一種用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料鉆孔的電鍍金剛石刀具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種鉆孔刀具，具體涉及到用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料鉆孔的電鍍金剛石刀具。
【背景技術(shù)】
[0002]復(fù)合材料是指由兩種或兩種以上不同物質(zhì)以不同方式組合而成的材料，它具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、比剛度大、減振和抗疲勞性能好、耐腐蝕等諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運(yùn)輸、生物醫(yī)療及體育用品等領(lǐng)域。隨著復(fù)合材料的迅速發(fā)展和日益廣泛的應(yīng)用，復(fù)合材料制件的成型與加工也變得越來(lái)越重要。鉆孔是復(fù)合材料制造過(guò)程中最重要的加工工序之一，由于復(fù)合材料具有硬度高、強(qiáng)度大、導(dǎo)熱性差、各向異性、層間強(qiáng)度低等特點(diǎn)，在鉆孔過(guò)程中容易出現(xiàn)撕裂、毛刺和分層等問(wèn)題，造成工件表面質(zhì)量下降，又由于各向異性的存在，刀具與工件表面摩擦產(chǎn)生熱量，切削力很大，刀具磨損嚴(yán)重[1?3]。
[0003]國(guó)內(nèi)外對(duì)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料鉆孔刀具做了很多的研究，主要涉及到優(yōu)化刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、采用先進(jìn)刀具材料、新增表面涂層技術(shù)等熱門領(lǐng)域。其中纖維增強(qiáng)復(fù)合材料鉆孔刀具的材料以硬質(zhì)合金、聚晶金剛石以及兩者的結(jié)合為主。硬質(zhì)合金刀具可以通過(guò)刃磨形成各種幾何結(jié)構(gòu)，從而防止分層并快速切斷纖維，但是硬質(zhì)合金刀具的抗磨損性能不足，刃口磨損鈍化將造成制孔質(zhì)量下降。聚晶金剛石刀具，通過(guò)與硬質(zhì)合金整體燒結(jié)后，再進(jìn)行刃磨，可獲得高硬度和高強(qiáng)度的刃口，從而很好地切斷纖維，但是聚晶金剛石刀具抗沖擊性能較差，容易產(chǎn)生崩刃。在硬質(zhì)合金刀具表面涂上金剛石涂層可以很好的提高刀具的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，同時(shí)獲得低的摩擦系數(shù)，進(jìn)而提高加工表面質(zhì)量并減少各種缺陷的產(chǎn)生。其它的在改變刀具結(jié)構(gòu)方面的研究，如對(duì)刀具刀尖刃性和刃型的改良優(yōu)化設(shè)計(jì)等，雖然減少了加工表面各種缺陷的產(chǎn)生并提高了加工表面質(zhì)量，但是刀具的抗磨損性能及使用壽命等方面不能得到很好的改善[4]。
[0004]參考文獻(xiàn):
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【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料鉆孔的電鍍金剛石刀具，可以解決現(xiàn)有技術(shù)中纖維增強(qiáng)復(fù)合材料鉆孔加工容易出現(xiàn)分層、撕裂和毛刺等現(xiàn)象的技術(shù)問(wèn)題。
[0010]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料鉆孔的電鍍金剛石刀具，包括圓柱體的刀桿，所述刀桿的前端設(shè)有表面電鍍有金剛石顆粒的刀頭，所述刀頭包括徑向均布的多個(gè)切削部和多個(gè)排肩槽，切削部和排肩槽按照周向交錯(cuò)布置，所有切削部的外表面均為同一圓柱面的一部分;切削部位于刀頭的前端，所述排肩槽與刀頭等長(zhǎng);每個(gè)切削部包括后刀面和前刀面;所述后刀面與所在切削部的端面重合;所述前刀面與排肩槽的一個(gè)側(cè)面共面，所述前刀面的法線方向與刀頭旋轉(zhuǎn)線速度方向一致;所述前刀面與所述后刀面的交叉處為圓弧形的主切削刃；刀頭端部的中央位置處設(shè)有與多個(gè)排肩槽貫通的預(yù)存肩槽。
[0011]其中，所述切削部和排肩槽7的個(gè)數(shù)均為三個(gè)，每個(gè)切削部的橫截面形狀均分別為120°的扇形面。所述切削部的端面與刀桿的軸向之間的夾角為-70°?+70°，優(yōu)選為90°。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0013](I)本實(shí)用新型刀頭具有多個(gè)均勻分布的扇形切削部，使用該刀具進(jìn)行纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的鉆孔(鉆通孔)加工，可以提尚鉆孔效率；
[0014](2)由于刀頭前端每個(gè)切削部的兩個(gè)側(cè)面可隨刀具的旋轉(zhuǎn)方向分別作為前刀面，即每個(gè)切削部均存在有兩個(gè)主切削刃，增加了刀具的使用壽命；
[0015](3)采用預(yù)存肩槽來(lái)連接多個(gè)排肩槽，減小切削力，增加排肩和散熱能力，進(jìn)一步延長(zhǎng)刀具的使用壽命；
[0016](4)對(duì)于整個(gè)刀頭部分，表面鍍上金剛石顆粒，有效的增加了刀具的強(qiáng)度、硬度、耐磨性，同時(shí)降低摩察系數(shù)，從而改善加工表面質(zhì)量，降低加工缺陷的產(chǎn)生，同時(shí)提高刀具的使用壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料鉆孔的電鍍金剛石刀具的主視圖；
[0018]圖2是圖1所示電鍍金剛石刀具的左視圖；
[0019]圖3是本實(shí)用新型電鍍金剛石刀具的立體輪廓示意圖；
[0020]圖4是圖3所示電鍍金剛石刀具的軸側(cè)圖。
[0021 ]圖中:1-刀頭，2-導(dǎo)桿，3-后刀面，4-主切削刃，5-前刀面，6_預(yù)存肩槽，7_排肩槽，8-金剛石顆粒。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述，所描述的具體實(shí)施例僅對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行解釋說(shuō)明，并不用以限制本實(shí)用新型。
[0023]如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型一種用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料鉆孔的電鍍金剛石刀具，包括圓柱體的刀桿2，所述刀桿2的前端設(shè)有表面電鍍有金剛石顆粒8的刀頭I，刀頭I的長(zhǎng)度可為15?25mm，所述刀頭I包括徑向均布的多個(gè)切削部和多個(gè)排肩槽7，切削部和排肩槽7按照周向交錯(cuò)布置，所有切削部的外表面均為同一圓柱面的一部分，每個(gè)切削部的橫截面形狀均為扇形面，扇形切削部的數(shù)量?jī)?yōu)選為3個(gè)或4個(gè);切削部位于刀頭的前端，所述排肩槽7與刀頭等長(zhǎng)，排肩槽的寬度可為1.5?2.5mm，排肩槽7的深度可為1.5?2.5mm;每個(gè)切削部包括后刀面3和前刀面5;所述后刀面3與所在切削部的端面重合，所述切削部的端面與刀桿的軸向之間的夾角為-70°?+70°，優(yōu)選為90°，即后刀面3的傾角可為-20°?20°。
[0024]所述前刀面5與排肩槽7的一個(gè)側(cè)面共面，所述前刀面5的法線方向與刀頭旋轉(zhuǎn)線速度方向一致，也即位于刀頭前端的切削部的兩個(gè)側(cè)面分別是在正、反轉(zhuǎn)時(shí)作為前刀面，所述前刀面5與所述后刀面3的交叉處為圓弧形的主切削刃4;刀頭端部的中央位置處設(shè)有與多個(gè)排肩槽7貫通的預(yù)存肩槽6，即預(yù)存肩槽6用于連接所有的排肩槽7，預(yù)存肩槽6的深度可為 1.5 ?2.Smnin
[0025]如圖3所示，本實(shí)用新型電鍍金剛石刀具的主要參數(shù)如下:
[0026]刀頭I的長(zhǎng)度15mm;所述切削部和排肩槽7的個(gè)數(shù)均為三個(gè)，繞刀頭的圓周方向上均勾分布3個(gè)橫截面為扇形的切削部，每個(gè)扇形均為120°的扇形面;排肩槽的寬度為2_，排肩槽7的深度為1.5mm；預(yù)存肩槽6的深度可為1.5mm;主切削刃4的圓角半徑為0.5mm;后刀面3的傾角為0°。
[0027]本實(shí)用新型刀具的基體材質(zhì)選為金屬材料，如可以選用45號(hào)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面淬火處理后再在表面鍍上金剛石顆粒8，本實(shí)用新型刀具硬度高、強(qiáng)度大、耐熱性好和鉆削性能良好等優(yōu)點(diǎn)。
[0028]盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料鉆孔的電鍍金剛石刀具，包括圓柱體的刀桿(2)，其特征在于: 所述刀桿(2)的前端設(shè)有表面電鍍有金剛石顆粒(8)的刀頭(I)， 所述刀頭(I)包括徑向均布的多個(gè)切削部和多個(gè)排肩槽(7)，切削部和排肩槽(7)按照周向交錯(cuò)布置，所有切削部的外表面均為同一圓柱面的一部分;切削部位于刀頭的前端，所述排肩槽(7)與刀頭等長(zhǎng)； 每個(gè)切削部包括后刀面(3)和前刀面(5); 所述后刀面(3)與所在切削部的端面重合； 所述前刀面(5)與排肩槽(7)的一個(gè)側(cè)面共面，所述前刀面(5)的法線方向與刀頭旋轉(zhuǎn)線速度方向一致； 所述前刀面(5)與所述后刀面(3)的交叉處為圓弧形的主切削刃(4); 刀頭端部的中央位置處設(shè)有與多個(gè)排肩槽(7)貫通的預(yù)存肩槽(6)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料鉆孔的電鍍金剛石刀具，其特征在于:所述切削部和排肩槽(7)的個(gè)數(shù)均為三個(gè)，每個(gè)切削部的橫截面形狀均分別為120°的扇形面。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料鉆孔的電鍍金剛石刀具，其特征在于:所述切削部的端面與刀桿的軸向之間的夾角為-70°?+70°。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料鉆孔的電鍍金剛石刀具，其特征在于:所述切削部的端面與刀桿的軸向垂直。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料鉆孔的電鍍金剛石刀具，包括圓柱體的刀桿，刀桿的前端設(shè)有表面電鍍有金剛石顆粒的刀頭，刀頭包括徑向均布的多個(gè)切削部和多個(gè)排屑槽，切削部和排屑槽按照周向交錯(cuò)布置，所有切削部的外表面均為同一圓柱面的一部分；切削部位于刀頭的前端，排屑槽與刀頭等長(zhǎng)；每個(gè)切削部包括后刀面和前刀面；后刀面與所在切削部的端面重合；前刀面與排屑槽的一個(gè)側(cè)面共面，前刀面的法線方向與刀頭旋轉(zhuǎn)線速度方向一致；前刀面與后刀面的交叉處為圓弧形的主切削刃；刀頭端部的中央位置處設(shè)有與多個(gè)排屑槽貫通的預(yù)存屑槽。本實(shí)用新型刀具可以消除現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料鉆孔加工容易出現(xiàn)的分層、撕裂和毛刺等現(xiàn)象。
【IPC分類】B23B51/00
【公開(kāi)號(hào)】CN205254195
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521054607
【發(fā)明人】劉禮平, 戚春亮, 徐建新, 于洪, 余芬
【申請(qǐng)人】中國(guó)民航大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2015年12月15日