CN209849951U - 一种用于碳纤维增强复合材料的燕尾鱼鳞状钻铣复合刀具 - Google Patents
一种用于碳纤维增强复合材料的燕尾鱼鳞状钻铣复合刀具 Download PDFInfo
- Publication number
- CN209849951U CN209849951U CN201920554860.8U CN201920554860U CN209849951U CN 209849951 U CN209849951 U CN 209849951U CN 201920554860 U CN201920554860 U CN 201920554860U CN 209849951 U CN209849951 U CN 209849951U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- drill bit
- degrees
- cutting edge
- carbon fiber
- fiber reinforced
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 title claims abstract description 46
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 title claims abstract description 18
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 title claims abstract description 14
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title claims abstract description 14
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 14
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 13
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims description 12
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims abstract description 43
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 239000011208 reinforced composite material Substances 0.000 claims description 6
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 3
- 241000397426 Centroberyx lineatus Species 0.000 claims description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 241001074085 Scophthalmus aquosus Species 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Milling Processes (AREA)
- Drilling Tools (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种用于碳纤维增强复合材料的燕尾鱼鳞状钻铣复合刀具,其特征在于，包括刀柄部分、铣刀部分和钻头部分，所述钻头部分呈燕尾状，具有一对尖钻头，一对尖钻头的两条主切削刃偏移刀具回转中心轴的偏距相等，且一对尖钻头分别设置有排屑槽，每个尖钻头均包括切削刃、钻尖、过渡切削刃，所述铣刀部分由左螺旋刃和右螺旋刃交错形成鱼鳞状细齿。
Description
技术领域
本实用新型涉及加工刀具领域，特别涉及一种用于碳纤维增强复合材料的燕尾鱼鳞状钻铣复合刀具。
背景技术
碳纤维增强复合材料(CFRP)具有比强度高、比模量大等优异性能，在航空航天高新技术领域具有广阔的应用前景。当前，欧美大型飞机机体材料正由铝合金为主向以复合材料为主过渡，50wt％复合材料用量将是未来飞机的起点。在装配连接时，需要进行大量加工大量直径d≥6mm的孔。目前，对这些孔的加工常采用钻-扩-铰-锪的多刀、多工序制孔工艺，但工序繁琐、效率低下，尤其是在表层材料中极易产生严重的毛刺、撕裂和分层等缺陷，严重阻碍了CFRP在航空航天中的应用。研究表明，通过先钻基孔，再采用螺旋铣削对基孔进行扩孔，能规避钻削工艺缺点，合理利用螺旋铣孔的优点，可以显著亦或彻底去除制孔缺陷。为尽可能提高制孔效率，遵循一体化制孔原则，提出采用钻-铣复合刀具进行钻削-螺旋铣削的制孔工艺。要实现理想的制孔技术，设计与该工艺相匹配的钻-铣复合刀具是关键。
授权公告号为CN 202715874 U的中国实用新型专利公开了一种鱼鳞型微齿铣刀，由刀具和柄部构成，刀具采用两齿立铣刀结构，螺旋角为5°，刀具前端采用锥尖结构并开后角，端刃开端齿，端刃第一后角为10°～14°，端刃第二后角为25°～30°，在立铣刀的圆周开左右螺旋交错的小齿，螺旋角为30°～40°，开圆周上左右螺旋交错的小齿时采取左右旋齿数相差为1，齿槽角为45°～60°，圆周刃上的小齿前角为3°～8°尽管该铣刀能够进行铣削加工，获得一定的铣削效果，但无法实现钻-铣复合螺旋制孔技术。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型结合现有钻头结构和铣刀结构，提供一种能够有效解决现有航空领域CFRP制孔低效和制孔缺陷难以抑制的问题，实现钻孔和螺旋铣孔多工序一体化制孔的燕尾鱼鳞状钻铣复合刀具。
本实用新型所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种用于碳纤维增强复合材料的燕尾鱼鳞状钻铣复合刀具,其特征在于，包括刀柄部分、铣刀部分和钻头部分，所述钻头部分呈燕尾状，具有一对尖钻头，一对尖钻头的两条主切削刃偏移刀具回转中心轴的偏距相等，且一对尖钻头分别设置有排屑槽，每个尖钻头均包括切削刃、钻尖、过渡切削刃，所述铣刀部分由左螺旋刃和右螺旋刃交错形成鱼鳞状细齿。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述钻尖在轴向的偏距a为1～1.5mm，切削刃的刃宽t为0.1～0.2mm，钻尖高h为5mm，切削刃的倾角β为10°，过渡切削刃的倾角α为30°，排屑槽5的最大圆弧R为刀具半径的1/2，且最大偏距b为0.5mm，确保孔中心材料能被顺利切除和排屑顺畅。
在本实用新型的一个优选实施例中，左螺旋刃的螺旋角θ1和右螺旋刃的螺旋角θ2分别为50°～65°和5°～10°，左螺旋刃间距L1从钻头部分的1mm向刀柄部分逐渐增大到1.5mm，右螺旋刃间距L2从钻头部分的1mm向刀柄部分逐渐增大到1.2mm，左、右螺旋刃的法线前角均为5°～15°，法线后角均为10°～15°。
在本实用新型的一个优选实施例中，左、右螺旋刃交错部位的齿高e为0.5～1mm，确保有足够的容屑空间，改善排屑条件和散热条件。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述钻头部分与铣刀部分为一整体结构，采用硬质合金制成。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述钻头部分与铣刀部分的外表面镀一层耐磨材料。
由于采用了如上的技术方案，本实用新型的有益效果在于：
1、本实用新型是用于碳纤维增强复合材料(CFRP)的燕尾鱼鳞状钻-铣复合专用刀具。该新型在螺旋铣孔前预先钻基孔，既能利用钻削高效、高去除率特性，又可确保在螺旋铣孔中避免刀具底刃对表层材料的整体推力。同时，在螺旋铣孔中极大地减小切削量和切削力，确保螺旋铣孔中不产生新的缺陷，达到完全去除缺陷的工艺效果。
2、本实用新型将钻头和铣刀相结合，能有效结合钻削、螺旋铣削的工艺优点，一把刀具完成钻、铣两道工序，可以节约大量的加工成本和时间，提高制孔效率和加工精度。
3、本实用新型的钻头部分为双尖钻头，铣刀部分为鱼鳞状细齿。采用双钻尖是运用了“先切后推”的去除原理，可以降低轴向力，制孔缺陷较小；铣刀部分则由左、右螺旋刃交错形成鱼鳞状细齿，可以对孔出、入口表层材料起到压制作用，有效避免纤维的纵向变形。左、右螺旋刃自然形成的排屑槽，确保了切削部和钻尖各自的强度以及排屑功能。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型钻铣复合螺旋制孔过程。
图2为本实用新型的刀具结构图。
图3为图1中钻头部分Ⅰ的C向视图。
图4为图1中钻头部分Ⅰ的正视图。
图5为图1中铣刀部分Ⅱ的结构图和鱼鳞细齿图。
图6为图5的D处局部放大图。
图7为图4中左、右螺旋刃的横截面A-A和B-B放大图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面进一步阐述本实用新型。
参见图1至图7所示的一种用于碳纤维增强复合材料的燕尾鱼鳞状钻铣复合刀具,本实用新型为一体化结构，包括钻头部分Ⅰ、铣刀部分Ⅱ和刀柄部分Ⅲ。
钻头部分呈燕尾状，具有一对尖钻头，一对尖钻头的两条主切削刃偏移刀具回转中心轴的偏距相等，且一对尖钻头分别设置有排屑槽。钻头刃口型式设计为“V”型刃，切削过程中，载荷分布于“V”型切削刃上，在切削区域形成方向相反的拉应力，减小材料纵向变形，同时对纤维进行剪切，实现钻削过程中纤维的拉-剪切除方式，该切除方式还具备“先切后推”效应。钻头设计为双尖钻头，降低了钻削过程中的轴向力，其产生的切屑沿双尖中的排屑槽排出。
如图3、4所示，钻头部分Ⅰ由切削刃1、钻尖2、过渡切削刃3构成，还包括过渡刃4，钻尖2在轴向的偏距a为1～1.5mm，切削刃1的刃宽t为0.1～0.2mm，钻尖2高h为5mm，切削刃1的倾角β为10°，过渡切削刃3的倾角α为30°。排屑槽5的最大圆弧R为刀具半径的1/2，且最大偏距b为0.5mm，确保孔中心材料能被顺利切除和排屑顺畅。
如图2、5、6、7所示，铣刀部分Ⅱ的切削刃是由左螺旋刃5和右螺旋刃6交错形成鱼鳞状细齿，左螺旋刃5的螺旋角θ1和右螺旋刃6的螺旋角θ2分别为50°～65°和5°～10°，左螺旋刃5间距L1从钻头部分Ⅰ的1mm向刀柄Ⅲ逐渐增大到1.5mm，右螺旋刃6间距L2从钻头部分Ⅰ的1mm向刀柄Ⅲ逐渐增大到1.2mm。左、右螺旋刃5、6的法线前角γ0均为5°～15°，法线后角α0均为10°～15°。铣刀部分Ⅱ左、右螺旋刃交错形成的鱼鳞状细齿能使切削面积大大减小，有利于减小轴向力，从而减小缺陷的产生，且切削力均匀分布在大量微刃上，降低应力集中，降低对切削表面的损伤。左、右螺旋刃交错部位的齿高e为0.5～1mm，确保有足够的容屑空间，改善排屑条件和散热条件。
整体而言，本实用新型将钻削与铣削合理复合，应用于钻-铣复合螺旋制孔技术中，该工艺在螺旋铣孔前预先钻基孔，既能利用钻削高效、高去除率特性，又可确保在螺旋铣孔中避免刀具底刃对表层材料的整体推力。同时，在螺旋铣孔中极大地减小切削量和切削力，确保螺旋铣孔中不产生新的缺陷，达到完全去除缺陷的工艺效果。
实用新型的钻头部分与铣刀部分为一整体结构，采用硬质合金制成或可镀一层耐磨材料，可以降低切削力，提高刀具耐磨性能，提高了制孔质量。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种用于碳纤维增强复合材料的燕尾鱼鳞状钻铣复合刀具,其特征在于，包括刀柄部分、铣刀部分和钻头部分，所述钻头部分呈燕尾状，具有一对尖钻头，一对尖钻头的两条主切削刃偏移刀具回转中心轴的偏距相等，且一对尖钻头分别设置有排屑槽，每个尖钻头均包括切削刃、钻尖、过渡切削刃，所述铣刀部分由左螺旋刃和右螺旋刃交错形成鱼鳞状细齿。
2.如权利要求1所述的一种用于碳纤维增强复合材料的燕尾鱼鳞状钻铣复合刀具，其特征在于：所述钻尖在轴向的偏距a为1～1.5mm，切削刃的刃宽t为0.1～0.2mm，钻尖高h为5mm，切削刃的倾角β为10°，过渡切削刃的倾角α为30°，排屑槽5的最大圆弧R为刀具半径的1/2，且最大偏距b为0.5mm，确保孔中心材料能被顺利切除和排屑顺畅。
3.如权利要求1所述的一种用于碳纤维增强复合材料的燕尾鱼鳞状钻铣复合刀具，其特征在于：左螺旋刃的螺旋角θ1和右螺旋刃的螺旋角θ2分别为50°～65°和5°～10°，左螺旋刃间距L1从钻头部分的1mm向刀柄部分逐渐增大到1.5mm，右螺旋刃间距L2从钻头部分的1mm向刀柄部分逐渐增大到1.2mm，左、右螺旋刃的法线前角均为5°～15°，法线后角均为10°～15°。
4.如权利要求1所述的一种用于碳纤维增强复合材料的燕尾鱼鳞状钻铣复合刀具，其特征在于：左、右螺旋刃交错部位的齿高e为0.5～1mm，确保有足够的容屑空间，改善排屑条件和散热条件。
5.如权利要求1所述的一种用于碳纤维增强复合材料的燕尾鱼鳞状钻铣复合刀具，其特征在于：所述钻头部分与铣刀部分为一整体结构，采用硬质合金制成。
6.如权利要求5所述的一种用于碳纤维增强复合材料的燕尾鱼鳞状钻铣复合刀具，其特征在于：所述钻头部分与铣刀部分的外表面镀一层耐磨材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920554860.8U CN209849951U (zh) | 2019-04-23 | 2019-04-23 | 一种用于碳纤维增强复合材料的燕尾鱼鳞状钻铣复合刀具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920554860.8U CN209849951U (zh) | 2019-04-23 | 2019-04-23 | 一种用于碳纤维增强复合材料的燕尾鱼鳞状钻铣复合刀具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN209849951U true CN209849951U (zh) | 2019-12-27 |
Family
ID=68938724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201920554860.8U Expired - Fee Related CN209849951U (zh) | 2019-04-23 | 2019-04-23 | 一种用于碳纤维增强复合材料的燕尾鱼鳞状钻铣复合刀具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN209849951U (zh) |
-
2019
- 2019-04-23 CN CN201920554860.8U patent/CN209849951U/zh not_active Expired - Fee Related
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN206702276U (zh) | 一种变螺旋槽双锥角叠层结构制孔一体化刀具 | |
| CN210254406U (zh) | 一种直线型三尖-细齿状钻铣复合刀具 | |
| CN106825699A (zh) | 一种变螺旋槽双锥角叠层结构制孔一体化刀具 | |
| CN209736719U (zh) | 一种用于碳纤维复合材料具有燕尾细齿状的钻铣复合刀具 | |
| CN202169397U (zh) | 一种组合式复合刃复合钻铣刀具 | |
| CN210254408U (zh) | 一种用于加工碳纤维增强复合材料的交错刃钻铣复合刀具 | |
| CN209849951U (zh) | 一种用于碳纤维增强复合材料的燕尾鱼鳞状钻铣复合刀具 | |
| CN210059917U (zh) | 一种圆弧多刃尖-鱼鳞微齿状钻铣复合刀具 | |
| CN101862846A (zh) | 整体硬质合金鱼鳞钻头 | |
| CN216828695U (zh) | 一种孔加工刀具 | |
| CN217046520U (zh) | 一种用于加工碳纤维复合板的菠萝纹钻铣刀 | |
| CN111730111A (zh) | 合金刀头麻花钻 | |
| CN112191893A (zh) | 定位合金刀头麻花钻 | |
| CN112191894A (zh) | 定心合金刀头麻花钻 | |
| CN207756972U (zh) | 一种用于锥度孔加工的钻扩倒角一体麻花钻 | |
| CN210254407U (zh) | 一种多刃尖-鱼鳞细齿状钻铣复合刀具 | |
| CN215392665U (zh) | 碳纤维复合材料专用多尖强断屑钻头 | |
| CN108161082A (zh) | 用于锥度孔加工的钻扩倒角一体麻花钻 | |
| CN212121807U (zh) | 一种高强度麻花钻 | |
| CN107717021A (zh) | 具有圆弧刃刀片的碳纤维增强复合材料专用钻头 | |
| CN207415527U (zh) | 用于碳纤维增强复合材料的具有圆弧刃刀片的钻头 | |
| CN112453504A (zh) | 分孔合金刀头麻花钻 | |
| CN112139571A (zh) | 加强合金刀头麻花钻 | |
| CN112139570A (zh) | 定孔合金刀头麻花钻 | |
| CN216938580U (zh) | 一种空心的钻铰刀具 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20191227 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |