施方式
参考附图公开示出的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅为可以以各种和替代形式显示的实施例。附图未必按比例绘制，并且可能放大或缩小一些特征来显示特定部件的细节。所公开的具体结构和功能性细节不应解释为限制，而是作为用于教导本领域技术人员如何实践本公开的代表性基础。
参照图1，本发明的钻头包括：钻头本体10；设置钻头本体10的第一端20上的中心钻尖30；围绕中心钻尖30设置在第一端20上的切割钻尖40。所谓“钻尖”是指从钻头本体10的第一端20向外突起的尖端，该尖端的顶部具有锋利的尖点以切割零件的材料，该零件优选地为芳纶纤维制成件。本发明的钻头通过中心钻尖30定位，而通过可围绕中心钻尖30旋转的切割钻尖40在芳纶纤维复合材料上划圆以切断芳纶纤维复合材料的每一层，从而使得零件无起毛、无分层地加工孔；并且从原有的钻、扩、铰分刀加工工艺优化为一刀加工到位，提高了孔加工效率。
继续参照图1，在优选的实施例中，切割钻尖40相对于中心钻尖30中心对称地设置。而且中心钻尖30设置为一个，切割钻尖40设置为二个。简单地，本发明的钻头在该实施例中可以称为“三尖两刃钻头”。具体而言，三尖两刃钻头的结构特点是刀具切削部分有3个尖点，中间一个尖点起定心作用，两边的尖点起切割作用。当刀具通过钻模定位后，通气，刀具高速旋转，三尖两刃钻头就会在芳纶纤维制成件上不断划圆，将芳纶纤维复材材制成件的芳纶一层一层切割断裂，出屑成一个个圆柱状屑沫。应当理解，在其他实施例中，中心钻尖30设置为一个，切割钻尖40可以设置为围绕中心钻尖30的多个，以提高钻孔效率。
优选地，中心钻尖30的高度大于切割钻尖40的高度。从而方便中心钻尖30对准零件上的孔加工点，从而提高孔加工精度。
优选地，切割钻尖40与中心钻尖30之间的距离等于所要加工的孔的半径。由于中心钻尖30对应于所要加工的孔的圆心，切割钻尖40切割出孔的圆周，因而切割钻尖40与中心钻尖30之间的距离应当等于所要加工的孔的半径。
本发明的另一方面提供一种用于芳纶纤维复合材料的孔加工刀具，包括：钻具；安装在钻具上的钻头，该钻头为上述任一实施例所述的钻头，尤其是三尖两刃钻头。钻具可以包括气钻、电钻等，只要可用于安装钻头并驱动钻头钻孔的钻具皆可用于本发明。
优选地，孔加工刀具还包括：模具，以及用于将芳纶纤维复合材料夹在模具上的夹具。优选地，夹具构造为G字形。
优选地，模具包括与钻头相对应地位于芳纶纤维复合材料的另一侧的钻模。钻模具有根据被加工孔的位置分布而设置的钻套和钻模板，用以确定刀具的位置，并防止刀具在加工过程中倾斜，从而保证被加工孔的位置精度。
优选地，钻具为转速在3000r/min-6000r/min之间，气压在0.63Mpa的气钻。
参照图2，本发明的再一方面提供一种用于芳纶纤维复合材料的孔加工方法，包括如下步骤：
S10，将芳纶纤维复合材料放置在模具上并用夹具固定；
S20，将以上任一实施例所述的钻头安装在气钻上并通气，优选地该钻头为三尖两刃钻头；
S30，将钻头对准芳纶纤维复合材料上的孔加工点沿着钻模的钻套加工孔。
本发明的孔加工方法是关于芳纶纤维复合材料固化成型后孔加工的工艺方法。
优选地，钻头的中心钻尖30与孔加工点对准。
优选地，在加工孔的过程中，钻头的切割钻尖围绕中心钻尖旋转并在芳纶纤维复合材料上划圆以切断芳纶纤维复合材料的每一层。
优选地，步骤S10包括在芳纶纤维复合材料的出口面贴上铝箔、垫上木块，以保护钻头和芳纶纤维复合材料。
本发明技术方案极大提高了手工加工效率。现有的孔加工方法是先钻底孔、再扩孔、最后铰孔。本发明的加工方法只需一次加工成形，加工效率提高3倍以上。
本发明的技术方案降低了材料起毛、分层风险。现有的孔加工方法是分多刀加工至终孔，分层风险大；现有的孔加工方法，容易引起芳纶起毛。发明加工工艺方法只需一次加工成形，大大降低了分层风险。同时，三尖两刃钻头的刀刃结构决定了切削原理，降低了芳纶起毛、分层的风险。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种钻头，其特征在于，包括：
钻头本体；
设置所述钻头本体的第一端上的中心钻尖；
围绕所述中心钻尖设置在所述第一端上的切割钻尖。
2.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于，所述切割钻尖相对于所述中心钻尖中心对称地设置。
3.根据权利要求2所述的钻头，其特征在于，所述中心钻尖设置为一个，所述切割钻尖设置为二个。
4.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于，所述中心钻尖的高度大于所述切割钻尖的高度。
5.根据权利要求1所述的钻头，其特征在于，所述切割钻尖与所述中心钻尖之间的距离等于所要加工的孔的半径。
6.一种用于芳纶纤维复合材料的孔加工刀具，其特征在于，包括：
钻具；
安装在所述钻具上的权利要求1-5中的任一项所述的钻头。
7.根据权利要求6所述的用于芳纶纤维复合材料的孔加工刀具，其特征在于，还包括：模具，以及用于将所述芳纶纤维复合材料夹在所述模具上的夹具。
8.根据权利要求7所述的用于芳纶纤维复合材料的孔加工刀具，其特征在于，所述夹具构造为G字形。
9.根据权利要求7所述的用于芳纶纤维复合材料的孔加工刀具，其特征在于，所述模具包括与所述钻头相对应地位于所述芳纶纤维复合材料的另一侧的钻模。
10.根据权利要求6所述的用于芳纶纤维复合材料的孔加工刀具，其特征在于，所述钻具为转速在3000r/min-6000r/min之间，气压在0.63Mpa的气钻。
11.一种用于芳纶纤维复合材料的孔加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
S10，将所述芳纶纤维复合材料放置在模具上并用夹具固定；
S20，将权利要求1-5中的任一项所述的钻头安装在气钻上并通气；
S30，将所述钻头对准所述芳纶纤维复合材料上的孔加工点沿着钻模的钻套加工孔。
12.根据权利要求11所述的用于芳纶纤维复合材料的孔加工方法，其特征在于，所述钻头的中心钻尖与所述孔加工点对准。
13.根据权利要求12所述的用于芳纶纤维复合材料的孔加工方法，其特征在于，在加工孔的过程中，所述钻头的切割钻尖围绕所述中心钻尖旋转并在所述芳纶纤维复合材料上划圆以切断所述芳纶纤维复合材料的每一层。
14.根据权利要求11所述的用于芳纶纤维复合材料的孔加工方法，其特征在于，所述步骤S10包括在所述芳纶纤维复合材料的出口面贴上铝箔、垫上木块。
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