CN210059917U - 一种圆弧多刃尖-鱼鳞微齿状钻铣复合刀具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种圆弧多刃尖‑鱼鳞微齿状钻铣复合刀具，用于加工碳纤维增强复合材料,包括钻头部分、铣刀部分和刀柄，其中所述铣刀部分位于所述钻头部分与刀柄之间；所述钻头部分具有两条对称分布在所述钻头部分轴线方向两侧的切削刃，每条切削刃由圆弧形钻尖刃、扩孔刃、多刃尖刃和小倾角扩孔刃依次连接而成，两条切削刃中的圆弧形钻尖刃在钻尖处通过横刃连接；所述铣刀部分包含由若干左、右螺旋刃交错构成的若干鱼鳞状细齿；若干鱼鳞状细齿沿所述铣刀部分的轴向均匀分布在所述铣刀部分的外圆周面上。本实用新型能确保在不形成新缺陷的基础上，利用鱼鳞状细齿将钻削中产生的毛刺和分层彻底去除。
Description
技术领域
本实用新型属于钻削、螺旋铣削复合制孔工具技术领域，特别涉及一种用于加工碳纤维增强复合材料的圆弧多刃尖-鱼鳞微齿状钻铣复合刀具。
背景技术
碳纤维复合材料具有很多优良特点，比如：其比强度大，比模量大等。因为其具有这些优良特性，所以其在航空航天等高新技术领域具有非常广阔的发展前景。在飞行器的装配过程中需要加工大量孔径d≥6mm的孔。目前，对于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，并且在表层材料中极易产生严重的毛刺、撕裂和分层等缺陷。这严重阻碍了CFRP在航空航天领域的推广和应用。单一的钻削制孔难以实现高标准的制孔要求，不能从根本上解决问题，而螺旋制孔对孔径d≥5mm的孔具有较好的制孔效果，但依然难以根除表层制孔缺陷。为此，提出通过先加工基孔再螺旋铣孔的工艺方法，能规避螺旋制孔的缺点，有望彻底去除制孔缺陷。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 207415527U的中国实用新型公开了一种用于CFRP的具有圆弧刃刀片的钻头，钻头部分外圆周面上沿轴向加工两条小倾角螺旋槽，所述的螺旋槽旋向相同，两螺旋槽在钻头主体部分别连接钻头主切削刃，钻头主切削刃包含两条切削刃，均由圆弧形钻尖刃、圆弧形扩孔刃、圆弧形多刃尖刃和小倾角扩孔刃依次连接而成，钻尖处两条切削刃通过横刃相连接尽管该钻头能够进行切削加工，获得一定的制孔效果，但无法实现钻-铣复合螺旋制孔技术。
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，提供一种用于加工碳纤维增强复合材料的圆弧多刃尖-鱼鳞微齿状钻-铣复合刀具，其能有效解决现有制孔刀具难以避免的毛刺、分层的问题，提高制孔质量。
本实验新型采用的技术方案为：
一种圆弧多刃尖-鱼鳞微齿状钻铣复合刀具，包括钻头部分、铣刀部分和刀柄，其中所述铣刀部分位于所述钻头部分与刀柄之间；所述钻头部分具有两条对称分布在所述钻头部分轴线方向两侧的切削刃，每条切削刃由圆弧形钻尖刃、扩孔刃、多刃尖刃和小倾角扩孔刃依次连接而成，两条切削刃中的圆弧形钻尖刃在钻尖处通过横刃连接；所述铣刀部分包含由若干左、右螺旋刃交错构成的若干鱼鳞状细齿；若干鱼鳞状细齿沿所述铣刀部分的轴向均匀分布在所述铣刀部分的外圆周面上。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述圆弧形钻尖刃与扩孔刃相切；所述扩孔刃与多刃尖刃相切。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述钻尖处的顶尖角为110°～120°，所述扩孔刃的顶尖角为14°～20°。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述小倾角扩孔刃与钻头部分轴线之间的夹角小于所述扩孔刃的顶尖角的一半。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述左螺旋刃的螺旋角为40°～50°，所述右螺旋刃的螺旋角为5°～10°。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述左螺旋刃之间的间距为1～1.5mm，所述右螺旋刃之间的间距为1～1.2mm。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述鱼鳞状细齿的齿高为0.4～0.8mm，容屑槽的最大半径r为0.1～0.2mm，法线前角为5°～15°，法线后角为10°～15°。
在本实用新型的一个优选实施例中，所述钻头部分和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，在所述钻头部分和铣刀部分的表面涂敷有耐磨层材料层。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本实用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圆弧形多刃钻头，铣刀部分为鱼鳞状细齿。采用圆弧形多刃钻头，可以在钻削过程中利用“先切后推”的效果，抑制制孔缺陷的形成，提高制孔质量；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
图1为本实用新型钻-铣复合刀具的结构图。
图2为本实用新型钻头部分Ⅰ的结构图。
图3为图2的C向视图。
图4为本实用新型铣刀部分Ⅱ的结构图。
图5为本实用新型铣刀部分Ⅱ的鱼鳞状细齿结构图。
图6为图4的A-A剖视图。
图7为图4的B-B剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行进一步介绍说明
参见图1，图中所示的圆弧多刃尖-鱼鳞微齿状钻铣复合刀具，用于加工碳纤维增强复合材料,包括钻头部分Ⅰ、铣刀部分Ⅱ和刀柄Ⅲ，其中铣刀部分Ⅱ位于钻头部分Ⅰ与刀柄Ⅲ之间。
参见图2和图3，钻头部分Ⅰ具有两条对称分布在钻头部分轴线方向两侧的切削刃，每条切削刃由圆弧形钻尖刃1、圆弧形的扩孔刃2、多刃尖刃3和小倾角扩孔刃4依次连接而成，两条切削刃中的圆弧形钻尖刃1在钻尖处9通过横刃5连接。
钻尖处9的顶尖角为110°～120°，圆弧形钻尖刃1的圆弧半径R1为4mm，且圆弧形钻尖刃1与圆弧形的扩孔刃2相切。圆弧形的扩孔刃2的顶尖角2β范围在14°～20°之间，多刃尖刃3的圆弧半径R2为1～2mm，且与圆弧形的扩孔刃2相切。小倾角扩孔刃4与钻头部分Ⅰ轴线之间的夹角γ为5°～10°。横刃5的宽度ΔL为0.5～1mm，横刃5的倾角ε为50°～60°。
参见图4至7所示，铣刀部分Ⅱ包含由若干左螺旋刃6与若干右螺旋刃7 交错构成的若干鱼鳞状细齿10，若干鱼鳞状细齿10沿铣刀部分Ⅱ的轴向均匀分布在铣刀部分Ⅱ的外圆周面上。若干左螺旋刃6与若干右螺旋刃7能确保在铣孔过程中每个鱼鳞状细齿10对表层材料形成轴向压制力，抑制制孔缺陷的形成，确保铣孔中在不产生新缺陷的基础上降低或彻底去除钻削中产生的制孔缺陷。
左螺旋刃6的螺旋角θ1为40°～50°，间距L1由靠近刀柄处的1.5mm逐渐减小为靠近钻头处的1mm。右螺旋刃7螺旋角θ2为5°～10°，间距L2由靠近刀柄处的1.2mm逐渐减小为靠近钻头处的1mm。每个鱼鳞状细齿10的齿高e 为0.4～0.8mm，容屑槽的最大半径r为0.1～0.2mm，法向前角γ0为5°～10°，后角α0为10°～15°。足够的容屑槽能确保每个鱼鳞状细齿能顺畅排屑。
Claims (9)
1.一种圆弧多刃尖-鱼鳞微齿状钻铣复合刀具，用于加工碳纤维增强复合材料,包括钻头部分、铣刀部分和刀柄，其中所述铣刀部分位于所述钻头部分与刀柄之间；其特征在于,所述钻头部分具有两条对称分布在所述钻头部分轴线方向两侧的切削刃，每条切削刃由圆弧形钻尖刃、扩孔刃、多刃尖刃和小倾角扩孔刃依次连接而成，两条切削刃中的圆弧形钻尖刃在钻尖处通过横刃连接；所述铣刀部分包含由若干左、右螺旋刃交错构成的若干鱼鳞状细齿；若干鱼鳞状细齿沿所述铣刀部分的轴向均匀分布在所述铣刀部分的外圆周面上。
2.如权利要求1所述的一种圆弧多刃尖-鱼鳞微齿状钻铣复合刀具，其特征在于，所述圆弧形钻尖刃与扩孔刃相切；所述扩孔刃与多刃尖刃相切。
3.如权利要求1所述的一种圆弧多刃尖-鱼鳞微齿状钻铣复合刀具，其特征在于，所述钻尖处的顶尖角为110°～120°，所述扩孔刃的顶尖角为14°～20°。
4.如权利要求1所述的一种圆弧多刃尖-鱼鳞微齿状钻铣复合刀具，其特征在于，所述小倾角扩孔刃与钻头部分轴线之间的夹角小于所述扩孔刃的顶尖角的一半。
5.如权利要求1所述的一种圆弧多刃尖-鱼鳞微齿状钻铣复合刀具，其特征在于，所述左螺旋刃的螺旋角为40°～50°，所述右螺旋刃的螺旋角为5°～10°。
6.如权利要求1所述的一种圆弧多刃尖-鱼鳞微齿状钻铣复合刀具，其特征在于，所述左螺旋刃之间的间距为1～1.5mm，所述右螺旋刃之间的间距为1～1.2mm。
7.如权利要求1所述的一种圆弧多刃尖-鱼鳞微齿状钻铣复合刀具，其特征在于，所述鱼鳞状细齿的齿高为0.4～0.8mm，容屑槽的最大半径r为0.1～0.2mm，法线前角为5°～15°，法线后角为10°～15°。
8.如权利要求1所述的一种圆弧多刃尖-鱼鳞微齿状钻铣复合刀具，其特征在于，所述钻头部分和铣刀部分为一整体结构，采用硬质合金制成。
9.如权利要求1所述的一种圆弧多刃尖-鱼鳞微齿状钻铣复合刀具，其特征在于，在所述钻头部分和铣刀部分的表面涂敷有耐磨层材料层。
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|---|---|---|---|---|
| CN115570186A (zh) * | 2022-11-21 | 2023-01-06 | 成都航威精密刃具有限公司 | 一种用于抑制碳纤维制孔缺陷的刀具及方法 |
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