[发明专利]一种防止复合材料制孔表面纤维劈裂的方法

说明书

本发明公开了一种防止复合材料制孔表面纤维劈裂的方法，属于航空复合材料加工技术领域，其特征在于，包括以下步骤：a、在复合材料制件上先制出初孔，初孔直径为D1；b、然后用带限位器的锪窝钻对初孔入口处进行倒角处理，锪窝直径为D2，再用扩孔钻头进行扩孔，扩孔直径为D3；c、最后用精铰铰刀对扩孔后的孔进行精铰制成终孔。本发明能够有效避免扩孔时扩孔钻头产生轴线偏移，保证扩孔质量，有效降低复合材料制孔表面劈裂的风险，能够增加扩孔钻头的切削接触面积，减小复合材料制件单位面积的切削力，有效避免复合材料制件表面纤维因切削力太大而产生的纤维劈裂，且能够极大的提升复合材料大直径孔的制孔效率。

技术领域

本发明涉及到航空复合材料加工技术领域，尤其涉及一种防止复合材料制孔表面纤维劈裂的方法。

背景技术

当前，纤维增强型复合材料由于其比强度高，比模量高等诸多优越的机械特性，在航空、航天、化工、汽车等领域已被大面积采用。特别是在飞机装配过程中，复合材料制件制孔已成为了一项重要工作。复合材料有如下材料特性：

1、复合材料制件由若干层纤维布粘接而成，层间结合力较低；

2、复合材料为各向异性材料，其每层有固定的纤维方向，制孔时易产生应力集中；

3、复合材料硬度较大，制孔时切削热较高。

由于以上特性，复合材料成为了典型的难加工材料，制孔极易产生纤维劈裂的缺陷。传统复合材料制孔方法采用减小切削量的方法防止表面纤维劈裂问题的产生，但较小的切削量导致了大量的换刀作业。因此寻求一种高效的制孔方法且能有效防止制孔表面纤维劈裂在工程中是非常必要的。目前，在公知文献中，常见的防止复合材料制孔表面纤维劈裂的方法多为优化刀具结构及制孔工艺参数，对于复合材料制孔工艺方法的优化改进却鲜有研究。

公开号为CN 103231415A，公开日为2013年08月07日的中国专利文献公开了一种复合材料单向带制孔的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、制作试片：使用碳纤维单向带使用真空袋-热压罐法进行成型，然后切割成规则形状的试片，形状根据实际需求确定，为菱形或矩形或圆形；试片作为试板；

步骤二、使用刀具，并使用万力夹对试板进行固定，在以下参数条件下对试片进行制孔：刀具上风钻的转速为3000-4500rpm/min，进给速度为45-225mm/min；制孔时使用吸尘器进行除尘。

该专利文献公开的复合材料单向带制孔的方法，通过选择合适的刀具材料、刃型和相应的工艺参数对复合材料单向带制造的试板进行制孔，结果得到的孔径均匀、孔壁光滑。但是，不能够有效避免纤维劈裂的产生，影响制孔质量和制孔效率。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种防止复合材料制孔表面纤维劈裂的方法，本发明能够有效避免扩孔时扩孔钻头产生轴线偏移，保证扩孔质量，有效降低复合材料制孔表面劈裂的风险，能够增加扩孔钻头的切削接触面积，减小复合材料制件单位面积的切削力，有效避免复合材料制件表面纤维因切削力太大而产生的纤维劈裂，且能够极大的提升复合材料大直径孔的制孔效率。

本发明通过下述技术方案实现：

一种防止复合材料制孔表面纤维劈裂的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、在复合材料制件上先制出初孔，初孔直径为D1；

b、然后用带限位器的锪窝钻对初孔入口处进行倒角处理，锪窝直径为D2，再在有倒角的情况下用扩孔钻头进行扩孔，扩孔直径为D3；

c、最后用精铰铰刀对扩孔后的孔进行精铰制成终孔。

还包括二次倒角处理步骤，具体是指经步骤b扩孔后，再用带限位器的锪窝钻对扩孔入口处再次进行倒角处理，倒角角度为120°，倒角的锪窝直径D2比扩孔直径D3大0.1mm。