CFRP的开孔方法和CFRP工件技术

本发明专利技术提供了CFRP的开孔方法和CFRP工件，其中CFRP的开孔方法包括用具有金刚石涂层的第一钻头进行钻孔，钻孔时，所述第一钻头的转速为2500~3500r/min，进给量为200~280mm/min，吃刀量为5~9mm；用具有金刚石涂层的第二钻头进行扩孔，扩孔时，所述第二钻头的转速为1500~2500r/min，进给量为120~200mm/min，吃刀量为2~6mm。本发明专利技术所提供的CFRP的开孔方法采用具有金刚石涂层的钻头来进行钻孔，能够迅速将CFRP平滑切削，防止刀具温度过高，采用先钻孔，再扩孔的方式进行开孔，并根据孔径大小调整所用的钻头，使得开孔快速且所开的孔孔壁平滑，开孔质量好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及复合材料加工工艺领域，特别涉及一种CFRP的开孔方法和CFRP工件。
技术介绍
复合材料是指由两种或两种以上不同性质的材料通过物理或化学方法在宏观上组成具有新性能的材料。复合材料中各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料。复合材料通常包括基体材料和增强材料，增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。碳纤维增强复合材料(CFRP，Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic)具有轻质高强的特点，被广泛运用于如桥梁加固和维修等工程中。CFRP还被广泛应用在军事，航空，体育用品，赛车等领域，F1赛车的很多部件都用CFRP制成，比如单体壳。但是，由于CFRP具有强度高、硬度高和耐磨的性质，使得其加工困难。特别是对CFRP的开孔。公开日为2009年6月3日的中国专利申请公开文献CN101445383A公开了一种碳纤维增强的复合材料零件的制造方法，采用了预先设置细长的工具来达到开孔的目的，但是这种方式无法满足对CFRP的加工要求。CFRP在开孔过程中，碳纤维以脆性断裂的方式被去除，只能带走很少加工产生的热量，所以使刀具切削刃温度非常高，从而降低了刀具的寿命。同时，CFRP的基体材料易与刀具表层起化学反应，导致刀具表层强度降低，更严重的是，由于普通刀具强度不够，用普通刀具所开的孔，孔壁上常露出碳纤维的端部，使得孔壁不平滑，不满足工艺要求。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种CFRP的开孔方法，使得所开的孔孔壁平滑，满足相应的工艺要求，并使得开孔刀具的寿命大幅提高。为此，本专利技术的技术方案具体包括以下内容：一种CFRP的开孔方法，包括：用具有金刚石涂层的第一钻头进行钻孔，以形成第一孔，钻孔时，所述第一钻头的转速为2500r/min~3500r/min，所述第一钻头的进给量为200mm/min~280mm/min，所述第一钻头的吃刀量为5mm~9mm；用具有金刚石涂层的第二钻头对所述第一孔进行扩孔，扩孔时，所述第二钻头的转速为1500r/min~2500r/min，所述第二钻头的进给量为120mm/min~200mm/min，所述第二钻头的吃刀量为2mm~6mm。可选的，所述第一钻头的直径为6.0mm；所述第二钻头的直径为9.5mm。可选的，所述第一钻头采用啄钻的方式进行钻孔。可选的，所述第二钻头采用啄钻的方式进行扩孔。本专利技术还提供了另外一种CFRP的开孔方法，包括:用具有金刚石涂层的第一钻头进行钻孔，以形成第二孔，钻孔时，所述第一钻头的转速为2500r/min~3500r/min，所述第一钻头的进给量为200mm/min~280mm/min，所述第一钻头的吃刀量为5mm~9mm；用具有金刚石涂层的第二钻头对所述第二孔进行扩孔，扩孔时，所述第二钻头的转速为1500r/min~2500r/min，所述第二钻头的进给量120mm/min~200mm/min，所述第二钻头的吃刀量为2mm~6mm；用具有金刚石涂层的铣刀对扩孔后的所述第二孔进行铣孔，铣孔时，所述铣刀的转速为2500r/min~3500r/min，所述铣刀的进给量为85mm/min~165mm/min，所述铣刀的吃刀量为5mm~9mm。可选的，所述铣刀的直径为6.0mm。可选的，所述铣刀采用圆心下刀轮廓铣。本专利技术还提供了一种CFRP工件，其特征在于，该工件包括如权利要求1至4中任意一项所述方法形成的开孔和/或权利要求5至7中任意一项所述方法形成的开孔。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术所提供的CFRP的开孔方法采用具有金刚石涂层的钻头来进行钻孔，能够迅速将CFRP平滑切削，防止刀具温度过高，采用先钻孔，再扩孔的方式进行开孔，并根据孔径大小调整所用的钻头，使得开孔快速且所开的孔孔壁平滑，开孔质量好。本专利技术所提供的CFRP的开孔方法采取啄钻的方式，进一步降低了刀具温度过高的可能性，大大提高了刀具的使用寿命。本专利技术所提供的CFRP的开孔方法在扩孔之后还利用铣刀进行铣孔，进一步满足了CFRP上开孔的公差要求。附图说明图1为本专利技术实施例CFRP板粗钻孔的示意图；图2为本专利技术实施例CFRP板精钻孔的示意图；图3为本专利技术实施例所用的具有金属石涂层的钻头的示意图；图4为用普通刀具与用具有金刚石刀具在CFRP板上开孔的对比图；图5为本专利技术实施例所用的铣刀的示意图；图6为图5所示铣刀的切削头部正面放大图；图7为本专利技术实施例的CFRP工件的示意图。具体实施方式专利技术人经过分析发现，当对CFRP材料进行开孔时，散热通过外部冷却及产品废屑带走。由于对CFRP加工是采用干切，所以外部冷却为热量向空气中散发和传递，这种散热方式速度慢。而脆性断裂只能产生很少废屑，热量被去除的很少，因而刀具温度会很高，从而会使得刀具寿命降低。为此，本专利技术提供了一种CFRP的开孔方法，首先用具有金刚石涂层的第一钻头对CFRP进行钻孔（此时的钻孔亦即粗钻孔），形成第一孔，然后用具有金刚石涂层的第二钻头对第一孔进行扩孔（扩孔亦即精钻孔）。如图1所示，在一个具体实施例中，在对CFRP板10进行钻孔（亦即粗钻孔）时，第一钻头的转速可以较快，并且此时对孔的平滑程度不作很高要求，因而可以迅速开孔，因此第一钻头的转速可以选择在2500r/min~3500r/min之间，作为一个较佳实施例，第一钻头的转速为3000r/min。同样的道理，在粗钻孔阶段，第一钻头的进给量和吃刀量都可以较大，专利技术人经实际操作得出，进给量在200mm/min~280mm/min之间较为合适，进一步优选的，进给量可以为240mm/min，第一钻头的吃刀量可以选择在5mm~9mm之间，进一步优选的，吃刀量可以为7mm。通过上述工艺参数的设定进行钻孔，可以得到孔11。如图2所示，在对图1中得到的第一孔进行扩孔时（亦即精钻孔），第二钻头的转速相对于粗钻时要略有下调，这是因为转速越慢，刀具对孔壁的切削力越小，用较小的切削力能够将孔壁切削得越平滑。为此，在扩孔时，第二钻头的转速可以选择在1500~2500r/min之间，作为一个较佳实施例，第二钻头的转速为2000r/min，同样的道理，在精钻孔阶段，第二钻头的进给量和吃刀量都要比粗钻孔时要略有下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CFRP的开孔方法，其特征在于，包括：用具有金刚石涂层的第一钻头进行钻孔，以形成第一孔，钻孔时，所述第一钻头的转速为2500r/min~3500r/min，所述第一钻头的进给量为200mm/min~280mm/min，所述第一钻头的吃刀量为5mm~9mm；用具有金刚石涂层的第二钻头对所述第一孔进行扩孔，扩孔时，所述第二钻头的转速为1500r/min~2500r/min，所述第二钻头的进给量为120mm/min~200mm/min，所述第二钻头的吃刀量为2mm~6mm。

【技术特征摘要】
1.一种CFRP的开孔方法，其特征在于，包括：
用具有金刚石涂层的第一钻头进行钻孔，以形成第一孔，钻孔时，所述
第一钻头的转速为2500r/min~3500r/min，所述第一钻头的进给量为
200mm/min~280mm/min，所述第一钻头的吃刀量为5mm~9mm；
用具有金刚石涂层的第二钻头对所述第一孔进行扩孔，扩孔时，所述第
二钻头的转速为1500r/min~2500r/min，所述第二钻头的进给量为
120mm/min~200mm/min，所述第二钻头的吃刀量为2mm~6mm。
2.如权利要求1所述的CFRP的开孔方法，其特征在于，所述第一钻头
的直径为6.0mm；所述第二钻头的直径为9.5mm。
3.如权利要求1所述的CFRP的开孔方法，其特征在于，所述第一钻头
采用啄钻的方式进行钻孔。
4.如权利要求1所述的CFRP的开孔方法，其特征在于，所述第二钻头
采用啄钻的方式进行扩孔。
5.一种CFRP的开孔方法，其特征在于，包括：
用具有金刚石涂层的第一钻头进行钻孔，以形成第二孔，钻孔时，所述
第一钻头的转速为250...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚力军，相原俊夫，大岩一彦，潘杰，王学泽，范文新，
申请(专利权)人：宁波江丰电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33