加工復合材料和鈦合金疊層構(gòu)件大直徑螺旋銑孔專用刀具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及加工19mm以上大直徑螺旋銑孔專用刀具，特別涉及加工碳纖維復合材料和鈦合金疊層構(gòu)件大直徑孔螺旋銑孔專用刀具。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航空業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)鉆孔已經(jīng)不能滿足實際要求，螺旋銑孔是一種新的加工方式，加工質(zhì)量更好，效率更高。加工過程中碳纖維復合材料和鈦合金疊層構(gòu)件的應(yīng)用越來越多，為了保證加工效率、裝配質(zhì)量以及表面質(zhì)量，應(yīng)對疊層材料進行一體化制孔，對19mm以上大直徑螺旋銑孔專用刀具的應(yīng)用越來越頻繁，國內(nèi)目前對于19mm以上大直徑孔螺旋銑孔沒有專用刀具。
[0003]發(fā)明名稱為“碳纖維復合材料以及鈦合金螺旋銑孔專用刀具”，公開號為CN201220148618.9的中國專利公開了以下內(nèi)容:公開了它包括由切削頭部、頸部和刀柄組成的刀體，切削頭部和頸部為階梯狀，在切削頭部側(cè)壁上對稱的開有四個延伸至頸部的螺旋槽，四個螺旋槽以刀體中心軸線對稱，在刀頸的切削頭部沿周向均勻設(shè)置有四個周邊銑齒，每個銑齒的徑向前角的角度為4-6° ;每個銑齒的徑向第一后角的角度為14-16° ;每個銑齒的徑向第二后角的角度為18-22°，每個銑齒的切削底刃和側(cè)刃之間依次通過第一圓弧、圓角以及第二圓弧相連，切削底刃與豎直線的夾角為3-5°，在刀體內(nèi)開有兩個以刀體中心軸線對稱的通孔。該刀具設(shè)計不適宜加工19mm以上大直徑孔，首先所選的前角角度過小，在加工19mm以上的大直徑螺旋銑孔過程中受到的切削力會變大，影響表面加工質(zhì)量和刀具的壽命；其次，該刀具設(shè)計沒有考慮高速機床加工中對刀具造成的震顫和切削不穩(wěn)定性；最后，該刀具只考慮了加工碳纖維復合材料和鈦合金單板的加工要求，沒有針對加工碳纖維復合材料和鈦合金疊層構(gòu)件進行優(yōu)化設(shè)計。
[0004]發(fā)明名稱為“加工復合材料小直徑孔螺旋銑孔專用刀具”，專利號為201510083667.7的中國專利公開了以下內(nèi)容:刀具的刃部設(shè)有兩兩夾角不相同的第一、第二、第三切削刃，三個切削刃的刃長不同，三個切削刃的后刀面為具有刃帶的雙重后刀面，三個切削刃的底刃偏移刀具中心線距離，由三個切削刃形成的螺旋角不同。首先該刀具直徑為3mm，無法加工19mm以上的大直徑螺旋銑孔;其次，該刀具有三個切削刃，刃數(shù)過少，從而延長了加工時間，影響刀具壽命;最后該刀具只考慮加工碳纖維復合材料的加工要求，沒有針對加工碳纖維復合材料和鈦合金疊層構(gòu)件進行優(yōu)化設(shè)計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)的不足，提供一種加工質(zhì)量更好，碳纖維復合材料沒有明顯分層現(xiàn)象，加工的孔鈦合金毛刺小于0.08mm，鈦合金粗糙度小于1.ιμπι，碳纖維復合材料表面粗糙度小于2.Ομπι的加工復合材料和鈦合金疊層構(gòu)件大直徑螺旋銑孔專用刀具。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0007]本發(fā)明的加工碳纖維復合材料和鈦合金疊層構(gòu)件大直徑孔螺旋銑孔專用刀具，它包括由切削刃部、頸部和刀柄組成的刀體，所述的頸部采用縮頸結(jié)構(gòu)，在刀具刃部設(shè)置有四個不等距切削刃，其中第一切削刃與第二切削刃夾角取94°?96°，第二切削刃與第三切削刃夾角取82°?84°，第三切削刃與第四切削刃夾角取84°?86°，第四切削刃與第一切削刃夾角取96°?98° ;所述的第一切削刃和第三切削刃的側(cè)刃前角取7°?9°，第二切削刃和第四切削刃的側(cè)刃前角取8°?10°，四個切削刃的側(cè)刃第一后角取13°?15°，四個切削刃的側(cè)刃第二后角取19°?21°，所述的側(cè)刃第一后角的長度為0.8?1.2mm，所述的側(cè)刃第一后角與側(cè)刃第二后角的總長度為1.6?2.4mm;四個切削刃的螺旋角為39°?41°，刀具芯厚為7.4mm?7.6mm，所述的頸部直徑為10.5mm?11.5mm，刀具刃部直徑為11.9?12.Imm,刀具四個切削刃的刃傾角為3°?5°，所述的第一切削刃的底刃和第三切削刃的底刃有兩個刃帶，其中第一刃帶寬取1.1mm?1.3_，所述的第一切削刃的底刃第一后角和第三切削刃的底刃第一后角取4°?6°，并且第一切削刃的底刃第二后角和第三切削刃的底刃第二后角取9°?11°，所述的第二切削刃的底刃的后角和第四切削刃的底刃的后角取6°?8°。
[0008]與現(xiàn)有發(fā)明相比，本發(fā)明具有以下兩方面優(yōu)勢:
[0009]本刀具采用不等距切削刃、底刃第一切削刃的底刃和第三切削刃的底刃有兩個刃帶，二切削刃的底刃和第四切削刃的底刃有一個刃帶的設(shè)計方法，避免了刀具的震顫和不穩(wěn)定，同時采用四切削刃，這樣可以延長刀具壽命，減少每個切削刃的工作壓力；目前國內(nèi)螺旋銑孔專用刀具沒有大直徑刀具，本刀具為直徑為12mm的大刀具螺旋銑孔加工范圍更大，且加工質(zhì)量更好，超聲波C掃描結(jié)果與其他同類型螺旋銑刀相比沒有明顯分層現(xiàn)象，此外加工的鈦合金表面粗糙度小于1.lwii，碳纖維復合材料表面粗糙度小于2.Ομπι，加工的鈦合金最大毛刺小于0.08mm;本刀具的側(cè)刃前角增大到7°?9°和8°?10°，更有利于碳纖維復合材料和鈦合金疊層構(gòu)件的加工；與同類型的螺旋銑孔刀具相比切削軸向力明顯下降，同類型刀具切削復合材料力約為100N，切削鈦合金力約為500N，本刀具切削復合材料力約為53N，切削鈦合金約為248N，延長了刀具的壽命。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的加工碳纖維復合材料和鈦合金疊層構(gòu)件大直徑孔螺旋銑孔專用刀具整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2是圖1所示的刀具的A-A剖面圖；
[0012]圖3是圖2的所示的刀具后角19處的局部放大圖；
[0013]圖4是刀具端面視圖；
[0014]圖5是圖4所示的刀具B-B剖面圖；
[0015]圖6是圖4所示的刀具的C-C剖面圖；
[0016]圖7是同類型刀具切削力信號圖；
[0017]圖8是本刀具切削力信號圖。
[0018]
[0019]
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述。
[0021]本發(fā)明的加工碳纖維復合材料和鈦合金疊層構(gòu)件大直徑孔螺旋銑孔專用刀具，它包括由切削刃部21、頸部22和刀柄23組成的刀體，所述的頸部采用縮頸結(jié)構(gòu)，在刀具刃部設(shè)置有四個不等距切削刃，其中第一切削刃a與第二切削刃b夾角α取94°?96°，第二切削刃