[发明专利]一直用于树脂基碳纤维复合材料结构孔加工的套料钻刀具

说明书

本发明涉及一种用于树脂基碳纤维复合材料结构孔加工的套料钻刀具，结合航天器用树脂基碳纤维复合材料结构的高质量打孔要求，提出一种用于航天器树脂基碳纤维复合材料结构孔加工的套料钻刀具，由夹持段和刀体组成，刀具切削区内外均采用钎焊方式焊接一定浓度和粒度的金刚石磨粒。本发明是专门用于树脂基碳纤维复合材料结构孔加工的刀具，使用该刀具加工的树脂基碳纤维复合材料结构孔侧壁光滑，无毛刺，无纤维拔出，无分层，而且效率高。

技术领域

本发明涉及机械制造技术领域，具体地，涉及一种用于树脂基碳纤维复合材料结构孔加工的套料钻刀具。

背景技术

树脂基碳纤维复合材料因具有高比强度、低密度、良好的尺寸稳定性、耐磨损、抗高温、电绝缘等性能，显示出比其他传统结构材料更优异的性能，被大量使用在航天器结构上。为了更好的进行装配，往往要对树脂基碳纤维复合材料结构件进行高精度、高质量的制孔加工。

目前航天器树脂基碳纤维复合材料结构件上的装配孔采用传统硬质合金立铣刀进行孔加工。由于树脂基碳纤维复合材料具有材料硬度高、层间强度低、热导率小及各向异性等特性，采用传统硬质合金立铣刀制孔容易出现孔分层、起毛刺、撕裂、表面质量差以及刀具磨损快等缺陷。

为有效改善树脂基碳纤维复合材料结构件的制孔过程，且降低制孔缺陷，提出一种用于树脂基碳纤维复合材料结构孔加工的套料钻刀具。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种用于树脂基碳纤维复合材料结构孔加工的套料钻刀具，解决树脂基碳纤维复合材料杆件打孔中分层、起毛刺、撕裂、表面质量差以及刀具磨损快等问题，适用于航天器树脂基碳纤维复合材料结构的高质量打孔。

本发明提供的一种用于树脂基碳纤维复合材料结构孔加工的套料钻刀具，由夹持段和刀体组成，刀体上设计有套料孔，刀具切削区内外均采用钎焊方式焊接一定浓度和粒度的金刚石磨粒。

进一步，刀具切削区焊接的金刚石磨粒的形状为八面体。

优选的，刀具切削区焊接的金刚石磨粒与刀具外径D满足以下关系：当4mm≤D≤6mm时，刀具切削区内外钎焊的金刚石磨粒粒度为25-30目，磨粒分布10-14列；当7mm≤D≤12mm时，刀具切削区内外钎焊的金刚石磨粒粒度为35-40目；磨粒分布12-16列。

进一步，套料孔孔径d与刀具外径D满足以下关系：当4mm≤D≤6mm时，d＝0.7D；当7mm≤D≤12mm时，d＝0.8D。

进一步，切削区长度L与刀具外径D满足以下关系：当4mm≤D≤6mm时，L＝12mm；当7mm≤D≤12mm时，L＝2D。

进一步，套料孔长度L1与刀具切削区长度L满足以下关系：L1＝L+10mm。

进一步，刀体长度L2与套料孔长度L1满足以下关系：L2＝L1+10mm。

进一步，夹持段长度L3与刀具外径D满足以下关系：当4mm≤D≤6mm时，L3＝12mm；当7mm≤D≤12mm时，L3＝15mm；夹持段直径D1与刀具外径D满足以下关系：当4mm≤D≤6mm时，D1＝D+1mm；当7mm≤D≤12mm时，D1＝D+2mm；

本刀具的原理为：随着刀具旋转，刀具底部的金刚石磨粒压入工件表面后，在正下方产生一个塑性变形区；随着金刚石磨粒的继续压入，压力随之增大，在塑性变形区的正下方产生了中央裂纹与横向裂纹，刀具套料孔内壁、刀具外壁、和底部的金刚石磨粒综合作用，加剧裂纹的扩展，最终使得材料脱离工件表面，形成圆片状切屑。随着刀具沿着轴向进给，刀具侧壁的金刚石磨粒对孔侧壁起到磨削作用。

附图说明

图1为本发明一种用于树脂基碳纤维复合材料结构孔加工的套料钻刀具的整体结构示意图。

具体实施方法