[实用新型]用于碳纤维复合材料铝合金的叠层材料钻孔加工的刀具

说明书

技术领域

本实用新型涉及机加工设备，尤其涉及一种钻孔加工刀具。

背景技术

随着航空航天工业的不断发展，许多产品对材料提出了高强度轻量化的要求。碳 纤维复合材料+铝合金的叠层就完全具有质量轻、强度大、耐磨性高、抗疲劳性能好、耐高温 好等优点，因此碳纤维复合材料+铝合金的叠层正被广泛应用于航空航天，而航空航天技术 中制孔是重要的一环，所以选择合适的刀具和工具才是保证制孔质量最重要的。

目前现有工艺是两层材料分开制初孔，然后再把两层材料合并起来，一点一点铰 到终孔，工作效率效率低下。由于两层材料所适用的钻孔刀具的参数各不相同，如果使用任 何一款对于某层材料适用的刀具统一制孔都会在钻削另一层材料时造成缺陷，刀具寿命 短，钻出来的孔质量差。碳纤维复合材料极易出现材料烧伤、分层、毛刺、撕裂等缺陷等，而 铝又会出现孔壁光洁度不好，孔径超差等造成产品不合格等，给客户带来较大成本压力；同 时刀具上分刀步骤多、刀具磨损快、刀具数量导致成本高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种能够更好地适用于碳纤维复合材 料-铝合金的叠层材料装配后整体钻孔加工的特种刀具，既能有效减少碳纤维复合材料层 出现材料烧伤、分层、毛刺、撕裂等缺陷，又能保证铝合金材料层良好的孔壁光洁度和孔径 精度。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种用于碳纤维复合材料铝合金的叠层材料钻孔加工的刀具，包括工作部和柄 部，所述的工作部包括设置于前端的钻孔工作部，所述刀具的材料选择整体硬质合金，所述 的钻孔工作部包括设置于前端的第一钻孔工作部及所述第一钻孔工作部后端的第二钻孔 工作部，所述的第一钻孔工作部的第一钻尖角为118°，所述的第二钻孔工作部的第二钻尖 角为15°，所述钻尖角为刀具该部切削刃的旋转锥面的顶角。

所述刀具的后角角度最好设为18°。

所述的第一钻孔工作部的轴向长度最好为2.0mm。

所述刀具的螺旋角最好为10°。

本实用新型的刀具首先材料选择整体硬质合金，整体硬质合金有很好的刚性和尺 寸精度，确保钻孔的加工质量。在刀具尺寸设计中，很多因素对钻孔质量都有影响，为了减 小推进力、避免纤维材料的撕裂现象而减小钻尖角度，但是为了刀具寿命和铝材料的钻孔 质量又必需增大钻尖角度，这两者之间是矛盾的，所以选择合适的刀具钻型是非常困难的， 因为这两种材料在切削过程中表现出完全不同的特性(铝合金有良好的导热性加工出来的 孔一般会因为热膨胀原因孔径变大，排屑和断屑要求是非常高的；而碳纤维复合材料导热 性差加工中会出现缩孔现象，排屑不用考虑；同时刀具的耐磨性又是一个问题角度越大耐 磨性越好)。复合材料在钻孔加工时通常长切削刃，因为碳纤维应当沿着切削刃发生剪切作 用，而长切削刃需通过小钻尖角实现。众所周知，钻尖角在低于90°或高于150°时，是可以帮 助降低钻孔出口处的毛刺高度。所以设计双钻尖角，第一钻尖角118°，第二钻尖角15°。此 外，复合材料的钻孔加工还应降低轴向力，以避免在退刀是发生加工材料层裂。这个特点可 以用非常锋利的切削刃槽型，后角角度设为18°(标准钻头后角一般在8-14°，大后角能够使 后刀面上热量降低，减少刀侧面因高温的磨损)。

后角角度为18°、螺旋角约为10°、第一钻孔工作部的轴向长度为2.0mm时刀具的综 合切削性能和加工质量都是最好的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例 或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅 是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提 下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型用于碳纤维复合材料铝合金的叠层材料钻孔加工的刀具的结构 示意图。

图中：

工作部1柄部2钻孔工作部101

第一钻孔工作部1011第二钻孔工作部1012

第一钻尖角α第二钻尖角β

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述。