本發明涉及一種適用于疊層薄板精密制孔加工的鉆、鉸、锪一體化刀具，能夠在難加工材料如鋁合金、鈦合金及其疊層薄板結構的制孔過程中保證制孔精度，實現有效斷屑及排屑，并能夠保證一定的刀具剛度，屬于機械加工刀具技術領域。

背景技術：

為了減小能源消耗、增加飛機壽命，鋁合金與鈦合金在飛機中使用的比重越來越高。在飛機裝配過程中，常用螺栓和鉚釘把鋁合金和鈦合金薄板連接在一起形成疊層結構以增強性能，優勢互補。因此，需要在鋁合金、鈦合金及其疊層薄板上加工大量的連接孔。為保證制孔精度和形成锪窩結構，每個孔都需要鉆、鉸、锪三種加工。

但是，由于孔徑小、材料加工難度大、對疊層制孔的同軸度要求高等特點，所以制孔過程中存在刀具剛度難保證、锪窩部分斷屑困難、制孔精度不高、加工效率低等問題。

為此，在本發明提出的疊層薄板制孔刀具設計過程中，如何保證刀具剛度，如何實現锪窩部分有效斷屑、避免切屑纏刀，成為研究疊層薄板制孔刀具的重點。

技術實現要素：

本發明的目的在于，針對現有疊層薄板制孔技術中存在的問題，提出一種帶錐鉆和锪窩斷屑結構的疊層薄板制孔一體化刀具，能夠對鋁合金、鈦合金及其疊層結構一次性完成鉆、鉸、锪精加工，通過錐鉆結構提高刀具的剛度、保證孔尺寸精度、同軸度精度以及表面質量，同時加工過程中錐角對上層板的壓力有效的控制了層間間隙的產生。通過刀具锪窩部的斷屑結構保證锪窩加工時的有效斷屑，避免了切屑纏刀導致的刀具崩斷現象，延長了刀具壽命。本發明適用于厚度較小(厚度在6mm～8mm)的疊層薄板的孔精加工。

本發明的帶錐鉆和锪窩斷屑結構的疊層薄板制孔刀具，采用以下技術方案：

該刀具，包括依次設置的鉆削部、鉸削部、锪窩部和刀柄，整個刀具設置有從鉆尖延伸至鉸削部與锪窩部交界處的兩條螺旋槽；鉆削部包括雙錐角鉆尖和鉆削工作部，鉆削工作部帶有錐度，雙錐角鉆尖包含兩段主切削刃，鉆削工作部包含從鉆尖末端延伸出來的棱邊；鉸削部包含從鉆削部延伸出來的兩個螺旋棱邊；锪窩部包括兩條主切削刃和兩條延伸至刀柄的螺旋槽，兩條主切削刃呈錐角，锪窩部螺旋槽內設置有螺旋斷屑結構。

所述從鉆尖延伸至鉸削部與锪窩部交界處的兩條螺旋槽的螺旋角為右旋23°～30°，以保證周刃的剛度、強度和排屑性能。

所述鉆削部的長度為4mm～6mm。

所述鉆削部中雙錐角鉆尖的鉆心直徑不小于鉆尖端直徑的0.25倍，鉆心也具有一定錐度，以保證鉆刀具的剛度。

所述鉆削部中雙錐角鉆尖的第一錐角為120°～132°，對應第一段主切削刃；第二錐角為90°對應第二段主切削刃。

所述鉆削部中雙錐角鉆尖的兩段主切削刃的最外緣前角為8°～12°，后角為11°～15°。

所述鉸削部的螺旋棱邊的外緣前角γ1為5°～10°，后角α1為6°～10°，這樣使得鉸削更加平穩，保證了刀具鋒利度、耐用度和孔的精度。

所述鉸削部的長度為6mm～8mm。

所述鉸削部的直徑與鉆削部中鉆削工作部的末端直徑一致。

所述锪窩部直徑為8mm～10mm，锪窩部的外緣前角γ2為5°～12°。

所述锪窩部的螺旋槽的螺旋角為右旋30°～35°

所述锪窩部的螺旋斷屑結構的螺旋角為右旋30°～35°，斷屑結構起始端的直徑與鉸削部直徑一致，末端直徑與锪窩部末端直徑相同。

本發明通過將鉆、鉸、锪和斷屑結構等結構集成到一把刀具上，實現疊層材料制孔一次性完成鉆、鉸、锪加工，保證了制孔的精度和同軸度；鉆削部的雙錐角結構能夠有效斷屑，避免了纏刀現象的產生；鉆削部的錐角能夠給上層板持續壓力，有效地控制了層間縫隙的產生；鉸削部的直徑恒定，對已加工表面起到光整作用，提高了加工質量，為锪窩加工起到支撐導向作用；锪窩部的斷屑結構能夠有效斷屑，保證了較好的锪窩質量，減小了锪窩階段長切屑造成的纏刀現象。

實驗證明，在合適工藝參數的配合下，本發明比普通麻花鉆有更好的鉆削軸向力分布和更好的耐用度。適用于鋁合金、高溫合金、鈦合金等難加工材料的疊層薄板結構的小直徑(小于6mm)的制孔加工，能夠有效斷屑，促進排屑，減小層間縫隙，保證了較好的刀具耐用度、制孔質量和加工效率。

附圖說明

圖1是本發明帶錐鉆和锪窩斷屑結構的疊層薄板制孔刀具的整體結構示意圖。

圖2是本發明中鉆削部的鉆尖的軸向截面圖。

圖3是本發明中鉆削部的軸向截面示意圖。

圖4是本發明中包含斷屑結構的锪窩部的徑向的剖面示意圖。

圖5是本發明中锪窩部的斷屑結構主視示意圖。

圖中：1.鉆削部，2.鉸削部，3.锪窩部，4.刀柄，5.锪窩部斷屑結構。

具體實施方式

本發明的帶錐鉆和锪窩斷屑結構的疊層薄板制孔刀具，材質為硬質合金，其結構如圖1所示，包括依次相連的鉆削部1、鉸削部2、锪窩部3和刀柄4。整個刀具設置有從鉆尖延伸至鉸削部與锪窩部交界處的兩條螺旋槽，螺旋槽的螺旋角為右旋23°～30°，以保證周刃的剛度、強度和排屑性能。

鉆削部1包括雙錐角鉆尖和鉆削工作部，鉆削工作部帶有錐度。為實現有效斷屑和排屑，鉆削部1鉆尖選擇雙錐角結構，雙錐角鉆尖包含兩段等長度的主切削刃t1和t2，兩段主切削刃相對中心線對稱，參見圖2。第一錐角對應第一段主切削刃t1，為120°～132°，最優值為120°。第二段錐角對應第二段主切削刃t2，為90°。兩段主切削刃最外緣的前角為8°～12°，后角為11°～15°。鉆削工作部包含從刀尖延伸出來的棱邊，鉆削部1的鉆尖端直徑d1，鉆削工作部的末端直徑與鉸削部2的直徑相同，均為d2。參見圖3，鉆削部兩端直徑(鉆尖端直徑d1和鉆削工作部的末端直徑d2)與鉆削工作部長度共同決定了鉆削工作部的錐角鉆尖端的鉆心直徑d1(參見圖2)不小于0.25d1，且鉆心錐度(見圖2)與工作部分的錐度(見圖3)相同為這樣保證了鉆削部的剛度。

鉸削部包含從鉆削部延伸出來的2個螺旋槽和2個螺旋棱邊。2個螺旋棱邊形成的外緣前角γ1為5°～10°，后角α1為6°～10°，這樣使得鉸削更加平穩，保證了刀具鋒利度、耐用度和孔的精度。2個螺旋槽由鉆削部分延伸出來。鉸削部的各處直徑一致，無錐角。

锪窩部3包括兩條主切削刃、兩條延伸至刀柄4的右旋螺旋槽，螺旋槽中設置有一段斷屑結構5(參見圖1)。如圖4所示，螺旋槽上對應有刃溝、周刃和刃背。锪窩部3的兩條主切削刃呈錐角锪窩部3的直徑為d3。錐角根據工程要求的角度確定。锪窩部3的外緣前角γ2為5°～12°。斷屑結構5的螺旋角為右旋30°～35°，斷屑結構的起始端直徑與鉸削部直徑一致，為d2，斷屑結構的末端直徑與锪窩部末端直徑相同，為8mm～10mm。

上述刀具適用于鋁合金和難加工材料(高強度鋼、高溫合金、鈦合金等)的薄板疊層結構精密制孔加工，對疊層薄板結構一次性完成鉆、鉸、锪精加工，通過有效斷屑、促進排屑、減小層間縫隙、降低制孔軸向力，來提高孔尺寸精度、同軸度精度以及表面質量，在保證加工效率的同時，具有良好的耐用度。