一种高质量钻削复合材料通孔的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高质量钻削复合材料通孔的系统及方法，属于难加工材料的机械加工技术领域，包括：夹具装置，其包括水平相对设置的第一夹具体和第二夹具体，第一夹具体和第二夹具体由两侧对工件进行装夹；钻削装置，其包括上下相对设置的第一钻削刀具和第二钻削刀具，第一钻削刀具向下进给对工件进行钻削以加工通孔的上半部分，第二钻削刀具向上进给对工件进行钻削以加工通孔的下半部分。进行钻削以加工通孔的下半部分。进行钻削以加工通孔的下半部分。

【技术实现步骤摘要】
一种高质量钻削复合材料通孔的系统及方法


[0001]本专利技术属于难加工材料的机械加工
，具体涉及一种高质量钻削复合材料通孔的系统及方法。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]目前，复合材料广泛的应用于航空航天等国防工业，其包括碳纤维复合材料、芳纶纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等。由于航空航天工业普遍采用铆接装配零部件，大量的通孔特征需要加工。
[0004]专利技术人发现，对通孔进行加工一般采用钻削形式，但复合材料一般是非均质材料，硬度高，难切削，在钻削加工复合材料通孔过程中，对钻削的刀具磨损较严重，孔出口容易产生严重的加工缺陷，比如毛刺、纤维撕裂、分层、基体剥落等。这些加工缺陷严重影响了工件的加工质量，甚至导致工件的报废，带来了极大的经济损失。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种高质量钻削复合材料通孔的系统及方法，该装置可以解决钻削复合材料孔出口出现严重损伤的问题，可以减少孔出口损伤程度，以改善复合材料通孔的钻削加工质量。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种高质量钻削复合材料通孔的系统，包括：
[0008]夹具装置，其包括水平相对设置的第一夹具体和第二夹具体，第一夹具体和第二夹具体由两侧对工件进行装夹；
[0009]钻削装置，其包括上下相对设置的第一钻削刀具和第二钻削刀具，第一钻削刀具向下进给对工件进行钻削以加工通孔的上半部分，第二钻削刀具向上进给对工件进行钻削以加工通孔的下半部分。
[0010]作为进一步的技术方案，所述第一夹具体和第二夹具体处于同一水平面设置，二者相对且间隔设置。
[0011]作为进一步的技术方案，所述第一夹具体和第二夹具体均可移动。
[0012]作为进一步的技术方案，所述第一夹具体和第二夹具体均为C字形结构。
[0013]作为进一步的技术方案，所述第一夹具体和第二夹具体的C字形开口相对设置，二者由工件两侧对工件进行卡合装夹。
[0014]作为进一步的技术方案，所述第一钻削刀具和第二钻削刀具均竖向设置，第一钻削刀具和第一主轴连接，第二钻削刀具和第二主轴连接。
[0015]作为进一步的技术方案，还包括定位装置，定位装置包括定位工具，定位工具固定于工件侧部以确定工件的坐标。
[0016]作为进一步的技术方案，还包括数控装置和切屑清洁装置，数控装置和钻削装置
连接，切屑清洁装置包括负压吸收装置，负压吸收装置设置管路延伸至工件加工位置。
[0017]第二方面，本专利技术还提供了一种利用如上所述的高质量钻削复合材料通孔的系统加工通孔的方法，包括以下步骤：
[0018]将待加工的复合材料工件固定在夹具装置，夹具装置水平移动以对工件进行装夹；
[0019]利用定位装置对待加工的复合材料工件进行坐标定位；
[0020]钻削过程中，钻削装置的第一钻削刀具从复合材料工件上表面向下钻孔，钻削设定孔深，以加工通孔的上半部分；而后钻削装置的第二钻削刀具从复合材料工件的下表面向上钻孔，钻削剩余孔深，以加工通孔的下半部分。
[0021]作为进一步的技术方案，钻削过程中，利用数控装置确定复合材料工件待加工孔的坐标，设定钻削参数，控制钻削过程；利用切屑清洁装置清洁钻削过程产生的切屑。
[0022]上述本专利技术的有益效果如下：
[0023]本专利技术的系统，其钻削装置设置上下相对的两钻削刀具，且其中一钻削刀具向下进给钻削通孔的上半部分，另一钻削刀具向上进给钻削通孔的下半部分，不再对通孔进行一次成型，通过上下两方向的依次钻削，能够获得更好的孔出口加工形貌，有效避免孔出口出现纤维撕裂、分层、剥离、崩边等缺陷。
[0024]本专利技术的系统，其夹具装置设置水平方向相对的两夹具体，两夹具体在工件两侧对工件进行装夹，可以避免与钻削装置的运动形成干涉。
[0025]本专利技术的方法，通过先竖直向下钻削一定孔深加工通孔的一部分，而后再竖直向上钻削剩余孔深加工通孔的另一部分，这样的钻削方式改变了一次钻孔对复合材料工件造成的损伤，保证孔出口加工形貌良好，减少孔出口损伤程度，改善复合材料通孔的钻削加工质量。
附图说明
[0026]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0027]图1是本专利技术根据一个或多个实施方式的高质量钻削复合材料通孔的系统的示意图；
[0028]图2(a)是夹具装置两夹具体在脱离工件时的示意图；
[0029]图2(b)是夹具装置两夹具体在装夹工件时的示意图；
[0030]图3(a)是第一钻削刀具加工工件时数控定位示意图；
[0031]图3(b)是第二钻削刀具加工工件时数控定位示意图；
[0032]图4(a)是第一钻削刀具加工工件通孔上半部分的示意图；
[0033]图4(b)是第二钻削刀具加工工件通孔下半部分未通孔时的示意图；
[0034]图4(c)是第二钻削刀具加工工件通孔下半部分完成通孔加工时的示意图；
[0035]图5(a)是例一的工件上表面孔的形貌；
[0036]图5(b)是例一的工件下表面孔的形貌；
[0037]图6(a)是例二的工件上表面孔的形貌；
[0038]图6(b)是例二的工件下表面孔的形貌；
[0039]图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；
[0040]其中，1
‑
第一主轴；2
‑
第一钻削刀具；3
‑
复合材料工件；4
‑
第二钻削刀具；5
‑
第二主轴；6
‑
夹具装置；61
‑
第一夹具体；62
‑
第二夹具体；7
‑
定位装置；8
‑
切屑清洁装置；9
‑
数控装置。
具体实施方式
[0041]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0042]本专利技术的一种典型的实施方式中，如图1所示，提出一种高质量钻削复合材料通孔的系统，该系统包括夹具装置6、定位装置7、数控装置9、钻削装置、切屑清洁装置8。
[0043]其中，夹具装置6的作用是固定工件，夹具装置由工件左右两侧对工件进行装夹固定；定位装置7设置于工件两侧，其对工件进行坐标定位。
[0044]夹具装置6的功能是装夹待加工工件，固定工件的位置。夹具装置6包括第一夹具体61和第二夹具体62，第一夹具体61和第二夹具体62处于同一水平面设置，且二者相对且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高质量钻削复合材料通孔的系统，其特征是，包括：夹具装置，其包括水平相对设置的第一夹具体和第二夹具体，第一夹具体和第二夹具体由两侧对工件进行装夹；钻削装置，其包括上下相对设置的第一钻削刀具和第二钻削刀具，第一钻削刀具向下进给对工件进行钻削以加工通孔的上半部分，第二钻削刀具向上进给对工件进行钻削以加工通孔的下半部分。2.如权利要求1所述的高质量钻削复合材料通孔的系统，其特征是，所述第一夹具体和第二夹具体处于同一水平面设置，二者相对且间隔设置。3.如权利要求1或2所述的高质量钻削复合材料通孔的系统，其特征是，所述第一夹具体和第二夹具体均可移动。4.如权利要求1所述的高质量钻削复合材料通孔的系统，其特征是，所述第一夹具体和第二夹具体均为C字形结构。5.如权利要求4所述的高质量钻削复合材料通孔的系统，其特征是，所述第一夹具体和第二夹具体的C字形开口相对设置，二者由工件两侧对工件进行卡合装夹。6.如权利要求1所述的高质量钻削复合材料通孔的系统，其特征是，所述第一钻削刀具和第二钻削刀具均竖向设置，第一钻削刀具和第一主轴连接，第二钻削刀具和第二主轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：史振宇，邵国栋，王兆辉，袭建人，杨晓涛，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：