本實(shí)用新型涉及刀具設(shè)計(jì)和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于銑削纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的刀具。

背景技術(shù)：

纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、比模量大、良好的尺寸穩(wěn)定性、良好的耐腐蝕性和耐疲勞性、熱傳導(dǎo)系數(shù)低等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航空航天、生物醫(yī)療、交通運(yùn)輸和體育及軍事用品中。

纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在實(shí)際的工程應(yīng)用中，需要在成型后進(jìn)行機(jī)械加工以滿足結(jié)構(gòu)及尺寸要求，但由于纖維強(qiáng)度高，硬度大，材料整體呈力學(xué)各向異性，導(dǎo)致其機(jī)械加工條件比較惡劣，是典型的難加工材料，比如：在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料銑槽加工中主要存在分層、撕裂、毛刺等質(zhì)量問題及刀具耐用度低的問題?，F(xiàn)有的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料槽銑加工刀具，主要是右旋螺旋刃的整體合金或高速鋼立銑刀，這類刀具的磨損快，且在加工過程中需要經(jīng)過鉆孔、擴(kuò)孔、銑槽等工序，增加了刀具的使用時(shí)間，進(jìn)一步增加了刀具的磨損速度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種用于銑削纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的刀具，能夠提高纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的加工的效率，并降低了刀具的磨損速度。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

所述刀具為多級加工結(jié)構(gòu)，包括：鉆孔加工部分1、擴(kuò)孔成型部分2、磨削加工部分3、刀柄4和刀具基體5；從刀尖開始至刀柄4依次為鉆孔加工部分1、擴(kuò)孔成型部分2、磨削加工部分3和刀柄4，其中，鉆孔加工部分1的直徑小于磨削 加工部分3，擴(kuò)孔成型部分2與鉆孔加工部分1連接之處的直徑與鉆孔加工部分1相同，擴(kuò)孔成型部分2與磨削加工部分3連接之處的直徑與磨削加工部分3相同；鉆孔加工部分切削刃6采用的磨粒的粒度，大于擴(kuò)孔成型部分切削刃7和磨削加工部分3采用的磨粒的粒度。鉆孔加工部分切削刃6采用的磨粒的排布間距，大于擴(kuò)孔成型部分切削刃7和磨削加工部分3采用的磨粒的排布間距。使得在加工過程中，依次通過鉆孔加工部分1、擴(kuò)孔成型部分2、磨削加工部分3的多級加工結(jié)構(gòu)上的磨粒銑削纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，使得整個(gè)銑削過程中的鉆孔、擴(kuò)孔、銑槽加工一次成型。

磨削加工部分3的切削刃，由鄰接刀柄4一側(cè)的左旋的螺旋切削刃9和鄰接擴(kuò)孔成型部分2一側(cè)的右旋的螺旋切削刃8交錯(cuò)接合而成，加工纖維增強(qiáng)復(fù)合材料時(shí)對材料起向中心的擠壓作用，一定程度上抑制了材料分層缺陷的產(chǎn)生。其中，鉆孔加工部分1的切削刃采用粗磨粒，大間距排布，擴(kuò)孔成型部分2以及磨削加工部分3采用細(xì)磨粒，小間距排布。

鉆孔加工部分切削刃6、擴(kuò)孔成型部分切削刃7，和磨削加工部分3的右旋的螺旋切削刃8與左旋的螺旋切削刃9所采用的磨粒，為在各切削刃表面有序排布的金剛石磨粒。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于銑削纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的刀具，在加工纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的過程中，依次通過鉆孔加工部分1、擴(kuò)孔成型部分2、磨削加工部分3的多級加工結(jié)構(gòu)上的磨粒銑削纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，使得整個(gè)銑削過程中的鉆孔、擴(kuò)孔、銑槽加工一次成型。相對于鉆孔、擴(kuò)孔、銑槽分段式的加工過程，提高了加工的效率且降低了刀具的使用時(shí)間，從而降低了刀具的磨損速度。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所 需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1a為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于銑削纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的刀具的主視圖；

圖1b為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于銑削纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的刀具的端面視圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于銑削纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的刀具側(cè)面的刀齒結(jié)構(gòu)模板；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于銑削纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的刀具的側(cè)面展開示意圖；

附圖中的各標(biāo)號表示為：1-鉆孔加工部分、2-擴(kuò)孔成型部分、3-磨削加工部分、4-刀柄、5-刀具基體、6-鉆孔加工部分切削刃、7-擴(kuò)孔成型部分切削刃、8-右旋的螺旋切削刃、9-左旋的螺旋切削刃、10-粗金剛石磨粒、11-細(xì)金剛石磨粒。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。下文中將詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施方式，所述實(shí)施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施方式是示例性的，僅用于解釋本實(shí)用新型，而不能解釋為對本實(shí)用新型的限制。本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數(shù)形式“一”、“一個(gè)”、“所述”和“該”也可包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)該進(jìn)一步理解的是，本實(shí)用新型的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數(shù)、 步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。這里使用的措辭“和/或”包括一個(gè)或更多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)的任一單元和全部組合。本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員的一般理解相同的意義。還應(yīng)該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術(shù)語應(yīng)該被理解為具有與現(xiàn)有技術(shù)的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種用于銑削纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的刀具，如圖1a所示，所述刀具為多級加工結(jié)構(gòu)，包括：鉆孔加工部分1、擴(kuò)孔成型部分2、磨削加工部分3、刀柄4和刀具基體5；從刀尖開始至刀柄4依次為鉆孔加工部分1、擴(kuò)孔成型部分2、磨削加工部分3和刀柄4。

其中，如圖1b所示的，鉆孔加工部分1的直徑小于磨削加工部分3，擴(kuò)孔成型部分2與鉆孔加工部分1連接之處的直徑與鉆孔加工部分1相同，擴(kuò)孔成型部分2與磨削加工部分3連接之處的直徑與磨削加工部分3相同，擴(kuò)孔成型部分2呈圓臺形。鉆孔加工部分切削刃6采用的磨粒的粒度，大于擴(kuò)孔成型部分切削刃7和磨削加工部分3采用的磨粒的粒度。鉆孔加工部分切削刃6采用的磨粒的排布間距，大于擴(kuò)孔成型部分切削刃7和磨削加工部分3采用的磨粒的排布間距。使得在加工過程中，依次通過鉆孔加工部分1、擴(kuò)孔成型部分2、磨削加工部分3的多級加工結(jié)構(gòu)上的磨粒銑削纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，使得整個(gè)銑削過程中的鉆孔、擴(kuò)孔、銑槽加工一次成型。相對于鉆孔、擴(kuò)孔、銑槽分段式的加工過程，提高了加工的效率且降低了刀具的使用時(shí)間，從而降低了刀具的磨損速度。

磨削加工部分3的切削刃，由鄰接刀柄4一側(cè)的左旋的螺旋切削刃9和鄰接擴(kuò) 孔成型部分2一側(cè)的右旋的螺旋切削刃8交錯(cuò)接合而成，加工纖維增強(qiáng)復(fù)合材料時(shí)對材料起向中心的擠壓作用，一定程度上抑制了材料分層缺陷的產(chǎn)生。其中，鉆孔加工部分1的切削刃采用粗磨粒，大間距排布，擴(kuò)孔成型部分2以及磨削加工部分3采用細(xì)磨粒，小間距排布。

在本實(shí)施例中，如圖1a所示的，右旋的螺旋切削刃8和左旋的螺旋切削刃9的交錯(cuò)接合位置，位于的磨削加工部分3的切削刃的中心線。鉆孔加工部分切削刃6、擴(kuò)孔成型部分切削刃7，和磨削加工部分3的右旋的螺旋切削刃8與左旋的螺旋切削刃9所采用的磨粒，為在各切削刃表面有序排布的金剛石磨粒。通過金剛石磨粒有序排布構(gòu)成的切削刃代替?zhèn)鹘y(tǒng)切削刃，提高了刀具壽命。

其中，鉆孔加工部分切削刃6的粗金剛石磨粒10的粒度的大小，在大于或等于40/45目且小于或等于20/25目，可在40/45目-20/25目之間結(jié)合實(shí)際需要選??；通過在鉆孔加工部分1的切削刃上采用粗磨粒，大間距排布，提高鉆孔加工部分1在鉆孔過程中的排屑能力。在本實(shí)施例的優(yōu)選方案中，鉆孔加工部分切削刃6的粗金剛石磨粒10，粒徑的大小為大于或等于400微米且小于或等于425微米的金剛石磨粒。

鉆孔加工部分切削刃6的鉆孔排屑槽的寬度t1為2.4mm，從而增大容屑空間，其中，鉆孔排屑槽可以理解為如圖3所示的兩列粗金剛石磨粒10之間圍成的凹槽。

其中，擴(kuò)孔成型部分切削刃7、磨削加工部分3的右旋的螺旋切削刃8和左旋的螺旋切削刃9的細(xì)金剛石磨粒11的粒度的大小大于或等于140/170目且小于或等于80/100目，可在140/170目-80/100目之間結(jié)合需要選取。通過在擴(kuò) 孔成型部分2以及磨削加工部分3采用細(xì)磨粒，小間距排布，從而提高槽的加工精度。在本實(shí)施例的優(yōu)選方案中，細(xì)金剛石磨粒11，為粒度的大小等于80/100目的金剛石磨粒。

擴(kuò)孔成型部分切削刃7、磨削加工部分3的右旋的螺旋切削刃8和左旋的螺旋切削刃9的排屑槽寬度t2為1.2mm，有助于提高加工精度，其中，排屑槽可以理解為如圖3所示的兩列細(xì)金剛石磨粒11之間圍成的凹槽。

在本實(shí)施例中，如圖2所示的模板用于實(shí)現(xiàn)刀具加工中金剛石磨粒的有序排布，模板包括篩縫，模板上的篩縫的排布方式與刀具表面的金剛石磨粒在刀具上的排布方式一致，比如：如圖3所示的刀具側(cè)面展開圖。為了便于理解，本實(shí)施例中通過如圖3所示的刀具側(cè)面展開圖來呈現(xiàn)金剛石磨粒在刀具上的排布方式。右旋的螺旋切削刃8與左旋的螺旋切削刃9以相反的方向各自在磨削加工部分3上均勻分布，且分布的螺旋角ω大于或等于30°且小于或等于60°。在本實(shí)施例的優(yōu)選方案中，螺旋角ω等于45°。

在本實(shí)施例中所述的刀具，可以由硬質(zhì)合金加工成。在本實(shí)施例的優(yōu)選方案中，可以選用鎢鋼類硬質(zhì)合金，硬度HRA不小于85，抗彎強(qiáng)度不小于1750N/mm2，比如：《新編國際常用金屬材料手冊》中記載的YG8C、YG15C等硬質(zhì)合金。

本實(shí)用新型實(shí)施例還提供一種用于銑削纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的刀具的加工方法，包括：

(1)選擇硬質(zhì)合金基體材料用于制作刀具基體5，對刀具基體5的端面進(jìn)行開刃；

(2)將膠水(用于加工過程中對金剛石磨粒進(jìn)行臨時(shí)粘合固定，以便于進(jìn)行真空高溫釬焊)涂于刀具基體5分布金剛石磨粒的一側(cè)，再將如圖2所示的 模板粘附于基體表面，所述模板包括篩縫，模板上的篩縫的分布方式與成品中金剛石磨粒在刀具上的分布方式一致；

(3)將金剛石磨粒均勻撒在模板的篩縫中，使金剛石磨粒通過模板；

(4)取下模板，將所需的釬料按量均勻地覆于刀具表面。(5)在真空退火爐中進(jìn)行真空高溫釬焊，其中，真空高溫釬焊的具體方式可以采用目前常用的刀具釬焊領(lǐng)域的真空高溫釬焊方式，在本實(shí)施例中并不限定。釬料可以選用(Ag₇₂Cu₂₈)₉₅Ti₅作為釬料結(jié)合劑，通過真空高溫釬焊將金剛石磨粒固結(jié)在釬料層中，使它們共同組成刀具的工作部分。

本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處。尤其，對于設(shè)備實(shí)施例而言，由于其基本相似于方法實(shí)施例，所以描述得比較簡單，相關(guān)之處參見方法實(shí)施例的部分說明即可。以上所述，僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。