[发明专利]一种复合材料超声套孔的偏心套磨刀具

说明书

本发明涉及一种复合材料超声套孔的偏心套磨刀具，包括上下设置的钻杆和切削段，钻杆和切削段均为中空的圆柱体，钻杆的直径比切削段直径大2‑4mm；切削段的内侧壁和外侧壁偏心设置，切削段的内侧壁、外侧壁和底部均设置磨粒。其有益效果是，将切削段的内侧壁和外侧壁偏心设置，以使切削段对复合材料切削制孔时，切削段空腔内所形成的圆柱状料芯的直径缩小，料芯与切削段的空腔之间的间距增大，增大了切削段的空腔的排屑空间，便于料芯在重力作用下顺利脱落，防止料芯堵塞切削段的空腔，并能降低切削温度，减小已加工的孔表面的热损伤，进而减小孔的分层、撕裂和毛刺等缺陷，并能提高制孔效率、制孔精度和制孔稳定性。

技术领域

本发明涉及复合材料超声套孔技术领域，尤其涉及一种复合材料超声套孔的偏心套磨刀具。

背景技术

近年来，碳纤维增强树脂基复合材料(下文中简称为复合材料)因其比强度高、质量轻、耐磨性高和抗腐蚀性强等优势，被广泛应用于飞机蒙皮上。但这种复合材料的高强度和低导热性的特性也致其制孔难度较大，在对复合材料制孔时易产生分层和撕裂等缺陷。而随着我国飞机大量采用复合材料制备蒙皮，由传统钻孔工艺对复合材料制孔时，存在加工公艺路线长，制孔质量差和效率低等缺点，严重制约了我国航空装配制造工业研制高性能飞机的步伐。在此现状下，超声套孔工艺逐渐被用于复合材料的制孔中。

超声套孔工艺采用中空的环形套磨刀具并附加微米级振幅且沿套磨刀具的轴向进行超声波振动的制孔工艺，在制孔过程中采用脉冲式的切削方式，以大幅降低制孔过程中的平均切削力和切削温度，并防止切屑粘结引起的套磨刀具堵塞现象。然而，现有的套磨刀具在制孔过程中所形成的柱状切屑(即料芯)在磨粒钝化之后极易堵塞套磨刀具的空腔，导致套磨刀具失效以及孔分层和孔壁烧伤等缺陷。因此，目前亟需一种能够解决料芯堵塞套磨刀具空腔的新型套磨刀具。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种复合材料超声套孔的偏心套磨刀具，其解决了现有的套磨刀具在制孔过程中所形成的料芯易堵塞套磨刀具的空腔，导致套磨刀具失效以及孔分层、撕裂、毛刺和孔壁烧伤等缺陷的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

第一方面，本发明实施例提供一种复合材料超声套孔的偏心套磨刀具，包括上下设置的钻杆和切削段，所述钻杆和所述切削段均为中空的圆柱体：

所述钻杆的直径比所述切削段的直径大2-4mm；

所述切削段的内侧壁和外侧壁偏心设置，所述切削段的内侧壁、外侧壁和底部均设置磨粒。

根据本发明，所述切削段的内侧壁和外侧壁偏心设置，所述切削段与所述钻杆的偏心距均为0.2-0.5mm。

根据本发明，以所述切削段底部的外环圆心为基准，位于所述切削段底部同一径向方向上的所述磨粒由外至内依次包括第一磨粒、第二磨粒和第三磨粒中的一种至多种，且所述第一磨粒、所述第二磨粒和所述第三磨粒的粒径依次增大；

以所述切削段底部的外环圆心为基准，同一圆环上的所述磨粒的粒径一致。

根据本发明，以所述切削段底部的外环圆心为基准，形成一列所述磨粒，多列所述磨粒间隔设置。

根据本发明，所述第一磨粒的粒径为70-75目；

所述第二磨粒的粒径为120-125目；

所述第三磨粒的粒径为140-150目。

根据本发明，所述切削段较薄一侧的壁厚为0.3-1.2mm；

所述切削段的内侧壁和外侧壁上的所述磨粒的粒径均为125目-150目。