[发明专利]一种碳纤维增强复合材料的降温清洁钻削系统

说明书

本发明公开一种碳纤维增强复合材料的降温清洁钻削系统，包括加工单元、降温单元和清洁单元，加工单元包括刀头和刀杆，刀杆靠近刀头的螺旋槽上开设有排屑孔，刀头的后刀面开设有注气孔，排屑孔较注气孔的孔径大，降温单元包括冷却气源，清洁单元包括负压罩和气泵，工作时，冷却气源通过第一通道利用注气孔向刀头的后刀面输送冷却气体，以降低刀头后刀面与工件摩擦产生的高温，与此同时，气泵抽气，令负压罩内腔形成负压状态，加工产生的切屑在负压作用下由排屑孔进入第二通道内，达到迅速收集切屑的目的，输送冷却气体和吸收排屑同时进行，相当于形成了气流回路，能够有效降低切屑摩擦和钻削部位的温度，减少切削热，提高加工质量。

技术领域

本发明涉及碳纤维增强复合材料加工设备技术领域，特别是涉及一种碳纤维增强复合材料的降温清洁钻削系统。

背景技术

碳纤维增强复合材料具有轻质、高强等特点，广泛用于航空航天、军工国防等高端制造领域。然而，碳纤维增强复合材料切屑为粉末状，在钻削过程中，切削温度高，排屑不畅，切屑与刀具和孔壁摩擦，刀具磨损快，导致刀具寿命短、孔壁质量较差等缺陷。传统钻削方法中，碳纤维增强复合材料的粉末状切屑排屑困难，且会造成环境污染。而排屑不畅会导致降低刀具耐用度，使得钻削效率和加工质量一定程度上受到限制。当切削温度高于基体树脂的玻璃化温度时，热损伤缺陷严重，易产生软化、烧蚀等现象，尤其是在钻深孔时更为凸显。目前碳纤维增强复合材料的制孔多采用外部吸尘以及使用内冷式钻头注入冷却液等方法，但是仍然无法解决钻孔过程热损伤以及排屑不畅的问题，导致碳纤维增强复合材料加工质量降低。

因此，如何改变现有技术中，碳纤维增强复合材料钻孔加工过程中排屑不畅和热损伤的问题，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种碳纤维增强复合材料的降温清洁钻削系统，以解决上述现有技术存在的问题，避免碳纤维增强复合材料钻孔加工过程中出现排屑不畅和热损伤的现象，提高碳纤维增强复合材料的加工质量。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种碳纤维增强复合材料的降温清洁钻削系统，包括加工单元、降温单元和清洁单元，所述加工单元包括刀头和刀杆，所述刀杆能够与加工机床可拆卸连接，所述刀头能够对碳纤维复合材料进行钻削加工，所述刀头位于所述刀杆远离加工机床的一侧，所述刀头的后刀面开设有注气孔，所述刀杆靠近所述刀头的一端的螺旋槽上开设有排屑孔，所述排屑孔的孔径较所述注气孔的孔径大，所述刀杆内设置第一通道和第二通道，所述降温单元包括冷却气源，所述冷却气源通过所述第一通道与所述注气孔相连通，所述冷却气源能够向所述第一通道内输送冷却气体，所述清洁单元包括负压罩和气泵，所述负压罩通过所述第二通道与所述排屑孔相连通，所述气泵与所述负压罩相连通，所述负压罩的腔体内能够保持负压状态。

优选地，所述降温单元还包括冷气罩，所述第一通道、所述冷却气源均与所述冷气罩的内腔相连通，所述冷气罩、所述负压罩均套装于所述刀杆的外部，所述刀杆的一端可转动地穿过所述冷气罩、所述负压罩并与所述刀头相连，所述冷气罩与所述刀杆之间、所述负压罩与所述刀杆之间均设置密封元件。

优选地，所述刀杆远离所述刀头的一端设置进气孔和出屑孔，所述进气孔通过所述第一通道与所述注气孔相连通，所述进气孔位于所述冷气罩的内腔中，所述出屑孔通过所述第二通道与所述排屑孔相连通，所述出屑孔位于所述负压罩的内腔中。

优选地，所述冷气罩能够与加工机床相连，所述负压罩位于所述冷气罩的底部，所述冷气罩、所述负压罩同轴设置，所述负压罩为分体式结构。

优选地，所述刀杆为双螺旋结构，所述第一通道、所述第二通道均为螺旋状，所述排屑孔位于所述刀杆的螺旋槽内。

优选地，所述第一通道、所述第二通道的径向截面均为椭圆形。

优选地，所述加工单元还包括刀柄，所述刀柄与所述刀杆可拆装连接，所述刀柄能够与加工机床相连。