[发明专利]复合材料用钻头及使用其的机械加工方法及机械加工装置

说明书

本发明公开了一种复合材料用钻头及使用其的机械加工方法及机械加工装置，钻头包括由下到上依次连接的钻头本体、扩孔部、精加工部、钻杆，钻头本体前端设置有切削刃和排屑槽，扩孔部与所述的钻头本体的连接处设置有设置有扩孔刃，在扩孔部上设置有钻唇和屑槽，精加工部包括外圆磨削斜边。本发明钻头本体、扩孔部、精加工部连为一体，能够利用钻头本体锥形部对下孔在将切削阻力抑制得较低的同时进行扩径而进行穿孔加工，不易在加工部分产生飞边，还能够降低对被加工件沿穿孔加工方向施加的推进阻力，对复合材料内的交界面处的剥离力也减少，因此不易产生层间剥离。

技术领域

本发明属于机加工领域，尤其涉及一种复合材料用钻头及使用其的机械加工方法及机械加工装置。

背景技术

碳纤维增强聚合物(CFRP)包括带有不同纤维类型、纤维取向、纤维含量、以及基质材料的范围广泛的复合材料。近年来，纤维增强材料的使用在许多行业一直在稳定地增长。例如，CFRP复合材料由于它们的高比强度和高比刚度已经在航空和汽车行业找到越来越多的应用。随着这种材料使用的增加，将会有对于一种有成本效益的方法的增加的需要，该方法能在此类材料中产生高质量的孔而其尺寸是在狭窄的公差范围内。

然而，CFRP复合材料在加工方面构成巨大的问题。目前，市场是由聚晶金刚钻(PCD)钻头所占据。使用常规的PCD钻头进行钻孔后的典型缺陷包括剥落、纤维拔出、燃烧及其相似的情况。

人们已经认识到剥落和纤维拔出是由刀具推力引起的。钻头的几何形状被认为是影响刀具性能的最重要因素之一。此外，由于纤维增强的高强度，CFRP极具磨损作用，它要求工具具有优异的硬度。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种复合材料用钻头及使用其的机械加工方法及机械加工装置，旨在降低加工碳纤维增强聚合物材料时的退刀缺陷。

本发明是这样实现的，一种复合材料用钻头包括由下到上依次连接的钻头本体、扩孔部、精加工部、钻杆；

所述钻头本体前端设置有切削刃，所述钻头本体上开有排屑槽，所述切削刃的刃部旋转轨迹之间形成排屑槽，所述的切削刃包括至少一个端面主切削刃和至少一个设置在所述钻头本体的外周面的区域中的副切削刃，和在外周侧连接在所述至少一个副切削刃上的外圆磨削斜边；所述的端面主切削刃围绕钻头的纵向交错螺线式延伸，所述的副切削刃自钻头本体延伸到扩孔部；所述的端面主切削刃，其具有至少一个限定几何形状的、带有切削面的第一切削刃，所述第一切削刃与所述钻头本体的中轴线径向间隔开地设置，其中，所述第一切削刃与所述中轴线围成埋头角，所述第一切削刃具有断屑槽，所述断屑槽由所述第一切削刃的切削面和与所述切削面相毗邻并与所述切削面围成肩角的肩面构成；

所述的扩孔部与所述的钻头本体的连接处设置有设置有扩孔刃，在扩孔部上设置有两个钻唇和两个屑槽，每个钻唇带有一个棱面，每个屑槽在棱面附近和扩孔刃交汇，所述的棱面通过曲线斜切面向钻头本体的旋转轴线方向延伸；在所述的扩孔部的钻唇上设置有不等直径的水眼；

所述的精加工部包括外圆磨削斜边，所述的外圆磨削斜边从所述精加工部的前部区域开始，包括具有第一宽度的第一纵向部分和连接在所述第一纵向部分上且具有第二宽度的第二纵向部分；

所述第一纵向部分的宽度小于所述第二纵向部分的宽度；所述的第一纵向部分和第二纵向部分设置至少两个主切削刃和至少两个副切削刃，其中，每个主切削刃对应于一个副切削刃；

所述外圆磨削斜边的第一纵向部分的宽度在0.01mm到0.1mm的范围内，所述外圆磨削斜边的第一纵向部分的区域内设有坚硬的金刚石覆层；

所述外圆磨削斜边的第二纵向部分的宽度在0.3mm至0.8mm范围内。