加工航空航天用硬化复合材料的刀具的制作方法

本实用新型涉及刀具领域，具体涉及加工航空航天用硬化复合材料的刀具。

背景技术：

航空航天材料是指飞行器及其动力装置、附件、仪表所用的各类材料，是航空航天工程技术发展的决定性因素之一。

航空航天材料的进展取决于下列三个因素：

1、材料科学理论的新发现：例如，铝合金的时效强化理论导致硬铝合金的发展；高分子材料刚性分子链的定向排列理论导致高强度、高模量芳纶有机纤维的发展。

2、材料加工工艺的进展：例如，古老的铸、锻技术已发展成为定向凝固技术、精密锻压技术，从而使高性能的叶片材料得到实际应用；复合材料增强纤维铺层设计和工艺技术的发展，使它在不同的受力方向上具有最优特性，从而使复合材料具有“可设计性”，并为它的应用开拓了广阔的前景；热等静压技术、超细粉末制造技术等新型工艺技术的成就创造出具有崭新性能的一代新型航空航天材料和制件，如热等静压的粉末冶金涡轮盘、高效能陶瓷制件等；

3、材料性能测试与无损检测技术的进步：现代电子光学仪器已经可以观察到材料的分子结构；材料机械性能的测试装置已经可以模拟飞行器的载荷谱，而且无损检测技术也有了飞速的进步。

现有的有些航空航天材料硬度极大但密度小，甚至材料内部还存在有气孔，例如硬化复合材料。对这种材料进行钻孔时，刀具磨损严重。通常加工深度为3-10mm的通孔时，每加工一个孔就会磨损一到两把钻孔刀具，增加了换刀频率和生产成本，还降低了生产效率。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供加工航空航天用硬化复合材料的刀具，解决对航空航天用的硬化复合材料进行钻孔时，刀具磨损严重，这增加了换刀频率和生产成本，还降低了生产效率的问题。因此本实用新型设计出加工航空航天用硬化复合材料的刀具，将传统的通过钻刀在硬化复合材料上钻削孔的方式更改为通过本实用新型设计出的套孔刀在硬化复合材料上磨削出所需孔的方式，同时镀设金刚砂，增加套孔刀的硬度，降低其加工硬化复合材料产生的磨损。

本实用新型通过下述技术方案实现：

加工航空航天用硬化复合材料的刀具，包括套孔轴，在所述套孔轴上设置有通孔，所述通孔的轴线与套孔轴的轴线重合，在套孔轴的侧壁上设置有若干个容屑槽，所述容屑槽的轴线均平行于套孔轴的轴线，容屑槽的一端与套孔轴的端面连通，容屑槽的开口尺寸大于槽底尺寸，容屑槽的槽壁所在的平面分别为平面C和平面D，各个容屑槽的平面C均交汇于套孔轴的轴线处；

在容屑槽的槽壁上、套孔轴与容屑槽连通的端面上以及通孔的孔壁上靠近上述端面的一端均电镀有金刚砂。

在套孔轴、通孔及端面上的每一粒金刚砂都成为磨削时的刃口。

通过在套孔轴上镀设金刚砂以及磨削加工硬化复合材料，降低了刀具的磨损速度，提高了工作效率；同时设置通孔进行加工孔时的套料，降低了磨削孔时所需的磨削面，降低了套孔轴在磨削孔时受到的磨削阻力。

通常在设计刀具时，刀具的前角γ通常为正角或者零度；本实用新型中，由于平面C交汇于套孔轴的轴线处，即平面C与套孔轴的轴线平行并相交，这导致了容屑槽的此槽壁在套孔轴侧壁的交线处所形成的前角γ为0°，同时刀具表面镀设了金刚砂，因此采用0°前角的套孔轴不仅能顺利完成孔的磨削作业、减缓刀具磨损；且前角为0°相对于负前角来说，磨削速度更快，能快速完成硬化复合材料的孔的加工。

进一步地，所述平面C和平面D在容屑槽靠近套孔轴轴线的一侧形成夹角A，所述夹角A为锐角。

进一步地，所述容屑槽有八个，并沿套孔轴的轴线中心对称。

多个容屑槽沿套孔轴的轴线对称，便于磨削孔时套孔轴以及硬化复合材料的受力更均匀。

进一步地，在所述套孔轴与容屑槽连通的端面上设置有若干个导屑槽，所述导屑槽的轴线垂直于套孔轴的轴线，导屑槽的开口尺寸大于槽底尺寸，且导屑槽的一端均与通孔连通，导屑槽的另一端分别各与一个容屑槽连通；在容屑槽中均电镀有金刚砂。

进一步地，所述导屑槽的槽壁所在的平面分别为平面E和平面F，各个导屑槽的平面E交汇于套孔轴的轴线处。

进一步地，所述导屑槽有四个，并沿套孔轴的轴线中心对称。

进一步地，在所述导屑槽的槽底设置有倒角R。

导屑槽在套孔轴端面形成容屑空间，使碎屑通过与其连通的容屑槽能够及时、顺利排除，导屑槽的设置降低了套孔轴端面金刚砂粒的磨损速度，便于孔的加工的顺利进行。

同时由于硬化复合材料内部有气孔，若是在加工孔时，采用切削液来冲走加工时产生的碎屑，会使一部分切削液进入材料内部，影响材料性能，降低航空航天设备的安全性；因此加工孔时，不宜用切削液等液体冲刷硬化复合材料来去除碎屑；而在套孔轴与容屑槽连通的端面上设置导屑槽来将产生的碎屑引导到容屑槽中，即能带走加工孔时产生的碎屑，还防止了切削液污染硬化复合材料。

同时各个导屑槽的平面E交汇于套孔轴的轴线处，以使套孔轴端面上各个刀齿的前角为0°，提高了磨削效率。

进一步地，在所述套孔轴上远离金刚砂的一端设置有依次连接并共轴线的连接轴和固定轴，所述连接轴为圆锥台，其轴线与套孔轴的轴线重合，其小端与套孔轴连接，且其小端外径与套孔轴的外径一致，其大端的外径与固定轴的外径一致，且其大端与固定轴的一端连接；

所述通孔依次贯穿连接轴和固定轴；在所述容屑槽的槽底设置有倒角R。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型加工航空航天用硬化复合材料的刀具，通过在套孔轴上镀设金刚砂以及磨削加工硬化复合材料，降低了刀具的磨损速度，提高了工作效率；同时设置通孔进行加工孔时的套料，降低了磨削孔时所需的磨削面，降低了套孔轴在磨削孔时受到的磨削阻力；

2、本实用新型加工航空航天用硬化复合材料的刀具，由于平面C交汇于套孔轴的轴线处，即平面C与套孔轴的轴线平行并相交，这导致了容屑槽的此槽壁在套孔轴侧壁的交线处所形成的前角γ为0°，同时刀具表面镀设了金刚砂，因此采用0°前角的套孔轴不仅能顺利完成孔的磨削作业、减缓刀具磨损；且前角为0°相对于负前角来说，磨削速度更快，能快速完成硬化复合材料的孔的加工；

3、本实用新型加工航空航天用硬化复合材料的刀具，由于硬化复合材料内部有气孔，若是在加工孔时，采用切削液来冲走加工时产生的碎屑，会使一部分切削液进入材料内部，影响材料性能，降低航空航天设备的安全性；因此加工孔时，不宜用切削液等液体冲刷硬化复合材料来去除碎屑；而在套孔轴与容屑槽连通的端面上设置导屑槽来将产生的碎屑引导到容屑槽中，即能带走加工孔时产生的碎屑，还防止了切削液污染硬化复合材料。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的端面结构示意图；

图3为本实用新型的主视图；

图4为未设置金刚砂时本实用新型的主视图；

图5为沿图4中D-D的剖视图；

图6为图5中的局部放大图

图7为沿图4中A-A的剖视图；

图8为图7中的局部放大图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-套孔轴，2-通孔，3-容屑槽，4-平面C，5-平面D，6-金刚砂，7-导屑槽，8-平面E，9-平面F，10-连接轴，11-固定轴。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

如图1-图8所示，本实用新型加工航空航天用硬化复合材料的刀具，包括套孔轴1，在所述套孔轴1上设置有通孔2，所述通孔2的轴线与套孔轴1的轴线重合，在套孔轴1的侧壁上设置有若干个容屑槽3，所述容屑槽3的轴线均平行于套孔轴1的轴线，容屑槽3的一端与套孔轴1的端面连通，容屑槽3的开口尺寸大于槽底尺寸，容屑槽3的槽壁所在的平面分别为平面C4和平面D5，各个容屑槽3的平面C4均交汇于套孔轴1的轴线处；

在容屑槽3的槽壁上、套孔轴1与容屑槽3连通的端面上以及通孔2的孔壁上靠近上述端面的一端均电镀有金刚砂。

在套孔轴1、通孔2及端面上的每一粒金刚砂都成为磨削时的刃口。

使用本实用新型在硬化复合材料上加工孔的方法如下：

先将套孔轴1安装在机床或电工工具的刀座上，使套孔轴1上远离金刚砂的一端的被机床或电工工具的刀座固定，然后将硬化复合材料固定在套孔轴1设置有金刚砂的一侧；

然后启动机床或电工工具，绕套孔轴1绕自己轴线转动，同时向硬化复合材料移动，当套孔轴1上设置有金刚砂的一端与硬化复合材料接触时，套孔轴1将硬化复合材料上磨削出环形槽，位于环形槽中心的硬化复合材料进入通孔2中；

随着套孔轴1向硬化复合材料推进，套孔轴1在硬化复合材料上完成通孔的加工，通孔2对位于环形槽中心的硬化复合材料进行套料，以使位于环形槽中心的全部硬化复合材料进入通孔2中。

通过在套孔轴1上镀设金刚砂4以及磨削加工硬化复合材料，降低了刀具的磨损速度，提高了工作效率；同时设置通孔2进行加工孔时的套料，降低了磨削孔时所需的磨削面，降低了套孔轴1在磨削孔时受到的磨削阻力。

通常在设计刀具时，刀具的前角γ通常为正角或者零度；本实用新型中，由于平面C4交汇于套孔轴1的轴线处，即平面C4与套孔轴1的轴线平行并相交，这导致了容屑槽3的此槽壁在套孔轴1侧壁的交线处所形成的前角γ为0°，同时刀具表面镀设了金刚砂4，因此采用0°前角的套孔轴1不仅能顺利完成孔的磨削作业、减缓刀具磨损；且前角为0°相对于负前角来说，磨削速度更快，能快速完成硬化复合材料的孔的加工。

实施例2

本实施例是在实施例1的基础上，对容屑槽3作出进一步说明。

如图1-图8所示，本实用新型加工航空航天用硬化复合材料的刀具，所述平面C4和平面D5在容屑槽3靠近套孔轴1轴线的一侧形成夹角A，所述夹角A为锐角。优选地，所述夹角A＝60°。

进一步地，所述容屑槽3有八个，并沿套孔轴1的轴线中心对称。

多个容屑槽3沿套孔轴1的轴线对称，便于磨削孔时套孔轴1以及硬化复合材料的受力更均匀。

实施例3

本实施例是在实施例1的基础上，对导屑槽7作出进一步说明。

如图1-图8所示，本实用新型加工航空航天用硬化复合材料的刀具，在所述套孔轴1与容屑槽3连通的端面上设置有若干个导屑槽7，所述导屑槽7的轴线垂直于套孔轴1的轴线，导屑槽7的开口尺寸大于槽底尺寸，且导屑槽7的一端均与通孔2连通，导屑槽7的另一端分别各与一个容屑槽3连通；在容屑槽7中均电镀有金刚砂。

进一步地，所述导屑槽7的槽壁所在的平面分别为平面E8和平面F9，各个导屑槽7的平面E8交汇于套孔轴1的轴线处。

进一步地，所述导屑槽7有四个，并沿套孔轴1的轴线中心对称。

进一步地，在所述导屑槽7的槽底设置有倒角R。

导屑槽7在套孔轴1端面形成容屑空间，使碎屑通过与其连通的容屑槽3能够及时、顺利排除，导屑槽7的设置降低了套孔轴端面金刚砂粒的磨损速度，便于孔的加工的顺利进行。

同时由于硬化复合材料内部有气孔，若是在加工孔时，采用切削液来冲走加工时产生的碎屑，会使一部分切削液进入材料内部，影响材料性能，降低航空航天设备的安全性；因此加工孔时，不宜用切削液等液体冲刷硬化复合材料来去除碎屑；而在套孔轴1与容屑槽3连通的端面上设置导屑槽7来将产生的碎屑引导到容屑槽3中，即能带走加工孔时产生的碎屑，还防止了切削液污染硬化复合材料。

同时各个导屑槽7的平面E8交汇于套孔轴1的轴线处，以使套孔轴1端面上各个刀齿的前角为0°，提高了磨削效率。

实施例4

本实施例是在实施例1的基础上，对套孔轴1被机床或电工工具刀座夹持的一端的结构作出进一步说明。

如图1-图8所示，本实用新型加工航空航天用硬化复合材料的刀具，在所述套孔轴1上远离金刚砂的一端设置有依次连接并共轴线的连接轴10和固定轴11，所述连接轴10为圆锥台，其轴线与套孔轴1的轴线重合，其小端与套孔轴1连接，且其小端外径与套孔轴1的外径一致，其大端的外径与固定轴11的外径一致，且其大端与固定轴11的一端连接；

所述通孔2依次贯穿连接轴10和固定轴11；

优选地，所述连接轴10纵截面中两侧壁所在的边线的夹角B为60°。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。