CN111791305A - 碳纤维复合材料制孔方法 - Google Patents

碳纤维复合材料制孔方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111791305A
CN111791305A CN202010620227.1A CN202010620227A CN111791305A CN 111791305 A CN111791305 A CN 111791305A CN 202010620227 A CN202010620227 A CN 202010620227A CN 111791305 A CN111791305 A CN 111791305A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hole
carbon fiber
fiber composite
composite material
diameter
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.)
Granted
Application number
CN202010620227.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111791305B (zh
Inventor
阳春
付超
丁毅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Avic Chengfei Commercial Aircraft Co ltd
Original Assignee
Avic Chengfei Commercial Aircraft Co ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Avic Chengfei Commercial Aircraft Co ltd filed Critical Avic Chengfei Commercial Aircraft Co ltd
Priority to CN202010620227.1A priority Critical patent/CN111791305B/zh
Publication of CN111791305A publication Critical patent/CN111791305A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111791305B publication Critical patent/CN111791305B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26F—PERFORATING; PUNCHING; CUTTING-OUT; STAMPING-OUT; SEVERING BY MEANS OTHER THAN CUTTING
    • B26F1/00—Perforating; Punching; Cutting-out; Stamping-out; Apparatus therefor
    • B26F1/16—Perforating by tool or tools of the drill type

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)
  • Adhesive Tapes (AREA)

Abstract

本发明公开了一种碳纤维复合材料制孔方法，一种制孔方法，解决按照现有制孔方法，碳纤维复合材料的孔口出现分层和撕裂缺陷的问题。本发明采用的技术方案是：碳纤维复合材料制孔方法：首先，在碳纤维复合材料制孔孔口出刀面粘贴金属胶带；其次，使用匕首钻对碳纤维复合材料钻初孔，初孔贯穿碳纤维复合材料和金属胶带；再次，使用匕首钻对初孔进行扩孔；再次，使用匕首钻对钻孔进行扩孔，扩孔后的钻孔直径与扩孔前的钻孔直径的差均不大于1.0mm；再次，重复扩孔，使钻孔扩孔后的钻孔直径比终孔直径小0.1～0.2mm；最后，使用铰刀对钻孔进行制终孔。本发明适用于对碳纤维复合材料进行制孔，可避免孔口分层和撕裂缺陷，提高制孔质量。

Description

碳纤维复合材料制孔方法
技术领域
本发明涉及一种制孔方法，具体是一种对碳纤维复合材料进行制孔的方法。
背景技术
手工制孔过程中，碳纤维材料层在钻头轴向力的作用下会产生层间压力，若零件制孔出口端无其他零件提供支撑力，钻头钻穿零件的瞬间会出现制孔进给速度加快以及层间压力过大的现象。若层间应力超过碳纤维树脂基体强度，则会造成碳纤维复合材料层与树脂基体分开而产生孔口撕裂和分层缺陷。
降低进给量能缓解孔口撕裂和分层缺陷。同一名操作者使用同一件普通钻头在3000～4500r/min的钻速下，直接对5.0mm厚的碳纤维复合材料按照不同的进给速度进行钻孔，钻孔出口处纤维撕裂长度如表1所示。
表1不同进给量对钻孔纤维撕裂长度的影响
序号 制孔时间(s) 钻孔出口处纤维撕裂长度(mm) 进给速度(mm/r)
1 2.6 6.56 0.043
2 5.2 3.90 0.021
3 7.3 2.55 0.015
4 8.5 2.24 0.013
5 10.1 2.11 0.011
根据表1可知，随着进给速度减慢，碳纤维复合材料的钻孔出口处纤维撕裂长度减小，但是即使进给速度降低到很小，钻孔出口处仍然存在2mm以上的纤维撕裂，因此降低进给速度并不能解决孔口撕裂和分层问题。
发明内容
本发明提供一种碳纤维复合材料制孔方法，解决按照现有制孔方法，碳纤维复合材料的孔口出现分层和撕裂缺陷的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：碳纤维复合材料制孔方法，包括以下步骤：
S1.在碳纤维复合材料制孔孔口出刀面粘贴金属胶带；
具体的：金属胶带为铝箔胶带。例如，铝箔胶带的型号为Scotch 425。
S2.使用匕首钻对碳纤维复合材料钻初孔，初孔贯穿碳纤维复合材料和金属胶带；
S3.使用匕首钻对初孔进行扩孔，扩孔后的钻孔直径与初孔的直径的差不大于1.0mm；
S4.使用匕首钻对钻孔进行扩孔，扩孔后的钻孔直径与扩孔前的钻孔直径的差不大于1.0mm；
S5.重复S4，使钻孔扩孔后的钻孔直径比终孔直径小0.1～0.2mm；
S6.使用铰刀对钻孔进行制终孔。
具体的：步骤S6中，制终孔的转速低于步骤S2～S5任一步骤的转速，制终孔的进给速度小于步骤S2～S5任一步骤的进给速度。
进一步的是：步骤S2～S6中，制孔时进给速度为0.1～0.2mm/s。
具体的：步骤S2～S5中的匕首钻为不同直径的硬质合金匕首钻，步骤S7中的铰刀为硬质合金铰刀。
具体的：步骤S2中钻初孔的转速为3000～4500r/min，步骤S3～S5中扩孔的转速为3000～4500r/min，步骤S6中扩孔的转速为700～2000r/min。
本发明的有益效果是：极大改善了碳纤维复合材料制孔质量，消除了碳纤维复合材料制孔孔口分层和撕裂的问题，有效避免了碳纤维复合材料制孔质量缺陷，从而保证了产品质量。金属胶带为铝箔胶带，便于贴于受限空间内。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明包括碳纤维复合材料制孔方法，包括以下步骤：
S1.在碳纤维复合材料制孔孔口出刀面粘贴金属胶带。在制孔孔口出刀面粘贴金属胶带，钻头钻穿碳纤维复合材料的瞬间不会出现制孔进给速度加快的现象，且能减小碳纤维复合材料在出刀面的层间压力。金属胶带还具有便于粘贴的优点，以及能较好地适应制孔位置空间很小限制。例如，金属胶带为型号为Scotch 425的铝箔胶带。
S2.使用匕首钻对碳纤维复合材料钻初孔，初孔贯穿碳纤维复合材料和金属胶带。钻初孔使用的匕首钻的直径应该选择孔径小的型号，例如选择直径Φ3.2mm的硬质合金匕首钻钻初孔。匕首钻配合气钻进行钻初孔，在避免孔口出现分层和撕裂缺陷的前提下，钻初孔的转速可适当加快，例如使用转速3000～4500r/min气钻钻初孔。
S3.使用匕首钻对初孔进行扩孔，扩孔后的钻孔直径与初孔的直径的差不大于1.0mm，例如直径之差可取0.5mm、0.7mm或0.8mm。相应的，扩孔使用转速3000～4500r/min的气钻及硬质合金匕首钻进行。
S4.使用匕首钻对钻孔进行扩孔，扩孔后的钻孔直径与扩孔前的钻孔直径的差不大于1.0mm。例如，直径之差取步骤S3列举值。
S5.重复S4，使钻孔扩孔后的钻孔直径比终孔直径小0.1～0.2mm。
从初孔扩孔至钻孔直径比终孔直径小0.1～0.2mm，扩孔的次数以及各次扩孔的直径差值根据初孔直径和终孔直径大小确定，可以只扩孔一次，也可以扩孔两次，甚至更多次。步骤S2～S5中的匕首钻为不同直径的硬质合金匕首钻。步骤S3～S5扩孔时进给速度应尽量小，例如为0.1～0.2mm/s；扩孔的转速为3000～4500r/min。
S6.使用铰刀对钻孔进行制终孔。制终孔时，转速应低于步骤S2～S5任一步骤的转速，进给速度也最好低于步骤S2～S5任一步骤的进给速度，以确保成孔质量。例如，制终孔时，使用转速700～2000r/min气钻及硬质合金铰刀进行，进给速度为0.1～0.2mm/s。
通过本发明的方法制Φ4.8mm的钻孔时，首先在碳纤维复合材料制孔孔口出刀面粘贴铝箔胶带Scotch 425；其次，使用转速3000～4500r/min气钻及直径Φ3.2mm硬质合金匕首钻进行钻初孔，初孔的直径Φ3.20～3.25mm；再次，使用转速3000～4500r/min气钻及直径Φ4.0mm的硬质合金匕首钻进行扩孔，扩孔后的直径Φ4.00～4.05mm；再次，使用转速3000～4500r/min气钻及直径Φ4.7mm的硬质合金匕首钻进行扩孔，扩孔后的直径Φ4.70～4.75mm；最后，使用转速700～2000r/min气钻及直径Φ4.8mm硬质合金铰刀进行制终孔，终孔的直径Φ4.815～4.863mm。

Claims (7)

1.碳纤维复合材料制孔方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1.在碳纤维复合材料制孔孔口出刀面粘贴金属胶带；
S2.使用匕首钻对碳纤维复合材料钻初孔，初孔贯穿碳纤维复合材料和金属胶带；
S3.使用匕首钻对初孔进行扩孔，扩孔后的钻孔直径与初孔的直径的差不大于1.0mm；
S4.使用匕首钻对钻孔进行扩孔，扩孔后的钻孔直径与扩孔前的钻孔直径的差不大于1.0mm；
S5.重复S4，使钻孔扩孔后的钻孔直径比终孔直径小0.1～0.2mm；
S6.使用铰刀对钻孔进行制终孔。
2.如权利要求1所述的碳纤维复合材料制孔方法，其特征在于：步骤S1中，金属胶带为铝箔胶带。
3.如权利要求2所述的碳纤维复合材料制孔方法，其特征在于：步骤S1中，铝箔胶带的型号为Scotch 425。
4.如权利要求1所述的碳纤维复合材料制孔方法，其特征在于：步骤S6中，制终孔的转速低于步骤S2～S5任一步骤的转速，制终孔的进给速度小于步骤S2～S5任一步骤的进给速度。
5.如权利要求1所述的碳纤维复合材料制孔方法，其特征在于：步骤S2～S6中，制孔时进给速度为0.1～0.2mm/s。
6.如权利要求1～5任一权利要求所述的碳纤维复合材料制孔方法，其特征在于：步骤S2～S5中的匕首钻为不同直径的硬质合金匕首钻，步骤S7中的铰刀为硬质合金铰刀。
7.如权利要求1～5任一权利要求所述的碳纤维复合材料制孔方法，其特征在于：步骤S2中钻初孔的转速为3000～4500r/min，步骤S3～S5中扩孔的转速为3000～4500r/min，步骤S6中扩孔的转速为700～2000r/min。
CN202010620227.1A 2020-06-30 2020-06-30 碳纤维复合材料制孔方法 Active CN111791305B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010620227.1A CN111791305B (zh) 2020-06-30 2020-06-30 碳纤维复合材料制孔方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010620227.1A CN111791305B (zh) 2020-06-30 2020-06-30 碳纤维复合材料制孔方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111791305A true CN111791305A (zh) 2020-10-20
CN111791305B CN111791305B (zh) 2022-09-06

Family

ID=72810921

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010620227.1A Active CN111791305B (zh) 2020-06-30 2020-06-30 碳纤维复合材料制孔方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111791305B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116061264A (zh) * 2023-03-09 2023-05-05 四川腾盾科技有限公司 一种碳纤维复合材料制孔方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1986145A (zh) * 2006-12-22 2007-06-27 成都飞机工业（集团）有限责任公司 碳纤维复合材料制品的制孔工艺方法
US20070286693A1 (en) * 2006-06-12 2007-12-13 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Drill bit for PCB
CN204603396U (zh) * 2015-03-30 2015-09-02 四平博尔特工艺装备有限公司 整体硬质合金匕首钻
CN106334816A (zh) * 2015-07-09 2017-01-18 深圳光启高等理工研究院 匕首钻和用于孔加工的方法
CN107877606A (zh) * 2017-12-06 2018-04-06 天津工业大学 一种基于套环与刀具相互作用的afrp复合材料制孔方法
KR20190060487A (ko) * 2017-11-24 2019-06-03 (주)우남기공 탄소복합소재 가공 형상 드릴
CN110948567A (zh) * 2019-11-22 2020-04-03 西安飞机工业（集团）有限责任公司 一种消除碳纤维复材零件制孔边缘折断缺陷的方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070286693A1 (en) * 2006-06-12 2007-12-13 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Drill bit for PCB
CN1986145A (zh) * 2006-12-22 2007-06-27 成都飞机工业（集团）有限责任公司 碳纤维复合材料制品的制孔工艺方法
CN204603396U (zh) * 2015-03-30 2015-09-02 四平博尔特工艺装备有限公司 整体硬质合金匕首钻
CN106334816A (zh) * 2015-07-09 2017-01-18 深圳光启高等理工研究院 匕首钻和用于孔加工的方法
KR20190060487A (ko) * 2017-11-24 2019-06-03 (주)우남기공 탄소복합소재 가공 형상 드릴
CN107877606A (zh) * 2017-12-06 2018-04-06 天津工业大学 一种基于套环与刀具相互作用的afrp复合材料制孔方法
CN110948567A (zh) * 2019-11-22 2020-04-03 西安飞机工业（集团）有限责任公司 一种消除碳纤维复材零件制孔边缘折断缺陷的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈明，徐锦泱，安庆龙: "《碳纤维复合材料与叠层结构切削加工理论及应用技术》", 31 January 2019, 上海科学技术出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116061264A (zh) * 2023-03-09 2023-05-05 四川腾盾科技有限公司 一种碳纤维复合材料制孔方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111791305B (zh) 2022-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1926567B2 (en) Twist drill
EP2729271B1 (en) Twist drill, method of drilling composite materials using such a twist drill and use of such a twist drill
US10471521B2 (en) Twist drill for advanced materials
JP5135614B2 (ja) 複合材料用ドリル並びにそれを用いた機械加工方法及び機械加工装置
CN111791305B (zh) 碳纤维复合材料制孔方法
CN100558501C (zh) 碳纤维复合材料制品的制孔工艺方法
TW201711791A (zh) 切削加工輔助潤滑材料及切削加工方法
KR101543518B1 (ko) 구멍 뚫기 공구
Benezech et al. Study of manufacturing defects and tool geometry optimisation for multi-material stack drilling
CN106944647A (zh) 一种高多层pcb板深孔钻削加工方法
US20090321145A1 (en) Threaded nozzle for a cutter bit
US20130028676A1 (en) Deep hole drill comprising a coating
CN109849099A (zh) 一种防止碳纤维零件制孔缺陷的方法
CN103212955A (zh) 一种舵杆与舵柄连接圆锥销孔的加工方法
CN203994048U (zh) 碳纤维复合材料孔加工刀具
CN109759788B (zh) 纺丝机模具头密封圈加工方法
CN219171307U (zh) 小板块石材加工装置
CN214443316U (zh) 一种复合钻头
US3111455A (en) Suction roll shell and method of making same
CN219504942U (zh) 一种圆孔冲切刀具
CN114682814A (zh) 一种用于转向管柱输入轴的钻孔工艺
CN117111547A (zh) 一种钻锪加工工艺参数优化方法
CN113182563A (zh) 一种用于飞机薄蒙皮加工的扩孔刀
JPH01306112A (ja) プリント基板加工用の小径ドリル
Aksakal et al. Influence of cutting parameters and TiBN coating material on the drilling of Al6061-T4 sheets

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant