专利名称：一种钻/磨孔一体化组合刀具的利记博彩app
技术领域：
本发明属于机械加工制造技术领域，涉及到一种钻/磨孔一体化组合刀具，特别是针对各类高模量复合材料(碳/石英、碳/碳、碳纤维增强、玻璃钢等)表面通孔或“通孔+沉孔”加工，及其与金属如钛合金、铝合金等层叠的组合件表面通孔或“通孔+沉孔”一体化加工而设计的一种高效组合制孔刀具。
背景技术：
碳纤维复合材料具有一系列的优点而广泛的用于航空、航天领域。孔加工在含碳纤维复合材料机械加工中占有很大的比重。由于材料自身的特性，导致其加工困难、效率低、废品率高。目前，在碳纤维复合材料的加工中仍采用传统的钻头，例如高速钢钻头、硬质合金钻头等等。但是用传统的钻头加工，不仅刀具磨损快，而且极易产生毛刺或撕裂等缺陷使其成为典型的难加工材料，采用磨削方法替代传统钻削方法是实现复合材料无毛刺缺陷制孔的有效途径。但是对于要求复合材料/金属材料(如钛合金或铝合金)层叠组合件的一体化加工工况，因钛合金或铝合金塑性大，通常只能用钻头进行孔加工，而且材料性粘易堵塞砂轮，所以不能用磨削方法进行加工。目前多数生产企业即使对于一个Φ4H9的通孔，为确保加工过程不产生毛刺或撕裂等缺陷，只能采用“钻孔-扩孔-粗铰孔-精铰孔-锪孔”多道工序加工，才能确保孔加工质量。
在期刊《工具技术》第33卷第2期中，文献《新型碳纤维复合材料孔加工刀具—电镀金刚石复合钻》介绍了针对于复合材料加工的电镀金刚石复合钻，这种复合钻是由带锥体的钻头和导向钻组成，在锥体上电镀上金刚石颗粒，并开有两条对称螺旋状的分屑槽，起容屑、排屑作用，导向钻的主要作用是预钻孔，由锥体金刚石镀层部分起主要切削作用，这种刀具的特点是利用了金刚石锋利、耐磨的特性，减小了碳纤维复合材料加工时产生的缺陷，但是导向钻与金刚石镀层的加工寿命不一样，当导向钻磨钝后，切削力会显著增加，而且发热严重，直接影响金刚石镀层的寿命，可能导致刀具的镀层脱落烧损等现象的发生，同时，金刚石颗粒不均匀，孔的加工精度难以保证，无法到达工件本身的要求，所以它不适合碳纤维复合材料孔的一体化加工，特别是无法同时满足复合材料/金属材料层叠组合件一体化加工。
在期刊《机械工人(冷加工)》2004年第5期，文献《快速加工孔的利器—钻、镗、绞组合刀具》介绍了一种钻、镗、绞组合刀具，它是将钻头、镗刀、绞刀三种刀具合为一体，集合了钻头的快捷高效、镗刀的修正功能、绞刀表面粗糙度低的优点，三种刀具是通过手工铆定和铜焊装在刀柄上。这种刀具主要用于金属了的加工，效率较高、表面质量较好，但不适合复合材料。此外三种刀具装配使用，装配精度不易保证且装配困难，镗孔加工时振动大，切削力不稳定，当加工碳纤维复合材料时会产生大的缺陷，而且这种刀具没有达到钻、扩、绞、锪一体化加工的要求。
在以往针对钻削加工的专利发明中，有不同类型复合刀具的例子，如CN2235347Y公开的一种组合刀具，这种刀具是通过在刀杆上设置附加刀具来实现孔的钻、镗、绞的一次性加工，但这种刀具的缺陷在于，它只是对孔的修整加工，加工余量小，刀片的安装精度直接影响到孔的精度，而且不能实现扩孔、锪孔加工，特别是加工时切削力大，这对于对切削力要求很严格的碳纤维复合材料而言更加不适合；在CN1081404A公开的带附加切削工具的去毛刺工具，是一种用于去除孔边毛刺的去毛刺工具，在一个旋转工具柄上设有一个或多个的径向可调的切削刀，同时可以设置附加切削工具来实现孔内、外区域的附加倒角和平面，实现多种工具的同时加工。但这种工具只能用于通孔的毛刺去除加工，属于附加工序，无法提高加工效率，同时刀具的定心差，无法保证孔的加工精度和其他要求；在CN1042109A公开的产生倒角孔的钻孔装置，这种装置借助钻头夹持器把钻孔工具插入钻床内，在钻孔工具前端安置钻头和钻模板，钻孔设备通过钻头振动产生带有前倒角钻孔，这种设备将两道工序合为一道工序，提高了加工效率，但加工精度难以保证，特别是振动加工对于碳纤维复合材料会产生缺陷导致报废，而且它无法实现孔的一体化加工；在CN85204182U公开的钻扩绞加工装置和方法，该装置提供了一种改进了钻套内孔形状新的快换定位刀具的装置和一把与装配配套使用的刀具。该装置有三个不同形状的内孔的刀具定位套，分别安装钻头、扩孔刀、绞刀，三种刀具分别对孔进行加工以达到提高孔加工精度、消除刀具积累误差的目的，但采用此装置时，仍然孔仍然需要几次加工完成，而且刀具装夹繁琐，它只是避免了工件的重复装夹定位，对于提高加工效率作用不大，且装置本身设计复杂，增加了钻孔的成本；在CN88203889U公开的阶梯式麻花钻头是用于实现阶梯孔的加工，它是将麻花钻头做成同体而不同直径的阶梯型，从而实现一次成型、高精度、高效率的加工，但这种对于碳纤维复合材料的加工是远远不够的，麻花钻的刃型不适合用于碳纤维复合材料的加工，而且无法实现对孔的钻、扩、锪一体化加工。
碳纤维复合材料在航空、航天领域中开始取代传统的铝制构件，它常常与钛合金、铝合金等共同使用，例如飞机机翼采用碳纤维复合材料和钛合金制造。碳纤维复合材料是典型的难加工材料，钻孔时易产生分层、撕裂等各种缺陷导致构件失效，在实际加工生产中，由于碳纤维复合材料与钛合金、铝合金的加工性能是不同的，所以通常采用不同刀具对其进行加工，需要钻削定位孔-钻孔-扩孔-绞孔-锪孔五道工序来完成，加工效率低、成本高、废品率高，是制约碳纤维复合材料发展的主要瓶颈。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种钻/磨孔一体化组合刀具，针对各类高模量复合材料(碳/石英、碳/碳、碳纤维增强、玻璃钢等)表面通孔或“通孔+沉孔”加工，及其与金属如钛合金、铝合金等层叠的组合件表面通孔或“通孔+沉孔”一体化加工而设计的一种高效组合制孔刀具。
本发明解决技术问题的技术方案是针对上述的各种不足而设计的新型刀具，用以实现碳纤维复合材料的高质高效、低成本加工。刀具由锪磨沉孔段、扩磨孔段、导向头三部分组成(如图1所示)，锪磨沉孔段和扩磨孔段均有用于钻磨加工的磨粒层，其中锪磨沉孔段为圆锥形或圆柱形或圆锥与圆柱组合形式或阶梯形式(如图2-5所示)，扩磨孔段为圆柱与圆锥组合形式或电镀磨料钻头，导向头(如图6所示)为前端带倒角的圆柱。
刀具扩磨孔段圆柱与圆锥组合形式包括精磨孔部位、扩磨孔部位和钻磨孔部位(如图7所示)，端面开有排屑槽，中心有排屑孔(如图8所示)，表面磨粒的排布可以是整体均匀分布，或者是按照螺旋形、菱形、直线形、圆形或样条曲线形等规则形状分布(如图9-14所示)。精磨孔部位和扩磨孔部位选用不同粒度的磨粒，可以实现粗、精加工，钻磨孔部位为刀具端面，表面有磨料层，并可根据不同要求开2个以上排屑槽，扩磨孔部位表面磨粒可采用磨粒把持工艺如电镀工艺、钎焊工艺、固结磨粒烧结工艺等，排布为规则形状。
扩磨孔部分电镀磨料钻头为在普通钻头螺旋刃上及端部电镀有磨粒的钻头(如图15、16所示)。
刀具锪磨沉孔段与扩磨孔段的联接可以是整体结构，也可以是内锥孔配合结构，刀具扩磨孔段与导向头的联接为圆柱配合结构或内锥孔配合结构，通过刀具扩磨孔段端面的内孔，刀具可以与导向头组合，通过锪磨沉孔段端面的内孔可与电镀磨料钻头组合。刀具可通过冷装配法将三部分组合，也可以整体制造，锪磨沉孔段和扩磨孔段可以作为独立的锪孔或钻孔加工刀具。
刀具采用机械加工工艺、磨粒把持工艺(电镀工艺、钎捍工艺、固结磨料烧结工艺或粘结工艺)等多种工艺复合制作。
本发明的效果和益处是可实现多种不同类型材料的一次成型钻削加工，例如碳纤维复合材料与铝合金组合加工或碳纤维复合材料与钛合金组合加工等；可实现试件的表面通孔或“通孔+沉孔”一体化加工；可实现钻、扩、绞、锪一体化加工，减少加工工序，显著提高加工效率。可根据各种不同加工要求，实现粗、精加工一体化，排屑方便，显著提高试件加工质量、加工效率和刀具寿命。刀具采用机械加工工艺，磨粒把持工艺等多种工艺复合而成，制作方便，成本低廉。
图1一种钻/磨孔一体化组合刀具示意图。
图2锥形锪磨沉孔段示意图。
图3圆柱形锪磨沉孔段示意图。
图4圆锥与圆柱组合形式锪磨沉孔段示意图。
图5阶梯形锪磨沉孔段示意图。
图6导向头示意7扩磨孔段圆柱与圆锥组合形式示意图。
图8钻磨孔部位端面示意图。
图9全磨粒扩磨孔段示意图。
图10螺旋形扩磨孔段示意图。
图11菱形扩磨孔段示意图。
图12直线形扩磨孔段示意图。
图13圆形扩磨孔段示意图。
图14样条曲线形扩磨孔段示意图。
图15电镀磨粒钻头示意图。
图16电镀磨粒钻头端面示意图。
图中1锪磨沉孔段，2扩磨孔段，3导向头，4精磨孔部位，5扩磨孔部位，6钻磨孔部位，7磨粒，8排屑槽，9中心排屑孔。
具体实施例方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。
图1中为一种钻/磨孔一体化组合刀具，刀具基体采用金属材料。锪磨沉孔段1与扩磨孔段2采用锥形配合连接，扩磨孔段2与导向头3采用圆柱配合连接，刀具表面磨粒采用电镀工艺(也可采用钎捍工艺、固结磨料烧结工艺、粘结工艺等)，扩磨孔段2锥体部分磨粒为粗粒度磨粒，圆柱体部分为细粒度磨粒，以达到粗、精加工一体化的目的，钻头2表面磨粒形状电镀为全磨粒、螺旋形、菱形、直线形、圆形、样条曲线形等等，锪磨沉孔段采用同一磨粒。此类刀具可用于各类高模量复合材料(碳/石英、碳/碳、碳纤维增强、玻璃钢等)表面通孔或“通孔+沉孔”加工，及其与金属(钛合金、铝合金等)层叠的组合件表面通孔或“通孔+沉孔”一体化加工。
权利要求
1.一种钻/磨孔一体化组合刀具，其特征是由磨沉孔段、扩磨孔段和导向头三部分组成；锪磨沉孔段和扩磨孔段有磨粒层；锪磨沉孔段为圆锥形式、圆柱形式、圆锥与圆柱组合形式或阶梯形式；扩磨孔段为圆柱与圆锥组合形式或电镀磨料钻头；导向头为前端带倒角的圆柱。
2.根据权利要求1所述的一种钻/磨孔一体化组合刀具，其特征是刀具扩磨孔段的圆柱与圆锥组合形式包括精磨孔部位、扩磨孔部位和钻磨孔部位；钻磨孔部位端面开有排屑槽，中心有排屑孔，表面磨粒按照整体均匀、螺旋形、菱形、直线形、圆形或样条曲线形等规则形状排布。
3.根据权利要求1所述的一种钻/磨孔一体化组合刀具，其特征是扩磨孔部分电镀磨料钻头为在普通钻头螺旋刃上及端部电镀有磨粒的钻头。
4.根据权利要求1所述的一种钻/磨孔一体化组合刀具，其特征是刀具锪磨沉孔段与扩磨孔段的联接是整体结构或内锥孔配合结构；刀具扩磨孔段与导向头的联接为圆柱配合结构或内锥孔配合结构，通过刀具扩磨孔段端面的内孔，刀具与导向头组合，通过锪磨沉孔段端面的内孔可与电镀磨料钻头组合。
全文摘要
一种钻/磨孔一体化组合刀具，其特征是刀具由“锪磨沉孔段+扩磨孔段+导向头”三部分组合而成，锪磨沉孔段和扩磨孔段均有磨粒层，其中锪磨沉孔段为圆锥形或圆柱形或圆锥与圆柱组合形式或阶梯形式，扩磨孔段为圆柱与圆锥组合形式或电镀磨料钻头，导向头为前端带倒角的圆柱；刀具扩磨孔段圆柱与圆锥组合形式包括精磨孔部位、扩磨孔部位和钻磨孔部位，钻磨孔部位端面开有排屑槽，中心有排屑孔，表面磨粒的排布为整体均匀分布，或者按照螺旋形、菱形、直线形、圆形或样条曲线形等规则形状分布；扩磨孔部分电镀磨料钻头为在普通钻头螺旋刃上及端部电镀有磨粒的钻头。本发明益处是可实现高模量复合材料或其与金属层叠的组合件高效加工。
文档编号B24D3/00GK1935430SQ20061004806
公开日2007年3月28日 申请日期2006年10月17日 优先权日2006年10月17日
发明者高航, 郭东明, 鲍永杰, 康仁科, 金洙吉 申请人:大连理工大学