用于在疊層中形成開口的系統和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于在疊層中形成開口的系統和方法，更具體地，涉及用于在疊層中形成開口的切割工具和方法。
【背景技術】
[0002]例如，飛機或飛機組件的某些產品可以包括不同材料類型的部件。使用切割工具穿過其形成開口(例如，鉆孔)的疊層的層中不同材料的存在可使鉆孔處理復雜并且導致在裝配之前完成鉆孔的工具和處理的高成本。需要不同工具或不同的工具涂層以有效地和/或成本有效地鉆通不同的層。例如，當裸硬質合金工具被用于打鉆碳纖維增強塑料(CFRP)時，磨損相對迅速。可以使用具有金剛石涂層的工具以改善用于打鉆CFRP的磨損特性，而是金剛石涂層與鋼層中的鐵起化學反應，導致金剛石涂層不適于與鋼使用。
【發明內容】
[0003]因此，為了解決以上所關注的問題，用于在具有多層的疊層中形成開口的切割工具將發現具有實用性。
[0004]本公開的一個實例涉及用于在疊層中形成最終開口的切割工具，該疊層包括至少兩個層和具有先導開口尺寸并延伸穿過至少兩個層的至少一個的先導開口。切割工具包括柄。切割工具還包括包含第一涂層或第一涂層和第二涂層的至少一個的第一部分，其中，第一涂層至少部分地覆蓋第一部分。切割工具還包括在柄和第一部分之間的第二部分，其中，第二部分包括第二涂層，并且其中，第二涂層至少部分地覆蓋第二部分。
[0005]本公開的一個實例涉及處理包括至少兩個層的疊層的方法。該方法包括提供切割工具；該切割工具包括柄；包含第一涂層或第一涂層和第二涂層的至少一個的第一部分，其中，第一涂層至少部分地覆蓋第一部分；在柄和第一部分之間的第二部分，其中，柄、第一部分和第二部分具有縱向對稱軸，其中，第二部分包括第二涂層，并且其中，第二涂層至少部分地覆蓋第二部分。該方法還包括圍繞縱向對稱軸旋轉切割工具并且推進切割工具穿過疊層以形成具有最終開口直徑并延伸穿過至少兩個層的最終開口，其中，第一部分小于具有先導開口尺寸并延伸穿過至少兩個層的至少一個的先導開口，最終開口直徑基本上等于或大于先導開口尺寸，并且最終開口基本上與先導開口同軸。
【附圖說明】
[0006]因此概括地描述了本公開的實例，現將參考附圖，這些附圖不一定按比例繪制，并且其中，遍及幾個示圖，類似參考符號表示相同或者相似的部分，并且其中:
[0007]圖1是根據本公開的一方面的切割工具的框圖；
[0008]圖2是根據本公開的一方面的圖1的切割工具和將由切割工具打鉆的部分的疊層的示意性截面圖；
[0009]圖3是根據本公開的一方面的圖2的切割工具的示意性透視圖；
[0010]圖4是根據本公開的一方面的具有錐形表面的圖1的切割工具的示意性側視圖；
[0011]圖5至圖7是具有不同涂層構造的圖1的切割工具的實例的示意性截面圖；
[0012]圖8至圖10是示出了不同先導開口布置(pilot-opening arrangement)的示意性截面圖；
[0013]圖1lA至圖1ID是示出了在部分疊層中形成開口的示意性截面圖；
[0014]圖12A和圖12B是描述根據本公開的一個或多個方面的圖2的切割工具的公轉的示圖；
[0015]圖13是根據本公開的一方面的使用圖1的切割工具在部分疊層中形成開口的方法的框圖；
[0016]圖14是飛機生產和保養方法(aircraft product1n and service methodology)的流程圖；以及
[0017]圖15是飛機的示意性透視圖。
[0018]在以上提到的框圖中，連接各種元件和/或部件的實線可以表示機械的、電學的、流體的、光學的、電磁的和其他耦接和/或其組合。如本文中使用的，“耦接”意味著直接和間接地結合(associated)。例如，部件A可以與部件B直接地結合，或可以例如，經由另一個部件C間接與之結合。也可以存在不是在框圖中描述的那些的耦接。如果有的話，連接各種元件和/或部件的虛線表示在功能和目的方面與由實線表示的那些類似的耦接；然而，由虛線表示的耦接或選擇性地提供或涉及本公開的替換或可選方面。同樣地，由虛線表示的任何元件和/或部件表示本公開的替換或可選方面。如果有的話，環境元件由點線表示。
【具體實施方式】
[0019]在以下描述中，闡述了多個具體的細節以提供所公開的概念的透徹的理解，所公開的概念可以在不用一些或所有這些具體細節的情況下來實施。在其他情況下，為了避免使本公開不必要地晦澀已經省略了已知裝置和/或處理的細節。盡管將結合具體實例描述一些概念，但是將理解的是，這些實例不旨在限制。
[0020]本文中參考“一個實例”或“一方面”意味著結合實例或方面描述的一個或多個特征、結構或特性包含在至少一個實施方式中。在本說明書中各個地方中的詞組“一個實例”或“一個方面”可以指或不指相同的實例或方面。
[0021]如圖1至圖12B所示，并且具體參考圖2，本公開的一個實例涉及用于在疊層230中形成最終開口 1104(圖1ld)的切割工具100，該疊層230包括至少兩層(例如，亞鐵層232和復合層234)和具有先導開口尺寸(pilot-opening dimens1n) 242和延伸穿過至少兩層中的至少一層(例如，亞鐵層232)的先導開口 240。切割工具100包括柄120。切割工具100還包括包含第一涂層116或第一涂層116和第二涂層118的至少一個的第一部分112，其中，第一涂層116至少部分地覆蓋第一部分112。切割工具100還包括在柄120和第一部分112之間的第二部分114，其中，第二部分114包括第二涂層118，并且其中，第二涂層118至少部分地覆蓋第二部分114。先導開口尺寸242可以是直徑。如本文中使用的，除非另外指定，否則術語“第一”、“第二”、和“第三”等僅用為標記，并且不旨在對這些術語所適用的元件強加序數或位置要求。例如，“第一”和“第二”物體不必彼此相鄰或通過虛擬地標識為“第一”和“第二”而相對于彼此或其他物體處于特定順序。而且，“第一”和“第二”物體的使用不必要求或排除“第三”物體、“第四”物體等的使用。
[0022]繼續參考圖2，第一部分112和第二部分114可以被配置為或包括用于從疊層230的一個或多個層去除材料的切割部分。例如，第一部分112和/或第二部分114可以包括配置為去除材料的齒、出肩槽或通道等。通常，第一部分112和第二部分114被配置為圍繞切割工具100的縱向對稱軸202旋轉并且被推進穿過疊層230以從疊層230去除材料。當主體的旋轉軸穿過主體的質心時，發生如本文中使用的“旋轉”，從而主體圍繞本身輪轉或自旋。在一些實例中，除了旋轉以外，切割工具100也可以公轉運動(orbital mot1n，軌道運動)移動。在各種實例中，切割工具100可被配置為用于軸向打鉆和/或公轉打鉆。可替換地或此外，切割工具100可被配置為與額外的或其他操作使用。在一個實例中，切割工具100可以被用于鉸孔。柄120被定尺寸并且被配置為提供用于將切割工具100固定至致動器210的表面，該致動器210用于旋轉或旋轉并公轉(orbit)切割工具100并將切割工具100推進疊層230中。在圖2中描述的實例中，柄120被用于將切割工具100固定至致動器210的保持件220。例如，柄120可以被定尺寸并且成形以被保持件220的開口接受。在各種實例中，柄120可以具有圓形、正方形、或另外的多邊形橫截面、和/或可以是階梯的。保持件220(例如，夾具)可以被配置為可釋放地接受切割工具100的柄120。通常，致動器210被配置為旋轉或旋轉并公轉切割工具100并/或將切割工具100推進到疊層230中以去除疊層230中的材料(例如，形成和/或擴大開口)。在各種實例中，致動器210可以被配置為軸向打鉆、公轉打鉆(軌道打鉆，orbital drill)等。
[0023]如本文中提到的涂層(例如，第一涂層116和第二涂層118)可以包括不同于涂層所涂覆的底部基板(underlying substrate)(第一部分112和/或第二部分114的外表面)的一種或多種材料。在一些實例中，切割工具100的第一部分112和/或第二部分114可以由用作一個或多個涂層所涂覆的基板的硬質合金材料(carbide material)制成。例如，第一涂層116和第二涂層118可以包括選擇用于提供針對切割操作的改善的耐用性、磨損、可靠性、和/或精度的材料。可以涂覆總體上具有均勻厚度的第一涂層116和/或第二涂層118。例如，可以使用化學氣相沉積(CVD)處理涂覆第一涂層116和/或第二涂層118。在另一實例中，可以使用物理氣相沉積(PVD)處理，諸如濺射沉積涂覆第一涂層116和/或第二涂層118。可以基于包括通過切割工具100處理的材料的給定應用的具體要求確定涂層的具體成分、涂層的厚度以及用于涂覆涂層的技術。
[0024]如圖2所示，切割工具100可以包括主體110，該主體110包括第一部分112、第二部分114和柄120。如上所述，柄120可以接近于柄端206布置，并且第一部分112可以接近于工具100的切割端204布置，第二部分114布置在柄120和第一部分112之間。在圖2中描述的實例中，柄120緊鄰(鄰接)第二部分114，并且第二部分114緊鄰(鄰接)第一部分112 ;然而，在其他實例中，上述緊鄰可以不存在和/或額外的部分可以存在。如本文中描述的，第一部分112和第二部分114包括被配置為用于切割的部分、或切割部分。在一些實例中，第一部分112和/或第二部分114可以包括沒有被配置為用于切割的至少一部分。例如，如圖2所示，切割工具100的主體110的第二部分114可以包括接近于柄端206的非切割部分115。在一些實例中，諸如非切割部分115的非切割部分可以設置有涂層(例如，第一涂層116和/或第二涂層118)，并且在其他實例中沒有設置涂層。
[0025]例如，參考圖5至圖7，在可以包括上述和/或以下實例和方面的任何主題的至少一部分的本公開的一個方面中，第一涂層116基本上完全覆蓋切割工具100的第一部分112并且第二涂層118基本上完全覆蓋工具的第二部分114。在其他實例中，第一涂層116可以不完全覆蓋第一部分112，和/或第二涂層118可以不完全覆蓋第二部分114。例如，如圖2所示，描述的第二部分114包括未涂覆第二涂層118的非切割部分115。
[0026]例如，參考圖2和圖5至圖7，在可以包括上述和/或以下實例和方面的任何主題的至少一部分的本公開的一個方面中，切割工具100的第一涂層1