CN202357001U

CN202357001U - 一种钻削装置

Info

Publication number: CN202357001U
Application number: CN2011204604360U
Authority: CN
Inventors: 陈燕; 傅玉灿; 牟娟; 徐九华; 王巍; 王伟锋
Original assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2011-11-18
Filing date: 2011-11-18
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2021-11-18

Abstract

一种钻削装置，涉及用来实现套料制孔工具在进行复合材料钻削加工时自动定心与自动排屑的技术领域。本实用新型中空内腔套筒的两端分别螺纹连接切削部分、钻柄，切削部分通过第一螺纹连接在中空内腔套筒一端的外周，钻柄通过第二螺纹连接在中空内腔套筒另一端的外周；钻柄远离中空内腔套筒的一端通过顶盖连接刀柄；切削部分的内腔布置定心顶尖，定心顶尖的一端通过轴承与中空内腔套筒的内壁过盈配合，轴承上远离定心顶尖的一侧设置限位件。本实用新型提供了实现套料制孔工具自动定心与排屑的钻削工具，使套料制孔工具获得定心的能力及自动排屑的能力。通过金刚石钎焊工艺将人造金刚石磨粒焊接在切削部分的表面，以磨削加工方式替代钻削加工方式。

Description

一种钻削装置

技术领域

本实用新型涉及一种用来实现套料制孔工具在进行复合材料钻削加工时自动定心与自动排屑的技术领域。

背景技术

复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展。

随着复合材料的迅速发展和日益广泛的应用，机械加工成为复合材料构件制造过程一个必不可少的重要环节。与此同时，复合材料的二次机械加工问题也随之浮出水面。复合材料工件的加工量实际上非常少，它本身已经基本成形。但是，复合材料结构件的装配离不开结构的连接，而机械连接仍是主要的连接方法。因此，复合材料应用过程中必须经历精密制孔加工工序以满足连接要求，且二次机械加工量极大，例如，美国F-22战机仅机翼复合材料就需14000个精密孔。由于复合材料具有硬度高、强度大、导热性差、各向异性、层间强度低等特点，在制孔加工中，分层、表面剥离、毛刺、树脂融化、纤维崩缺等问题始终困扰着制造现场，是一种很难高质量加工的材料。并且碳纤维的高硬度使得刀具磨损快、刀具寿命短，如普通高速钢麻花钻钻削3毫米厚的碳纤维增强复合材料板，每刃磨一次只能加工5个孔左右，用硬质合金整体麻花钻头刃磨一次可以加工50个孔左右。

为解决复合材料中的加工质量与刀具寿命问题，国内外专家学者进行了大量的理论与实验研究，普遍认为采用金刚石套料制孔工具可以获得优良的加工质量和较长的工具寿命。不过在使用套料制孔工具进行钻削加工时存在这样一个长期无法解决的问题，即由于套料制孔工具不具有像麻花钻、直槽钻等钻削工具的钻尖部分，因而在钻削加工开始时无法做到像麻花钻、直槽钻等钻削工具那样用钻尖进行定心，严重影响孔的位置精度，最终导致零件装配质量的下降。另一个存在于套料制孔工具实际应用中的问题是，套料制孔工具在进行通孔加工特别是复合材料通孔加工后形成的圆柱状切屑与工件分离后发生弹性回复，使其堵塞在套料制孔工具内腔中难以取出，必须采用手工方式强制取出切屑，导致加工效率低下，无法用于现场加工。

发明内容

本实用新型的目的在于提供套料制孔工具自动定心与排屑的一种方法以及实现这种方法的一种钻削工具，运用这种方法的钻削工具可以解决上述两个问题，使套料制孔工具获得定心的能力及自动排屑的能力。同时，为了获得复合材料更优的孔加工质量，一种“以磨代切”的刀具制作工艺被引用，即通过金刚石钎焊工艺将人造金刚石磨粒焊接在切削部分的表面，以磨削加工方式替代钻削加工方式。

本实用新型中空内腔套筒的两端分别螺纹连接切削部分、钻柄，切削部分通过第一螺纹连接在中空内腔套筒一端的外周，钻柄通过第二螺纹连接在中空内腔套筒另一端的外周；钻柄远离中空内腔套筒的一端通过顶盖连接刀柄；切削部分的内腔布置定心顶尖，定心顶尖的一端通过轴承与中空内腔套筒的内壁过盈配合，轴承上远离定心顶尖的一侧设置限位件。

本实用新型的轴承包括第一轴承、第二轴承，第二轴承布置在靠近限位件的一侧。

本实用新型的切削部件包括尖部、顶尖下部、顶尖中部、顶尖上部，顶尖下部的两端分别连接尖部、顶尖中部，顶尖中部的另一端连接顶尖上部，顶尖上部轴承连接在中空内腔套筒的内壁，尖部伸出切削部分。

本实用新型的限位件包括第一弹簧垫片、弹簧、第二弹簧垫片，第一弹簧垫片与轴承相接触，弹簧位于第一弹簧垫片、第二弹簧垫片之间，第二弹簧垫片与顶盖相接触。

本实用新型的第二弹簧垫片为阶梯式，包括小径部分、大径部分，小径部分伸入弹簧内，大径部分与中空内腔套筒间隙配合。

本实用新型的弹簧与中空内腔套筒的内壁间隙配合。

本实用新型切削部分本体上靠近定心顶尖的端部均匀布置超硬磨粒。

本实用新型超硬磨粒为金刚石、立方氮化硼、聚晶立方氮化硼中的一种。

本实用新型的顶盖上设置至少一个通孔。

本实用新型用来定心和自动排屑的钻削工具通过端面伸出的定心顶尖借助材料表面的定位孔完成定心动作。同时，定心顶尖具有一定伸缩行程，借此使得套料制孔工具获得自动排屑的功能。

本实用新型的套料制孔工具作为实际参与切削的工作部分与定心装置是可以分离的，即套料制孔工具通过螺纹配合与定心装置连接。套料制孔工具在完成刀具寿命或套料制孔工具必须报废时，套料制孔工具可以方便地被拆卸和安装，不会影响整个钻削工具的使用。

本实用新型连接刀柄部分的顶盖上留有两个手动排屑的通孔，即在工具由于某些突发情况无法完成自动排屑的时候，可以通过手动排屑孔挤压整个工具内腔达到圆柱切屑排出的作用。

附图说明

图1是这种钻削工具一个内腔局部剖视图；

图2提供定心顶尖8的一种结构描述；

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明：

如图1所示，本实用新型中空内腔套筒2的两端分别螺纹连接切削部分1、钻柄3，切削部分1通过第一螺纹4连接在中空内腔套筒2一端的外周，钻柄3通过第二螺纹5连接在中空内腔套筒2另一端的外周；钻柄3远离中空内腔套筒2的一端通过顶盖7连接刀柄6；切削部分1的内腔布置定心顶尖8，定心顶尖8的一端通过轴承与中空内腔套筒2的内壁过盈配合，轴承上远离定心顶尖8的一侧设置限位件。

如图1所示，本实用新型的轴承包括第一轴承13、第二轴承14，第二轴承14布置在靠近限位件的一侧。

如图1、图2所示，本实用新型的切削部件1包括尖部9、顶尖下部10、顶尖中部11、顶尖上部12，顶尖下部10的两端分别连接尖部9、顶尖中部11，顶尖中部11的另一端连接顶尖上部12，顶尖上部12轴承连接在中空内腔套筒2的内壁，尖部9伸出切削部分1。

如图1所示，本实用新型的限位件包括第一弹簧垫片15、弹簧16、第二弹簧垫片17，第一弹簧垫片15与轴承相接触，弹簧16位于第一弹簧垫片15、第二弹簧垫片17之间，第二弹簧垫片17与顶盖7相接触。

如图1所示，本实用新型的第二弹簧垫片17为阶梯式，包括小径部分18、大径部分19，小径部分18伸入弹簧16内，大径部分19与中空内腔套筒2间隙配合。

如图1所示，本实用新型的弹簧16与中空内腔套筒2的内壁间隙配合。

本实用新型切削部分1本体上靠近定心顶尖8的端部均匀布置超硬磨粒。

本实用新型的超硬磨粒为金刚石、立方氮化硼、聚晶立方氮化硼中的一种。

本实用新型的钻削工具切削部分1采用套料制孔工具的结构形式。中空内腔套筒2提供工具内部的安装空间，同时约束第二轴承14、弹簧16等内部零件的径向自由度。钻柄3提供工具的一个刀柄6用于工具装夹，提供限制内部零件垂直向运动起止推作用的顶盖7。切削部分1、中空内腔套筒2通过第一螺纹4连接，中空内腔套筒2、钻柄3通过第二螺纹5连接，切削部分1、中空内腔套筒2、钻柄3共同构成这种钻削工具的外部形状。定心顶尖8被安装在钻削工具的内腔，与切削部分1保证同轴关系。本实用新型定心顶尖8的顶尖下部10与切削部分1的内壁之间保证一定的间隙。定心顶尖8的尖部9伸出切削部分1。顶尖上部12与第一轴承13、第二轴承14过盈配合，顶尖中部11的直径比顶尖上部12稍大，对轴承进行轴向定位。第一轴承13、第二轴承14与套筒2内壁间隙配合，中空内腔套筒2的末端布置限位件。第一弹簧垫片15安装在第二轴承14上端面，内径大于轴承内圈外径，与中空内腔套筒2内壁间隙配合。弹簧16被安装在第一弹簧垫片15和第二弹簧垫片17之间。第二弹簧垫片17被设计成阶梯式，小径部分18伸入弹簧16内腔限制其径向窜动，大径部分19与中空内腔套筒2间隙配合。第二弹簧垫片15的上端面20与顶盖7底面接触。弹簧16与中空内腔套筒2内壁间留有一定的间隙，防止弹簧的轴向压缩不受限制。

本实用新型的钻削工具采用管状结构形式，具有一定的壁厚。超硬磨粒有序地排布在切削部分1本体上靠近定心顶尖8的端部，运用钎焊工艺将磨粒焊接在表面。其中，超硬磨粒在钻削加工过程中起去除材料的作用，侧面磨粒修磨已加工孔内壁。采用此结构的装置可借助金刚石的耐磨性提高复合材料孔加工工具的刀具寿命；利用“以磨代切”的加工方式提高复合材料的孔加工质量。

Claims

1.一种钻削装置，其特征在于中空内腔套筒（2）的两端分别螺纹连接切削部分（1）、钻柄（3），切削部分（1）通过第一螺纹（4）连接在中空内腔套筒（2）一端的外周，钻柄（3）通过第二螺纹（5）连接在中空内腔套筒（2）另一端的外周；钻柄（3）远离中空内腔套筒（2）的一端通过顶盖（7）连接刀柄（6）；切削部分（1）的内腔布置定心顶尖（8），定心顶尖（8）的一端通过轴承与中空内腔套筒（2）的内壁过盈配合，轴承上远离定心顶尖（8）的一侧设置限位件。

2.根据权利要求1所述的钻削装置，其特征在于上述轴承包括第一轴承（13）、第二轴承（14），第二轴承（14）布置在靠近限位件的一侧。

3.根据权利要求1或2所述的钻削装置，其特征在于上述切削部件（1）包括尖部（9）、顶尖下部（10）、顶尖中部（11）、顶尖上部（12），顶尖下部（10）的两端分别连接尖部（9）、顶尖中部（11），顶尖中部（11）的另一端连接顶尖上部（12），顶尖上部（12）轴承连接在中空内腔套筒（2）的内壁，尖部（9）伸出切削部分（1）。

4.根据权利要求1或2所述的钻削装置，其特征在于上述限位件包括第一弹簧垫片（15）、弹簧（16）、第二弹簧垫片（17），第一弹簧垫片（15）与轴承相接触，弹簧（16）位于第一弹簧垫片（15）、第二弹簧垫片（17）之间，第二弹簧垫片（17）与顶盖（7）相接触。

5.根据权利要求4所述的钻削装置，其特征在于上述第二弹簧垫片（17）为阶梯式，包括小径部分（18）、大径部分（19），小径部分（18）伸入弹簧（16）内，大径部分（19）与中空内腔套筒（2）间隙配合。

6.根据权利要求5所述的钻削装置，其特征在于上述弹簧（16）与中空内腔套筒（2）的内壁间隙配合。

7.根据权利要求1所述的钻削装置，其特征在于切削部分（1）本体上靠近定心顶尖（8）的端部均匀布置超硬磨粒。

8.根据权利要求7所述的钻削装置，其特征在于超硬磨粒为金刚石、立方氮化硼、聚晶立方氮化硼中的一种。

9.根据权利要求1所述的钻削装置，其特征在于顶盖（7）上设置至少一个通孔。