加工复合材料和钛合金叠层构件大直径螺旋铣孔专用刀具的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及加工19mm以上大直径螺旋铣孔专用刀具，特别涉及加工碳纤维复合材料和钛合金叠层构件大直径孔螺旋铣孔专用刀具。
【背景技术】
[0002]随着航空业的发展，传统钻孔已经不能满足实际要求，螺旋铣孔是一种新的加工方式，加工质量更好，效率更高。加工过程中碳纤维复合材料和钛合金叠层构件的应用越来越多，为了保证加工效率、装配质量以及表面质量，应对叠层材料进行一体化制孔，对19mm以上大直径螺旋铣孔专用刀具的应用越来越频繁，国内目前对于19mm以上大直径孔螺旋铣孔没有专用刀具。
[0003]发明名称为“碳纤维复合材料以及钛合金螺旋铣孔专用刀具”，公开号为CN201220148618.9的中国专利公开了以下内容:公开了它包括由切削头部、颈部和刀柄组成的刀体，切削头部和颈部为阶梯状，在切削头部侧壁上对称的开有四个延伸至颈部的螺旋槽，四个螺旋槽以刀体中心轴线对称，在刀颈的切削头部沿周向均匀设置有四个周边铣齿，每个铣齿的径向前角的角度为4-6° ;每个铣齿的径向第一后角的角度为14-16° ;每个铣齿的径向第二后角的角度为18-22°，每个铣齿的切削底刃和侧刃之间依次通过第一圆弧、圆角以及第二圆弧相连，切削底刃与竖直线的夹角为3-5°，在刀体内开有两个以刀体中心轴线对称的通孔。该刀具设计不适宜加工19mm以上大直径孔，首先所选的前角角度过小，在加工19mm以上的大直径螺旋铣孔过程中受到的切削力会变大，影响表面加工质量和刀具的寿命；其次，该刀具设计没有考虑高速机床加工中对刀具造成的震颤和切削不稳定性；最后，该刀具只考虑了加工碳纤维复合材料和钛合金单板的加工要求，没有针对加工碳纤维复合材料和钛合金叠层构件进行优化设计。
[0004]发明名称为“加工复合材料小直径孔螺旋铣孔专用刀具”，专利号为201510083667.7的中国专利公开了以下内容:刀具的刃部设有两两夹角不相同的第一、第二、第三切削刃，三个切削刃的刃长不同，三个切削刃的后刀面为具有刃带的双重后刀面，三个切削刃的底刃偏移刀具中心线距离，由三个切削刃形成的螺旋角不同。首先该刀具直径为3mm，无法加工19mm以上的大直径螺旋铣孔;其次，该刀具有三个切削刃，刃数过少，从而延长了加工时间，影响刀具寿命;最后该刀具只考虑加工碳纤维复合材料的加工要求，没有针对加工碳纤维复合材料和钛合金叠层构件进行优化设计。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种加工质量更好，碳纤维复合材料没有明显分层现象，加工的孔钛合金毛刺小于0.08mm，钛合金粗糙度小于1.ιμπι，碳纤维复合材料表面粗糙度小于2.Ομπι的加工复合材料和钛合金叠层构件大直径螺旋铣孔专用刀具。
[0006]为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是:
[0007]本发明的加工碳纤维复合材料和钛合金叠层构件大直径孔螺旋铣孔专用刀具，它包括由切削刃部、颈部和刀柄组成的刀体，所述的颈部采用缩颈结构，在刀具刃部设置有四个不等距切削刃，其中第一切削刃与第二切削刃夹角取94°?96°，第二切削刃与第三切削刃夹角取82°?84°，第三切削刃与第四切削刃夹角取84°?86°，第四切削刃与第一切削刃夹角取96°?98° ;所述的第一切削刃和第三切削刃的侧刃前角取7°?9°，第二切削刃和第四切削刃的侧刃前角取8°?10°，四个切削刃的侧刃第一后角取13°?15°，四个切削刃的侧刃第二后角取19°?21°，所述的侧刃第一后角的长度为0.8?1.2mm，所述的侧刃第一后角与侧刃第二后角的总长度为1.6?2.4mm;四个切削刃的螺旋角为39°?41°，刀具芯厚为7.4mm?7.6mm，所述的颈部直径为10.5mm?11.5mm，刀具刃部直径为11.9?12.Imm,刀具四个切削刃的刃倾角为3°?5°，所述的第一切削刃的底刃和第三切削刃的底刃有两个刃带，其中第一刃带宽取1.1mm?1.3_，所述的第一切削刃的底刃第一后角和第三切削刃的底刃第一后角取4°?6°，并且第一切削刃的底刃第二后角和第三切削刃的底刃第二后角取9°?11°，所述的第二切削刃的底刃的后角和第四切削刃的底刃的后角取6°?8°。
[0008]与现有发明相比，本发明具有以下两方面优势:
[0009]本刀具采用不等距切削刃、底刃第一切削刃的底刃和第三切削刃的底刃有两个刃带，二切削刃的底刃和第四切削刃的底刃有一个刃带的设计方法，避免了刀具的震颤和不稳定，同时采用四切削刃，这样可以延长刀具寿命，减少每个切削刃的工作压力；目前国内螺旋铣孔专用刀具没有大直径刀具，本刀具为直径为12mm的大刀具螺旋铣孔加工范围更大，且加工质量更好，超声波C扫描结果与其他同类型螺旋铣刀相比没有明显分层现象，此外加工的钛合金表面粗糙度小于1.lwii，碳纤维复合材料表面粗糙度小于2.Ομπι，加工的钛合金最大毛刺小于0.08mm;本刀具的侧刃前角增大到7°?9°和8°?10°，更有利于碳纤维复合材料和钛合金叠层构件的加工；与同类型的螺旋铣孔刀具相比切削轴向力明显下降，同类型刀具切削复合材料力约为100N，切削钛合金力约为500N，本刀具切削复合材料力约为53N，切削钛合金约为248N，延长了刀具的寿命。
【附图说明】
[0010]图1是本发明的加工碳纤维复合材料和钛合金叠层构件大直径孔螺旋铣孔专用刀具整体结构示意图；
[0011]图2是图1所示的刀具的A-A剖面图；
[0012]图3是图2的所示的刀具后角19处的局部放大图；
[0013]图4是刀具端面视图；
[0014]图5是图4所示的刀具B-B剖面图；
[0015]图6是图4所示的刀具的C-C剖面图；
[0016]图7是同类型刀具切削力信号图；
[0017]图8是本刀具切削力信号图。
[0018]
[0019]
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
[0021]本发明的加工碳纤维复合材料和钛合金叠层构件大直径孔螺旋铣孔专用刀具，它包括由切削刃部21、颈部22和刀柄23组成的刀体，所述的颈部采用缩颈结构，在刀具刃部设置有四个不等距切削刃，其中第一切削刃a与第二切削刃b夹角α取94°?96°，第二切削刃