与孔切削相关的方法和设备技术

本文中公开了一种利用切削刀具(4)在包含CFRP的工件(3)中进行孔切削的方法，所述切削刀具(4)包括至少一个切削刃(8)。此外，公开了一种孔切削辅助设备(12)和一种用于孔切削的设备(2)，所述用于孔切削的设备(2)包括：切削刀具(4)；驱动器(6)，所述驱动器(6)用于使所述切削刀具(4)旋转；以及加热元件(10)，所述加热元件(10)被构造用于加热所述切削刀具(4)的所述切削刃(8)的至少一部分。

Methods and equipment related to hole cutting

In this paper, a method of hole cutting using a cutting tool (4) in a workpiece (3) containing CFRP is disclosed. The cutting tool (4) includes at least one cutting edge (8). In addition, a hole cutting auxiliary device (12) and a device (2) for hole cutting are disclosed. The device (2) for hole cutting includes: a cutting tool (4); a driver (6), which is used to rotate the cutting tool (4); and a heating element (10), which is constructed to heat at least a portion of the cutting edge (8) of the cutting tool (4). \u3002

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】与孔切削相关的方法和设备
本专利技术涉及一种用于在包含CFRP的工件中进行孔切削的方法。本专利技术还涉及一种用于引导旋转的切削刀具的孔切削辅助设备。本专利技术还涉及一种用于在包含CFRP的工件中进行孔切削的设备。
技术介绍
在加工工件时，长期以来通常的做法是冷却相关的切削刀具，以延长刀具寿命。然而，最近已经开发了如下的加工方法：其中在加工期间将热量施加到工件上，以便获得特定优点。US8053705公开了一种利用多个分布式激光单元的激光辅助加工工艺和机器，所述多个分布式激光单元策略性地分布在被加工的工件的周围，以同时加热工件，从而产生用于激光辅助加工的所期望的温度分布。使用来自不同方向和位置的连续递增加热，从而延长刀具寿命并缩短加工时间。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种用于在包含碳纤维增强塑料(CFRP)的工件中进行孔切削的方法，该方法延长了刀具寿命并且/或者确保了邻近切削孔的一致的工件质量。根据本专利技术的一个方面，该目的通过一种方法来实现，该方法用于利用包括至少一个切削刃的切削刀具在包含CFRP的工件中进行孔切削，该方法包括以下步骤：-加热切削刃的至少一部分，-使包括切削刃的切削刀具旋转，以及之后-将切削刀具进给到工件中，用于从工件切削材料，从而在工件中形成孔。由于在将切削刀具进给到工件中之前加热了切削刃的至少一部分，因此与如果在将切削刃进给到工件之前未对切削刃加热相比，工件中会更早地达到CFRP的玻璃化温度。也就是说，本专利技术人已经意识到，一旦达到或超过了玻璃化温度，CFRP的碳纤维就可以被成束切削，从而与未达到玻璃化温度并且碳纤维被单独切削的情况相比，减少了由碳纤维引起的磨料磨损。结果，上述目的得以实现。此外，达到玻璃化温度可以减少CFRP中的分层，从而确保邻近已经被切削出来的孔的一致的高工件质量。术语“孔切削”包括但不限于钻孔、铰孔、镗孔、攻丝(螺纹切削)、锪孔和锪锥孔。钻孔需要在实心工件中形成孔。孔可以是通孔或盲孔。铰孔、镗孔、锪孔和锪锥孔是用于扩大孔(或者是整个孔，或者仅仅是孔的一部分)的各种操作。例如，孔可以具有为例如圆形、椭圆形或不规则形状的横截面。可以以各种不同的方式来进行对切削刃的所述至少一部分的加热，诸如例如通过感应来加热、利用激光来加热、通过在切削刀具上吹加热的气体来加热、通过引导加热的流体通过切削刀具来加热和/或通过将切削刀具进给通过一块牺牲材料来加热。因此，可以通过将热量和/或加热能量直接施加到切削刃来加热切削刃的所述至少一部分，或者通过将热量和/或加热能量施加到在不同于切削刃的区域中的切削刀具来间接加热切削刃的所述至少一部分。碳纤维增强塑料(CFRP)具有玻璃化温度，该玻璃化温度也可以被称为玻璃化转变温度。在玻璃化转变温度下，发生玻璃-液体转变，这是从CFRP的硬且相对脆的“玻璃态”到橡胶态的可逆转变。CFRP通常用于例如航空航天工业，以及最近用于汽车工业，以及用于能源/发电工业。由于CFRP易于分层，故切削CFRP可能会导致问题。切削CFRP时的切削刀具的磨损也是一个问题。特别的是，这些问题已经在CFRP的孔切削期间显现了出来。本专利技术人已经意识到，在车削和/或铣削操作期间的切削刀具与工件的长时间的接合可以以积极的方式影响CFRP的切削。研究表明，切削刀具与CFRP工件之间的长时间的接合在切削刀具的切削刃中导致稳定的、高于相关CFRP的玻璃化温度的温度条件。本专利技术人发现CFRP的玻璃化温度对切削刀具的寿命的影响远大于预期。因此，本专利技术人意识到，当切削CFRP时，如果切削刀具刀刃的温度等于或高于相关CFRP的玻璃化温度，则切削刀具的磨损减少。这种认识已经被用在了与孔切削有关的本专利技术中，据此，执行对切削刃的至少一部分的加热。本专利技术人已经意识到，在现有技术的孔切削操作中，特别是在薄的CFRP工件中进行孔切削或者当切削浅孔时，切削刀具没有达到玻璃化温度并且/或者在每次孔切削操作之间冷却到低于玻璃化温度的温度。此外，本专利技术人已经意识到，在孔切削之前对CFRP工件的加热可能难以在工件中达到足够的深度。因此，根据本专利技术，对切削刃的至少一部分进行加热。令人惊奇的是，已经发现，加热的切削刃恰在切削区域实现了对工件的充分加热。因此，足以证明了工件在切削刃处的非常有限的区域中具有高于玻璃化转变的温度，以实现切削刃的磨损的减少。本专利技术的另一个目的是提供一种用于在包含CFRP的工件中辅助孔切削的孔切削辅助设备，该孔切削辅助设备延长了刀具寿命并且/或者确保了邻近切削孔的工件质量。根据本专利技术的一个方面，该目的通过一种孔切削辅助设备来实现，该孔切削辅助设备用于将包括至少一个切削刃的旋转的切削刀具引导到包含CFRP的工件中，其中所述孔切削辅助设备包括：-加热元件，该加热元件被构造用于加热切削刀具的切削刃的至少一部分，以及-衬套，该衬套用于将切削刀具引导到工件中。由于孔切削辅助设备包括加热元件，该加热元件被构造用于加热切削刀具的切削刃的至少一部分，因此在工件中切削孔期间的初期达到了CFRP的玻璃化温度。因此，实现了上述目的。本专利技术的另一个目的是提供一种用于在包含CFRP的工件中进行孔切削的设备，该设备延长了刀具寿命并且/或者确保了邻近切削出来的孔的工件质量。根据本专利技术的一个方面，该目的通过一种设备来实现，该设备用于在包含CFRP的工件中进行孔切削，其中所述用于孔切削的设备包括：-切削刀具，该切削刀具包括至少一个切削刃，以及-驱动器，该驱动器用于使切削刀具旋转，以及-加热元件，该加热元件被构造用于加热切削刀具的切削刃的至少一部分，并且其中，所述设备被构造用于执行根据本文中所公开的任何一个方面和/或实施例的方法。由于用于孔切削的设备包括加热元件，该加热元件被构造用于加热切削刀具的切削刃的至少一部分，因此在工件中切削孔期间的初期达到了CFRP的玻璃化温度。因此，实现了上述目的。当研究所附权利要求书和以下详细描述时，本专利技术的其它特征和优点将变得显而易见。附图说明从以下详细描述和附图中所讨论的示例性实施例，将容易地理解本专利技术的各个方面，包括本专利技术的特定的特征和优点，在附图中：图1示意性地示出了用于在包含CFRP的工件中进行孔切削的设备的实施例，图2A至图2B示出了钻孔刀具的实施例，图3示出了铰刀的实施例，图4示意性地示出了用于引导旋转的切削刀具的孔切削辅助设备的实施例，以及图5示出了在包含CFRP的工件中进行孔切削的方法。具体实施方式现在将更全面地描述本专利技术的各方面。相同的数字始终指代相同的元件。为了简洁和/或清楚起见，将不一定详细描述众所周知的功能或结构。本专利技术涉及将受控的且局部的热量施加到切削刀具和/或切削刀具的切削刃上，以在切削之前将温度提高到一定程度，使得在接下来的孔切削工艺中超过相关CFRP的玻璃化转变温度。通过应用该技术，切削刀具在各种CFRP材料中的刀具寿命可以增至例如大约三倍。孔的质量也可以得到改善，特别是在减少和/或消除CFRP材料中的分层方面得到改善。图1示意性地示出了用于在包含CFRP的工件3中进行孔切削的设备2的实施例。用于孔切削的设备2包括切削刀具4和驱动器6，该驱动器6用于使切削刀具4旋转。驱动器6可以包括例如电动的、液压的或气动的马达7，以及用于将切削刀具4连接到马达7的卡盘9或类似装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于利用切削刀具(4)在包含CFRP的工件(3)中进行孔切削的方法(100)，所述切削刀具(4)包括至少一个切削刃(8)，所述方法(100)包括以下步骤：‑加热(102)所述切削刃(8)的至少一部分，‑使包括切削刃(8)的切削刀具(4)旋转(104)，以及之后‑将所述切削刀具(4)进给(106)到所述工件(3)中，用于从所述工件(3)切削材料，从而在所述工件(3)中形成孔。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.02 EP 16172552.81.一种用于利用切削刀具(4)在包含CFRP的工件(3)中进行孔切削的方法(100)，所述切削刀具(4)包括至少一个切削刃(8)，所述方法(100)包括以下步骤：-加热(102)所述切削刃(8)的至少一部分，-使包括切削刃(8)的切削刀具(4)旋转(104)，以及之后-将所述切削刀具(4)进给(106)到所述工件(3)中，用于从所述工件(3)切削材料，从而在所述工件(3)中形成孔。2.根据权利要求1所述的方法，其中加热(102)所述切削刃(8)的至少一部分的步骤包括：-加热(108)到所述CFRP的玻璃化温度的至少80％的温度。3.根据权利要求2所述的方法，其中在所述切削刃(8)与所述工件(3)接合之前，执行加热(108)到所述CFRP的玻璃化温度的至少80％的温度的所述步骤。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中加热((102)所述切削刃(8)的至少一部分的所述步骤包括：-通过感应来加热(110)所述切削刃(8)的所述至少一部分。5.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中加热(102)所述切削刃(8)的至少一部分的所述步骤包括：-利用激光来加热(112)所述切削刃(8)的所述至少一部分。6.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中加热(102)所述切削刃(8)的至少一部分的所述步骤包括：-通过将加热的气体吹到所述切削刃(8)的所述至少一部分上来加热(114)所述切削刃(8)的所述至少一部分。7.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中加热(102)所述切削刃(8)的至少一部分的所述步骤包括：-通过引导加热的流体通过所述切削刀具(4)来加热(116)所述切削刃(8)的所述至少一部分。8.根据权利要求1至3中的任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃莉诺·默森，
申请(专利权)人：山特维克知识产权股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE