[实用新型]一种用于加工CFRP和铝合金的叠层构件的手工钻头

说明书

一种用于加工CFRP和铝合金的叠层构件的手工钻头，包括：依次连接的柄部与刃部，所述刃部包括依次相邻设置的横刃、第一主切削刃、第二主切削刃、第三主切削刃与副切削刃，所述副切削刃呈螺旋状设置，由于刃部包括依次相邻设置的横刃、第一主切削刃、第二主切削刃、第三主切削刃与副切削刃，刃部起切削作用。

技术领域

本实用新型涉及叠层构件制孔技术领域，尤其涉及一种用于加工CFRP和铝合金的叠层构件的手工钻头。

背景技术

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)及铝合金(Al)因其高强轻质的特性广泛应用于航空航天领域。机翼肋板、机身筒段等部件大量使用CFRP/Al叠层构件。由于航空航天领域中设备的零部件尺寸巨大，无法安装进入数控机床，需要在装配现场进行孔加工，此时制孔过程会受到空间的限制。对于一些狭小工位，机械臂等大型自动化制孔设备无法进入，必须需依靠工人手持钻枪进行手工制孔。

由于CFRP与Al本身材料性能的差异，孔加工时需要使用不同的加工参数进行加工，数控机床或机械臂等制孔设备可以实现变参数加工。面对 CFRP/Al叠层构件的加工，相较数控机床或机械臂等制孔设备而言，手工制孔面临更为严峻的挑战，手工钻制孔过程中无法自动调整加工参数，且进给轴向力需要依赖工人经验进行控制，难以保证制孔质量的稳定。而且CFRP和航空铝合金均属于典型的难加工材料，CFRP出入口极易出现毛刺、分层、撕裂等缺陷，铝合金出口极易出现翻边、毛刺。若CFRP孔口有毛刺、撕裂、分层等损伤，将会大大地降低构件的性能甚至导致构件报废，若Al孔口有翻边、毛刺等损伤，将会影响合格率，额外增加去毛刺工艺又会严重影响加工效率，增加加工成本。在用普通麻花钻以及当前现有的各种类型钻进行手工制孔时，还会出现钻削费力，制孔效率低等问题。

因此，如何提供一种用于加工CFRP和铝合金的叠层构件的手工钻头，以方便对叠层构件进行高质高效制孔加工成为亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于如何提供一种用于加工CFRP和铝合金的叠层构件的手工钻头，以方便对叠层构件进行制孔加工。

为此，根据第一方面，本实用新型实施例公开了一种用于加工CFRP和铝合金的叠层构件的手工钻头，包括：依次连接的柄部与刃部，所述刃部包括依次相邻设置的横刃、第一主切削刃、第二主切削刃、第三主切削刃与副切削刃，所述副切削刃呈螺旋状设置，所述横刃的长度为钻头直径的1/30至1/15之间，有利于保证钻头的定心能力，并减小钻头的轴向力，进而减小碳纤维增强树脂基复合材料和铝合金的叠层构件变形和出口加工损伤。如果横刃长度小于钻头直径的1/30会导致其强度低，钻入不稳定，且容易产生崩刃。如果横刃长度大于钻头直径的1/15则会使得钻入轴向力过大，导致复材出入口的分层、撕裂损伤。

本实用新型进一步设置为，所述第一主切削刃的顶角为110～150°，本实用新型中采用110～150°这样不同于一般数值的较大的第一主切削刃顶角有助于钻头轻松钻入材料，使得钻削过程更为省力。

本实用新型进一步设置为，所述第二主切削刃的顶角为50～90°，本实用新型中采用50～90°这样较小的第二主切削刃顶角可有助于减小轴向力，抑制 CFRP制孔损伤，可明显的提升制孔质量。

本实用新型进一步设置为，所述第三主切削刃的顶角为140～180°，本实用新型中采用这样较大的第三主切削刃顶角可减小铝合金出口毛刺，进一步提升制孔质量。

本实用新型进一步设置为，所述副切削刃的倒锥量为0.5/100-1.5/100。本实用新型中采用这样较大的倒锥量有助于减小副切削刃与孔壁之间的摩擦，减少切削热的产生及刀具磨损。

本实用新型进一步设置为，所述第一主切削刃的前角与所述第二主切削刃的前角均为8～15°，本实用新型中通过优化设置专门第一主切削刃的前角与所述第二主切削刃的前角，保证了其锋利性，能有效切断纤维。