一種用于加工纖維增強樹脂基復(fù)合材料的鉆頭的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料加工研究領(lǐng)域，特別是一種用于加工纖維增強樹脂基復(fù)合材料的鉆頭。
【背景技術(shù)】
[0002]纖維增強樹脂基復(fù)合材料在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，常見的纖維增強樹脂基復(fù)合材料包括玻璃纖維增強樹脂基復(fù)合材料、碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料等。目前，常用的纖維材料包括玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、硼纖維等。
[0003]碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料等纖維增強樹脂基復(fù)合材料在制備完成后，為滿足零部件的形狀及幾何尺寸要求，通常需要一系列的機械加工。然而，碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料、芳綸復(fù)合材料等加工過程中，由于增強纖維通常具有較高的強度、硬度等性能，采用現(xiàn)有傳統(tǒng)鉆頭加工過程中極易出現(xiàn)由于纖維無法完全切斷而導(dǎo)致的毛刺現(xiàn)象。毛刺現(xiàn)象的產(chǎn)生主要是由于在制孔出口、切割邊緣等處，纖維具有較大的變形自由度，在鉆頭的作用下，纖維產(chǎn)生較嚴(yán)重的彎曲變形而未被有效切斷，在加工完成后即出現(xiàn)大量的毛刺現(xiàn)象。例如在碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料等的制孔、銑削等加工過程中，制孔出口處或邊緣處容易產(chǎn)生大量的毛刺即未切斷的纖維，使得加工質(zhì)量難以保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種用于加工纖維增強樹脂基復(fù)合材料的鉆頭，從而解決纖維增強樹脂基復(fù)合材料制孔加工過程中容易產(chǎn)生大量纖維難以切斷，導(dǎo)致的毛刺現(xiàn)象。
[0005]為達到上述目的本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種用于加工纖維增強樹脂基復(fù)合材料的鉆頭，包括切削刃，所述切削刃上設(shè)置多個金剛石顆粒或立方氮化硼顆粒，多個金剛石顆?；蛄⒎降痤w粒沿切削刃方向等距設(shè)置。
[0006]本發(fā)明在實際操作中，切削刃上盡可能多的設(shè)置金剛石顆粒或立方氮化硼顆粒，優(yōu)選所述金剛石顆?；蛄⒎降痤w粒設(shè)置以鉆頭最大直徑處的切削刃外緣為起始點。
[0007]本發(fā)明優(yōu)選所述金剛石顆?；蛄⒎降痤w粒的粒度大于或等于待加工的纖維增強樹脂基復(fù)合材料中纖維直徑，且金剛石顆粒或立方氮化硼顆粒的粒度小于或等于待加工的纖維增強樹脂基復(fù)合材料中纖維直徑的兩倍。
[0008]當(dāng)纖維增強樹脂基復(fù)合材料中的纖維含量一定時，本發(fā)明所述多個金剛石顆粒或立方氮化硼顆粒中相鄰兩個金剛石顆?；蛄⒎降痤w粒的中心距與纖維直徑成正比；當(dāng)一定時纖維增強樹脂基復(fù)合材料中的纖維直徑，多個金剛石顆粒或立方氮化硼顆粒中相鄰兩個金剛石顆?；蛄⒎降痤w粒的中心距與纖維增強樹脂基復(fù)合材料中的纖維含量成反比。進一步地，優(yōu)選所述中心距、纖維直徑和纖維含量滿足:d0= (2+l/p)dl ;其中，do:中心距；dl:纖維直徑；p:纖維增強樹脂基復(fù)合材料中纖維的體積與纖維增強樹脂基復(fù)合材料體積的比值。所述顆粒中心為顆粒的幾何中心或外接圓圓心。
[0009]本發(fā)明優(yōu)選所述多個金剛石顆?；蛄⒎降痤w粒采用焊接、電鍍或鑲嵌方法設(shè)置在切削刃上。本發(fā)明所述金剛石顆粒或立方氮化硼顆?？刹捎煤附印㈦婂兓蜩偳斗椒ㄔO(shè)置于任何現(xiàn)有技術(shù)公開的鉆頭的切削刃上，所述鉆頭至少包括兩個切削刃。
[0010]本發(fā)明的有益效果:針對不同增強纖維的直徑，采用具有不同微觀結(jié)構(gòu)即金剛石顆?；蛄⒎降痤w粒的粒度、金剛石顆?；蛄⒎降痤w粒之間中心距；由于纖維直徑與金剛石顆?；蛄⒎降痤w粒的粒度相匹配，加工過程中待加工的纖維增強樹脂基復(fù)合材料中纖維進入兩相鄰金剛石顆?；蛄⒎降痤w粒之間，從而提高了對纖維變形的控制，減小纖維產(chǎn)生的彎曲變形，有利于提高纖維的切斷效率，減少毛刺現(xiàn)象的產(chǎn)生。同時，根據(jù)纖維增強樹脂基復(fù)合材料中的纖維含量調(diào)整超硬顆粒之間的中心距，可以在有效去除毛刺的同時提尚鉆頭的使用壽命。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是圖1中A部分結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1、切削刃，2、金剛石顆粒，B、起始點，d0、相鄰兩個金剛石顆粒的中心距。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行具體說明。
[0013]實施例1
一種用于加工纖維增強樹脂基復(fù)合材料的鉆頭，其包括兩個切削刃，所述切削刃上設(shè)置多個金剛石顆粒，多個金剛石顆粒沿切削刃等距設(shè)置。所述金剛石顆粒設(shè)置以鉆頭最大直徑處的切削刃外緣為起始點。金剛石顆粒的粒度等于待加工的纖維增強樹脂基復(fù)合材料中纖維直徑。所述相鄰兩個金剛石顆粒的中心距、碳纖維直徑和纖維含量滿足:do= (2+1/P) dl ;其中d0:中心距；dl:碳纖維直徑；p:纖維增強樹脂基復(fù)合材料中碳纖維的體積與纖維增強樹脂基復(fù)合材料體積的比值。所述多個金剛石顆粒采用焊接方法設(shè)置在切削刃上。
[0014]分別采用未設(shè)置金剛石顆粒的傳統(tǒng)鉆頭和本實施例所述鉆頭進行碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料的加工，其中，碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料中的碳纖維直徑dl為7 μπι，碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料中碳纖維的含量P為50%，金剛石顆粒的粒度為7 μ m，根據(jù)d0=(2+1/p)dl，得到金剛石顆粒之間的中心距為28 μπι。鉆頭材料為硬質(zhì)合金，鉆頭直徑為5mm，鉆頭為山特維克可樂滿公司生產(chǎn)的R842-0500-30-A0A。
[0015]碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料尺寸為10mmX80mmX5mm，加工過程中的鉆頭轉(zhuǎn)速為5000r/min，鉆頭進給量為 30mm/min。
[0016]加工后的結(jié)果表明，采用傳統(tǒng)鉆頭進行加工后，制孔出口存在大量的毛刺現(xiàn)象，毛刺總長度為7mm ;而采用本發(fā)明加工后的出口表面毛刺現(xiàn)象顯著減少，毛刺總長度小于1mm，從而表明本發(fā)明實現(xiàn)了加工過程中對碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料中的碳纖維的有效控制，減少了因碳纖維變形導(dǎo)致的纖維難以被有效切斷的現(xiàn)象。
[0017]實施例2
一種用于加工纖維增強樹脂基復(fù)合材料的鉆頭，其包括兩個切削刃，所述切削刃上設(shè)置多個金剛石顆粒，多個金剛石顆粒沿切削刃等距設(shè)置。所述金剛石顆粒設(shè)置以鉆頭最大直徑處的切削刃外緣為起始點。所述金剛石顆粒的粒度等于待加工的纖維增強樹脂基復(fù)合材料中纖維直徑的兩倍。所述相鄰兩個金剛石顆粒的中心距中心距、碳纖維直徑和纖維含量滿足:dO= (2+l/p)dl ;其中dO:中心距；dl:碳纖維直徑；p:纖維增強樹脂基復(fù)合材料中纖維的體積與纖維增強樹脂基復(fù)合材料體積的比值。所述多個金剛石顆粒采用電鍍方法設(shè)置在切削刃上。
[0018]分別采用未設(shè)置金剛石顆粒的傳統(tǒng)鉆頭和本實施例所述鉆頭進行碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料的加工，其中，碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料中的碳纖維直徑dl為7 μπι，碳纖維增強樹脂基復(fù)合材料中碳纖維的含量P為50%，金剛石顆粒的粒度為兩倍的碳纖維的直徑，即為14 μm，根據(jù)do= (2+l/p)dl，得到金剛石顆粒之間的中心距為28 μπι。鉆