具有左手沟槽和右手沟槽的轨道式钻头制造技术

一种轨道式钻头，包括钻孔部分、柄部部分以及在所述钻孔部分与所述柄部部分之间的颈部部分。所述钻孔部分包括具有切削刃的一个或多个右旋螺旋沟槽，所述切削刃具有用于在绕入材料时进行正切削动作的正轴向前角。所述右旋螺旋沟槽具有正径向前角和正轴向前角。所述钻孔部分还包括位于所述一个或多个右旋螺旋沟槽的后方的一个或多个左旋螺旋沟槽，所述一个或多个左旋螺旋沟槽具有切削刃，所述切削刃具有在从所述材料中绕回并移除所述孔中留下的任何材料时用于正切削动作的正轴向前角和正径向前角，从而消除了单独的扩孔操作。还公开了一种使用所述轨道式钻头对工件进行机加工的方法。

【技术实现步骤摘要】
具有左手沟槽和右手沟槽的轨道式钻头
本专利技术涉及用于在材料中形成孔的切削工具、轨道式钻头和使用轨道式钻头机加工工件的方法。
技术介绍
纤维增强塑料(FRP)材料因其高比强度和高比刚度而广泛用于航空航天工业中。FRP材料是由软树脂基体和高强度纤维增强物组成的复合材料。典型的纤维增强物包括碳纤维(CFRP)、玻璃纤维(GFRP)、凯芙拉(Kevlar)纤维等。FRP材料通常被加工成层压结构。FRP材料具有优异的面内强度，但层间强度低。常规钻孔也被称为“推进式钻孔”，是与金属一起使用的一种惯例。沿工具的轴线向下按压钻头以形成一个孔。用这种方法进行钻孔可减少金属层中一侧到另一侧的偏转。但是，推进式钻孔CFRP材料通常会出现问题，并且会导致纤维分层和其他损坏。减少纤维分层的一种方法是使用轨道式钻孔工艺。轨道式钻孔是通过铣削进行的造孔操作，其中在绕其自身的轴线旋转并沿轴向方向移动时端铣轨道的中心围绕目标孔的中心。轨道式钻孔也被称为“圆形铣削”或“螺旋内插”。轨道式钻头用于机加工多种类型材料的堆叠，诸如钛和碳纤维增强塑料(CFRP)。由于所有这些材料具有不同的机加工性能，因此在机加工时它们的反应不同，从而难以在整个孔深度上保持孔公差。因此，在钻孔之后必须将孔扩大，从而增加了制造成本。
技术实现思路
通过提供轨道式钻头解决了钻孔穿过多种类型材料的堆叠而无需扩孔的问题，所述轨道式钻头具有右旋螺旋沟槽和位于所述右旋螺旋沟槽的后方的左旋螺旋沟槽，所述右旋螺旋沟槽具有正轴向前脚以在入口处自由地切削所述材料(即，绕入所述材料)，所述左旋螺旋沟槽具有正轴向前脚以在出口处自由地切削所述材料(即，从所述材料中绕回)，从而消除进行单独的扩孔操作的需要。在一方面，切削工具包括钻孔部分和柄部部分。所述钻孔部分包括第一沟槽和位于所述第一沟槽的后方的第二沟槽，所述第一沟槽具有右旋盘旋构型并具有第一切削刃，所述第一切削刃具有在绕入材料中以在所述材料中形成孔时用于正切削动作的正轴向前角，所述第二沟槽具有左旋盘旋构型并具有第二切削刃，所述第二切削刃具有在从所述材料中绕回并移除所述孔中由于在绕入所述材料中时所述切削工具的偏转而留下的任何残留材料时用于正切削动作的正轴向前角，从而消除了单独的扩孔操作。在另一方面，轨道式钻头包括钻孔部分、柄部部分以及在所述钻孔部分与所述柄部部分之间的颈部部分。所述钻孔部分包括第一沟槽和位于所述第一沟槽的后方的第二沟槽，所述第一沟槽具有右旋盘旋构型并具有第一切削刃，所述第一切削刃具有在使用第一轨道式钻孔操作绕入材料中以在所述材料中形成孔时用于正切削动作的正轴向前角，所述第二沟槽具有左旋盘旋构型并具有第二切削刃，所述第二切削刃具有在使用第二轨道式钻孔操作从所述材料中绕回从而移除所述孔中由于在使用所述第一轨道式钻孔操作绕入所述材料中时所述切削工具的偏转而留下的任何残留材料时用于正切削动作的正轴向前角，从而消除了单独的扩孔操作。在又一方面，一种使用轨道式钻头机加工工件的方法，所述轨道式钻头包括钻孔部分和柄部部分，其中所述钻孔部分包括第一沟槽和位于所述第一沟槽的后方的第二沟槽，所述第一沟槽具有右旋盘旋构型并具有第一切削刃，所述第一切削刃具有正轴向前角，所述第二沟槽具有左旋盘旋构型并具有第二切削刃，所述第二切削刃具有正轴向前角，所述方法包括：相对于工件对所述轨道式钻头进行定位以开始机加工循环；以及使用第一轨道式钻孔操作用具有所述右旋螺旋构型的所述第一沟槽的所述切削刃在所述工件中形成孔；以及使用第二轨道式钻孔操作将所述轨道式钻头从所述工件的所述孔中移出，其中在使用所述第二轨道式钻孔操作将所述轨道式钻头从所述工件移出时使用所述左旋螺旋沟槽的所述切削刃，移除在使用所述第一轨道式钻孔操作在所述工件中形成所述孔时由于所述轨道式钻头的偏转留下的残留材料。附图说明虽然示出了本专利技术的各种实施方案，但是所示出的特定实施方案不应被解释为限制权利要求。预期在不脱离本专利技术范围的情况下可以进行各种改变和修改。图1是根据本专利技术的示例性实施方案的用于机加工多种类型材料的堆叠的轨道式钻头的刀具轮廓的侧视图；图2是根据本专利技术的示例性实施方案的用于机加工多种类型材料的堆叠的轨道式钻头的侧视图；图3是图2的轨道式钻头的钻孔部分的放大侧视图，示出了右旋螺旋沟槽和位于右旋螺旋沟槽后方的左旋螺旋沟槽；图4是图2的轨道式钻头的放大端视图，示出了右旋螺旋沟槽和位于右旋螺旋沟槽后方的左旋螺旋沟槽；图5是沿图2的穿过右旋螺旋沟槽的线5-5截取的剖视图；并且图6是沿图2的穿过右旋螺旋沟槽的线6-6截取的剖视图。具体实施方式下面是对带有右旋盘旋或螺旋沟槽和左旋盘旋或螺旋槽两者的切削工具型式诸如轨道式钻头等的图示和说明，这些切削工具用于机加工由多种材料制成的工件(未示出)。但是，应当注意，切削工具可被构造为适合任何特定的应用，诸如括孔、端铣等，并且不仅限于图示中的实例。本文中对特定应用的描述不应限制使用切削工具的范围和程度。如本文在整个说明书和权利要求中所使用的，近似语言可以被用来修改可以允许变化的任何定量表示，而不引起它所涉及的基本功能的变化。因此，由一个或多个术语诸如“约”、“大约”和“基本上”修饰的值不限于所指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度。在此以及整个说明书和权利要求中，范围限制可以组合和/或互换，除非上下文或语言另有说明，否则这些范围被识别并且包括其中包含的所有子范围。在整个文本和权利要求中，相对于值的范围(例如，“约22重量％至35重量％”)使用词“约”旨在修饰所列举的高值和低值两者，并反映与测量值、有效数字和互换性相关联的变化的模糊程度，这些全是如本专利技术所属领域的普通技术人员应当理解的。出于本说明书的目的(除在操作实例中之外)，除非另有说明，否则表示成分的数量和范围、工艺条件等的所有数值在所有情况下均应理解为由术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则本说明书和所附权利要求中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可以根据本专利技术寻求获得的期望结果而变化。最低限度，并且不试图将等同原则的应用限制在权利要求的范围，每个数值参数应至少根据所报告的有效数字的数值并通过采用一般的舍入技术进行解释。此外，如本说明书和所附权利要求中所用，除非明确且不含糊地限于一个指代，否则单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在包括复数指代。尽管列出本专利技术的广泛范围的数值范围和参数均为近似值，但是在具体实例中列出的数值被尽可能精确地报告。然而，任何数值都固有地包含某些误差，这些误差必定是由它们各自的测试测量中发现的标准偏差(包括测量仪器中发现的标准偏差)引起的。同样，应当理解，本文列举的任何数值范围旨在包括其中包含的所有子范围。例如，范围“1至10”旨在包括在所列举的最小值1与所列举的最大值10之间的所有子范围，即，具有等于或大于1的最小值以及等于或小于10的最大值的范围。因为公开的数值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在材料中形成孔的切削工具，包括：/n钻孔部分；以及/n柄部部分，/n其中所述钻孔部分包括第一沟槽和位于所述第一沟槽的后方的第二沟槽，所述第一沟槽具有右旋盘旋构型并具有第一切削刃，所述第一切削刃具有在绕入材料中以在所述材料中形成孔时用于正切削动作的正轴向前角，所述第二沟槽具有左旋盘旋构型并具有第二切削刃，所述第二切削刃具有在从所述材料中绕回并移除所述孔中由于在绕入所述材料中时所述切削工具的偏转而留下的任何残留材料时用于正切削动作的正轴向前角，从而消除了单独的扩孔操作。/n

【技术特征摘要】
20181115 US 16/191,4881.一种用于在材料中形成孔的切削工具，包括：
钻孔部分；以及
柄部部分，
其中所述钻孔部分包括第一沟槽和位于所述第一沟槽的后方的第二沟槽，所述第一沟槽具有右旋盘旋构型并具有第一切削刃，所述第一切削刃具有在绕入材料中以在所述材料中形成孔时用于正切削动作的正轴向前角，所述第二沟槽具有左旋盘旋构型并具有第二切削刃，所述第二切削刃具有在从所述材料中绕回并移除所述孔中由于在绕入所述材料中时所述切削工具的偏转而留下的任何残留材料时用于正切削动作的正轴向前角，从而消除了单独的扩孔操作。


2.如权利要求1所述的切削工具，其中所述第一沟槽和所述第二沟槽均为右旋切具。


3.如权利要求1所述的切削工具，其中所述第一沟槽的所述第一切削刃和所述第二沟槽的所述第二切削刃均具有正径向前角。


4.如权利要求1所述的切削工具，其中所述钻孔部分的直径小于所述柄部部分的直径。


5.如权利要求1所述的切削工具，进一步包括在所述钻孔部分与所述柄部部分之间的颈部部分。


6.如权利要求5所述的切削工具，其中所述颈部部分的直径小于所述钻孔部分的直径。


7.如权利要求4所述的切削工具，进一步包括在所述颈部部分与所述柄部部分之间的锥形表面。


8.如权利要求1所述的切削工具，进一步包括在所述颈部部分与所述柄部部分之间的周向锥形表面。


9.如权利要求1所述的切削工具，其中所述切削工具包括轨道式钻头。


10.如权利要求1所述的切削工具，其中所述材料包括碳纤维增强塑料(CFRP)和金属材料的复合材料。


11.一种轨道式钻头，包括：
钻孔部分；以及
柄部部分；以及
在所述钻孔部分与所述柄部部分之间的颈部部分，
其中所述钻孔部分包括第一沟槽和位于所述第一沟槽的后方的第二沟槽，所述第一沟槽具有右旋盘旋构型并具有第一切削刃，所述第一切削刃具有在使用第一轨道式钻孔操作绕入材料中以在所述材料中...

【专利技术属性】
技术研发人员：D戴维斯，S普里查德，
申请(专利权)人：肯纳金属公司，
类型：发明
国别省市：美国;US