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国内水泥混凝土外加剂技术资料
填补国内空白：复合材料专用金刚石钻头
来源:国际新技术资料网
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作者:欧阳华
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发布时间: 2014-06-20
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碳纤维增强复合材料上钻孔加工时，容易产生分层、劈裂、烧伤等缺陷，其中尤以分层、劈裂对加工质量影响最大。在AV-8B飞机的制造中，由于碳纤维增强复合材料钻孔分层、劈裂导致的零件不合格率占全机碳纤维增强复合材料零件不合格率的60%以上。 出现分层、劈裂现象的主要原因为：碳纤维增强复合材料叠层板由碳纤维层铺叠而成，层与层之间用树脂粘结。由于碳纤维增强复合材料是一种各向异性材料，其机械性能在不同方向各不相同，材料沿纤维铺层方向强度较高，而垂直于纤维铺层方向的强度则取决于树脂粘结强度，一般情况下，层间结合强度仅为纤维方向强度的2. 2%。钻孔加工时,存在垂直于纤维铺层方向的轴向力Fz，从而在叠层板内产生正应力，当切削力产生的正应力超过树脂结合强度，则会出现树脂断裂、纤维层分层或劈裂等现象，轴向力越大，分层、劈裂现象越严重。因此，解决分层、劈裂问题的一个有效途径是减小钻削轴向力。在钻削加工中，轴向力主要受钻削参数、刀具材料和钻型等因素影响。 我国目前还没有钻削碳纤维增强复合材料的专用刀具。
现研制一种钎焊结构的碳纤维增强复合材料的专用金刚石钻头，有效解决碳纤维增强复合材料分层、劈裂问题。具有刀尖锋利、多刃切削、耐磨性优异等优点，由于金刚石钻头钻削时为多刃切削，轴向力被分散，加工表面所受正应力也显著下降。钻尖锋利，钻削时碳纤维增强复合材料纤维断裂变形小，从而减轻了分层、劈裂程度。实际使用中如顶角太小，钻削时间将延长，工件易烧伤；如顶角过大，则钻削轴向力增大，工件易分层、劈裂。基体锥顶角选用45° -48，具有最佳效果。
采用阶梯钻的方式导钻部分取工件孔径的I / 3，实验证明直径太大将加重分层和劈裂。钻削轴向力随着刀具的直径增大而增大。这是因为随着刀具直径的增大，钻头切削刃切削面积增大，从而导致切削力增大。电镀金刚石复合钻头钻削时，轴向力和扭矩均较小，分别约为普通硬质合金钻头的30%和70%，孔加工质量明显提高。
新技术制造工艺简单，刀具成本低；由于具有刀尖锋利、多刃切削等优点，该钻头在高速、低进给条件下钻削碳纤维增强复合材料板材时，基本无分层、劈裂现象，可明显提高生产率。采用涂层技术，随着钻孔数的增加，钻头的轴向力逐渐增大。这是因为随着钻孔数的增加，钻头磨损量增大，从而导致轴向力增大。涂层之后，刀具切削刃变钝。但在钻过一定孔数量（20孔）之后，涂层材质很好的提高了刀具的耐磨性。涂层钻头磨损最小。
主要产品特征是；刀体的头部通过高温钎焊连接的钻头，槽口为4个，金刚石粒度为40-45目，均布在切削刃的位置，锥顶角45-48°。清屑孔为长圆孔。钻头外径为3-14mm，壁厚1.1mm导孔钻直径为钻头外径的25%_32%。
该产品详细制造技术工艺配方请见:《金刚石刀具、钻头制造新技术配方工艺资料汇编》
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