钻头和孔形成方法技术

技术编号:20287880 阅读:18 留言:0更新日期:2019-02-10 19:17
本发明专利技术提供即使在被加工材料为难削金属材料、纤维增强复合材料的情况下也能够形成高品质的孔的孔形成方法,及提供该方法中使用的钻头。钻头(1)具备:至少一个切削刃(10)、和位于切削刃(10)附近的面(第2面(20)和第3面(30)),该面上设置有呈现规定平面形状的凹部(沟(40))。孔形成方法包括:孔形成工序,使切削加工辅助润滑材料(2)边与被加工材料(W)的被加工部分接触,边通过钻孔加工切削被加工部分而形成孔,在孔形成工序中使用钻头(1)。

Bit and hole formation method

The invention provides a hole forming method capable of forming high quality holes even when the processed material is difficult to cut metal material and fiber reinforced composite material, and provides a drill bit used in the method. The drill bit (1) has at least one cutting edge (10) and a surface (2 (20) and 3 (30) near the cutting edge (10), which is provided with a concave part (40) with a specified plane shape. The hole forming method includes: a hole forming process, which makes the cutting auxiliary lubricating material (2) contact the machined part of the machined material (W), and a hole is formed by drilling the machined part, and a bit (1) is used in the hole forming process.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】钻头和孔形成方法
本专利技术涉及钻头和孔形成方法。
技术介绍
目前,作为飞机的机体结构用材料(结构材料)采用了金属材料(主要是铝合金)。在例如排气喷口部位、加力燃烧室周边等机体结构中可能成为更高温的部位使用了作为耐热合金的钛合金、不锈钢等,但随着未来飞机的高速化,现有的铝合金的强度会由于空气动力加热而降低。因此,未来作为机体结构的主体预计会使用更硬的钛合金、不锈钢作为结构材料。为了用螺栓使金属材料彼此、或金属材料与CFRP等其它材质的结构材料接合,这些构成飞机的机体的结构材料需要通过钻头进行开孔加工。对于这些金属的开孔加工,已经提出了一些技术。例如,由于钛合金材料为难削材料,因此钻头开孔加工寿命非常短。针对这样的课题,示例出了如下方法:使切削油剂喷雾进行加工的方法、通过变更钻孔的形状来降低对钻孔的负荷,避免钻孔的加工寿命降低的方法(例如,参照专利文献1)。另外,近年来,纤维增强复合材料(特别是拉伸强度、拉伸弹性力大的碳纤维增强塑料(CFPR))倾向于多用作飞机、车辆的外板等。此处,CFRP是指:将基质树脂浸渗在碳纤维中而成的预浸料层叠1张或2张以上,并进行加热成型或加热加压成型而成的塑料。使用螺栓、铆钉等接合部件将由该CFRP形成的构件固定于结构体上。因此,在将CFRP固定于飞机部件等结构体时,需要进行切削加工、其中需要在CFRP上打通多个用于通过接合部件的孔的开孔加工。为了在CFRP的开孔加工中得到高品质的孔,已经提出了一些技术。示例出了阶段性地变更例如工具的形状、例如钻孔的前倾面的曲率、前端角等的方法(例如,参照专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2006-150557号公报专利文献2:日本特开2012-210689号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题然而,通常针对金属的开孔使用钻头来进行,但即使使用金属专用的钻头,钻头开孔加工寿命也短,使用通常的钻头的情况下,钻头开孔加工寿命极短。另外,随着加工孔数的增加,使钻头的刃产生磨耗,加工孔的品质降低。具体而言加工后的孔的内径容易变小,在贯通钻孔的出口侧也容易产生毛边。进而,由于钻头的磨耗,在螺栓接合的金属材料与CFRP等其它材质的结构材料之间产生间隙,有时在这些结构材料之间产生浮起、或加工屑进入产生的间隙中。这样的现象被认为是严重的缺陷。由此,由钻头的刃的磨耗引起加工孔出现品质上的问题的可能性较高。在这样的情况下,在制造使用了飞机用的钛合金材料的结构体等的情况下,尤其要求高品质的开孔加工,解决在上述的钻头开孔加工寿命、金属材料与不同种类结构材料之间产生的浮起等问题变得尤为重要。另外,在使用钻头进行金属的开孔加工时,转动的钻头与金属之间产生摩擦热,使加工孔周边的温度局部地上升。因此,在加工孔数多的情况下,随着加工孔数的增加,钻头和作为被加工材料的金属会蓄热。是热导率低的金属的情况下,由于热释放不充分而使加工孔周边的温度上升。此时,若金属的温度上升则金属软化,因此在加工孔的钻头贯通的出口侧产生毛边。另外,金属的加工屑因加工热而熔接于钻头上,也会有对钻头施加过量的负荷而使加工装置停止的情况。由此,由开孔加工时的蓄热引起而使加工孔出现品质上的问题的可能性较高。在这样的情况下,在制造使用了飞机用的钛合金材料的结构体等时,尤其要求高品质的开孔加工、解决上述有关毛边的问题变得尤为重要。为了防止这样的加工部位和钻头的蓄热,目前进行使用了切削油等的湿式加工。然而,在湿式加工的情况下,在切削加工结束时需要清洗工序。进而,在油分残留于加工孔周边、内部时,有作为用贯通孔进行接合时的接合件的螺钉的劣化、在接合部产生松动的可能性,这些缺陷有导致致命事故的担心。在这点上,如专利文献1所述,从切削工具、切削加工方法的角度研究了难以进行开孔加工的金属的加工性改良,但其效果并不充分。另外,针对纤维增强复合材料的开孔通常也使用钻头。在用通常的钻头进行开孔的情况下,钻头开孔加工寿命极短,且随着加工孔数的增加而使钻头的刃产生磨耗,加工孔的品质降低。具体而言加工后的孔的内径容易变小,在钻头贯通的出口侧容易发生碳纤维的起毛(以下也称为“纤维残留断头”。是形成纤维增强复合材料的一部分纤维未被切断而作为残留断头而残留于加工孔周围的现象。),还容易发生形成纤维增强复合材料的预浸料的层叠间的剥离(以下称为层间剥离)。进而,由于钻头的刃的磨耗而使加工孔的内径变得不均匀,有时以加工孔的凹凸为起点产生层间剥离。这样的现象被认为是严重的缺陷。由此,由钻头的刃的磨耗引起而使加工孔出现品质上的问题的可能性较高。对此,在制造使用了飞机用的CFRP的结构体等,特别是要求高品质的开孔加工、解决上述的起毛、层间剥离等问题变得尤为重要。在CFRP的开孔加工中,随着工具磨耗的加剧、切削阻力变得越大则越容易发生加工孔的品质问题。特别是高强度的飞机用途的CFRP等的情况,由于碳纤维高密度地存在,因此由于钻头摩擦碳纤维的频率增加,导致切削工具的磨耗更快地加剧。作为对策,现状是为了维持孔品质而提前进行工具更换,使加工成本中工具费用所占的比例增高。在这点上,如专利文献2所述,从工具的角度研究了难以进行开孔加工的纤维增强复合材料(例如,CFRP)的加工性改良,但其效果并不充分。本专利技术是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供即使在被加工材料为难削金属材料、纤维增强复合材料的情况下也能够形成高品质的孔的孔形成方法,及提供该方法中使用的钻头。用于解决问题的方案本专利技术人等为了实现上述目的而进行了深入研究。其结果发现:通过使用切削加工辅助润滑材料、及在前端部表面设置有凹部的钻头切削被加工材料,从而能够实现上述目的并完成了本专利技术。即,本专利技术如下。[1]一种钻头,其在边使切削加工辅助润滑材料与被加工材料的被加工部分接触边通过钻孔加工切削前述被加工部分来形成孔时使用,前述钻头具备:至少一个切削刃、和位于前述切削刃附近的面,前述面设置有呈现规定平面形状的凹部。[2]根据[1]所述的钻头,其中,前述面具有与前述切削刃邻接的第2面,前述凹部设置在前述第2面。[3]根据[1]或[2]所述的钻头,其中,前述面具有:与前述切削刃邻接的第2面、和与前述第2面邻接的第3面,前述凹部设置在前述第3面。[4]根据[1]~[3]的任一项所述的钻头,其中,前述凹部是相对于前述切削刃大致平行地形成的大致直线状的沟。[5]根据[4]所述的钻头,其中,前述切削刃与前述沟之间的尺寸设定为0.25mm以上且0.43mm以下。[6]根据[4]或[5]所述的钻头,其中,前述沟的宽度的平均值设定为0.23mm以上且0.30mm以下。[7]根据[1]~[6]的任一项所述的钻头,其中,前述凹部的最大深度设定为0.05mm以上且0.15mm以下。[8]一种孔形成方法,其包括:孔形成工序,使切削加工辅助润滑材料边与钻头和被加工材料的被加工部分的至少任一者接触,边通过钻孔加工切削前述被加工部分而形成孔,在前述孔形成工序中,使用[1]~[7]的任一项所述的钻头。[9]根据[8]所述的孔形成方法,其中,前述切削加工辅助润滑材料形成为片状。[10]根据[8]或[9]所述的孔形成方法,其中,前述被加工材料的厚度为1.0mm以上,通过前述孔形成工序形成的孔的直径为3.0mm以上。[11]根据本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种钻头,其在边使切削加工辅助润滑材料与被加工材料的被加工部分接触边通过钻孔加工切削所述被加工部分来形成孔时使用,所述钻头具备:至少一个切削刃、和位于所述切削刃附近的面,所述面设置有呈现规定平面形状的凹部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.13 JP 2016-1172391.一种钻头,其在边使切削加工辅助润滑材料与被加工材料的被加工部分接触边通过钻孔加工切削所述被加工部分来形成孔时使用,所述钻头具备:至少一个切削刃、和位于所述切削刃附近的面,所述面设置有呈现规定平面形状的凹部。2.根据权利要求1所述的钻头,其中,所述面具有与所述切削刃邻接的第2面,所述凹部设置在所述第2面。3.根据权利要求1或2所述的钻头,其中,所述面具有:与所述切削刃邻接的第2面、和与所述第2面邻接的第3面,所述凹部设置在所述第3面。4.根据权利要求1~3的任一项所述的钻头,其中,所述凹部是相对于所述切削刃大致平行地形成的大致直线状的沟。5.根据权利要求4所述的钻头,其中,所述切削刃与所述沟之间的尺寸设定为0.25mm以上且0.43mm以下。6.根据权利要求4或5所述的钻头,其中,所述沟的宽度的平均值设定为0.23mm以上且0.30mm以下。7.根据权利要求1~6的任一项所述的钻头,其中,所述凹部的最大深度设定为0.05mm以上且0.15mm以下。8...

【专利技术属性】
技术研发人员:松山洋介小柏尊明梅原德次大山慎太郎
申请(专利权)人:三菱瓦斯化学株式会社
类型:发明
国别省市:日本,JP

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