一种针对纤维增强树脂基复合材料的加工钻头

摘要

针对纤维增强树脂基复合材料制孔加工过程中容易产生大量纤维难以切断导致毛刺现象的难题，本发明提供了一种钻头，在钻头主切削刃上，沿主切削刃，设置半圆形槽；半圆形槽的直径与纤维的直径d1相等；半圆形槽的中心距d0由纤维直径d1与纤维增强树脂基复合材料中的纤维含量p共同决定，满足d0=d1+p*d0。纤维增强树脂基复合材料中的纤维含量p是指纤维增强树脂基复合材料中纤维的体积与纤维增强树脂基复合材料的体积比。本发明的优点：提高了对纤维变形的控制性，减小纤维产生的弯曲变形，提高纤维的切断效率，减少毛刺现象的产生，提高刀具的使用寿命。

权利要求

1.一种针对纤维增强树脂基复合材料的加工钻头，其特征在于：包括切削刃，在钻头切削刃上，沿切削刃方向，设置多个半圆形槽，相邻两个所述半圆形槽的中心距、纤维的直径及纤维含量的关系满足：d0=d1+p*d0，其中d0为相邻两个半圆形槽的中心距，d1为纤维的直径，p为纤维增强树脂基复合材料中的纤维含量即纤维增强树脂基复合材料中纤维的体积与纤维增强树脂基复合材料的体积的比值。

2.根据权利要求1所述的一种针对纤维增强树脂基复合材料的加工钻头，其特征在于：所述半圆形槽的直径大于或等于纤维增强树脂基复合材料中的纤维的直径。

3.根据权利要求1所述的一种针对纤维增强树脂基复合材料的加工钻头，其特征在于：所述多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距在纤维增强树脂基复合材料中的纤维含量一定时，与纤维增强树脂基复合材料中的纤维的直径成正比；多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距在纤维增强树脂基复合材料中的纤维的直径一定时，与纤维增强树脂基复合材料中的纤维含量成正比。

4.根据权利要求1所述的一种针对纤维增强树脂基复合材料的加工钻头，其特征在于：所述切削刃至少两个。

说明书

一种针对纤维增强树脂基复合材料的加工钻头

技术领域

[0001] 本发明属于材料加工刀具领域，具体讲是涉及一种针对纤维增强树脂基复合材料的加工钻头。

背景技术

[0002] 纤维增强树脂基复合材料在工业领域的应用越来越广泛，常见的纤维增强树脂基复合材料包括玻璃纤维增强树脂基复合材料、碳纤维增强树脂基复合材料等。目前，常用的纤维材料包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、硼纤维等。

[0003] 碳纤维复合材料等纤维增强树脂基复合材料在制备完成后，为满足零部件的形状及几何尺寸要求，通常需要一系列的机械加工。然而，碳纤维复合材料、芳纶复合材料等加工过程中，由于纤维通常具有较高的强度、硬度等性能，采用现有传统刀具加工过程中极易出现由于纤维无法完全切断而导致的毛刺现象。毛刺现象的产生主要是由于在制孔出口、切割边缘等处，纤维具有较大的变形自由度，在刀具的作用下，纤维产生较严重的弯曲变形而未被有效切断，在加工完成后即出现大量的毛刺现象。例如在碳纤维复合材料等的制孔、铣削等加工过程中，制孔出口处或边缘处容易产生大量的毛刺即未切断的纤维，使得加工质量难以保证。

发明内容

[0004] 为了解决上述问题，本发明提供了一种针对纤维增强树脂基复合材料的加工钻头，防止在钻孔过程中产生纤维无法完全切断导致的毛刺现象。

[0005] 本发明提供一种针对纤维增强树脂基复合材料的加工钻头，其特征在于：包括切削刃，在钻头切削刃上，沿切削刃方向，设置多个半圆形槽。半圆形槽的直径大于或等于纤维增强树脂基复合材料中的纤维的直径。多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距在纤维增强树脂基复合材料中的纤维含量一定时，与纤维增强树脂基复合材料中的纤维的直径成正比；多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距在纤维增强树脂基复合材料中的纤维的直径一定时，与纤维增强树脂基复合材料中的纤维含量成正比。多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距与纤维增强树脂基复合材料中的纤维的直径及纤维增强树脂基复合材料中纤维含量的关系满足：d0=d1+p*d0，其中d0为多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距，d1为纤维增强树脂基复合材料中的纤维的直径，p为纤维增强树脂基复合材料中的纤维含量即纤维增强树脂基复合材料中纤维的体积与纤维增强树脂基复合材料的体积的比值。切削刃至少两个。

[0006] 本发明的有益效果是：针对不同纤维的直径，采用具有不同半圆形槽直径及不同半圆形槽间距的钻头；由于纤维直径与半圆形槽直径相匹配，加工过程中纤维进入半圆形槽之中，从而提高了对纤维变形的控制，可以减小纤维产生的弯曲变形，有利于提高纤维的切断效率，减少毛刺现象的产生。同时，根据纤维增强树脂基复合材料中的纤维含量调整半圆形槽之间的距离，可以在有效去除毛刺的同时提高钻头的使用寿命。

附图说明

[0007] 以下结合附图对本发明做进一步的说明：

[0008] 图1是本发明结构示意图；

[0009] 图2是本发明局部放大图；

[0010] 其中1、切削刃，2、半圆形槽。

具体实施方式

[0011] 下面结合说明书附图，对本发明做进一步说明。

[0012] 实施示例1

[0013] 本发明提供一种针对纤维增强树脂基复合材料的加工钻头，包括两个切削刃，其特征在于：在钻头切削刃上，沿切削刃，设置多个半圆形槽。半圆形槽的直径与碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维的直径相等。多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距在纤维增强树脂基复合材料中的纤维含量一定时，与纤维增强树脂基复合材料中的纤维的直径成正比；多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距在纤维增强树脂基复合材料中的纤维的直径一定时，与纤维增强树脂基复合材料中的纤维含量成正比。多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距与碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维的直径及碳纤维增强树脂基复合材料中碳纤维含量的关系满足：d0=d1+p*d0，其中d0为多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距，d1为碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维的直径，p为碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维含量即碳纤维增强树脂基复合材料中碳纤维的体积与碳纤维增强树脂基复合材料的体积的比值。

[0014] 分别采用传统钻头和本发明钻头进行碳纤维增强树脂基复合材料的加工，其中碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维直径为7μm，碳纤维的含量为50%。由于碳纤维的直径为7μm，因此本发明中半圆形槽的直径为7μm；由于碳纤维的含量为50%，因此本发明中半圆形槽之间的中心距为14μm。另外，钻头材料为硬质合金，钻头直径为5mm，钻头为山特维克可乐满公司生产的R842-0500-30-A0A。

[0015] 碳纤维增强树脂基复合材料尺寸为100mm×80mm×5mm，加工过程中的刀具转速为5000r/min，刀具进给量为30mm/min。

[0016] 加工后的结果表明，采用传统钻头进行加工后，制孔出口存在大量的毛刺现象，毛刺总长度为8mm；而采用本发明加工后的出口表面毛刺现象显著减少，毛刺总长度小于2mm，从而表明本发明实现了加工过程中对碳纤维的有效控制，减少了因纤维变形导致的纤维难以被有效切断的现象。

[0017] 实施示例2

[0018] 本发明提供一种针对纤维增强树脂基复合材料的加工钻头，包括两个切削刃，其特征在于：在钻头切削刃上，沿切削刃，设置多个半圆形槽。半圆形槽的直径等于碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维的直径。多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距在纤维增强树脂基复合材料中的纤维含量一定时，与纤维增强树脂基复合材料中的纤维的直径成正比；多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距在纤维增强树脂基复合材料中的纤维的直径一定时，与纤维增强树脂基复合材料中的纤维含量成正比。多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距与碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维的直径及碳纤维增强树脂基复合材料中碳纤维含量的关系满足：d0=d1+p*d0，其中d0为多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距，d1为碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维的直径，p为碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维含量即碳纤维增强树脂基复合材料中碳纤维的体积与碳纤维增强树脂基复合材料的体积的比值。

[0019] 分别采用传统钻头和本发明钻头进行碳纤维增强树脂基复合材料的加工，其中碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维直径为7μm，碳纤维的含量为30%。由于碳纤维的直径为7μm，因此本发明中半圆形槽的直径为7μm；由于碳纤维的含量为30%，因此本发明中半圆形槽之间的中心距为9.1μm。另外，钻头材料为硬质合金，钻头直径为5mm，钻头为山特维克可乐满公司生产的R842-0500-30-A0A。

[0020] 碳纤维增强树脂基复合材料尺寸为100mm×80mm×5mm，加工过程中的刀具转速为5000r/min，刀具进给量为30mm/min。

[0021] 加工后的结果表明，采用传统钻头进行加工后，制孔出口存在大量的毛刺现象，毛刺总长度为7mm；而采用本发明加工后的出口表面毛刺现象显著减少，毛刺总长度小于1mm，从而表明本发明实现了加工过程中对碳纤维的有效控制，减少了因纤维变形导致的纤维难以被有效切断的现象。

[0022] 实施示例3

[0023] 本发明提供一种针对纤维增强树脂基复合材料的加工钻头，包括两个切削刃，其特征在于：在钻头切削刃上，沿切削刃，设置多个半圆形槽。半圆形槽的直径等于碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维的直径。多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距在纤维增强树脂基复合材料中的纤维含量一定时，与纤维增强树脂基复合材料中的纤维的直径成正比；多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距在纤维增强树脂基复合材料中的纤维的直径一定时，与纤维增强树脂基复合材料中的纤维含量成正比。多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距与碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维的直径及碳纤维增强树脂基复合材料中碳纤维含量的关系满足：d0=d1+p*d0，其中d0为多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距，d1为碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维的直径，p为碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维含量即碳纤维增强树脂基复合材料中碳纤维的体积与碳纤维增强树脂基复合材料的体积的比值。

[0024] 分别采用传统钻头和本发明钻头进行碳纤维增强树脂基复合材料的加工，其中碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维直径为7μm，碳纤维的含量为80%。由于碳纤维的直径为7μm，因此本发明中半圆形槽的直径为7μm；由于碳纤维的含量为80%，因此本发明中半圆形槽之间的中心距为12.6μm。另外，钻头材料为硬质合金，钻头直径为5mm，钻头为山特维克可乐满公司生产的R842-0500-30-A0A。

[0025] 碳纤维增强树脂基复合材料尺寸为100mm×80mm×5mm，加工过程中的刀具转速为5000r/min，刀具进给量为30mm/min。

[0026] 加工后的结果表明，采用传统钻头进行加工后，制孔出口存在大量的毛刺现象，毛刺总长度为10mm；而采用本发明加工后的出口表面毛刺现象显著减少，毛刺总长度小于3mm，从而表明本发明实现了加工过程中对碳纤维的有效控制，减少了因纤维变形导致的纤维难以被有效切断的现象。

[0027] 实施示例4

[0028] 本发明提供一种针对纤维增强树脂基复合材料的加工钻头，包括两个切削刃，其特征在于：在钻头切削刃上，沿切削刃，设置多个半圆形槽。半圆形槽的直径大于碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维的直径。多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距在纤维增强树脂基复合材料中的纤维含量一定时，与纤维增强树脂基复合材料中的纤维的直径成正比；多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距在纤维增强树脂基复合材料中的纤维的直径一定时，与纤维增强树脂基复合材料中的纤维含量成正比。多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距与碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维的直径及碳纤维增强树脂基复合材料中碳纤维含量的关系满足：d0=d1+p*d0，其中d0为多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距，d1为碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维的直径，p为碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维含量即碳纤维增强树脂基复合材料中碳纤维的体积与碳纤维增强树脂基复合材料的体积的比值。

[0029] 分别采用传统钻头和本发明钻头进行碳纤维增强树脂基复合材料的加工，其中碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维直径为7μm，碳纤维的含量为50%。碳纤维的直径为7μm，本发明中半圆形槽的直径为10μm；由于碳纤维的含量为50%，因此本发明中半圆形槽之间的中心距为12μm。另外，钻头材料为硬质合金，钻头直径为5mm，钻头为山特维克可乐满公司生产的R842-0500-30-A0A。

[0030] 碳纤维增强树脂基复合材料尺寸为100mm×80mm×5mm，加工过程中的刀具转速为5000r/min，刀具进给量为30mm/min。

[0031] 加工后的结果表明，采用传统钻头进行加工后，制孔出口存在大量的毛刺现象，毛刺总长度为8mm；而采用本发明加工后的出口表面毛刺现象显著减少，毛刺总长度小于1.5mm，从而表明本发明实现了加工过程中对碳纤维的有效控制，减少了因纤维变形导致的纤维难以被有效切断的现象。

[0032] 实施示例5

[0033] 本发明提供一种针对纤维增强树脂基复合材料的加工钻头，包括两个切削刃，其特征在于：在钻头切削刃上，沿切削刃，设置多个半圆形槽。半圆形槽的直径大于碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维的直径。多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距在纤维增强树脂基复合材料中的纤维含量一定时，与纤维增强树脂基复合材料中的纤维的直径成正比；多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距在纤维增强树脂基复合材料中的纤维的直径一定时，与纤维增强树脂基复合材料中的纤维含量成正比。多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距与碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维的直径及碳纤维增强树脂基复合材料中碳纤维含量的关系满足：d0=d1+p*d0，其中d0为多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距，d1为碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维的直径，p为碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维含量即碳纤维增强树脂基复合材料中碳纤维的体积与碳纤维增强树脂基复合材料的体积的比值。

[0034] 分别采用传统钻头和本发明钻头进行碳纤维增强树脂基复合材料的加工，其中碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维直径为7μm，碳纤维的含量为30%。碳纤维的直径为7μm，本发明中半圆形槽的直径为10μm；由于碳纤维的含量为30%，因此本发明中半圆形槽之间的中心距为10μm。另外，钻头材料为硬质合金，钻头直径为5mm，钻头为山特维克可乐满公司生产的R842-0500-30-A0A。

[0035] 碳纤维增强树脂基复合材料尺寸为100mm×80mm×5mm，加工过程中的刀具转速为5000r/min，刀具进给量为30mm/min。

[0036] 加工后的结果表明，采用传统钻头进行加工后，制孔出口存在大量的毛刺现象，毛刺总长度为7mm；而采用本发明加工后的出口表面毛刺现象显著减少，毛刺总长度小于1.5mm，从而表明本发明实现了加工过程中对碳纤维的有效控制，减少了因纤维变形导致的纤维难以被有效切断的现象。

[0037] 实施示例6

[0038] 本发明提供一种针对纤维增强树脂基复合材料的加工钻头，包括两个切削刃，其特征在于：在钻头切削刃上，沿切削刃，设置多个半圆形槽。半圆形槽的直径大于碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维的直径。多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距在纤维增强树脂基复合材料中的纤维含量一定时，与纤维增强树脂基复合材料中的纤维的直径成正比；多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距在纤维增强树脂基复合材料中的纤维的直径一定时，与纤维增强树脂基复合材料中的纤维含量成正比。多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距与碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维的直径及碳纤维增强树脂基复合材料中碳纤维含量的关系满足：d0=d1+p*d0，其中d0为多个半圆形槽中相邻两个半圆形槽的中心距，d1为碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维的直径，p为碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维含量即碳纤维增强树脂基复合材料中碳纤维的体积与碳纤维增强树脂基复合材料的体积的比值。

[0039] 分别采用传统钻头和本发明钻头进行碳纤维增强树脂基复合材料的加工，其中碳纤维增强树脂基复合材料中的碳纤维直径为7μm，碳纤维的含量为80%。碳纤维的直径为7μm，本发明中半圆形槽的直径为10μm；由于碳纤维的含量为80%，因此本发明中半圆形槽之间的中心距为15μm。另外，钻头材料为硬质合金，钻头直径为5mm，钻头为山特维克可乐满公司生产的R842-0500-30-A0A。

[0040] 碳纤维增强树脂基复合材料尺寸为100mm×80mm×5mm，加工过程中的刀具转速为5000r/min，刀具进给量为30mm/min。

[0041] 加工后的结果表明，采用传统钻头进行加工后，制孔出口存在大量的毛刺现象，毛刺总长度为10mm；而采用本发明加工后的出口表面毛刺现象显著减少，毛刺总长度小于2.5mm，从而表明本发明实现了加工过程中对碳纤维的有效控制，减少了因纤维变形导致的纤维难以被有效切断的现象。