本發(fā)明涉及一種適用于疊層結(jié)構(gòu)難加工材料精密制孔加工的鉆、鉸、锪一體化刀具，能夠在不同物理力學(xué)性能材料如鋁合金、鈦合金疊層裝配結(jié)構(gòu)的制孔過程中保證制孔精度，實(shí)現(xiàn)有效斷屑及排屑，屬于機(jī)械加工刀具技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

為了減小能源消耗、增加飛機(jī)壽命，鋁合金與鈦合金在飛機(jī)中使用的比重越來越高。在飛機(jī)裝配過程中，常用螺栓和鉚釘把鋁合金和鈦合金連接在一起以增強(qiáng)性能，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。因此，需要在鋁合金與鈦合金疊層板上加工大量的連接孔。但是，鋁合金與鈦合金疊層裝配制孔的孔徑小、加工難度較大，使用傳統(tǒng)多工序工藝進(jìn)行鉆、鉸、锪加工不易保證孔的同軸度，輔助工序較多，降低了工作效率；若進(jìn)行鉆、鉸、锪一體化制孔又帶來斷屑困難、排屑不暢易導(dǎo)致刀具易崩斷的問題，增加制造成本。

因此，在鉆、鉸、锪一體化刀具設(shè)計(jì)過程中，如何實(shí)現(xiàn)有效斷屑，避免切屑纏刀，保證切屑順利排出，成為研究疊層結(jié)構(gòu)制孔刀具的重點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，針對(duì)現(xiàn)有小直徑一體化刀具技術(shù)中存在的問題，提出一種變螺旋槽雙錐角疊層結(jié)構(gòu)制孔一體化刀具，能夠?qū)ΟB層結(jié)構(gòu)一次性完成鉆、鉸、锪精加工，通過有效斷屑、輕松排屑、降低制孔軸向力，來提高孔尺寸精度、同軸度精度以及表面質(zhì)量，在保證切削速度的同時(shí)，能夠延長(zhǎng)刀具壽命，提高加工效率。本發(fā)明適用于厚度較小(單層小于3mm)的薄板疊層裝配結(jié)構(gòu)的孔加工。

本發(fā)明的變螺旋槽雙錐角疊層結(jié)構(gòu)制孔一體化刀具，采用以下技術(shù)方案：

該刀具，包括鉆削部、鉸削部、锪窩部和刀柄，鉆削部與鉸削部之間以及鉸削部和锪窩部之間均設(shè)置過渡部；鉆削部包括雙錐角鉆尖和螺旋槽，雙錐角鉆尖包含兩條主切削刃，螺旋槽為兩條延伸至鉆削部與鉸削部之間過渡部的右旋螺旋槽；鉸削部具有四個(gè)螺旋周刃，包括四條主切削刃和對(duì)應(yīng)的四條延伸至兩側(cè)過渡部的左旋螺旋槽；锪窩部包括三條主切削刃以及三條延伸至刀柄的右旋螺旋槽。

所述過渡部的長(zhǎng)度為4mm～6mm。

所述鉆削部中雙錐角鉆尖的鉆心直徑不小于鉆削部直徑的0.25倍，以保證鉆頭的剛度。

所述鉆削部中雙錐角鉆尖的第一錐角為120°～132°，對(duì)應(yīng)第一段主切削刃；第二段錐角為90°對(duì)應(yīng)第二段主切削刃。

所述鉆削部中雙錐角鉆尖的兩條主切削刃的最外緣前角為8°～12°，后角為11°～15°。

所述鉆削部中右旋螺旋槽的螺旋角為23°～30°，以保證周刃的剛度、強(qiáng)度和排屑性能。

所述鉸削部的螺旋周刃外緣前角γ1為5°～10°，后角α1為6°～10°，這樣使得鉸削更加平穩(wěn)，保證了刀具鋒利度、耐用度和孔的精度。

所述鉸削部的長(zhǎng)度等于鉆削部中螺旋槽的周刃部分長(zhǎng)度。

所述鉸削部中左旋螺旋槽的螺旋角為左旋7°～12°，以有利于將鉸削切屑向待加工表面方向排出，避免鉸削切屑影響已加工表面質(zhì)量。

所述锪窩部的右旋螺旋槽的螺旋角為30°～35°，锪窩部的外緣前角γ2為5°～12°。

本發(fā)明通過將鉆、鉸、锪的結(jié)構(gòu)依次集成到一把刀具上，實(shí)現(xiàn)疊層材料制孔一次性完成鉆、鉸、锪加工，保證了制孔的精度和同軸度；鉆削部的雙錐角結(jié)構(gòu)能夠有效斷屑，避免了纏刀現(xiàn)象的產(chǎn)生；鉸削部的左旋螺旋槽促進(jìn)切屑向待加工方向排出，防止了切屑對(duì)已加工表面的損傷，提高了加工質(zhì)量；過渡部增加了刀具的剛度，對(duì)锪窩起到支撐導(dǎo)向的作用，保證了較好的锪窩質(zhì)量和刀具壽命。

實(shí)驗(yàn)證明，在合適工藝參數(shù)的配合下，本發(fā)明比普通麻花鉆有更小的鉆削軸向力和更好的耐用度。適用于鋁合金、高溫合金、鈦合金等難加工材料的疊層結(jié)構(gòu)的小直徑(小于6mm)的制孔加工，能夠有效斷屑，促進(jìn)排屑，保證了較好的刀具耐用度、制孔質(zhì)量和加工效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明變螺旋槽雙錐角疊層結(jié)構(gòu)制孔一體化刀具的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中鉆削部的鉆尖的軸向截面圖。

圖3是本發(fā)明中鉸削部的徑向截面示意圖。

圖4是本發(fā)明中鉸削部的鉸削刃的剖面示意圖。

圖5是本發(fā)明锪窩部的徑向截面示意圖。

圖中：1.鉆削部，2.第一過渡部，3.鉸削部，4.第二過渡部，5.锪窩部，6.刀柄。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的變螺旋槽雙錐角疊層結(jié)構(gòu)制孔一體化刀具，材質(zhì)為硬質(zhì)合金，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括依次相連的鉆削部1、第一過渡部2、鉸削部3、第二過渡部4、锪窩部5和刀柄6。鉆削部1與鉸削部3之間設(shè)置第一過渡部2，鉸削部3和锪窩部5之間設(shè)置第二過渡部4。第一過渡部2的長(zhǎng)度L3和第二過渡部4的長(zhǎng)度L5為4mm～6mm，這既保證了刀具的剛度，也為刀具制造留足了退刀余量。刀柄6的直徑為D3。

鉆削部1包括雙錐角鉆尖和螺旋槽。鉆削部1的直徑為D1，鉆心直徑d1(參見圖2)不小于0.25D1，這樣保證了鉆削部的剛度。為實(shí)現(xiàn)有效斷屑和排屑，鉆尖選擇雙錐角結(jié)構(gòu)，雙錐角鉆尖包含兩條等長(zhǎng)度的主切削刃T1和T2，兩條主切削刃相對(duì)中心線對(duì)稱，參見圖2，這保證了良好的斷屑效果；第一錐角對(duì)應(yīng)第一段主切削刃T1，為120°～132°，最優(yōu)值為120°。第二段錐角對(duì)應(yīng)第二段主切削刃T2，為90°。兩條主切削刃最外緣的前角為8°～12°，后角為11°～15°。鉆削部1的螺旋槽對(duì)應(yīng)的螺旋角ω1為右旋23°～30°，以保證周刃的剛度、強(qiáng)度和排屑性能；螺旋槽中對(duì)應(yīng)有刃溝、周刃和刃背，螺旋槽總長(zhǎng)度為鉆尖長(zhǎng)度L1和周刃部分長(zhǎng)度L2之和，其中L2與被加工的疊層結(jié)構(gòu)的厚度相等。

鉸削部3有4個(gè)螺旋周刃，包括4條主切削刃和對(duì)應(yīng)的四個(gè)延伸至兩側(cè)第一過渡部2和第二過渡部4的左旋螺旋槽。鉸削部3的直徑為D2，其長(zhǎng)度L4等于鉆削部1中螺旋槽的周刃部分長(zhǎng)度L2。鉸削部3中螺旋槽的螺旋角ω2為左旋7°～12°，這使得鉸削切屑向待加工表面排除，有效的保證了已加工表面的質(zhì)量，參見圖1。鉸削齒數(shù)選擇4齒，螺旋周刃外緣前角γ1為5°～10°，后角α1為6°～10°，參見圖3，這樣使得鉸削更加平穩(wěn)，保證了刀具鋒利度、耐用度和孔的精度。如圖4所示，在靠近第一過渡部2的一端，鉸削刃的導(dǎo)錐角β1為15°～45°，使得鉸削能夠平穩(wěn)切入。

锪窩部3包括三條主切削刃以及三條延伸至刀柄6的右旋螺旋槽，螺旋槽上對(duì)應(yīng)有刃溝、周刃和刃背。锪窩部5的錐角為，所述锪窩部的錐角根據(jù)工程要求的角度確定。螺旋槽對(duì)應(yīng)的螺旋角ω3為30°～35°，锪窩部3的外緣前角γ2為5°～12°，參見圖5。

上述刀具適用于鋁合金和難加工材料(高強(qiáng)度鋼、高溫合金、鈦合金等)的疊層制孔精密加工，對(duì)疊層結(jié)構(gòu)一次性完成鉆、鉸、锪精加工，通過有效斷屑、促進(jìn)排屑、降低制孔軸向力，來提高孔尺寸精度、同軸度精度以及表面質(zhì)量，在保證加工效率的同時(shí)，具有良好的耐用度。