[发明专利]用于碳纤维板上制孔的成型台阶钻

说明书

一种用于碳纤维板上制孔的成型台阶钻，其包括钻头、倒角刀以及刀柄，所述钻头、倒角刀以及刀柄同轴依次连接，其包括两个呈螺旋形且呈中心对称设置的钻刃部，两个所述钻刃部上相互对应的前刀面与刀背面之间均围绕出螺旋状的钻孔排屑槽，所述钻刃部包括钻尖锥面刃、螺旋周刃以及依次连接在所述钻尖锥面刃与螺旋周刃之间的第二锥面刃及第三锥面刃；所述倒角刀包括两个呈螺旋形且呈中心对称设置的倒角刃部，两个所述倒角刃部上相互对应的前刀面与刀背面之间均围绕出螺旋状的倒角排屑槽，所述倒角刃部包括倒角锥刃以及圆周副刃，所述倒角锥刃与所述螺旋周刃相连接形成台阶状，所述钻孔排屑槽与所述倒角排屑槽连通。

技术领域

本发明涉及制孔刀具领域，特别是指一种在加工碳纤维板过程中用于制孔和孔肩倒角的成型台阶钻。

背景技术

当前，国内外通用飞机越来越多地采用复合材料，特别是在轻型通用飞机上的应用更加广泛。飞机的机翼(包括翼梁、桁条和蒙皮)、机身、尾翼、蒙皮、油箱、发动机舱都是采用复合材料，而制孔是纤维增强复合材料制造过程中最重要的加工工序之一，且现有工艺为手动气动工具进行加工。

由于纤维增强复合材料是由质软而粘性大的基体材料和强度高、硬度大的纤维增强材料混合而成的二相或多相结构材料，其各向异性、低热传导率、低层间结合强度使其成为典型的难加工材料。

现今生产中用途广泛的复合材料主要分为玻璃纤维复合材料和碳纤维复合材料，而碳纤维复合材料所具有的高强度、高刚度、抗疲劳性能好、耐高温性好等优点，使其在飞机设计、制造上具有更好的优势和应用。随着碳纤维的广泛应用，随之也带来了碳纤维复合材料在加工和装配上的问题。此时，碳纤维复合材料的缺点更加的凸显出来，成为了钻孔、装配的主要问题来源。在碳纤维复合材料钻孔时主要克服碳纤维复合材料结构的高强度、高硬度、导热性差、各向异性、层间强度低等难题，因此，在纤维增强复合材料制孔过程中，除传统金属材料制孔缺陷(尺寸误差、圆度误差、位置误差和垂直度误差等)外，还表现为分层、出入口撕裂与毛刺、孔壁表面纤维拔出等，且加工效率不高。

国内原有在碳纤维板上加工制孔，并对孔肩进行倒角，如图1所示，使用的是用匕首钻a制孔，然后如图2所示的使用鍃钻b对孔肩进行倒角，因此整个工艺需要两把刀来进行加工，加工方式为手用气动工具，这样效率低且容易出现尺寸不好控制的弊端；现有的工艺分成两把刀具来完成的原因是能够保证倒角面精度更好，而且两次加工的切削阻力小，所以在此之前的制孔工艺一直没有使用一刀两用的整体方案的原因是会造成倒角面不直，且刃口容易崩刃。

发明内容

本发明提供一种用于碳纤维板上制孔的成型台阶钻，其所要解决的主要技术问题是：传统的对碳纤维板等增强复合材料上进行加工制孔时，钻孔以及孔肩倒角分别是依靠两把刀具来完成的，因此加工工艺相对复杂，需要中途换刀，而且采购成本高。

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于碳纤维板上制孔的成型台阶钻，其包括钻头、倒角刀以及刀柄，所述钻头、倒角刀以及刀柄同轴依次连接，所述钻头为麻花钻，其包括两个呈螺旋形且以刀柄的中心轴线呈中心对称设置的钻刃部，两个所述钻刃部上相互对应的前刀面与刀背面之间均围绕出螺旋状的钻孔排屑槽，所述钻刃部包括钻尖锥面刃、螺旋周刃以及依次连接在所述钻尖锥面刃与螺旋周刃之间的第二锥面刃及第三锥面刃；所述倒角刀包括两个呈螺旋形且以刀柄的中心轴线呈中心对称设置的倒角刃部，两个所述倒角刃部上相互对应的前刀面与刀背面之间均围绕出螺旋状的倒角排屑槽，所述倒角刃部包括倒角锥刃以及圆周副刃，所述倒角锥刃与所述螺旋周刃相连接形成台阶状，所述钻孔排屑槽与所述倒角排屑槽连通。

优选于：所述钻尖锥面刃的半顶角为65.5°-66.5°，所述第二锥面刃的半顶角为42°-43°，所述第三锥面刃的半顶角为26.5°-27.5°；所述倒角锥刃的半顶角为49.5°-50.5°。

优选于：所述钻刃部以及倒角刃部均为右螺旋结构，所述钻孔排屑槽及倒角排屑槽均为右螺旋结构，所述钻刃部及钻孔排屑槽的螺旋角度为18°-19°，所述倒角刃部及倒角排屑槽的螺旋角度为27°-28°。