本發(fā)明涉及復(fù)合材料加工，尤其涉及一種刀具、加工系統(tǒng)及復(fù)合材料的加工方法。

背景技術(shù)：

1、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料因其優(yōu)異的性能，如高強(qiáng)度、輕質(zhì)、耐疲勞、耐磨損和良好的耐熱性，在航空航天、汽車制造、建筑結(jié)構(gòu)等工程領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，這些材料在加工過(guò)程中表現(xiàn)出較差的加工性能，主要原因是纖維相和增強(qiáng)相之間的力學(xué)性能差異較大。這種差異導(dǎo)致在切削、鉆孔、銑削等加工過(guò)程中，容易產(chǎn)生大量的毛刺。毛刺的存在不僅影響工件的外觀質(zhì)量，還會(huì)降低工件的尺寸精度和表面光潔度，甚至可能引發(fā)應(yīng)力集中，影響工件的疲勞壽命和整體性能。

2、目前，針對(duì)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加工過(guò)程中產(chǎn)生的毛刺問(wèn)題，現(xiàn)有的技術(shù)主要側(cè)重于在加工完成后對(duì)毛刺進(jìn)行去除。常見(jiàn)的去毛刺方法包括機(jī)械打磨、化學(xué)腐蝕、激光處理等。然而，這些方法存在一定的局限性：首先，去毛刺過(guò)程增加了額外的加工步驟，導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低；其次，去毛刺過(guò)程中可能會(huì)對(duì)工件表面造成二次損傷，影響工件的表面質(zhì)量；最后，去毛刺工藝往往需要專門(mén)的設(shè)備和技術(shù)，增加了生產(chǎn)成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種刀具、加工系統(tǒng)及復(fù)合材料的加工方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中在工件加工完成后去毛刺，增加了額外的加工步驟，影響生產(chǎn)效率，且存在對(duì)工件表面造成二次損傷的風(fēng)險(xiǎn)。

2、本發(fā)明提供一種刀具，包括：刀柄、金剛石砂輪和振動(dòng)模塊，所述刀柄與所述金剛石砂輪連接，所述振動(dòng)模塊與所述刀柄連接，用于驅(qū)動(dòng)所述刀柄帶動(dòng)所述金剛石砂輪沿所述刀柄的軸線來(lái)回振動(dòng)。

3、根據(jù)本發(fā)明提供的一種刀具，所述刀柄包括直柄段和變徑段，所述變徑段的一端與所述直柄段連接，所述變徑段的另一端與所述金剛石砂輪連接。

4、根據(jù)本發(fā)明提供的一種刀具，所述變徑段的截面積沿靠近所述直柄段的一端朝向靠近所述金剛石砂輪的一端逐漸減小。

5、根據(jù)本發(fā)明提供的一種刀具，所述金剛石砂輪設(shè)有散熱孔。

6、根據(jù)本發(fā)明提供的一種刀具，所述散熱孔為多個(gè)，多個(gè)散熱孔沿所述金剛石砂輪的周向間隔設(shè)置。

7、根據(jù)本發(fā)明提供的一種刀具，所述散熱孔為多個(gè)，多個(gè)所述散熱孔沿所述金剛石砂輪的徑向間隔設(shè)置。

8、根據(jù)本發(fā)明提供的一種刀具，所述散熱孔包括圓形、橢圓形、環(huán)形、多邊形、異型。

9、本發(fā)明還提供一種加工系統(tǒng)，包括如上述任一項(xiàng)所述的刀具，還包括機(jī)床，所述機(jī)床用于夾持目標(biāo)工件，所述刀具沿進(jìn)給方向?qū)δ繕?biāo)工件進(jìn)行加工。

10、本發(fā)明還提供一種復(fù)合材料的加工方法，基于如上述所述的加工系統(tǒng)加工目標(biāo)工件；所述復(fù)合材料的加工方法包括：將目標(biāo)工件夾持在機(jī)床上；基于目標(biāo)工件的特性，確定刀具和加工參數(shù)；啟動(dòng)振動(dòng)模塊，使金剛石砂輪在高頻振動(dòng)下沿凹槽的預(yù)設(shè)路徑進(jìn)行加工。

11、根據(jù)本發(fā)明提供的一種復(fù)合材料的加工方法，啟動(dòng)振動(dòng)模塊，使金剛石砂輪在高頻振動(dòng)下沿凹槽的預(yù)設(shè)路徑進(jìn)行加工，包括：控制刀具沿凹槽的預(yù)設(shè)路徑以第一預(yù)設(shè)參數(shù)進(jìn)行粗加工；控制刀具沿凹槽的預(yù)設(shè)路徑以第二預(yù)設(shè)參數(shù)進(jìn)行精加工，其中所述第二預(yù)設(shè)參數(shù)的精度大于所述第一預(yù)設(shè)參數(shù)的精度。

12、本發(fā)明提供的刀具、加工系統(tǒng)及復(fù)合材料的加工方法，振動(dòng)模塊通過(guò)刀柄與金剛石砂輪連接，采用振動(dòng)模塊輔助金剛石砂輪對(duì)工件進(jìn)行加工，在金剛石砂輪對(duì)目標(biāo)工件進(jìn)行加工的過(guò)程中，振動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)刀柄帶動(dòng)金剛石砂輪沿刀柄的周向來(lái)回振動(dòng)，使刀具與目標(biāo)工件之間的基礎(chǔ)變?yōu)殚g歇性接觸，減少了切削力的持續(xù)作用，從而抑制目標(biāo)工件在加工過(guò)程中產(chǎn)生的毛刺，提高表面質(zhì)量。

技術(shù)特征：

1.一種刀具，其特征在于，包括：刀柄、金剛石砂輪和振動(dòng)模塊，所述刀柄與所述金剛石砂輪連接，所述振動(dòng)模塊與所述刀柄連接，用于驅(qū)動(dòng)所述刀柄帶動(dòng)所述金剛石砂輪沿所述刀柄的軸線來(lái)回振動(dòng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刀具，其特征在于，所述刀柄包括直柄段和變徑段，所述變徑段的一端與所述直柄段連接，所述變徑段的另一端與所述金剛石砂輪連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的刀具，其特征在于，所述變徑段的截面積沿靠近所述直柄段的一端朝向靠近所述金剛石砂輪的一端逐漸減小。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的刀具，其特征在于，所述金剛石砂輪設(shè)有散熱孔。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的刀具，其特征在于，所述散熱孔為多個(gè)，多個(gè)散熱孔沿所述金剛石砂輪的周向間隔設(shè)置。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的刀具，其特征在于，所述散熱孔為多個(gè)，多個(gè)所述散熱孔沿所述金剛石砂輪的徑向間隔設(shè)置。

7.根據(jù)權(quán)利要求4至6任一項(xiàng)所述的刀具，其特征在于，所述散熱孔包括圓形、橢圓形、環(huán)形、多邊形、異型。

8.一種加工系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的刀具，還包括機(jī)床，所述機(jī)床用于夾持目標(biāo)工件，所述刀具沿進(jìn)給方向?qū)δ繕?biāo)工件進(jìn)行加工。

9.一種復(fù)合材料的加工方法，其特征在于，基于如權(quán)利要求8所述的加工系統(tǒng)加工目標(biāo)工件；所述復(fù)合材料的加工方法包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的復(fù)合材料的加工方法，其特征在于，啟動(dòng)振動(dòng)模塊，使金剛石砂輪在高頻振動(dòng)下沿凹槽的預(yù)設(shè)路徑進(jìn)行加工，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及復(fù)合材料加工技術(shù)領(lǐng)域，提供一種刀具、加工系統(tǒng)及復(fù)合材料的加工方法。刀具包括刀柄、金剛石砂輪和振動(dòng)模塊，刀柄與金剛石砂輪連接，振動(dòng)模塊與刀柄連接，用于驅(qū)動(dòng)刀柄帶動(dòng)金剛石砂輪沿刀柄的軸線來(lái)回振動(dòng)。本發(fā)明中的振動(dòng)模塊通過(guò)刀柄與金剛石砂輪連接，采用振動(dòng)模塊輔助金剛石砂輪對(duì)工件進(jìn)行加工，在金剛石砂輪對(duì)目標(biāo)工件進(jìn)行加工的過(guò)程中，振動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)刀柄帶動(dòng)金剛石砂輪沿刀柄的周向來(lái)回振動(dòng)，使刀具與目標(biāo)工件之間的基礎(chǔ)變?yōu)殚g歇性接觸，減少了切削力的持續(xù)作用，從而抑制目標(biāo)工件在加工過(guò)程中產(chǎn)生的毛刺，提高表面質(zhì)量。

技術(shù)研發(fā)人員：袁松梅,趙鵬程,徐煒瑋
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京航空航天大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28