CN106334816A - 匕首钻和用于孔加工的方法 - Google Patents

Abstract

本发明一方面提供了一种匕首钻，包括：首段(1)、尾段(3)以及将首段(1)和尾段(3)相连接的中段(2)，围绕匕首钻的轴线方向(L)由首段(1)、中段(2)至尾段(3)设置有连续的刀刃(4)，其中，首段(1)的端头构造成尖端(11)，并且由首段(1)至中段(2)，刀刃(4)的刃径逐渐增大。本发明另一方面还提供了一种用于孔加工的方法。本发明至少能够实现提高加工效率、降低孔加工分层风险并提高孔的质量。

Description

匕首钻和用于孔加工的方法

技术领域

本发明涉及复合材料孔加工的工艺，更具体地，涉及一种匕首钻和用于孔加工的方法。

背景技术

碳纤维复合材料以其比重小、比强度和比模量大，还具有优良的化学稳定性、减磨耐磨、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能，所以在航空航天领域中的应用越来越多。

碳纤维复材零件成型后，为与其他零件进行装配，需要进行孔加工。但是碳纤维复合材料因其强度高、硬度高、导热性能差、易脆、层间强度低等特点，孔加工会产生分层，撕裂等缺陷，手工钻孔时尤其严重，孔的质量难以保证。

目前，碳纤维复材孔加工工艺方法有两种，一种是通过数控设备完成孔加工，一种是手工完成孔加工。数控加工的缺陷在于成本很高，例如数控设备、数控刀具及其他附件成本较高，还有装夹定位等模具成本。如果批量较小，精度要求不高的碳纤维复合材料孔，则一般选用手工加工。当前，手工加工复合材料孔主要工艺方法是通过钻、扩、铰分刀加工复合材料孔，该加工工艺为分刀加工，效率低下且分刀加工增加了分层风险，也就增加了孔的质量风险。

发明内容

针对相关技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种匕首钻以及用于孔加工的方法，以至少实现提高加工效率、降低孔加工分层风险并提高孔的质量。

为实现上述目的，一方面，本发明提供了一种匕首钻，包括：首段、尾段以及将首段和尾段相连接的中段，围绕匕首钻的轴线方向由首段、中段至尾段设置有连续的刀刃，其中，首段的端头构造成尖端，并且由首段至中段，刀刃的刃径逐渐增大。

根据本发明，每相邻两条刀刃之间的空间构造成匕首钻的退屑槽。

根据本发明，中段的外径小于等于尾段的外径。

根据本发明，首段的尖端构造成匕首钻的定心端头，首段的剩余部分构造成匕首钻的钻孔段。

根据本发明，中段构造成匕首钻的扩孔段。

根据本发明，尾段构造成匕首钻的铰孔段。

根据本发明，尾段还连接有用于对匕首钻进行固定的光轴。

另一方面，本发明提供了一种用于孔加工的方法，该方法利用如上所述的匕首钻进行，该方法包括：

利用匕首钻的尖端在待加工材料表面进行定心并进行钻孔；

利用匕首钻的中段进行扩孔；以及

利用匕首钻的尾段进行铰孔。

根据本发明，利用匕首钻进行的定心操作、钻孔操作、扩孔操作以及铰孔操作为依次进行的、连续的一次加工成型操作。

根据本发明，利用用于孔加工的方法对碳纤维复合材料进行孔加工。

本发明的有益技术效果在于：

在本发明的匕首钻和用于孔加工的方法中，首段的端头构造成尖端，其在加工过程中可以起到定心的作用；从首段至中段，刀刃的刃径逐渐增大，因此在加工过程可以起到扩孔的作用；刀刃连续设置到尾段，即，尾段构造成铰刀结构形式，在加工过程中可以起到铰孔的作用。因此本发明将钻、扩、铰集成为一体，从而实现提高加工效率、降低孔加工分层风险并提高孔的质量。

附图说明

图1是本发明匕首钻的结构示意图；

图2是本发明用于孔加工的方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

现参照附图对本发明进行描述。如图1所示，是本发明匕首钻的一个实施例的结构示意图。该匕首钻包括首段1、中段2以及尾段3，其中中段2将首段1和尾段3相连接，即，该匕首钻为连续的成型构件。

更具体地，围绕匕首钻的轴线方向L由首段1、中段2至尾段3设置有连续的刀刃4。也就是说，刀刃4是在上述三段上连续延伸的，并且围绕匕首钻的轴线方向L设置，从而形成如图1所示的螺旋延伸形状，利用该形状的刀刃4进行钻孔切削。

此外，首段1的端头可以构造成尖端11，并且由首段1至中段2，刀刃4的刃径逐渐增大。即，利用该尖端11在加工过程中可以起到定心的作用，并且由于刃径逐渐增大从而使得匕首钻的整体外径逐渐增大，利用该中段2可以进行扩孔操作。

因此在本发明的匕首钻中，首段1的端头构造成尖端11，其在加工过程中可以起到定心的作用；从首段1至中段2，刀刃4的刃径逐渐增大，因此在加工过程可以起到扩孔的作用；刀刃4连续设置到尾段3，即，尾段3构造成铰刀结构形式，在加工过程中可以起到铰孔的作用。因此本发明将钻、扩、铰集成为一体，从而实现提高加工效率、降低孔加工分层风险并提高孔的质量。

在一个实施例中，每相邻两条刀刃4之间的空间构造成匕首钻的退屑槽5。具体来说，在匕首钻使用过程中，各段进行切削产生的切削废屑会沿该退屑槽5退出。此外在另一个可选的实施例中，如图1所示中段2的外径可以设置成小于等于尾段3的外径。

如上所述的，匕首钻的首段1的尖端11可以构造成匕首钻的定心端头，首段1的剩余部分构造成匕首钻的钻孔段，从而使得匕首钻的首段1可以进行定心钻孔操作。进一步，匕首钻的中段2可以构造成匕首钻的扩孔段，从而使得匕首钻的中段2可以进行扩孔操作。此外，匕首钻的尾段3可以构造成匕首钻的铰孔段，从而使得匕首钻的尾段3可以进行铰孔操作。

在一个优选的实施例中，匕首钻的尾段3还可以连接有用于对匕首钻进行固定的光轴6。利用该光轴6可以将匕首钻固定至任意机械设备上，例如直接固定与驱动电机连接、与车床连接或与钻床连接等，这可以根据具体使用情况而定，本发明不局限于此。

此外，本发明还提供了一种用于孔加工的方法，该方法利用如上所述的匕首钻进行，并且该方法包括：

S101：利用匕首钻的尖端11在待加工材料表面进行定心并进行钻孔；

S102：利用匕首钻的中段2进行扩孔；以及

S103：利用匕首钻的尾段3进行铰孔。

更具体地，上述的利用匕首钻进行的定心操作、钻孔操作、扩孔操作以及铰孔操作为依次进行的、连续的一次加工成型操作。此外，在优选的实施例中，可以利用该用于孔加工的方法对碳纤维复合材料进行孔加工。

综上所述，在本发明中，提供了一种新型的孔加工刀具，即，匕首钻。其能够实现孔加工工艺方法的优化，即，从原有的钻、扩、铰分刀加工工艺优化为一刀加工到位。因而提高了加工效率、降低了分层的风险并且提高了孔的质量。

在本发明的匕首钻的具体使用过程中，匕首钻的首段1的前端是尖端11，刀刃4的中间刃径逐渐加大，刀刃后端的尾段3是类似铰刀结构。刀刃4的尖端11在加工过程中起定心作用；刀刃4的刃径逐渐加大，在加工过程起到扩孔的作用；刀刃后端的尾段3设置成铰刀结构形式，在加工过程中起到铰孔的作用。也就是说，本发明的匕首钻是集钻、扩、铰为一体设计的钻头。

进一步与现有技术相比，本发明可以有效地提高手工加工的效率。也就是说，现有的孔加工方法是先钻底孔、再扩孔、最后铰孔；而本发明加工工艺方法只需一次加工成形，加工效率至少可以提高3倍以上。

而且，本发明能够有效地降低材料分层风险。现有的孔加工方法是分多刀加工至终孔，分层风险大；而本发明加工工艺方法只需一次加工成形，大大降低了分层风险。同时，匕首钻的刀刃结构也会降低加工中的轴向力，这也降低了分层风险。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种匕首钻，其特征在于，包括：

首段(1)、尾段(3)以及将所述首段(1)和所述尾段(3)相连接的中段(2)，围绕所述匕首钻的轴线方向(L)由所述首段(1)、所述中段(2)至所述尾段(3)设置有连续的刀刃(4)，

其中，所述首段(1)的端头构造成尖端(11)，并且由所述首段(1)至所述中段(2)，所述刀刃(4)的刃径逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的匕首钻，其特征在于，

每相邻两条刀刃(4)之间的空间构造成所述匕首钻的退屑槽(5)。

3.根据权利要求1所述的匕首钻，其特征在于，

所述中段(2)的外径小于等于所述尾段(3)的外径。

4.根据权利要求1所述的匕首钻，其特征在于，

所述首段(1)的所述尖端(11)构造成所述匕首钻的定心端头，所述首段(1)的剩余部分构造成所述匕首钻的钻孔段。

5.根据权利要求1所述的匕首钻，其特征在于，

所述中段(2)构造成所述匕首钻的扩孔段。

6.根据权利要求1所述的匕首钻，其特征在于，

所述尾段(3)构造成所述匕首钻的铰孔段。

7.根据权利要求1所述的匕首钻，其特征在于，

所述尾段(3)还连接有用于对所述匕首钻进行固定的光轴(6)。

8.一种用于孔加工的方法，其特征在于，所述方法利用权利要求1至7中任一项所述的匕首钻进行，所述方法包括：

利用所述匕首钻的尖端(11)在待加工材料表面进行定心并进行钻孔；

利用所述匕首钻的中段(2)进行扩孔；以及

利用所述匕首钻的尾段(3)进行铰孔。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

利用所述匕首钻进行的所述定心操作、所述钻孔操作、所述扩孔操作以及所述铰孔操作为依次进行的、连续的一次加工成型操作。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，利用所述用于孔加工的方法对碳纤维复合材料进行孔加工。