一種適用于碳纖維復合材料的孔加工鉆頭及孔加工方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及碳纖維復合材料加工領域，特別涉及一種適用于碳纖維復合材料的孔加工鉆頭及孔加工方法。
【背景技術】
[0002]隨著航空航天技術的發(fā)展、以及國防裝備的升級換代，輕量化、高功率密度裝備受到世界各國的高度關注，碳纖維復合材料具有重量輕、高強度、高模量、耐磨、耐高溫、耐腐蝕、抗疲勞等系列優(yōu)越性能受到各國的積極應用和使用追求。但是，現(xiàn)有技術中，航空航天飛行器60%?80%的結構的破壞都發(fā)生在連接部位，這對樹脂基碳纖維復合材料零部件的連接和裝配質量亦提出了很高的要求。目前復合材料的制孔過程存在諸多問題，傳統(tǒng)使用普通麻花鉆的高速鋼或硬質合金刀具進行鉆孔，采用鉆孔-擴孔-粗鉸孔-精鉸孔工藝方法生產制造的孔存在入口處出現(xiàn)毛刺以及出口處出現(xiàn)分層、甚至撕裂的現(xiàn)象，不僅生產效率低下，而且還存在制孔質量不穩(wěn)定，刀具壽命短，制孔會出現(xiàn)劈裂和縮孔，產品合格率低等系統(tǒng)冋題。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種能大幅提高碳纖維復合材料孔加工質量的適用于碳纖維復合材料的孔加工鉆頭及孔加工方法。
[0004]為了解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案為該適用于碳纖維復合材料的孔加工鉆頭的直徑為4mm?6mm，鉆尖角為92.5°?97.5°，螺旋角為25°?30°，后角為20°?25。，橫刃長度為鉆頭直徑0.02?0.03倍。
[0005]進一步地，鉆頭的直徑為6mm，鉆尖角為96°，螺旋角為28°，后角為25°，橫刃長度為鉆頭直徑0.028倍。
[0006]進一步地，鉆頭前后刀面表面粗糙度為0.5 um?1.0um。
[0007]進一步地，鉆頭前后刀面表面粗糙度為0.65um。
[0008]該碳纖維復合材料的孔加工方法為鉆頭轉速為2250 r/min?2500r/min，進給速度 0.015 mm/r ?0.02mm/r。
[0009]進一步地，鉆頭轉速為2350 r/min，進給速度0.018 mm/r。
[0010]采用上述技術方案，由于使用了直徑為6 mm，鉆尖角為96°，螺旋角為28°，后角為25°，橫刃長度為鉆頭直徑0.028倍，前后刀面表面粗糙度為0.65um的鉆頭，以及采用了鉆頭轉速為2350 r/min，進給速度0.018 mm/r的加工工藝，使得本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比較，有效解決和避免了碳纖維復合材料孔加工存在的入口處出現(xiàn)毛刺以及出口處出現(xiàn)分層、甚至撕裂的現(xiàn)象，有效提高碳纖維復合材料孔加工的精度，以及提高了碳纖維復合材料產品加工的產品合格率，提高了航空航天以及國防裝備的連接和裝配質量，有效提高了裝備的整機質量。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明鉆頭鉆尖角、螺旋角結構示意圖。
[0012]圖2為本發(fā)明鉆頭后角結構示意圖。
[0013]圖3為本發(fā)明鉆頭橫刃長度結構示意圖。
[0014]圖4為本發(fā)明鉆頭具體實施流程圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步說明。在此需要說明的是，對于這些實施方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限定。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0016]如附圖1、附圖2和附圖3所示，該適用于碳纖維復合材料的孔加工鉆頭，的直徑為4臟?6_，鉆尖角2中為92.5。?97.5°，螺旋角β為25。?30。，后角α為20。?25。，橫刃長度h為鉆頭直徑0.02?0.03倍。本發(fā)明優(yōu)選選擇了鉆頭的直徑為6mm，鉆尖角2Φ為96°，螺旋角β為28。，后角α為25°，橫刃長度bφ為鉆頭直徑0.028倍。鉆頭前后刀面表面粗糙度Ra為0.5 um?1.0um ;本發(fā)明優(yōu)選選擇了鉆頭前后刀面表面粗糙度Ra為0.65um。具體實施過程中，如附圖4所示，鉆頭的制造過程第一步選擇超細晶粒硬質合金為刀具材料，WC晶粒尺寸0.2 um?0.4um，以麻花鉆的后角α、鉆尖角2Φ、螺旋角β和橫刃長度1^為變量磨制鉆頭，進行碳纖維復合材料鉆削的單因素試驗，粗選麻花鉆幾何參數(shù)的范圍。第二步，在步驟一選擇的參數(shù)范圍內，采用中心組合試驗，磨制鉆頭鉆削碳纖維復合材料，在保證鉆削溫度不超過碳纖維復合材料中樹脂固化溫度的條件下，以鉆削力最小為目標函數(shù)，進一步優(yōu)化麻花鉆的后角α、鉆尖角2Φ、螺旋角β和橫刃長度h，獲得與碳纖維復合材料適配性良好的鉆頭結構參數(shù)，最后研磨獲得鉆頭成品。
[0017]使用該鉆頭加工碳纖維復合材料孔時，采用常規(guī)的工裝夾具即可，但是需要設定鉆頭轉速為2250 r/min?2500r/min，進給速度0.015 mm/r?0.02mm/r，本發(fā)明優(yōu)選選擇為鉆頭轉速為2350 r/min，進給速度0.018 mm/r。
[0018]采用上述鉆頭和加工方法獲得的碳纖維復合材料的連接或裝配孔，孔的表面粗糙度精度等級高，所加工的孔的入口不會出現(xiàn)毛刺、以及出口不會出現(xiàn)分層、撕裂現(xiàn)象，有效提高了碳纖維復合材料產品加工的產品合格率。
[0019]以上結合附圖對本發(fā)明的實施方式作了詳細說明，但本發(fā)明不限于所描述的實施方式。對于本領域的技術人員而言，在不脫離本發(fā)明原理和精神的情況下，對這些實施方式進行多種變化、修改、替換和變型，仍落入本發(fā)明的保護范圍內。
【主權項】
1.一種適用于碳纖維復合材料的孔加工鉆頭，其特征在于該鉆頭的直徑為4_?6_，鉆尖角為92.5°?97.5°，螺旋角為25°?30°，后角為20°?25。，橫刃長度為鉆頭直徑0.02?0.03倍。2.根據(jù)權利要求1所述的一種適用于碳纖維復合材料的孔加工鉆頭，其特征在于鉆頭的直徑為6mm，鉆尖角為96°，螺旋角為28°，后角為25°，橫刃長度為鉆頭直徑0.028倍。3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種適用于碳纖維復合材料的孔加工鉆頭，其特征在于鉆頭前后刀面表面粗糙度為0.5 um?1.0um。4.根據(jù)權利要求3所述的一種適用于碳纖維復合材料的孔加工鉆頭，其特征在于鉆頭前后刀面表面粗糙度為0.65um。5.—種適用于碳纖維復合材料的孔加工方法，其特征在于鉆頭轉速為2250r/min?2500r/min，進給速度 0.015 mm/r ?0.02mm/r。6.根據(jù)權利要求5所述的一種適用于碳纖維復合材料的孔加工方法，其特征在于鉆頭轉速為2350 r/min，進給速度0.018 mm/r。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種適用于碳纖維復合材料的孔加工鉆頭及孔加工方法，該鉆頭的直徑為6mm，鉆尖角為96°，螺旋角為28°，后角為25°，橫刃長度為鉆頭直徑0.028倍，鉆頭前后刀面表面粗糙度為0.65um。具體使用是設定鉆頭轉速為2350？r/min，進給速度0.018？mm/r。本發(fā)明有效解決和避免了碳纖維復合材料孔加工存在的入口處出現(xiàn)毛刺以及出口處出現(xiàn)分層、甚至撕裂的現(xiàn)象，有效提高碳纖維復合材料孔加工的精度，以及提高了碳纖維復合材料產品加工的產品合格率，提高了航空航天以及國防裝備的連接和裝配質量，有效提高了裝備的整機質量。
【IPC分類】B23B35/00, B23B51/00
【公開號】CN105345098
【申請?zhí)枴緾N201510898806
【發(fā)明人】李鵬南, 邱新義, 唐思文, 陳浩, 唐小同, 唐玲艷
【申請人】湖南科技大學
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年12月9日