一種基于電鍍金剛石的纖維增強復合材料制孔刀具的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鉆孔刀具，具體涉及到基于電鍍金剛石的纖維增強復合材料制孔刀具。
【背景技術】
[0002]復合材料是指由兩種或兩種以上不同物質(zhì)以不同方式組合而成的材料，它具有質(zhì)量輕、比強度高、比剛度大、減振和抗疲勞性能好、耐腐蝕等諸多優(yōu)點，廣泛應用于航空航天、交通運輸、生物醫(yī)療及體育用品等領域。隨著復合材料的迅速發(fā)展和日益廣泛的應用，復合材料制件的成型與加工也變得越來越重要。鉆孔是復合材料制造過程中最重要的加工工序之一，由于復合材料具有硬度高、強度大、導熱性差、各向異性、層間強度低等特點，在鉆孔過程中容易出現(xiàn)撕裂、毛刺和分層等問題，造成工件表面質(zhì)量下降，又由于各向異性的存在，刀具與工件表面摩擦產(chǎn)生熱量，切削力很大，刀具磨損嚴重[1?3]。
[0003]國內(nèi)外對纖維增強基復合材料鉆孔刀具做了很多的研究，主要涉及到優(yōu)化刀具結(jié)構設計、采用先進刀具材料、新增表面涂層技術等熱門領域。其中纖維增強基復合材料鉆孔刀具的材料以硬質(zhì)合金、聚晶金剛石以及兩者的結(jié)合為主。硬質(zhì)合金刀具可以通過刃磨形成各種幾何結(jié)構，從而防止分層并快速切斷纖維，但是硬質(zhì)合金刀具的抗磨損性能不足，刃口磨損鈍化將造成制孔質(zhì)量下降。聚晶金剛石刀具，通過與硬質(zhì)合金整體燒結(jié)后，再進行刃磨，可獲得高硬度和高強度的刃口，從而很好地切斷纖維，但是聚晶金剛石刀具抗沖擊性能較差，容易產(chǎn)生崩刃。在硬質(zhì)合金刀具表面涂上金剛石涂層可以很好的提高刀具的強度、硬度和耐磨性，同時獲得低的摩擦系數(shù)，進而提高加工表面質(zhì)量并減少各種缺陷的產(chǎn)生。其它的在改變刀具結(jié)構方面的研究，如對刀具刀尖刃性和刃型的改良優(yōu)化設計等，雖然減少了加工表面各種缺陷的產(chǎn)生并提高了加工表面質(zhì)量，但是刀具的抗磨損性能及使用壽命等方面不能得到很好的改善[4]。
[0004]參考文獻:
[0005][1]張厚江，陳五一，陳鼎昌；纖維增強基復合材料的鉆削加工[J].新技術新工藝，1998ο
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[0008][4]明偉偉，王昌贏，陳明；纖維增強復合材料制孔刀具技術研究進展[J].航空制造技術，2013。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供一種基于電鍍金剛石的纖維增強復合材料制孔刀具，可以解決現(xiàn)有技術中纖維增強基復合材料鉆孔加工容易出現(xiàn)分層、撕裂和毛刺等現(xiàn)象的技術問題。
[0010]為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種基于電鍍金剛石的纖維增強復合材料制孔刀具，包括圓柱體的刀桿，所述刀桿的前端設有表面電鍍有金剛石顆粒的刀頭，所述刀頭包括徑向均布的多個弧形切削部和多個排肩槽，弧形切削部和排肩槽按照周向交錯布置，所有弧形切削部的外表面均為同一圓柱面的一部分;在由多個弧形切削部內(nèi)側(cè)形成的圓柱形空間內(nèi)設有中心鉆，所述弧形切削部和中心鉆均位于刀頭的前端，所述排肩槽與刀頭等長;每個弧形切削部包括后刀面和前刀面;所述后刀面與所在弧形切削部的端面重合；所述前刀面與排肩槽的一個側(cè)面共面，所述前刀面的法線方向與刀頭旋轉(zhuǎn)線速度方向一致;所述前刀面與所述后刀面的交叉處為圓弧形的主切削刃；所述弧形切削部與中心鉆之間設有與多個排肩槽貫通的預存肩槽。
[0011]本發(fā)明基于電鍍金剛石的纖維增強復合材料制孔刀具，其中，所述中心鉆的主體形狀為一圓臺，所述圓臺的錐角為5°?30°，所述圓臺的前端面為球面。所述弧形切削部和排肩槽的個數(shù)均為三個，每個弧形切削部的橫截面形狀均分別為120°的扇形面。所述弧形切削部的端面與刀桿的軸向之間的夾角為-70°?+70°，優(yōu)選為90°。
[0012]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0013](1)本發(fā)明刀頭具有多個均勻分布的弧形切削部和弧形切削部中央位置處的圓臺形中心鉆，使用該刀具進行纖維增強基復合材料的鉆孔(鉆通孔)加工，其中的中心鉆先對被切削的材料部分進行預加工，減緩層間應力，以及防止切肩堆積，從而降低鉆孔中復合材料分層、表面剝離和毛刺等缺陷的產(chǎn)生，并提高了復合材料鉆孔效率；
[0014](2)由于刀頭前端每個弧形切削部的兩個側(cè)面可隨刀具的旋轉(zhuǎn)方向分別作為前刀面，即每個切削部均存在有兩個主切削刃，增加了刀具的使用壽命；
[0015](3)采用預存肩槽來連接多個排肩槽，減小切削力，增加排肩和散熱能力，進一步延長刀具的使用壽命；
[0016](4)對于整個刀頭部分，表面鍍上金剛石顆粒，有效的增加了刀具的強度、硬度、耐磨性，同時降低摩察系數(shù)，從而改善加工表面質(zhì)量，降低加工缺陷的產(chǎn)生，同時提高刀具的使用壽命。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明基于電鍍金剛石的纖維增強復合材料制孔刀具的主視圖；
[0018]圖2是圖1所示電鍍金剛石刀具的左視圖；
[0019]圖3是本發(fā)明電鍍金剛石刀具的立體輪廓示意圖；
[0020]圖4是圖3所示電鍍金剛石刀具的軸側(cè)圖。
[0021 ]圖中:1-刀頭，2-刀桿，3-后刀面，4-主切削刃，5-前刀面，6_預存肩槽，7_中心鉆，
8_排肩槽，9-金剛石顆粒。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明技術方案作進一步詳細描述，所描述的具體實施例僅對本發(fā)明進行解釋說明，并不用以限制本發(fā)明。
[0023]如圖1和圖2所示，本發(fā)明一種基于電鍍金剛石的纖維增強復合材料制孔刀具，包括圓柱體的刀桿2，所述刀桿2的前端設有表面電鍍有金剛石顆粒9的刀頭1，刀頭1的