[发明专利]用于钻削复合材料构件的刀具的设计方法以及其刀具

摘要

一种钻削刀具的设计方法，所述刀具至少包括具有预定直径的上级钻头和直径大于预定直径的下级钻头，所述方法包括：根据F_a=2A×10^‑1.089γ(f/2)^0.5G₁计算刀具的轴向钻削力，根据$F_T=\frac{\sqrt{2}\mathrm{\π}}{1-v}{\left[\frac{32G_{\mathrm{IC}}M{\{(1-v)+2(1+v){\mathrm{\κ}}^2\}}^2}{(1+v)\{2(1-v)(1+2v^2)-(12-4v+3v^2+3v^3){\mathrm{\κ}}^2-8(1+3v){\mathrm{\κ}}^2\ln \mathrm{\κ}\}}\right]}^{1/2}$计算材料分层临界推力，根据F_a≤F_T计算刀具参数，其中，所述刀具参数包括刀具主刃外径处的前角γ、刀具的顶角2ε、刀具的横刃宽度2w以及刀具的直径2b、2c；以及根据计算得到的刀具参数来设计刀具。

主权项

一种用于钻削复合材料构件的刀具的设计方法，所述刀具至少包括上级钻头和从所述上级钻头连续延伸并且其直径大于所述上级钻头的下级钻头，所述设计方法被设计成当所述下级钻头开始钻削时钻削轴向力小于或等于材料分层临界推力，所述方法包括：‑根据F_a＝2A×10^‑1.089γ(f/2)^0.5G₁计算刀具的轴向钻削力，其中，所述上级钻头的半径被预定，其中，A×10^‑1.089γ＝K_n，A为常数，由刀具几何参数和切削参数所决定，K_n为刀具切削刃上的垂直分力的能量系数，γ为预定的刀具主刃外径处的前角，f为预定的刀具的进给率；其中，ψ为预定的刀具的横刃与水平线的夹角，2ε为预定的刀具的顶角，2w为预定的刀具的横刃宽度，R为待求的下级钻头的半径，D为待求的下级钻头的直径；‑根据计算材料分层临界推力，其中，κ＝b/c，在上述关系式中，b表示所述上级钻头的半径，其如前所述被预定，c表示所述下级钻头的半径，其值即为R值，E表示所述复合材料构件的弹性模量，v表示所述复合材料构件的泊松比，h表示所述复合材料构件的未切削层厚度，G_IC表示临界裂纹扩展能，其中，E、v、h和G_IC均为已知量；‑根据F_a≤F_T计算所述下级钻头的半径c；以及‑根据预定的上级钻头的半径和计算得到的下级钻头的半径c来设计刀具。