双角度复合锥面沉孔加工刀具的制作方法

本发明属于机械加工的技术领域，具体涉及一种双角度复合锥面沉孔加工刀具。

背景技术：

随着航空制造业的发展，具有圆根倒角的螺栓已经越来越广泛地应用于飞机的装配连接。而无圆根倒角螺栓装配的90°圆锥沉孔已经不能满足具有圆根倒角螺栓的装配连接要求，因此，在螺栓装配孔圆柱面和90°沉孔圆锥面的交会处将与螺栓圆根倒角处的圆环面产生干涉，因此，根本达不到飞机装配设计的技术要求，因此，为了解决在螺栓装配孔圆柱面和90°沉孔圆锥面的交会处将与螺栓圆根倒角处的圆环面产生干涉的问题，必须在90°沉孔圆锥面上再增加一个与螺栓圆根倒角相配合的45°圆锥面，这样，才能避免具有圆根倒角螺栓装配后不能产生干涉的问题。而现有的具有圆根倒角螺栓孔锪孔方法主要是先用90°锪钻加工出90°圆锥沉孔，然后，再用钻头近似的进行与螺栓圆根倒角相配合的45°圆锥面。另一种方法是采用碳素结构钢导轴与高速钢锪钻体组合式锪钻，这种结构的锪钻只能完成具有圆根倒角螺栓装配沉孔的铝合金的锪孔加工，而且这种结构锪钻的寿命很低，尤其是加工沉孔45°圆锥面的切削刃，因其强度很差导致一次寿命很低。这2种加工方法的精度差、效率低以及刀具寿命低，因此，不能更好地满足具有圆根倒角螺栓高精度、高效率装配的要求。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种双角度复合锥面沉孔加工刀具，以解决现有技术中的上述问题。

本发明的技术方案为：

一种双角度复合锥面沉孔加工刀具，其包括导轴1、刃部2和柄部3，其中导轴1设置于双角度复合锥面沉孔加工刀具的前端，刃部2位于刀具的中部，柄部3位于刀具的后端，导轴1、刃部2和柄部3为一体的；

其中，在导轴1的前端，导轴1的长度的至少1/4的圆柱面保持完整；

刃部2的切削刃包括加工45°沉孔圆锥面切削刃4和加工90°沉孔圆锥面切削刃5，加工45°沉孔圆锥面切削刃4与加工90°沉孔圆锥面切削刃5相交处的圆角半径应小于0.1mm，且加工45°沉孔圆锥面切削刃4处的容屑槽深度不小于1mm；刃部2的各切削刃前刀面螺旋角为0°～5°，各切削刃的前角为0°～5°，各切削刃的后角为12°～16°。

进一步地，所述的双角度复合锥面沉孔加工刀具的材料为硬质合金。

本发明的效果和益处是：

由于本发明提供的双角度复合锥面沉孔加工刀具的刀刃是由分别加工与螺栓头部配合的90°沉孔圆锥面和加工与圆根倒角配合的45°圆锥面的2条切削刃组成，因而可以一次性完成具有圆根倒角螺栓装配的锪孔加工，锪钻结构设计为整体硬质合金，并通过系统的切削试验优化该锪钻的主要结构参数，因此，提高了具有圆根倒角螺栓装配沉孔的铝合金、钛合金及超强度钢的锪孔加工的质量与效率，进而也提高了具有圆根倒角螺栓的装配质量。

附图说明

图1是具有圆根倒角螺栓的结构图；

图2是图1中的局部放大视图ⅰ；

图3是无圆根倒角螺栓装配的90°圆锥沉孔结构图；

图4是图3中的局部放大视图ⅱ；

图5是螺栓装配孔圆柱面和90°沉孔圆锥面的交会处将与螺栓圆根倒角处的圆环面产生干涉的示意图；

图6是具有圆根倒角螺栓装配沉孔的结构图；

图7是图6中的局部放大视图ⅲ；

图8是具有圆根倒角螺栓装配的局部剖视图；

图9是图8中的局部放大视图ⅳ；

图10是整体硬质合金双角度复合锪钻的总体结构图；

图11是图10中刃部的局部放大图；

图12是本发明的实施例中的双角度复合锥面沉孔加工刀具的主视图；

图13是本发明的实施例中的双角度复合锥面沉孔加工刀具的左视图；

图14是图12中切削刃的a-a局部剖视图；

图15是现有技术中的碳素结构钢导轴与高速钢锪钻体组合式锪钻的总体结构图；

图16是图15中刃部的局部视图。

图中：1导轴；2刃部；3柄部；4加工45°沉孔圆锥面切削刃；5加工90°沉孔圆锥面切削刃。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

应当了解，所附附图并非按比例地绘制，而仅是为了说明本发明的基本原理的各种特征的适当简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在所附多个附图中，同样的或等同的部件(元素)以相同的附图标记标引。

图10是整体硬质合金双角度复合锪钻的总体结构图；图11是图10中刃部的局部放大图。参见图10和图11，在本实施例中，双角度复合锥面沉孔加工刀具包括导轴1、刃部2和柄部3，其中导轴1设置于双角度复合锥面沉孔加工刀具的前端，刃部2位于刀具的中部，柄部3位于刀具的后端，导轴1、刃部2和柄部3为一体的。其中，在导轴1的前端，导轴1的长度的至少1/4的圆柱面保持完整，以避免将原圆柱面引导孔表面划伤。

刃部2的切削刃包括加工45°沉孔圆锥面切削刃4和加工90°沉孔圆锥面切削刃5，加工45°沉孔圆锥面切削刃4与加工90°沉孔圆锥面切削刃5相交处的圆角半径应小于0.1mm，且加工45°沉孔圆锥面切削刃4处的容屑槽深度不小于1mm；各切削刃前刀面的螺旋角为0°～5°，各切削刃的前角为0°～5°，各切削刃的后角为12°～16°，且45°沉孔圆锥面切削刃与加工90°沉孔圆锥面切削刃必须保证被加工锥面母线的直线度。

在具体的实施方案中，依据不同的被加工材料通过系统的切削试验调整该双角度复合锥面沉孔加工刀具的具体结构参数。在优选的实施方案中，双角度复合锥面沉孔加工刀具的材料为硬质合金，而且加工钛合金时硬质合金的钴含量适当增大。在优选的实施方案中，双角度复合锥面沉孔加工刀具的结构为整体硬质合金。

在具体的实施方案中，各切削刃前刀面的螺旋角为0°～5°，当螺旋角在上述规定范围内增大时，各切削刃的前角在规定的范围内可以适当减小，而当加工钛合金时，各切削刃的后角可以适当增大，这样，刀具的切削加工质量好、效率高。

实施例：

本实施例是用于加工航标中公称直径为m6具有圆根倒角螺栓装配超强度钢锪孔加工的双角度复合锥面沉孔加工刀具，其结构与尺寸详见图12至图14，双角度复合锥面沉孔加工刀具材料为yg8。

图12是本发明的实施例中的双角度复合锥面沉孔加工刀具的主视图，该刀具的刃部2的直径d1为切削刃前刀面的螺旋角为0°～5°，加工45°沉孔圆锥面切削刃4旋转所形成的圆锥面的顶角δ1为45°，加工90°沉孔圆锥面切削刃5旋转所形成的圆锥面的顶角δ2为90°，加工45°沉孔圆锥面切削刃4与加工90°沉孔圆锥面切削刃5交点处的直径d2为该刀具的导轴1直径d3为导轴长度l1为7mm，导轴1的端面具有的倒角δ3为15°，且倒角δ3的长度l2为1.5mm；该刀具的柄部3为1:20锥度的圆锥面，圆锥面的最大直径d1为刀具柄部的长度l3为25mm；该刀具的总长l4为51mm。该刀具的导轴1相对柄部3圆锥面轴线(基准a)径向跳动度为0.01mm。图13是本发明的实施例中的双角度复合锥面沉孔加工刀具的左视图，该刀具的切削刃数量z＝3。图14是图12中切削刃的a-a局部剖视图，该刀具各切削刃前刀面的螺旋角为0°～1°，各切削刃的前角γ为0°～3°，各切削刃的后角α为12°～14°，切削刃的圆锥面宽度f(亦称f刃宽度)为0～0.03mm。切削刃螺旋容屑槽的槽形角度δ4为105°，该角度是由切削刃的前刀面与切削刃齿背的夹角，切削刃容屑槽底应具有半径r为0.5mm的圆弧。

可见，本发明提供的双角度复合锥面沉孔加工刀具提高了具有圆根倒角螺栓装配沉孔的超强度钢的锪孔加工的质量与效率，进而也提高了具有圆根倒角螺栓的装配质量。

以上示例性实施方式所呈现的描述仅用以说明本发明的技术方案，并不想要成为毫无遗漏的，也不想要把本发明限制为所描述的精确形式。显然，本领域的普通技术人员根据上述教导做出很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员便于理解、实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本发明的保护范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。