麻花钻的制作方法

本发明涉及复合材料制孔加工钻头，具体涉及一种麻花钻。

背景技术：

复合材料是由界面分明、物理化学性能不同的组分材料构成的性能优异的多相材料，既具备不同组成材料的基本特性，又有材料复合后所得的新性能，强度高，硬度大，质量轻，耐疲劳，热膨胀系数小，具有传统材料无可比拟的优越性能，高性能树脂基复合材料的用量成为衡量飞机先进性的重要标志之一。

目前，碳纤维增强树脂基材料(cfrp)就是一种具有代表性的应用广泛的先进复合材料，具有强度高，硬度大，质量轻，耐高温和抗腐蚀等优良性能，成为航空航天和武器装备等领域应用最多的复合材料之一。cfrp在航空领域的应用，使飞机在保证自身强度的前提下极大的减轻了飞机的重量，提高了飞机的整体性能。

然而，碳纤维复合材料构件与其他构件进行装配时，大都需要钻削和铣削等后续机械加工方式，其中钻削加工占后续加工总量的50％以上，是航空构件中最繁重的机械加工工艺之一。有关数据显示，飞机疲劳失效事故的70％是由结构连接部位的疲劳裂纹扩展所致，其中80％的疲劳裂纹产生于连接孔处，复合材料构件的装配质量和服役寿命对制孔水平和技术提出了更高的要求，因此，如何提高cfrp的制孔质量，已成为国际公认的难题之一。

航空航天器结构复合材料的主要是纤维增强的层合复合材料，导热系数较低，其层间强度取决于树脂的性能，而树脂的力学性能相对较低，温度敏感性较高，在加工过程中容易出现分层损伤，出口毛刺、撕裂和孔缩等缺陷，严重影响了cfrp的使用性能，为了抑制这些制孔缺陷，我们对制孔工具麻花钻的结构进行了改进。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是抑制复合材料在加工过程中产生的毛刺、分层、撕裂和孔缩等制孔缺陷，提高制孔质量。

为了解决上述技术问题，本发明的麻花钻，麻花钻组成包括钻尖、前刀面、刃瓣、排屑槽、钻芯、钻柄和反向槽。

根据权利要求1所述的麻花钻，在每一刃瓣上加工一条相对于轴线以倾斜角β延伸的反向槽。

根据权利要求1所述的麻花钻，其特征在于，所述反向槽的倾斜方向与麻花钻螺旋方向相反。

根据权利要求1所述的麻花钻，其特征在于，所述倾斜角β和所述螺旋角α的大小相等。

根据权利要求1所述的麻花钻，其特征在于，所述反向槽的深度介于0.1mm与0.5mm之间，优选介于0.2mm与0.3mm间。

根据权利要求1所述的麻花钻，其特征在于，所述反向槽的宽度介于0.2m与6m之间，优选介于1mm与5mm之间。

根据权利要求1所述的麻花钻，其特征在于，所述反向槽与钻尖和刃瓣的交线之间的距离介于0.2mm与3mm之间，优选0.5mm与1.5mm之间。

本发明的有益效果

(1)在刃瓣上开反向槽，提高了切削效率，能够将部分毛刺进行二次加工，提高制孔质量。

(2)在刃瓣上开反向槽增加了排屑槽的长度，能够将二次切削产生的切屑有效排出，也可以将切屑分流，减少刀具、材料与孔壁的研磨，从而提高刀具寿命。

(3)反向槽方向与麻花钻螺旋方向相反，能够减小轴向力，从而在一定程度上减少分层、撕裂和孔缩等制孔缺陷。

附图说明

图1为本发明麻花钻的结构示意图。

图2为本发明麻花钻的钻尖端视图。

具体实施方式

下面结合图1，图2对本发明作进一步的说明。

本发明设计了麻花钻，如图1所示，麻花钻组成包括钻尖(1)、前刀面(2)、刃瓣(3)、排屑槽(5)、钻芯(8)和钻柄(7)，为了抑制cfrp在加工过程中产生的毛刺、撕裂和分层等制孔缺陷，提高制孔质量，在每一刃瓣(3)上加工一个相对于轴线(6)以倾斜角β延伸的反向槽(4)。

根据本发明麻花钻可知，当钻头钻入和钻出复合材料时，钻头分别产生向上剥离和向下的冲击力，容易产生毛刺和分层等缺陷，在刃瓣上加工反向槽，提高毛刺在加工过程中被切断的可能性，在一定程度上减少毛刺的产生；反向槽的倾斜角度β与麻花钻的螺旋角a大小相等，方向相反，能够最大程度上保证切屑的流出和毛刺的切断的同时，中和部分轴向力，降低分层、撕裂和孔缩等缺陷出现的可能性。反向槽的螺旋角是确定的，因此反向槽的倾斜角度和长度是固定的；反向槽的深度介于0.1mm与0.5mm之间，优选介于0.2mm与0.3mm间，宽度介于0.2m与6m之间，优选介于1mm与5mm之间，反向槽与钻尖和刃瓣的交线之间的距离介于0.2mm与3mm之间，优选0.5mm与1.5mm之间，cfrp切屑呈粉末状，反向槽能够排出二次加工时产生的微量切屑，同时具有分流切屑的作用，提高制孔质量和刀具寿命。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种麻花钻，麻花钻组成包括钻尖（1）、前刀面（2）、刃瓣（3）、排屑槽（5）、钻柄（7）和钻芯（8），所述钻尖（1）与钻柄（7）之间至少有两个排屑槽（5）围绕麻花钻以角α螺旋形延伸并通过刃瓣（3）和钻芯（8）彼此分开。为了抑制复合材料在加工过程中产生的毛刺、撕裂、分层以及孔缩等制孔缺陷，从而提高制孔质量，在每一刃瓣（3）上加工一个相对于轴线（6）以倾斜角β延伸的反向槽（4）。

技术研发人员：王义文;高贵敏;许成阳;单纪坤;蒋银红;周昊
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：2019.05.09
技术公布日：2019.07.16