[发明专利]钎焊结构的碳纤维增强复合材料的专用金刚石钻头

说明书

技术领域：

本发明涉及一种机械加工刀具，特别是一种加工碳纤维复合材料的钻孔刀具。

背景技术：

20世纪80年代后服役的战机均大量采用碳纤维增强复合材料，复合材料的用量已成为衡量飞机性能的重要指标之一。例如，法国阵风战机的复合材料用量占40%，瑞典JAS39战机占30%，欧洲“台风”战机大于40%，美国的杀手锏武器B-2战略轰炸机占到50%，美国空军最新的F-22“猛禽”战斗机复合材料用量达到了35%。1984年，日本东丽公司成功研制出高强度、大伸长量的碳纤维T800H，1986年，又研发成功T1000。随后，日本东邦、三菱人造丝公司和美国Hexcel公司相继研制出同类高性能碳纤维，为制造大飞机提供了新型复合材料。从此，碳纤维增强复合材料在大飞机上的用量直线上升碳纤维增强复合材料具有比强度高、比模量高、减振性好等优点，在航空航天领域得到了广泛应用，在汽车、医疗器械、体育器械等行业的应用也日益增多。随着碳纤维增强复合材料用领域的扩大，解决碳纤维增强复合材料的高精度、高效加工问题也日益迫切。碳纤维增强复合材料上钻孔加工时，容易产生分层、劈裂、烧伤等缺陷，其中尤以分层、劈裂对加工质量影响最大。据介绍，在AV-8B飞机的制造中，由于碳纤维增强复合材料钻孔分层、劈裂导致的零件不合格率占全机碳纤维增强复合材料零件不合格率的60％以上。　　出现分层、劈裂现象的主要原因为：（1）碳纤维增强复合材料叠层板由碳纤维层铺叠而成，层与层之间用树脂粘结。由于碳纤维增强复合材料是一种各向异性材料，其机械性能在不同方向各不相同，材料沿纤维铺层方向强度较高，而垂直于纤维铺层方向的强度则取决于树脂粘结强度，一般情况下，层间结合强度仅为纤维方向强度的2．2％。（2）钻孔加工时，存在垂直于纤维铺层方向的轴向力Fz，从而在叠层板内产生正应力，当切削力产生的正应力超过树脂结合强度，则会出现树脂断裂、纤维层分层或劈裂等现象，轴向力越大，分层、劈裂现象越严重。因此，解决分层、劈裂问题的一个有效途径是减小钻削轴向力。在钻削加工中，轴向力主要受钻削参数、刀具材料和钻型等因素影响。　　我国目前还没有钻削碳纤维增强复合材料的专用刀具。复合材料应用部门目前主要采用YG类硬质合金麻花钻，如YG6X、YG8和Y330。这种刀具制造简单，成本低，易于刃磨，对机床设备要求低。但使用寿命低，一般钻削30~40个孔后，就需要进行刃磨。为了提高刀具的使用寿命，一些刀具厂商对刀具进行表面涂层处理，如氮铝化钛涂层和金刚石涂层。    

 发明内容：

本发明提供一种钎焊结构的碳纤维增强复合材料的专用金刚石钻头，有效解决碳纤维增强复合材料分层、劈裂问题。

本发明的目的是这样实现的：

 一种钎焊结构的碳纤维增强复合材料的专用套料金刚石钻头，其组成包括：刀柄、连接所述的刀柄的刀体，在所述的刀体侧壁上开有清屑孔，在所述的刀体的头部连接钻头，所述的钻头带有一组槽口。

所述的钎焊结构的碳纤维增强复合材料的专用套料金刚石钻头，所述的刀体的头部通过高温钎焊连接所述的钻头，所述的槽口为4个，金刚石粒度为40-45目，均布在切削刃的位置, 锥顶角45-48°

所述的钎焊结构的碳纤维增强复合材料的专用套料金刚石钻头，所述的清屑孔为长圆孔。

所述的钎焊结构的碳纤维增强复合材料的专用套料金刚石钻头，所述的钻头外径为3-14mm，壁厚1.1mm导孔钻直径为钻头外径的25%-32%。

所述的钎焊结构的碳纤维增强复合材料的专用套料金刚石钻头，所述的钻头外径为6mm或者8mm或者10mm或者12mm或者14mm，壁厚1.1mm导孔钻直径为钻头外径的30%，并且所述的导孔钻的每一级之间的直径差以及所述的导孔钻与所述的钻头之间的直径差不大于6mm，最终钻头外径大于9mm时采用阶梯导孔钻,。

有益效果：

本发明的锥体部分开有两条对称螺旋状的分屑槽，起容屑、排屑作用，可避免切屑堵塞、烧伤工件。

导孔钻起预钻孔作用，以避免钻芯处因切削速度为零而导致切削条件恶化。小直径导孔钻也会产生微小切削缺陷，但由于其直径范围小于最终孔径，可在金刚石钻头钻削过程中被切除。