專利名稱：一種鉆削裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用來實現套料制孔工具在進行復合材料鉆削加工時自動定心與自動排屑的技術領域。
背景技術：
復合材料是指由兩種或兩種以上不同物質以不同方式組合而成的材料，它可以發揮各種材料的優點，克服單一材料的缺陷，擴大材料的應用范圍。由于復合材料具有重量輕、強度高、加工成型方便、彈性優良、耐化學腐蝕和耐候性好等特點，已逐步取代木材及金屬合金，廣泛應用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、健身器材等領域，在近幾年更是得到了飛速發展。隨著復合材料的迅速發展和日益廣泛的應用，機械加工成為復合材料構件制造過程一個必不可少的重要環節。與此同時，復合材料的二次機械加工問題也隨之浮出水面。復合材料工件的加工量實際上非常少，它本身已經基本成形。但是，復合材料結構件的裝配離不開結構的連接，而機械連接仍是主要的連接方法。因此，復合材料應用過程中必須經歷精密制孔加工工序以滿足連接要求，且二次機械加工量極大，例如，美國F-22戰機僅機翼復合材料就需14000個精密孔。由于復合材料具有硬度高、強度大、導熱性差、各向異性、層間強度低等特點，在制孔加工中，分層、表面剝離、毛刺、樹脂融化、纖維崩缺等問題始終困擾著制造現場，是一種很難高質量加工的材料。并且碳纖維的高硬度使得刀具磨損快、刀具壽命短，如普通高速鋼麻花鉆鉆削3毫米厚的碳纖維增強復合材料板，每刃磨一次只能加工5 個孔左右，用硬質合金整體麻花鉆頭刃磨一次可以加工50個孔左右。為解決復合材料中的加工質量與刀具壽命問題，國內外專家學者進行了大量的理論與實驗研究，普遍認為采用金剛石套料制孔工具可以獲得優良的加工質量和較長的工具壽命。不過在使用套料制孔工具進行鉆削加工時存在這樣一個長期無法解決的問題，即由于套料制孔工具不具有像麻花鉆、直槽鉆等鉆削工具的鉆尖部分，因而在鉆削加工開始時無法做到像麻花鉆、直槽鉆等鉆削工具那樣用鉆尖進行定心，嚴重影響孔的位置精度，最終導致零件裝配質量的下降。另一個存在于套料制孔工具實際應用中的問題是，套料制孔工具在進行通孔加工特別是復合材料通孔加工后形成的圓柱狀切屑與工件分離后發生彈性回復，使其堵塞在套料制孔工具內腔中難以取出，必須采用手工方式強制取出切屑，導致加工效率低下，無法用于現場加工。

發明內容
本發明的目的在于提供套料制孔工具自動定心與排屑的一種方法以及實現這種方法的一種鉆削工具，運用這種方法的鉆削工具可以解決上述兩個問題，使套料制孔工具獲得定心的能力及自動排屑的能力。同時，為了獲得復合材料更優的孔加工質量，一種“以磨代切”的刀具制作工藝被引用，即通過金剛石釬焊工藝將人造金剛石磨粒焊接在切削部分的表面，以磨削加工方式替代鉆削加工方式。本發明中空內腔套筒的兩端分別螺紋連接切削部分、鉆柄，切削部分通過第一螺紋連接在中空內腔套筒一端的外周，鉆柄通過第二螺紋連接在中空內腔套筒另一端的外周；鉆柄遠離中空內腔套筒的一端通過頂蓋連接刀柄；切削部分的內腔布置定心頂尖，定心頂尖的一端通過軸承與中空內腔套筒的內壁過盈配合，軸承上遠離定心頂尖的一側設置限位件。本發明的軸承包括第一軸承、第二軸承，第二軸承布置在靠近限位件的一側。本發明的切削部件包括尖部、頂尖下部、頂尖中部、頂尖上部，頂尖下部的兩端分別連接尖部、頂尖中部，頂尖中部的另一端連接頂尖上部，頂尖上部軸承連接在中空內腔套筒的內壁，尖部伸出切削部分。本發明的限位件包括第一彈簧墊片、彈簧、第二彈簧墊片，第一彈簧墊片與軸承相接觸，彈簧位于第一彈簧墊片、第二彈簧墊片之間，第二彈簧墊片與頂蓋相接觸。本發明的第二彈簧墊片為階梯式，包括小徑部分、大徑部分，小徑部分伸入彈簧內，大徑部分與中空內腔套筒間隙配合。本發明的彈簧與中空內腔套筒的內壁間隙配合。本發明切削部分本體上靠近定心頂尖的端部均勻布置超硬磨粒。本發明超硬磨粒為金剛石、立方氮化硼、聚晶立方氮化硼中的一種。本發明的頂蓋上設置至少一個通孔。本發明用來定心和自動排屑的鉆削工具通過端面伸出的定心頂尖借助材料表面的定位孔完成定心動作。同時，定心頂尖具有一定伸縮行程，借此使得套料制孔工具獲得自動排屑的功能。本發明的套料制孔工具作為實際參與切削的工作部分與定心裝置是可以分離的， 即套料制孔工具通過螺紋配合與定心裝置連接。套料制孔工具在完成刀具壽命或套料制孔工具必須報廢時，套料制孔工具可以方便地被拆卸和安裝，不會影響整個鉆削工具的使用。本發明連接刀柄部分的頂蓋上留有兩個手動排屑的通孔，即在工具由于某些突發情況無法完成自動排屑的時候，可以通過手動排屑孔擠壓整個工具內腔達到圓柱切屑排出的作用。


圖1是這種鉆削工具一個內腔局部剖視圖； 圖2提供定心頂尖8的一種結構描述； 具體實施方法
下面結合附圖對本發明的技術方案進行詳細說明
如圖1所示，本發明中空內腔套筒2的兩端分別螺紋連接切削部分1、鉆柄3，切削部分 1通過第一螺紋4連接在中空內腔套筒2 —端的外周，鉆柄3通過第二螺紋5連接在中空內腔套筒2另一端的外周；鉆柄3遠離中空內腔套筒2的一端通過頂蓋7連接刀柄6 ；切削部分1的內腔布置定心頂尖8，定心頂尖8的一端通過軸承與中空內腔套筒2的內壁過盈配合，軸承上遠離定心頂尖8的一側設置限位件。如圖1所示，本發明的軸承包括第一軸承13、第二軸承14，第二軸承14布置在靠近限位件的一側。如圖1、圖2所示，本發明的切削部件1包括尖部9、頂尖下部10、頂尖中部11、頂尖上部12，頂尖下部10的兩端分別連接尖部9、頂尖中部11，頂尖中部11的另一端連接頂尖上部12，頂尖上部12軸承連接在中空內腔套筒2的內壁，尖部9伸出切削部分1。如圖1所示，本發明的限位件包括第一彈簧墊片15、彈簧16、第二彈簧墊片17，第一彈簧墊片15與軸承相接觸，彈簧16位于第一彈簧墊片15、第二彈簧墊片17之間，第二彈簧墊片17與頂蓋7相接觸。如圖1所示，本發明的第二彈簧墊片17為階梯式，包括小徑部分18、大徑部分19， 小徑部分18伸入彈簧16內，大徑部分19與中空內腔套筒2間隙配合。如圖1所示，本發明的彈簧16與中空內腔套筒2的內壁間隙配合。本發明切削部分1本體上靠近定心頂尖8的端部均勻布置超硬磨粒。本發明的超硬磨粒為金剛石、立方氮化硼、聚晶立方氮化硼中的一種。本發明的鉆削工具切削部分1采用套料制孔工具的結構形式。中空內腔套筒2提供工具內部的安裝空間，同時約束第二軸承14、彈簧16等內部零件的徑向自由度。鉆柄3 提供工具的一個刀柄6用于工具裝夾，提供限制內部零件垂直向運動起止推作用的頂蓋7。 切削部分1、中空內腔套筒2通過第一螺紋4連接，中空內腔套筒2、鉆柄3通過第二螺紋5 連接，切削部分1、中空內腔套筒2、鉆柄3共同構成這種鉆削工具的外部形狀。定心頂尖8 被安裝在鉆削工具的內腔，與切削部分1保證同軸關系。本發明定心頂尖8的頂尖下部10 與切削部分1的內壁之間保證一定的間隙。定心頂尖8的尖部9伸出切削部分1。頂尖上部12與第一軸承13、第二軸承14過盈配合，頂尖中部11的直徑比頂尖上部12稍大，對軸承進行軸向定位。第一軸承13、第二軸承14與套筒2內壁間隙配合，中空內腔套筒2的末端布置限位件。第一彈簧墊片15安裝在第二軸承14上端面，內徑大于軸承內圈外徑，與中空內腔套筒2內壁間隙配合。彈簧16被安裝在第一彈簧墊片15和第二彈簧墊片17之間。 第二彈簧墊片17被設計成階梯式，小徑部分18伸入彈簧16內腔限制其徑向竄動，大徑部分19與中空內腔套筒2間隙配合。第二彈簧墊片15的上端面20與頂蓋7底面接觸。彈簧16與中空內腔套筒2內壁間留有一定的間隙，防止彈簧的軸向壓縮不受限制。本發明的鉆削工具采用管狀結構形式，具有一定的壁厚。超硬磨粒有序地排布在切削部分1本體上靠近定心頂尖8的端部，運用釬焊工藝將磨粒焊接在表面。其中，超硬磨粒在鉆削加工過程中起去除材料的作用，側面磨粒修磨已加工孔內壁。采用此結構的裝置可借助金剛石的耐磨性提高復合材料孔加工工具的刀具壽命；利用“以磨代切”的加工方式提高復合材料的孔加工質量。
權利要求
1.一種鉆削裝置，其特征在于中空內腔套筒(2)的兩端分別螺紋連接切削部分(1)、鉆柄(3)，切削部分(1)通過第一螺紋(4)連接在中空內腔套筒(2)—端的外周，鉆柄(3)通過第二螺紋(5)連接在中空內腔套筒(2)另一端的外周；鉆柄(3)遠離中空內腔套筒(2)的一端通過頂蓋(7)連接刀柄(6);切削部分(1)的內腔布置定心頂尖(8)，定心頂尖(8)的一端通過軸承與中空內腔套筒(2)的內壁過盈配合，軸承上遠離定心頂尖(8)的一側設置限位件。
2.根據權利要求1所述的鉆削裝置，其特征在于上述軸承包括第一軸承(13)、第二軸承(14)，第二軸承(14)布置在靠近限位件的一側。
3.根據權利要求1或2所述的鉆削裝置，其特征在于上述切削部件(1)包括尖部(9)、 頂尖下部(10)、頂尖中部(11)、頂尖上部(12)，頂尖下部(10)的兩端分別連接尖部(9)、頂尖中部(11)，頂尖中部(11)的另一端連接頂尖上部(12)，頂尖上部(12)軸承連接在中空內腔套筒(2)的內壁，尖部(9)伸出切削部分(1)。
4.根據權利要求1或2所述的鉆削裝置，其特征在于上述限位件包括第一彈簧墊片 (15)、彈簧(16)、第二彈簧墊片(17)，第一彈簧墊片(15)與軸承相接觸，彈簧(16)位于第一彈簧墊片(15)、第二彈簧墊片(17)之間，第二彈簧墊片(17)與頂蓋(7)相接觸。
5.根據權利要求4所述的鉆削裝置，其特征在于上述第二彈簧墊片(17)為階梯式，包括小徑部分(18)、大徑部分(19)，小徑部分(18)伸入彈簧(16)內，大徑部分(19)與中空內腔套筒(2)間隙配合。
6.根據權利要求5所述的鉆削裝置，其特征在于上述彈簧(16)與中空內腔套筒(2)的內壁間隙配合。
7.根據權利要求1所述的鉆削裝置，其特征在于切削部分(1)本體上靠近定心頂尖(8) 的端部均勻布置超硬磨粒。
8.根據權利要求7所述的鉆削裝置，其特征在于超硬磨粒為金剛石、立方氮化硼、聚晶立方氮化硼中的一種。
9.根據權利要求1所述的鉆削裝置，其特征在于頂蓋(7)上設置至少一個通孔。
全文摘要
一種鉆削裝置，涉及用來實現套料制孔工具在進行復合材料鉆削加工時自動定心與自動排屑的技術領域。本發明中空內腔套筒的兩端分別螺紋連接切削部分、鉆柄，切削部分通過第一螺紋連接在中空內腔套筒一端的外周，鉆柄通過第二螺紋連接在中空內腔套筒另一端的外周；鉆柄遠離中空內腔套筒的一端通過頂蓋連接刀柄；切削部分的內腔布置定心頂尖，定心頂尖的一端通過軸承與中空內腔套筒的內壁過盈配合，軸承上遠離定心頂尖的一側設置限位件。本發明的目的在于提供實現套料制孔工具自動定心與排屑的鉆削工具，使套料制孔工具獲得定心的能力及自動排屑的能力。通過金剛石釬焊工藝將人造金剛石磨粒焊接在切削部分的表面，以磨削加工方式替代鉆削加工方式。
文檔編號B24B55/06GK102380810SQ20111036804
公開日2012年3月21日 申請日期2011年11月18日 優先權日2011年11月18日
發明者傅玉燦, 徐九華, 牟娟, 王偉鋒, 王巍, 陳燕 申請人:南京航空航天大學