CN216176932U - 用于加工铝合金椭圆形沉头孔窝的锪窝刀具 - Google Patents

Abstract

一种用于加工铝合金椭圆形沉头孔窝的锪窝刀具，属于飞机装配用工艺装备制造领域，包括球冠形导向轴套、导向轴杆、刀体、紧定螺钉、螺纹柄。导向轴套由球冠形外表面和60°锥度内孔构成的轴套；轴杆由60°锥度外形面导向轴杆头和直杆杆身构成，尾部加工小角度斜面；刀体上开有奇数个刀齿和一个内圆孔，磨制出前角、后角。导向轴套通过60°内锥孔与导向轴杆头部60°外锥面配合连接，导向轴杆的圆柱部分与刀体内圆孔间隙配合，紧定螺钉通过刀体的内圆孔压紧导向轴杆尾部的斜面上，螺纹柄与限位器连接。本实用新型结构简单，使用方法，与风钻、限位器配合使用，能够实现用于安装无耳托板螺母的铝合金蒙皮上椭圆孔窝的加工，型面尺寸准确，表面质量好。

Description

用于加工铝合金椭圆形沉头孔窝的锪窝刀具

技术领域

本发明属于飞机装配用工艺装备制造领域，涉及飞机产品装配过程中，一种用于飞机铝合金蒙皮上，安装无耳托板螺母椭圆沉头孔窝加工的锪窝刀具。

背景技术

飞机装配过程中，托板螺母的安装是其中重要的一部分，托板螺母的形式是多样的，有一种新型托板螺母是无耳托板螺母，这种托板螺母安装前，要在底板上锪制椭圆沉头孔窝，再把无耳托板螺母安装在椭圆窝处，用这种方法固定托板螺母。以往的锪窝刀具只能用于锪制圆窝，没有这种特殊锪窝刀具，目前国标、航标、企标均没有此种特殊锪孔刀具设计标准。自行研制的加工安装托板螺母蒙皮椭圆沉头孔窝锪窝刀具设计方法，与风钻、限位器配合使用，能够完成铝合金椭圆沉头孔窝的切削加工，并且尺寸精度，表面粗糙度符合技术要求，提升新一代飞机产品的制造能力，不仅应用于飞机装配航空领域，也可以应用于汽车等其他类似领域，并具有广泛的社会应用价值。

发明内容

本发明目的是提供了在飞机装配过程中，一种用于安装无耳托板自锁螺母前，在飞机铝合金蒙皮上加工椭圆沉头孔窝的锪窝刀具，采用此刀具与风钻、限位器配合使用，完成蒙皮表面椭圆沉头孔窝的精准切削加工，以保证托板螺母的在准确位置安装，满足新型托板螺母的安装需求，实现无耳托板螺母的使用性能。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于加工铝合金椭圆形沉头孔窝的锪窝刀具，包括球冠形导向轴套1、导向轴杆2、锪窝刀体3、紧定螺钉4、螺纹柄5。

所述的球冠形导向轴套1作为引导部分，其是由球冠形外表面和60°锥度内孔构成的轴套。所述的导向轴杆2由60°锥度外形面导向轴杆头和直杆杆身(圆柱结构)构成，并且在杆身尾部加工小角度斜面。所述的紧定螺钉4是带内六角的平锥头紧定螺钉。所述的锪窝刀体3上开有奇数个刀齿和一个内圆孔，并磨制出前角、后角、螺旋角。所述的锪窝刀具的柄部采用1/4″螺纹柄5。

所述的球冠形导向轴套1通过60°内锥孔与导向轴杆2头部60°外锥面配合连接，通过锥度定位面能够将球冠形导向轴套1靠紧锪窝刀体3，球冠形导向轴套1的引导部分与导向轴杆2采用两体结构，两者之间通过锥度定位面定位和拉紧。所述导向轴杆2的圆柱部分与锪窝刀体3的内圆孔间隙配合。所述紧定螺钉4通过锪窝刀体3的内圆孔压紧导向轴杆2尾部的小角度斜面上。所述螺纹柄5通过外螺纹与限位器内螺纹孔连接。

进一步的，所述的锪窝刀具的刃部选择高速钢材料，加工表面质量好。刃部硬度63HRC～66HRC、柄部硬度45HRC～55HRC。所述的球冠形导向轴套 1的材料选用耐磨性好的铝青铜材料，不易损伤零件孔表面，导向轴杆2与紧定螺钉4选择综合机械性能好的40Cr。

进一步的，所述的导向轴杆2在杆身尾部加工斜面的角度为3度。

进一步的，所述的锪窝刀具的最大直径比待加工的椭圆窝的最大直径大 2mm，锪窝刀具的最小直径比锪窝前底孔直径小1mm，保证加工完整型面。

本发明提供的用于加工铝合金椭圆形沉头孔窝的锪窝刀具的结构设计如下：

(1)刀具前引导结构创新设计，正常锪窝刀具都是采用圆柱作为引导，如果采用圆柱作为引导，那么无法实现椭圆沉头孔窝的加工，本发明创新设计为球冠形引导的结构形式，在加工时摇臂钻摆动，完成椭圆窝加工，加工椭圆窝时球冠形导向轴套1能够保证引导时时在起作用，来保证孔的位置精度。

(2)引导采用分体式结构，球冠形的引导部分与导向轴杆部分采用两体结构，两者之间用锥度定位面定位和拉紧。

(3)锁紧螺钉的设计，在导向轴杆2尾部设计为3度的锥面，通过锁紧螺钉4把导轴与锪孔刀具体端面锁紧。

(4)齿数采用七齿结构，采用奇数齿数，切削平稳，减小振动，七齿切削，每齿切削余量小，减少刀具磨损，排屑效果也很好，表面质量好。

(5)柄部采用螺纹柄5与专用限位器配合，能够精准保证椭圆沉头孔窝的深度。

本发明提供的用于加工铝合金椭圆形沉头孔窝的锪窝刀具的几何参数设计如下：

(1)采用γ＝5°的切削前角设计，γ为锪窝刀具的切削前角。增强刀齿刃部强度，提高刀具的抗冲击能力，提高抗热能力，改善刀具的散热条件，提高刀具寿命。

(2)采用α＝14°±1°切削后角设计，α为锪窝刀具的切削后角。克服因回弹而造成的摩擦，刀具适当加大后角，降低摩擦导致的切削温度，避免粘屑，减小了因摩擦力造成的切削阻力，同时确保切削齿具有足够的切削强度。

(3)采用ω＝37°±1°右螺旋的螺旋角设计，ω为锪窝刀具的螺旋角。实现切削连续，切削平稳，切削效率高。

本发明的有益效果为：本发明结构简单，使用方法，通过刀具结构形式的创新设计、几何角度优化、材料合理选则，与风钻、限位器配合使用，能够实现用于安装无耳托板螺母的铝合金蒙皮上椭圆孔窝的加工，型面尺寸准确，表面质量好。

附图说明

图1是加工铝合金椭圆沉头窝锪孔刀具装配图。

图2是锪孔刀具刀体图。图中，d为锪窝刀具最大直径；d1为锪窝刀具最小直径；θ为锪窝刀具的锥角；ω为锪窝刀具的螺旋角。

图3是图2中A—A剖面图。图中，γ为锪窝刀具的切削前角，α为锪窝刀具的切削后角。

图中：1球冠形导向轴套，2导向轴杆，3锪窝刀体，4紧定螺钉，5螺纹柄。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。

一种用于加工铝合金椭圆形沉头孔窝的锪窝刀具，包括球冠形导向轴套1、导向轴杆2、锪窝刀体3、紧定螺钉4、螺纹柄5。

所述的球冠形导向轴套1是由球冠形外表面和60°锥度内孔构成的轴套。所述的导向轴杆2由60°锥度外形面导向轴杆头和直杆杆身(圆柱结构)构成，并且在杆身尾部加工小角度度斜面。所述的紧定螺钉4是带内六角的平锥头紧定螺钉。所述的锪窝刀体3上开有多个刀齿和内圆孔，并磨制出前角、后角、刃倾角。所述的锪窝刀具的柄部采用1/4″螺纹柄5。

所述的球冠形导向轴套1通过60°内锥孔与导向轴杆2头部60°外锥面配合连接，通过锥度面能够将球冠形导向轴套1靠紧锪窝刀体3；所述导向轴杆2的圆柱部分与锪窝刀体3的内圆孔间隙配合。所述紧定螺钉4通过锪窝刀体3的内圆孔压紧导向轴杆2尾部的小角度斜面上。所述螺纹柄5通过外螺纹与限位器内螺纹孔连接。

(1)刀具材料选择：1)锪窝刀具的刃部，选择高速钢材料，加工表面质量好。刃部硬度63HRC～66HRC,柄部硬度45HRC～55HRC。(2)引导部分球冠形导向轴套的材料选用耐磨性好的铝青铜材料，不易损伤零件孔表面。(3) 导向轴杆与紧定螺钉选择综合机械性能好的40Cr。

(2)刀具的结构设计：(1)刀具前引导结构创新设计，正常锪窝刀具都是采用圆柱作为引导，如果采用圆柱作为引导，那么无法实现椭圆沉头孔窝的加工，创新设计为球冠形引导的结构形式，在加工时摇臂钻摆动，完成椭圆窝加工，加工椭圆窝时球冠形导向轴套能够保证引导时时在起作用，来保证孔的位置精度，球冠半径SR＝锪窝前底孔直径，公差为f7。(2)引导采用分体式结构，球冠形的引导部分与导轴杆部分采用两体结构，两者之间用锥度定位面定位和拉紧。(3)锁紧螺钉的设计，在导轴杆尾部设计为3°的锥面，用锁紧螺钉把导轴与锪孔刀具体端面锁紧。(4)锪窝刀具的最大直径d为椭圆窝的最大直径加上 2mm，锪窝刀具的最小直径d1为锪窝前底孔直径小1mm，保证加工完整型面(5) 齿数采用7齿结构，采用奇数齿数，切削平稳，减小振动，五齿切削，每齿切削余量小，减少刀具磨损，排屑效果也很好。(6)工作头部与尾柄焊接的结构形式，在头部的尾部磨制出锥面，在尾部的前端制出锥度，两者对合焊接。(7) 柄部采用1/4″-28UNF-2A螺纹柄与专用限位器配合，以便精准保证椭圆沉头孔窝的深度。

(3)锪窝刀具几何参数设计：1)采用γ＝5°的前角设计，增强刀齿刃部强度，提高刀具的抗冲击能力，提高抗热能力，改善刀具的散热条件，提高刀具寿命。2)采用α＝14°±1°后角。克服因回弹而造成的摩擦，刀具适当加大后角，降低摩擦导致的切削温度，避免粘屑，减小了因摩擦力造成的切削阻力，同时确保切削齿具有足够的切削强度。3)采用ω＝37°±1°右螺旋的螺旋角实现切削连续，切削平稳，切削效率高。

以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于加工铝合金椭圆形沉头孔窝的锪窝刀具，其特征在于，所述的锪窝刀具包括球冠形导向轴套(1)、导向轴杆(2)、锪窝刀体(3)、紧定螺钉(4)、螺纹柄(5)；

所述的球冠形导向轴套(1)作为引导部分，其是由球冠形外表面和60°锥度内孔构成的轴套；所述的导向轴杆(2)由60°锥度外形面导向轴杆头和圆柱直杆杆身构成，并且在杆身尾部加工小角度斜面；所述的紧定螺钉(4)是带内六角的平锥头紧定螺钉；所述的锪窝刀体(3)上开有奇数个刀齿和一个内圆孔；所述的锪窝刀体(3)上设有切削前角、切削后角、螺旋角；所述的锪窝刀具的柄部采用螺纹柄(5)；

所述的球冠形导向轴套(1)通过60°内锥孔与导向轴杆(2)头部60°外锥面配合连接，通过锥度定位面能够将球冠形导向轴套(1)靠紧锪窝刀体(3)；所述导向轴杆(2)的圆柱部分与锪窝刀体(3)的内圆孔间隙配合；所述紧定螺钉(4)通过锪窝刀体(3)的内圆孔压紧导向轴杆(2)尾部的小角度斜面上；所述螺纹柄(5)通过外螺纹与限位器内螺纹孔连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于加工铝合金椭圆形沉头孔窝的锪窝刀具，其特征在于，所述的锪窝刀具的刃部选择高速钢材料；所述的球冠形导向轴套(1)的材料选用耐磨性好的铝青铜材料；所述的导向轴杆(2)与紧定螺钉(4)选择综合机械性能好的Cr。

3.根据权利要求1所述的一种用于加工铝合金椭圆形沉头孔窝的锪窝刀具，其特征在于，所述的导向轴杆(2)在杆身尾部加工斜面的角度为3度。

4.根据权利要求1所述的一种用于加工铝合金椭圆形沉头孔窝的锪窝刀具，其特征在于，所述的锪窝刀具的最大直径比待加工的椭圆窝的最大直径大2mm，锪窝刀具的最小直径比锪窝前底孔直径小1mm。

5.根据权利要求1所述的一种用于加工铝合金椭圆形沉头孔窝的锪窝刀具，其特征在于，所述的切削前角为5°，所述的切削后角为14°±1°。

6.根据权利要求1所述的一种用于加工铝合金椭圆形沉头孔窝的锪窝刀具，其特征在于，所述的锪窝刀具齿部的螺旋角为37°±1°，为右螺旋结构。

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