[发明专利]一种用于纤维增强陶瓷基复合材料制孔的专用刀具

说明书

本发明公开一种用于纤维增强陶瓷基复合材料制孔的专用刀具，包括相连的刀体和刀柄，刀体具有相连的第一切削区和第二切削区，第一切削区设置PCD复合片，主切削刃利用过渡圆弧刃与副切削刃相连，过渡圆弧刃为弧形；相邻的切削刃之间具有端刃容屑槽；副切削刃延伸至第二切削区，第二切削区包括分屑槽，分屑槽将位于第二切削区的副切削刃分割为多段微切削刃。本发明的用于纤维增强陶瓷基复合材料制孔的专用刀具，在第二切削区设置了微切削刃，在刀具向下进给的过程中去除了较多的毛刺，提高了孔的加工质量；主切削刃与副切削刃之间的过渡圆弧刃，抑制了钻削过程中出现刀尖崩刃，延长了刀具的使用寿命。

技术领域

本发明涉及钻削加工设备及其周边配套设施技术领域，特别是涉及一种用于纤维增强陶瓷基复合材料制孔的专用刀具。

背景技术

纤维增强陶瓷基复合材料比强度高、比模量高、耐高温、耐磨损且耐腐蚀，能同时满足承载、防热等功能，广泛应用于火箭发动机尾喷管、航空航天飞行器热防护系统及航空发动机热端部件等，在航空航天、国防等尖端领域有及其重要的地位。虽然目前大多数纤维增强陶瓷基复合材料构件是净尺寸成型，但针对具有孔结构、倒角以及复杂形面的构件，预成形很难达到其表面质量和尺寸形状精度等的要求。机械加工仍是实现纤维增强陶瓷基复合材料构件形性协同控制的有效手段。但是，纤维增强陶瓷基复合材料是一种典型的难加工材料，其高硬度导致高切削力、高切削温度和低刀具寿命；材料具有各向异性和非均质性，导致加工不稳定，存在毛刺、崩边、撕裂和分层等加工缺陷；各批次毛坯的不一致性，导致确切工艺无法准确实现预定加工目标。因此，探索并研究纤维增强复合材料高精度、低缺陷制孔工艺尤为必要。

目前，国外针对纤维增强陶瓷基复合材料的钻削加工的研究较少，国内对于此类材料的研究大部分也仅为使用常规刀具进行探索性机械加工试验。在实际加工过程中，往往直接使用硬质合金钻头或PCD钻头进行钻孔加工，制得的孔的合格率很低，分层、毛刺、崩边、挤裂、纤维拔出等缺陷非常严重，同时刀具寿命很低，这使得纤维增强陶瓷基复合材料的加工成本急剧上升。

因此，如何改变现有技术中，纤维增强陶瓷基复合材料无专用加工刀具导致加工缺陷严重以及加工成本高的现状，成为了本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于纤维增强陶瓷基复合材料制孔的专用刀具，以解决上述现有技术存在的问题，提高纤维增强陶瓷基复合材料加工质量和加工效率，降低加工成本。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于纤维增强陶瓷基复合材料制孔的专用刀具，包括相连的刀体和刀柄，所述刀体具有相连的第一切削区和第二切削区，所述第二切削区与所述刀柄相连，所述第一切削区包括切削刃，所述切削刃远离所述刀体轴线的一侧设置PCD复合片，所述PCD复合片由聚晶金刚石材质制成，所述切削刃包括主切削刃、副切削刃，所述主切削刃利用过渡圆弧刃与所述副切削刃相连，所述过渡圆弧刃为弧形；相邻的所述切削刃之间具有端刃容屑槽；所述副切削刃延伸至所述第二切削区，所述第二切削区包括分屑槽，所述分屑槽将位于所述第二切削区的所述副切削刃分割为多段微切削刃。

优选地，所述第一切削区远离所述第二切削区的端部具有中空结构，所述中空结构为圆柱状，所述中空结构与所述刀体同轴设置。

优选地，相邻的所述切削刃之间具有朝向所述刀体的轴线方向凹陷的刀槽，所述刀槽绕所述刀体的轴线螺旋设置。

优选地，所述分屑槽绕所述刀体的轴线螺旋设置，所述分屑槽的旋向与所述刀槽的旋向相反。

优选地，所述分屑槽的横截面为V字形。

优选地，所述第一切削区远离所述第二切削区的一端具有刀片槽，所述PCD复合片设置于所述刀片槽内，所述PCD复合片与所述刀体焊接相连。

优选地，所述PCD复合片为粒度为2-30μm的混合粒度型PCD复合片。