一種針對纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的加工鉆頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料加工刀具領(lǐng)域，具體講是涉及一種針對纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的加工鉆頭。
【背景技術(shù)】
[0002]纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，常見的纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料包括玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料、碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料等。目前，常用的纖維材料包括玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、硼纖維等。
[0003]碳纖維復(fù)合材料等纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料在制備完成后，為滿足零部件的形狀及幾何尺寸要求，通常需要一系列的機(jī)械加工。然而，碳纖維復(fù)合材料、芳綸復(fù)合材料等加工過程中，由于纖維通常具有較高的強(qiáng)度、硬度等性能，采用現(xiàn)有傳統(tǒng)刀具加工過程中極易出現(xiàn)由于纖維無法完全切斷而導(dǎo)致的毛刺現(xiàn)象。毛刺現(xiàn)象的產(chǎn)生主要是由于在制孔出口、切割邊緣等處，纖維具有較大的變形自由度，在刀具的作用下，纖維產(chǎn)生較嚴(yán)重的彎曲變形而未被有效切斷，在加工完成后即出現(xiàn)大量的毛刺現(xiàn)象。例如在碳纖維復(fù)合材料等的制孔、銑削等加工過程中，制孔出口處或邊緣處容易產(chǎn)生大量的毛刺即未切斷的纖維，使得加工質(zhì)量難以保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種針對纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的加工鉆頭，防止在鉆孔過程中產(chǎn)生纖維無法完全切斷導(dǎo)致的毛刺現(xiàn)象。
[0005]本發(fā)明提供一種針對纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的加工鉆頭，其特征在于:包括切削刃，在鉆頭切削刃上，沿切削刃方向，設(shè)置多個(gè)半圓形槽。半圓形槽的直徑大于或等于纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的纖維的直徑。多個(gè)半圓形槽中相鄰兩個(gè)半圓形槽的中心距在纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的纖維含量一定時(shí)，與纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的纖維的直徑成正比；多個(gè)半圓形槽中相鄰兩個(gè)半圓形槽的中心距在纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的纖維的直徑一定時(shí)，與纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的纖維含量成正比。多個(gè)半圓形槽中相鄰兩個(gè)半圓形槽的中心距與纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的纖維的直徑及纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中纖維含量的關(guān)系滿足:d0=dl+p*d0，其中d0為多個(gè)半圓形槽中相鄰兩個(gè)半圓形槽的中心距，dl為纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的纖維的直徑，P為纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的纖維含量即纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中纖維的體積與纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的體積的比值。切削刃至少兩個(gè)。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:針對不同纖維的直徑，采用具有不同半圓形槽直徑及不同半圓形槽間距的鉆頭；由于纖維直徑與半圓形槽直徑相匹配，加工過程中纖維進(jìn)入半圓形槽之中，從而提高了對纖維變形的控制，可以減小纖維產(chǎn)生的彎曲變形，有利于提高纖維的切斷效率，減少毛刺現(xiàn)象的產(chǎn)生。同時(shí)，根據(jù)纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的纖維含量調(diào)整半圓形槽之間的距離，可以在有效去除毛刺的同時(shí)提高鉆頭的使用壽命。
【附圖說明】
[0007]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明:
圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明局部放大圖；
其中1、切削刃，2、半圓形槽。
【具體實(shí)施方式】
[0008]下面結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0009]實(shí)施示例I
本發(fā)明提供一種針對纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的加工鉆頭，包括兩個(gè)切削刃，其特征在于:在鉆頭切削刃上，沿切削刃，設(shè)置多個(gè)半圓形槽。半圓形槽的直徑與碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的碳纖維的直徑相等。多個(gè)半圓形槽中相鄰兩個(gè)半圓形槽的中心距在纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的纖維含量一定時(shí)，與纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的纖維的直徑成正比；多個(gè)半圓形槽中相鄰兩個(gè)半圓形槽的中心距在纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的纖維的直徑一定時(shí)，與纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的纖維含量成正比。多個(gè)半圓形槽中相鄰兩個(gè)半圓形槽的中心距與碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的碳纖維的直徑及碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中碳纖維含量的關(guān)系滿足:d0=dl+p*d0，其中d0為多個(gè)半圓形槽中相鄰兩個(gè)半圓形槽的中心距，dl為碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的碳纖維的直徑，P為碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的碳纖維含量即碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中碳纖維的體積與碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的體積的比值。
[0010]分別采用傳統(tǒng)鉆頭和本發(fā)明鉆頭進(jìn)行碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的加工，其中碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的碳纖維直徑為7 μ m，碳纖維的含量為50%。由于碳纖維的直徑為7 μπι，因此本發(fā)明中半圓形槽的直徑為7 μπι ;由于碳纖維的含量為50%，因此本發(fā)明中半圓形槽之間的中心距為14μηι。另外，鉆頭材料為硬質(zhì)合金，鉆頭直徑為5mm，鉆頭為山特維克可樂滿公司生產(chǎn)的R842-0500-30-A0A。
[0011]碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料尺寸為10mmX80mmX5mm，加工過程中的刀具轉(zhuǎn)速為5000r/min，刀具進(jìn)給量為 30mm/min。
[0012]加工后的結(jié)果表明，采用傳統(tǒng)鉆頭進(jìn)行加工后，制孔出口存在大量的毛刺現(xiàn)象，毛刺總長度為8mm ;而采用本發(fā)明加工后的出口表面毛刺現(xiàn)象顯著減少，毛刺總長度小于2mm，從而表明本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了加工過程中對碳纖維的有效控制，減少了因纖維變形導(dǎo)致的纖維難以被有效切斷的現(xiàn)象。
[0013]實(shí)施示例2
本發(fā)明提供一種針對纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的加工鉆頭，包括兩個(gè)切削刃，其特征在于:在鉆頭切削刃上，沿切削刃，設(shè)置多個(gè)半圓形槽。半圓形槽的直徑等于碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的碳纖維的直徑。多個(gè)半圓形槽中相鄰兩個(gè)半圓形槽的中心距在纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的纖維含量一定時(shí)，與纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的纖維的直徑成正比；多個(gè)半圓形槽中相鄰兩個(gè)半圓形槽的中心距在纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的纖維的直徑一定時(shí)，與纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的纖維含量成正比。多個(gè)半圓形槽中相鄰兩個(gè)半圓形槽的中心距與碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的碳纖維的直徑及碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中碳纖維含量的關(guān)系滿足:dO=dl+p*dO，其中dO為多個(gè)半圓形槽中相鄰兩個(gè)半圓形槽的中心距，dl為碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的碳纖維的直徑，P為碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的碳纖維含量即碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中碳纖維的體積與碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的體積的比值。
[0014]分別采用傳統(tǒng)鉆頭和本發(fā)明鉆頭進(jìn)行碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的加工，其中碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的碳纖維直徑為7 μ m，碳纖維的含量為30%。由于碳纖維的直徑為7 μπι，因此本發(fā)明中半圓形槽的直徑為7 μπι ;由于碳纖維的含量為30%，因此本發(fā)明中半圓形槽之間的中心距為9.1 μπι。另外，鉆頭材料為硬質(zhì)合金，鉆頭直徑為5_，鉆頭為山特維克可樂滿公司生產(chǎn)的R842-0500-30-A0A。
[0015]碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料尺寸為10mmX80mmX5mm，加工過程中的刀具轉(zhuǎn)速為5000r/min，刀具進(jìn)給量為 30mm/min。
[0016]加工后的結(jié)果表明，采用傳統(tǒng)鉆頭進(jìn)行加工后，制孔出口存在大量的毛刺現(xiàn)象，毛刺總長度為7mm ;而采用本發(fā)明加工后的出口表面毛刺現(xiàn)象顯著減少，毛刺總長度小于1mm，從而表明本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了加工過程中對碳纖維的有效控制，減少了因纖維變形導(dǎo)致的纖維難以被有效切斷的現(xiàn)象。
[0017]實(shí)施示例3
本發(fā)明提供一種針對纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的加工鉆頭，包括兩個(gè)切削刃，其特征在于:在鉆頭切削刃上，沿切削刃，設(shè)置多個(gè)半圓形槽。半圓形槽的直徑等于碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的碳纖維的直徑。多個(gè)半圓形槽中相鄰兩個(gè)半圓形槽的中心距在纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的纖維含量一定時(shí)，與纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的纖維的直徑成正比；多個(gè)半圓形槽中相鄰兩個(gè)半圓形槽的中心距在纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的纖維的直徑一定時(shí)，與纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的纖維含量成正比。多個(gè)半圓形槽中相鄰兩個(gè)半圓形槽的中心距與碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的碳纖維的直徑及碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中碳纖維含量的關(guān)系滿足:d0=dl+p*d0，其中dO為多個(gè)半圓形槽中相鄰兩個(gè)半圓形槽的中心距，dl為碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的碳纖維的直徑，P為碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的碳纖維含量即碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中碳纖維的體積與碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的體積的比值。
分別采用傳統(tǒng)鉆頭和本發(fā)明鉆頭進(jìn)行碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的加工，其中碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中的碳纖維直徑為7 μπι，碳纖維的含量為80%。由于碳纖維的直徑為
7μπι，因此本發(fā)明中半圓形槽的直徑為7 μπι;由于碳纖維的含量為80%，因此本發(fā)明中半圓形槽之間的中心距為12.6 μπι。另外，鉆頭材料為硬質(zhì)合金，鉆頭直徑為5_，鉆頭為山特維克可樂滿公司生產(chǎn)的R842-0500-30-A0A。
[0018]碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料尺寸為10m