一种芳纶钻头的制作方法

1.本实用新型涉及钻削工具技术领域，尤其涉及一种专用于芳纶材料的钻头。


背景技术：

2.afrp以树脂作为基体，树脂在复合材料中起到的作用为固定芳纶纤维。与芳纶纤维相比，树脂材料更脆，其拉压特性差于芳纶纤维，在整体复合材料中不作为主要的承受载荷的材料。树脂基体是各向同性材料，当和芳纶纤维组成复合材料时由于两种不同性质材料的有序组合的复合材料为各向异性材料。afrp一般是由每层的芳纶纤维和树脂层铺而成，层铺的芳纶纤维复合材料如图5所示。根据每层芳纶纤维的方向可将afrp分成单向纤维复合材料和多向纤维复合材料。单向复合材料是指层铺的复合材料的每层的芳纶纤维的方向一致，多向纤维复合材料是指每层的纤维丝有一个以上的铺设方向。层铺而成的afrp由于其结构特性使得材料具有多向异性，同时由于芳纶纤维的超强特性使得afrp具有优良力学性能和机械性能。
3.航空航天领域中，芳纶纤维及其树脂复合材料可用于制作大型飞机的二次结构材料，如整流罩、机翼、应急出口系统构件、隔板、舱壁等，用芳纶纤维复合材料可以减轻飞机自重30％左右。芳纶纤维复合材料也可应用于火箭固体发动机及战略导弹发动机的壳体，先进航天器的机身、主翼、后翼等零部件。同时，高性能芳纶纤维的优良高低温性能和抗冲击性能使其成为舱外宇航服的主要材料。
4.现有技术中，如图6所示，麻花钻是通过其相对固定轴线的旋转切削以钻削工件的圆孔的工具。因其容屑槽成螺旋状而形似麻花而得名。在机械装配中由于工件与工件之间连接的需要，孔的加工是afrp在二次加工中的最重要的加工方式之一。用传统刀具(麻花钻)对afrp制孔时，由于材料的特殊性能，比如：各向异性，高强度，高韧性，导热系数较小等，使得材料的机械加工性能较差，在进行制孔时往往出现多种质量损伤，其主要形式为：制孔出口和入口的毛刺，孔口附近的分层和撕裂，孔壁和孔口边缘的烧伤等。在航空航天领域中，针对芳纶材料制备的结构进行加工时，由于对其中的钻孔尺寸要求极高，采用传统的钻孔工具进行钻孔时不但效率低下，而且加工精度难以保证，并且这些质量损伤将严重影响航空航天结构件的结构性能和使用寿命，如果连接部位出现问题，可能会造成航空航天器以及人员的重大伤亡。
5.因此，如何提供一种用于芳纶的高效率的专用钻头，以提高对afrp制孔的加工质量成为亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

6.本实用新型要解决的技术问题在于如何提供一种用于芳纶的高效率的专用钻头，以提高对afrp制孔的加工质量。
7.为此，根据第一方面，本实用新型实施例公开了一种芳纶钻头，包括：
8.柄部；
9.钻杆，所述钻杆设置在所述柄部的一端；
10.沟槽，所述沟槽开设在钻杆表面；
11.外切削刃，所述外切削刃设置在所述钻杆远离所述柄部一端的边缘，所述外切削刃的顶角φ1为55～60
°
，所述外切削刃的后角α1为10～15
°
，所述外切削刃的前角γ1为15～20
°
。
12.本实用新型进一步设置为，还包括：内切削刃，所述内切削刃设置于所述钻杆远离所述柄部一端的中部，所述内切削刃的顶角φ2为50～70
°
，内切削刃的前角γ2为8～12
°
，内切削刃的后角α2为10～14
°
。
13.本实用新型进一步设置为，所述沟槽呈螺旋形开设在钻杆上，所述沟槽的螺旋角为15～20
°
。
14.本实用新型进一步设置为，所述内切削刃的数量为一个，所述外切削刃的数量设为两个，所述内切削刃的高度高于所述外切削刃，两个所述外切削刃位于所述内切削刃的两侧，所述内切削刃与两个所述外切削刃形成“三尖两刃”结构。
15.本实用新型进一步设置为，两个所述外切削刃对称分布于所述内切削刃的两侧，所述内切削刃与两个所述外切削刃的高度差相同。
16.本实用新型进一步设置为，所述柄部与所述钻杆为一体成型，钻头采用硬质合金材料，所谓硬质合金是以碳化钨粉末为基体，以钴粉作粘结剂经加压、烧结而成。由于其硬度很高，非常耐磨，有一定强度，适用于高速切削制造切削工具。
17.本实用新型进一步设置为，所述内切削刃的边上设有用于方便排出加工屑料的排屑槽，所述排屑槽呈弧形设置。
18.本实用新型具有以下有益效果：本实用新型提供了一种专用于芳纶的钻头，通过钻杆的一端设有外切削刃，外切削刃起到最关键的切削作用，改变了传统的钻头的切削方式，对于芳纶材料的特性，从孔边缘至孔中心逐渐去除材料，并利用具有特定参数的外切削刃，经过外切削刃的顶角、后角、前角的配合调整、优化；能够最大程度提高切削速度和切削效率，提高对afrp制孔的加工质量，能够更高效的达到芳纶材料结构进行的加工要求，加工尺寸精度稳定、效率更高，极大的降低了航天航空器结构件的加工成本。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本实施例公开的一种芳纶钻头的立体结构示意图；
21.图2是本实施例公开的一种芳纶钻头中钻杆的局部结构示意图；
22.图3是本实施例公开的第二种芳纶钻头的立体结构示意图；
23.图4是本实施例公开的第二种芳纶钻头中钻杆的局部结构示意图；
24.图5是afrp的结构示意图；
25.图6是传统麻花钻的结构示意图。
26.附图标记：1、柄部；2、钻杆；21、内切削刃；22、外切削刃；23、沟槽；24、排屑槽。
具体实施方式
27.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
28.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
29.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
30.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
31.第一个实施例
32.本实施例公开了一种芳纶钻头，如图1和图2所示，包括：柄部1、钻杆2、沟槽23与外切削刃22；钻杆2设置在柄部1的一端；沟槽23开设在钻杆2表面；外切削刃22设置在钻杆2远离柄部1一端的边缘，外切削刃22的顶角为55～60
°
，外切削刃22的后角α1为10～15
°
，外切削刃22的前角γ1为15～20
°
。
33.如图1～2所示，沟槽23呈螺旋形开设在钻杆2上，沟槽的螺旋角为15～20
°
。
34.工作原理：通过钻杆2的一端设有外切削刃22，外切削刃22起切削作用，进而提供了一种芳纶钻头，方便从孔边缘至孔中心逐渐去除材料，可提高对afrp制孔的加工质量。
35.第二个实施例
36.本实施例公开了一种芳纶钻头，如图1和图2所示，包括：柄部1、钻杆2、沟槽23与外切削刃22；钻杆2设置在柄部1的一端；沟槽23开设在钻杆2表面；外切削刃22设置在钻杆2远离柄部1一端的边缘，外切削刃22的顶角为60
°
，外切削刃22的后角α1为10
°
，外切削刃22的前角γ1为15
°
。
37.如图1～2所示，沟槽23呈螺旋形开设在钻杆2上，沟槽的螺旋角为15～20
°
。
38.工作原理：通过钻杆2的一端设有外切削刃22，外切削刃22起切削作用，进而提供了一种芳纶钻头，方便从孔边缘至孔中心逐渐去除材料，可提高对afrp制孔的加工质量。
39.第三个实施例：
40.本实施例公开了一种芳纶钻头，如图3和图4所示，包括：柄部1、钻杆2、沟槽23与外切削刃22；钻杆2设置在柄部1的一端；沟槽23开设在钻杆2表面；外切削刃22设置在钻杆2远离柄部1一端的边缘，外切削刃22的顶角为55～60
°
，外切削刃22的后角α1为10～15
°
，外切削刃22的前角γ1为15～20
°
，还包括：内切削刃21，内切削刃21设置于钻杆2远离柄部1一端的中部，内切削刃21的顶角为50～70
°
，内切削刃21前角γ2为8～12
°
，内切削刃21后角
α2为10～14
°
。
41.如图3～4所示，沟槽23呈螺旋形开设在钻杆2上，沟槽的螺旋角为15～20
°
。
42.工作原理：通过钻杆2的一端设有外切削刃22，外切削刃22和内切削刃21起切削作用，外切削刃22起到最关键的切削作用，内切削刃21配合外切削刃22进行切削，方便从孔边缘至孔中心逐渐去除材料，可提高对afrp制孔的加工质量。
43.第四个实施例：
44.本实施例公开了一种芳纶钻头，如图3和图4所示，包括：柄部1、钻杆2、沟槽23与外切削刃22；钻杆2设置在柄部1的一端；沟槽23开设在钻杆2表面；外切削刃22设置在钻杆2远离柄部1一端的边缘，外切削刃22的顶角为55～60
°
，外切削刃22的后角α1为10～15
°
，外切削刃22的前角γ1为15～20
°
，还包括：内切削刃21，内切削刃21设置于钻杆2远离柄部1一端的中部，内切削刃21的顶角为50
°
，内切削刃21前角γ2为12
°
，内切削刃21后角α2为14
°
。
45.如图3～4所示，沟槽23呈螺旋形开设在钻杆2上，沟槽的螺旋角为15～20
°
。
46.工作原理：通过钻杆2的一端设有外切削刃22，外切削刃22和内切削刃21起切削作用，外切削刃22起到最关键的切削作用，内切削刃21配合外切削刃22进行切削，方便从孔边缘至孔中心逐渐去除材料，可提高对afrp制孔的加工质量。
47.第五实施例：
48.本实施例公开了一种芳纶钻头，本实施例中与第四实施例的特征相同，并且其中内切削刃21的数量为一个，外切削刃22的数量设为两个，内切削刃21的高度高于外切削刃22，两个外切削刃22位于内切削刃21的两侧，内切削刃21与两个外切削刃22形成“三尖两刃”结构。
49.如图3～4所示，两个外切削刃22对称分布于内切削刃的两侧，内切削刃21与两个外切削刃22的高度差相同。
50.如图3～4所示，柄部1与钻杆2为一体成型。
51.如图3～4所示，内切削刃21的边上设有用于方便排出加工屑料的排屑槽24，排屑槽24呈弧形设置。
52.工作原理：通过钻杆2的一端设有外切削刃22，外切削刃22和内切削刃21起切削作用，内切削刃21与两个外切削刃22形成“三尖两刃”结构，由于具有对称的“三尖两刃”的规则结构，既能够发挥外切削刃的从外向内快速去除材料的功能，同时利用内切削刃的辅助切割，将使得切削效率最优化，可以相较于传统的切削刀具切削效率大大提高；进而提供了一种芳纶钻头，方便从孔边缘至孔中心逐渐去除材料，可提高对afrp制孔的加工质量。
53.下表是标准麻花钻与本实用新型多个实施例的切削效果对比表：
[0054][0055]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。