一种用于飞机芳纶蒙皮的锪窝刀具的制作方法

本技术：
涉及飞机装配制孔技术领域，特别是一种用于飞机芳纶蒙皮的锪窝刀具。

背景技术：

新型高温固化环氧树脂芳纶复合材料(简称芳纶)因其高强度、高模量、耐高温、耐酸碱、比量轻、韧性好等优异性能，在航空领域中的应用越来越广泛。飞机蒙皮用芳纶复合材料组织性能复杂，加工难度高，国内外市场上已有的锪窝钻皆不能满足芳纶材料的锪窝要求，存在的主要问题如下：

1、锪窝时，存在芳纶纤维撕裂周边产生大量的绒毛，装配孔质量差，零件装配时需用刀片清理锪窝表面的毛边，费力费时且难以保证装配的质量。

2、刀具在加工芳纶时，产生大量的切削热导致芳纶纤维热损伤缺陷，影响飞机的装配强度。

3、刀具磨损极快，加工需要大量冷却且加工费力耗时。

经过切削试验和分析表明飞机蒙皮用芳纶复合材料产生以上缺陷的主要原因有：飞机蒙皮在锪窝过程中，当刀具的切削刃口接触、挤压并切除材料时，由于新型芳纶的粗纤维结构且具有极强的断裂韧性，若锪窝刀具刃口不能快速切断粗纤维则使芳纶纤维束的各纤维分散，未完全切断分散的纤维束在切削力的作用下粘接在锪窝区域其它纤维表面形成类似于金属加工的“加工硬化”，刀具就更难切削，从而使切削热升高，刀具磨损加快。此外芳纶锪窝的边缘区域的纤维在切削力的作用下，传统的锪钻的刃部结构会对纤维产生向外延伸的作用力，同时芳纶复合材料为分层粘接且界面粘结性能差，导致锪窝边缘的纤维极难被切断从而产生大量的绒毛。

技术实现要素：

为了克服现有锪窝刀具在加工新型芳纶时面临的纤维撕裂产生大量绒毛、切削热造成纤维烧伤和刀具磨损极快等问题，本申请提供了一种用于飞机芳纶蒙皮的锪窝刀具，其典型特征为切削锥面的刃口呈现直观的“s”形状，可以有效的解决芳纶锪窝难题，且工艺简单，成本较低。

一种用于飞机芳纶蒙皮的锪窝刀具，刀具结构包括刀体和螺纹柄部，螺纹柄部与连接风钻的专用锪钻套连接；刀体前端为导柱，导柱外径与飞机待锪窝孔的孔径为间隙配合；刀体中间主切削部分为“s”型刃口的切削刃锥，切削刃锥与导柱通过r角连接过渡，刀体中部垂直于刀具轴线方向设有一个与拧紧扳手配合的安装通孔，刀体后端为锥度定位面，与锪钻套定位面贴合。“s”型刃口的切削刃锥的径向前角为35-38度，锥面螺旋角为10度，径向后角为15度，轴向后角6度。刀具材料为硬质合金。

该申请的有益效果为：加工芳纶的专用锪窝刀具区别于传统锪窝刀具的典型特征为锪窝的切削锥面的刃口呈现直观的“s”形状(传统刃口呈现“一”字型)。刃口“s”形状的几何特征的形成是通过特大刀具前角、匹配的刀具螺旋角、刀具的后角、并控制刀具在制造工艺过程中所用磨削砂轮的轨迹形成的。“s”的刃型采用特大前角设计可快速切断芳纶纤维，避免传统锪窝引起的纤维束分散而产生“加工硬化”，从而降低切削热和增加刀具耐用度；“s”刃型可有效阻止芳纶锪窝的边缘区域在切削力的作用下纤维束外扩而产生大量的绒毛；“s”刃型主要通过规定刀具切削几何参数的设计和刀具制造工艺设定来实现的，使得常规的刀具制造设备均能满足制造要求，刀具制造成本较低。

以下结合实例附图对该申请作进一步详细描述。

附图说明

图1是锪窝刀具的结构示意图

图2是锪窝刀具的使用示意图

图3是“s”型刃口示意图

图中编号说明：1、导柱；2、刀体；3、螺纹柄部；4、切削刃锥；5、安装通孔；6、锥度定位面；7、芳纶板；8、铆钉孔。

具体实施方式

如图1-3所示，一种用于飞机芳纶蒙皮的锪窝刀具，刀具结构包括刀体2和螺纹柄部3，螺纹柄部3与连接风钻的锪钻套连接；刀体2前端为导柱1，导柱1外径与飞机待锪窝孔的孔径为间隙配合；刀体2中间主切削部分为“s”型刃口的切削刃锥4，切削刃锥4与导柱1通过r角连接过渡，刀体2中部垂直于刀具轴线方向设有一个与拧紧扳手配合的安装通孔5，刀体2后端为锥度定位面6，与锪钻套定位面贴合。“s”型刃口的切削刃锥4的径向前角为35-38度，锥面螺旋角为10度，径向后角为15度，轴向后角6度。刀具材料为硬质合金。

使用时如图3所示，第一步，通过螺纹将螺纹柄部3与锪窝限位装置连接，定位面6与锪钻套定位面紧密贴合，确保锪窝精度及锪窝深度准确无误后，将该组合装置与风钻连接装夹后检查是否有打滑、松动的现象；第二步，将锪窝钻的导柱1插入铆钉孔8内，导柱1与铆钉孔8为间隙配合，确保无明显晃动；第三步，对芳纶板7进行锪窝。第四步，观测窝径无毛边后，用特制量具(窝量规)对锪窝部位进行检验，检验合格后，锪窝完成。

技术特征：

1.一种用于飞机芳纶蒙皮的锪窝刀具，其特征在于刀具结构包括刀体和螺纹柄部，螺纹柄部与连接风钻的锪钻套连接；刀体前端为导柱，导柱外径与飞机待锪窝孔的孔径为间隙配合；刀体中间主切削刃部分为“s”型刃口的切削刃锥，切削刃锥与导柱通过r角连接过渡，刀体中部垂直于刀具轴线方向设有一个与拧紧扳手配合的安装通孔，刀体后端为锥度定位面，与锪钻套定位面贴合。

2.根据权利要求1所述的一种用于飞机芳纶蒙皮的锪窝刀具，其特征在于“s”型刃口的切削刃锥的径向前角为35-38度，锥面螺旋角为10度，径向后角为15度，轴向后角6度。

3.根据权利要求1所述的一种用于飞机芳纶蒙皮的锪窝刀具，其特征在于刀具材料为硬质合金。

技术总结
本申请公开了一种用于飞机芳纶蒙皮的锪窝刀具，刀具结构包括刀体和螺纹柄部，螺纹柄部与连接风钻的专用锪钻套连接；刀体前端为导柱，导柱外径与飞机待锪窝孔的孔径为间隙配合；刀体中间主切削部分为“S”型刃口的切削刃锥，切削刃锥与导柱通过R角连接过渡，刀体中部垂直于刀具轴线方向设有一个与拧紧扳手配合的安装通孔，刀体后端为锥度定位面，与锪钻套定位面贴合。

技术研发人员：王志超;王伟;邢欣
受保护的技术使用者：西安飞机工业(集团)有限责任公司
技术研发日：2020.11.17
技术公布日：2021.08.03