CN113319333A - 一种cfrp制孔麻花钻 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种CFRP制孔麻花钻。钻头由钻尖(1)、前刀面(2)、第一副后刀面(3)，第二副后刀面(4)、反向槽(5)、排屑槽(6)、钻柄(8)组成。本钻头设计了一种阶梯结构，并在第二副后刀面(4)上加工一个倾斜角度为β（相对于轴线(7)）的延伸反向槽(5)，可抑制CFRP在加工过程产生的毛刺、撕裂和分层等制孔缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及CFRP制孔加工的钻头，具体涉及一种CFRP制孔麻花钻。
背景技术
碳纤维增强复合材料（CFRP）是由高强度的脆性材料碳纤维和低强度的塑性材料树脂基体粘结而成的具有各向异性特性的复合材料，因其重量轻、比模量高、比强度大、低膨胀系数、高的耐腐蚀性和耐疲劳性以及可设计性强等许多优异的性能，已经被广泛应用于航空航天、汽车、军事以及其他尖端领域，在各种工业应用中变得越来越重要。组装CFRP构件时，需要对其进行机械加工，最常见的就是钻孔加工。在CFRP制孔过程中，由于CFRP非均质、各向异性和层间性能较低等特性，极易出现分层、毛刺、撕裂等制孔缺陷，严重影响了CFRP结构件使用性能，特别是在钻孔过程中，轴向力太大，超过层间结合强度，产生分层缺陷；另一方面钻削过程中刀具磨损，切削刃发生钝化，切削刃无法有效地切断纤维束形成毛刺，两种缺陷主要出现在钻孔的出口处，为了抑制加工缺陷，将麻花钻的结构进行改进，提高孔的加工质量。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是抑制CFRP制孔过程中产生的分层、毛刺和撕裂等缺陷，提高孔的加工质量。
为了解决上述技术问题，本发明的一种CFRP制孔麻花钻，钻头由钻尖、前刀面，第一副后刀面，第二副后刀面，排屑槽和钻柄组成。
进一步地，在整体钻头结构上，设计了一种新颖的阶梯钻结构。
进一步地，所述的阶梯钻结构，根据不同切削参数，有不同的阶梯结构比。
进一步地，在每一面第二副后刀面上加工若干条相对于轴线以倾斜角β延伸的反向槽。
进一步地，所述反向槽的倾斜方向与钻头螺旋方向相反。
进一步地，所述倾斜角β和所述螺旋角α的大小相等。
本发明的有益效果是：
（1）刀具整体采用阶梯钻结构，可减少刀具在制孔过程的磨损，提高刀具使用寿命。
（2）刀具整体采用阶梯钻结构，有效的减少轴向力，不同切削参数对应不同的阶梯结构比，有效分散了制孔过程的推力，使切削刃对材料的切削力均匀，可减少毛刺、分层等制孔缺陷，提高制孔质量。
（3）在第二副后刀面上开反向槽，提高了切削效率，能够将毛刺进行二次加工，提高制孔质量；反向槽增加了排屑槽的长度，能够将二次切削产生的切屑有效排出，减少刀具、材料与孔壁的磨损，从而提高刀具寿命。
（4）反向槽方向与钻头螺旋方向相反，能够减小轴向力，从而在一定程度上减少分层、撕裂等制孔缺陷。
附图说明
图1是本发明一种CFRP制孔麻花钻的结构示意图。
图2是本发明一种CFRP制孔麻花钻的结构示意图中I部分的放大示意图。
图3是本发明一种CFRP制孔麻花钻的结构示意图中I部分沿轴线旋转90°的放大示意图。
具体实施方式：
下面结合图1和具体实施方式对本发明作进一步的说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以充分理解本发明，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。
附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围构成限制。
参照图1所示，本发明设计了一种CFRP制孔麻花钻。如图1所示，钻头整体结构为阶梯式，钻头由钻尖(1)、前刀面(2)、第一副后刀面(3)、第二副后刀面(4)、反向槽(5)、排屑槽(6)、钻柄(8)组成。阶梯式结构以及在每一面第二副后刀面(4)上加工一个相对于轴线(7)以倾斜角β延伸的反向槽(5)，可抑制CFRP制孔过程中产生的毛刺、分层等制孔缺陷，从而提高制孔质量。
本发明一种CFRP制孔麻花钻切削过程如下，钻头整体结构为阶梯式，钻头分为两个部分进行钻孔切削，当钻头切入CFRP材料时，首先是第一部分进行切削，相当于一个小直径钻头进行预制孔钻削，材料在横刃的挤压过程中发生破坏，随着第一部分切入材料中，第二部分进行实际孔的加工。在整个加工过程中，第一主切削刃钝化或者副切削刃没有将毛刺切断的情况下会形成小高度的毛刺缺陷。第二部分进一步的切削加工，第二主切削刃以及反向槽在第二副后刀面上的两条边相当于增加的两条切削刃会切断加工过程所产生的毛刺，实现了毛刺的第二次加工，减少了毛刺缺陷。在第一部分钻出后，由于阶梯式结构使轴向力减小，产生的分层和毛刺缺陷在一个可控范围内，第二部分钻出进行第二次切削加工，减少了分层和毛刺缺陷，提高制孔质量。
本发明一种CFRP制孔麻花钻，其特征为整体结构为阶梯式，把钻头分为两个切削部分。其作用如下：第一部分的钻入切削，相当于一个小直径钻头进行钻孔加工，在钻入时，横刃挤压材料使材料产生破坏，所产生的挤压力较无阶梯结构的钻头所产生的挤压力减小，减少了钻头横刃的磨损；在钻出过程中，第一部分切削产生的分层和毛刺缺陷在一个可控范围内，剩余材料在被第二部分切削时，会起到一定的支撑作用，以及钻出过程中的轴向力减小，从而减少了分层和毛刺缺陷，提高了制孔质量；在钻孔过程中，第一部分的切削相当于加工一个小直径的预制孔，第二部分再进行切削加工过程中，轴向力的减小以及推力的分散均匀，在一定程度上减小了刀具的磨损，增加了刀具的使用寿命。
本发明一种CFRP制孔麻花钻，每一面第二副后刀面(4)上加工一个相对于轴线(7)以倾斜角β延伸的反向槽(5)。其作用如下：反向槽在副后刀面所具有的两条切削刃与钻头螺旋方向相反，从而实现了对毛刺的反向切削，增加了毛刺被切断的概率；两个反向槽成轴对称结构，其倾斜角β与螺旋角α大小相等，方向相反，中和部分轴向力，保证了切屑的流出和毛刺的切断，可以抑制分层和毛刺等缺陷，提高了制孔质量，同时切屑及时排出，提高制孔质量和刀具寿命。
Claims (3)
1.一种CFRP制孔麻花钻，特征在于，其整体结构为阶梯式，所述钻头由钻尖(1)、前刀面（2）、第一副后刀面（3），第二副后刀面（4）、排屑槽（6）、钻柄（8）和反向槽（5）组成。
2.根据权利要求1所述的一种CFRP制孔麻花钻，其特征在于，钻头整体结构为阶梯式。
3.根据权利要求1所述的一种CFRP制孔麻花钻，其特征在于，每一面第二副后刀面(4)上加工一个相对于轴线(7)以倾斜角β延伸的反向槽(5)；所述反向槽的倾斜方向与钻头螺旋方向相反；所述反向槽的倾斜角β和螺旋角α的大小相等。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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