碳纤维复合材料专用钻头的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种在碳纤维复合材料的切削加工中，具有降低制孔缺陷，并且发挥优异的耐磨性和较长寿命的专用钻头。本发明的碳纤维复合材料专用钻头，其包括：刀杆，所述刀杆有两条螺旋形的沟槽，所述沟槽边缘有倒角型结构。所述沟槽的尾部为钻头主体。所述钻头主体有两级主后刀面；所述第一级主后刀面构成第一重锋角，所述第一级主后刀面横刃较长，并采用加强的芯厚；所述第二级主后刀面构成圆弧形的第二重锋角，所述两级主后刀面构成较长的主切削刃。所述两级主后刀面的末端为分屑槽。所述钻头主体边缘为两个外缘切削刃。本钻头可以应用于切削加工中，能够降低制孔缺陷，具有较好的耐磨性，并具有较长寿命。
【专利说明】碳纤维复合材料专用钻头
【技术领域】
[0001]本发明专利涉及专用钻头结构的设计，属于碳纤维复合材料加工领域。
【背景技术】
[0002]针对碳纤维复合材料的加工目前最主要采用的是钻削加工，但是钻削加工时，由于层间结合剂的强度和纤维本身强度不同以及纤维与切削刃角度不同时表现出的不同的性能，导致钻孔时容易产生毛刺、撕裂、分层等缺陷。
[0003]目前，针对碳纤维复合材料的钻削多是采用麻花钻，且参照钻削金属材料的切削参数选择碳纤维复合材料的切削参数或对切削参数进行一定程度的改进，但由于碳纤维复合材料易分层、表面剥离、起毛刺以及树脂纤维崩缺的问题，使刀具的磨损量大、刀具寿命较短。
[0004]因此，需要对碳纤维复合材料加工刀具进行专门设计。
【发明内容】
[0005]本发明目的提供一种碳纤维复合材料专用钻头，通过对钻头的设计，能够克服加工过程中出现的刀具磨损严重，孔加工质量不高的问题。
[0006]本发明提出的碳纤维复合材料专用钻头，其主体为刀杆1，所述刀杆I为柱形结构，刀杆I上均匀布置有两条螺旋形沟槽2，刀杆I与两条沟槽2共同构成麻花状结构，所述刀杆I的尾部为钻头主体4，其中:
所述钻头主体4包括第一级主后刀面5和第二级主后刀面9，所述第一级主后刀面5共有四片，位于钻头主体4端部的中间，第一级主后刀面5两两相交构成伞状结构，位于左边的两片第一级主后刀面5与位于右边的两片刀平面之间的交线构成横刃7，且位于左边的两片第一级主刀面5与位于右边的两片第一级主后刀面之间呈112°夹角，所述夹角构成第一重锋角8，所述第二级主后刀面9共有两片，其中一片位于左边的两片第一级主刀面5外围，另一片位于右边的两片第一级主刀面5外围，且第二级主后刀面9与第一级主刀面5的连接处构成第二重锋角10 ;所述第二级主后刀面9末端为分屑槽12 ;所述第一重锋角8的角度较大，第二重锋角10角度较小；所述较大的第一重锋角8在轴向脆断破坏碳纤维复合材料的内部织构，所述较小的第二重锋角10能增强制孔能力，降低切削力，有效地剪切材料层间结构，缓解分层问题；所述钻头主体外缘即刀杆I沟槽以外的区域设有第一切削刃13和第二切削刃14，第一切削刃13位于分屑槽12下方，第一切削刃13和第二切削刃14夹角为120° ;所述第一切削刃13和第二切削刃14可进行外缘切削，可防止切削过程中出现的破裂和磨损等现象。
[0007]本发明中，所述沟槽2两边呈倒角形钻体结构，可加强刀刃强度，避免崩损。
[0008]本发明中，所述第二级主后刀面9采用弧状结构，有利于切削的分流。
[0009]本发明中，所述第二级主后刀面9的尾端的分屑槽I呈锅状结构，有利于排屑及切削液的流入。[0010]本发明中，所述横刃7采用加强的芯厚结构。所述加强的芯厚能够防止钻头因为扭转和振动弯曲变形，并在一定程度上延长刀具的使用寿命。
[0011]本发明中，所述钻头材质为聚晶金刚石(P⑶)。
[0012]本发明的有益效果在于:本钻头可以应用于切削加工中，能够降低制孔缺陷，具有较好的耐磨性，并具有较长寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明所提供的碳纤维复合材料专用钻头的主视图。
[0014]图2是本发明所提供的碳纤维复合材料专用钻头的俯视图。
[0015]图3是本发明所提供的碳纤维复合材料专用钻头的旋转视图。
图中标号:I为刀杆，2为沟槽，3为倒角型钻体结构，4为钻头主体，5为第一级主后刀面，6为第一级主后刀面的左边两边与右边两边夹角，7为横刃，8为第一重锋角，9为第二级主后刀面，10为第二重锋角，11为加强芯，12为分屑槽，13为第一切削刃，14为第二切削刃。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述:
实施例1:
碳纤维复合材料专用钻头如图1-3所示，由刀杆I和钻头主体4构成，刀杆I呈圆柱形结构，刀杆I上均匀开有两条螺旋形的沟槽2，每条沟槽2的两条边设计成倒角型钻体结构3，刀杆I与沟槽2共同构成麻花状的整体结构。
[0017]钻头主体4包括第一级主后刀面5和第二级主后刀面9，第一级主后刀面5共有四片，位于钻头主体4端部的中间，第一级主后刀面5两两相交构成伞状结构，位于左边的两片第一级主后刀面5与位于右边的两片刀平面之间的交线构成横刃7，且位于左边的两片第一级主刀面5与位于右边的两片第一级主后刀面之间呈112°夹角，夹角构成第一重锋角8，第二级主后刀面9共有两片，其中一片位于左边的两片第一级主刀面5外围，另一片位于右边的两片第一级主刀面5外围，且第二级主后刀面9与第一级主刀面5的连接处构成第二重锋角10 ;所第二级主后刀面9末端为分屑槽12 ;第一重锋角8的角度较大，第二重锋角10角度较小；较大的第一重锋角8在轴向脆断破坏碳纤维复合材料的内部织构，较小的第二重锋角10能增强制孔能力，降低切削力，有效地剪切材料层间结构，缓解分层问题；钻头主体外缘即刀杆I沟槽以外的区域设有第一切削刃13和第二切削刃14，第一切削刃13位于分屑槽12下方，第一切削刃13和第二切削刃14夹角为120° ;第一切削刃13和第二切削刃14可进行外缘切削，可防止切削过程中出现的破裂和磨损等现象。
[0018]本发明中，沟槽2两边呈倒角形钻体结构，可加强刀刃强度，避免崩损。第二级主后刀面9采用弧状结构，有利于切削的分流。第二级主后刀面9的尾端的分屑槽I呈锅状结构，有利于排屑及切削液的流入。横刃7采用加强的芯厚结构。所述加强的芯厚能够防止钻头因为扭转和振动弯曲变形，并在一定程度上延长刀具的使用寿命。
[0019]本发明碳纤维复合材料专用钻头，在其钻头主体的边缘分别设计有外缘第一切削刃13、第二切削刃14，两个切削刃平面夹角为120°，可进行外缘切削。
[0020]本钻头可以应用于切削加工中，能够降低制孔缺陷，具有较好的耐磨性，并具有较长寿命。
【权利要求】
1.碳纤维复合材料专用钻头，其主体为刀杆(I)，所述刀杆(I)为柱形结构，刀杆(I)上均匀布置有两条螺旋形沟槽(2)，刀杆(I)与两条沟槽(2)共同构成麻花状结构，所述刀杆(I)的尾部为钻头主体(4)，其特征在于: 所述钻头主体(4)包括第一级主后刀面(5)和第二级主后刀面(9)，所述第一级主后刀面(5)共有四片，位于钻头主体(4)端部的中间，第一级主后刀面(5)两两相交构成伞状结构，位于左边的两片第一级主后刀面(5)与位于右边的两片刀平面之间的交线构成横刃(7)，且位于左边的两片第一级主刀面(5)与位于右边的两片第一级主后刀面之间呈112°夹角，所述夹角构成第一重锋角(8)，所述第二级主后刀面(9)共有两片，其中一片位于左边的两片第一级主刀面(5)外围，另一片位于右边的两片第一级主刀面(5)外围，且第二级主后刀面(9)与第一级主刀面(5)的连接处构成第二重锋角(10);所述第二级主后刀面(9)末端为分屑槽(12);所述第一重锋角(8)的角度较大，第二重锋角(10)角度较小；所述较大的第一重锋角(8)在轴向脆断破坏碳纤维复合材料的内部织构，所述较小的第二重锋角(10)能增强制孔能力，降低切削力，有效地剪切材料层间结构，缓解分层问题；所述钻头主体外缘即刀杆I沟槽以外的区域设有第一切削刃(13)和第二切削刃(14)，第一切削刃(13)位于分屑槽(12)下方，第一切削刃(13)和第二切削刃(14)夹角为120° ;所述第一切削刃(13)和第二切削刃(14)可进行外缘切削，可防止切削过程中出现的破裂和磨损等现象。
2.根据权利要求1所述的专用钻头，其特征在于所述沟槽(2)两边呈倒角形钻体结构，可加强刀刃强度，避免崩损。
3.根据权利要求1所述的专用钻头，其特征在于所述第二级主后刀面(9)采用弧状结构，有利于切削的分流。
4.根据权利要求1所述的专用钻头，其特征在于所述第二级主后刀面(9)的尾端的分屑槽(I)呈锅状结构，有利于排屑及切削液的流入。
5.根据权利要求1所述的专用钻头，其特征在于所述横刃(7)采用加强的芯厚结构，所述加强的芯厚能够防止钻头因为扭转和振动弯曲变形，并在一定程度上延长刀具的使用寿命O
【文档编号】B23B51/02GK104028812SQ201410264146
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月16日 优先权日:2014年6月16日
【发明者】刘广军, 陈涛, 韩邦鑫, 卞永明, 包小凡, 杨锋 申请人:同济大学, 哈尔滨理工大学