CN102274988A - 一种切割芳纶纤维复合材料管件的方法 - Google Patents
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Abstract
一种切割芳纶纤维复合材料管件的方法，通过以下步骤实现：采用车刀加工，车刀采用普通工具钢磨制，刀尖角为19°，副偏角为1.5°，后角9°，刃倾角6.5°，刃口及与芳纶纤维复合材料管件接触的表面粗糙度Ra≤0.8。本发明解决了芳纶纤维复合材料管件切割过程中分层、起毛、烧焦等问题，提出了独特的刀具设计和加工参数，无需特殊材料的刀具和高速车床。
Description
技术领域
本发明涉及一种切割芳纶纤维复合材料管件的方法，特别是涉及切割截面为圆形或矩形的管件，属于复合材料加工技术领域。
背景技术
芳纶纤维是一种高强度、中模量、低密度的纤维，具有较高的断裂延伸率，介电性能好。芳纶纤维增强复合材料压缩强度低、韧性高、抗冲击性好，但纤维与树脂基体的结合力较差，因此机械加工极易分层。如果切割过程中产生的热量过高，则复合材料中的树脂就会熔化，粘在切削面和刀具上，这时，管件的切削面处就出现了烧焦的现象。
在复合材料加工领域，芳纶纤维复合材料管件的切割一直是个技术难题。这是因为芳纶纤维柔韧性好，其复合材料在切削时纤维不易被切断，未切断的纤维和树脂堆积在断口处，造成加工面粗糙、起毛，甚至分层、烧焦。为此，必须针对材料特性，研制适宜的刀具、制定一套专门的加工工艺，以解决芳纶纤维复合材料管件难加工的问题。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种切割芳纶纤维复合材料管件的方法，有效地避免了切削面起毛、分层、烧焦等加工缺陷。使用本发明方法切割的管件，切削面光滑、尺寸精度高；对刀具材料和加工设备无特殊要求。通过合理地设计刀具、设定适宜的加工参数，使用普通车床即可切割出高质量的芳纶纤维复合材料管件。
本发明的技术解决方案是：
一种切割芳纶纤维复合材料管件的方法，通过如下方式实现：采用车刀加工；所述车刀采用工具钢磨制，刀尖角为19°，副偏角为1.5°，后角为9°，刃倾角6.5°，刃口及与芳纶纤维复合材料管件接触的表面粗糙度Ra≤0.8。所述车刀需淬火处理，硬度应达到HRC 35～40。使用所述车刀切割管件时，机床的主轴转速应为300～350r/min。使用所述车刀切割管件之前，在管件的内腔需要插入非金属材料的胎具，以起到衬垫作用。所述非金属材料可以是尼龙或玻璃钢。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明针对芳纶纤维复合材料管件高韧性、高强度、与树脂基体结合力差等特点，研制出适宜的车刀，制定出最佳的工艺参数，所加工的管件切削面表面质量高，杜绝了起毛、分层、烧焦等现象的出现。
(2)本发明采用普通工具钢制造车刀，刀具成本低。
(3)本发明使用的是普通车床，车床的转速只需低速(ω≈300～350r/min)，无需高速机床，设备成本低。
附图说明
图1为本发明车刀的主视图；
图2为本发明车刀的右视图；
图3为本发明车刀的局部剖视图；
图4为本发明实施例1产品结构图；
图5为本发明实施例2产品的主视图；
图6为本发明实施例2产品的左视图。
具体实施方式
本发明采用普通工具钢磨制车刀，适用普通车床加工芳纶纤维复合材料管件。切削面光滑，无起毛、分层、烧焦等现象，是一种低成本、高质量切割芳纶纤维复合材料管件的方法。
切割芳纶纤维复合材料管件前，先对刀具材料进行热处理，以达到规定的硬度；按照刀具参数磨制车刀，保证刃口锋利；将芳纶纤维复合材料管件装夹于车床上；将机床转速调至规定的转速，开始切削。
本发明提供的芳纶纤维复合材料管件切割方法按照如下方式进行：
采用车刀切割管件，所述车刀采用普通工具钢磨制，如图1所示，本发明车刀的刀尖角为19°，刃口及与芳纶纤维复合材料管件接触的表面粗糙度Ra≤0.8；如图2所示，本发明车刀的后角为9°；如图3所示，本发明车刀的刃倾角为6.5°，副偏角1.5°。
车刀的材料需淬火处理，硬度应达到HRC 35～40。
使用所述车刀切割前，在管件的内腔需要插入配作的非金属材料的胎具，以起到衬垫作用，非金属材料可以是尼龙或玻璃钢。
使用所述车刀切割管件时，机床的主轴转速应控制在300～350r/min。
下面结合具体实施例对本发明的切割方法做进一步说明。
实施例1：
图4是芳纶纤维复合材料的变截面圆管-过渡连接套的图纸，要求分别切割Φ28和Φ46两端的余量，保证长度124±0.1mm，端面不允许有起毛、分层、烧焦等缺陷。
加工步骤如下：
(1)设计、加工普通工具钢的车刀，刀尖角19°，副偏角1.5°，后角9°，刃倾角6.5°。淬火处理硬度达到HRC35，刃口锋利，刃口及与芳纶纤维复合材料管件接触的表面粗糙度Ra≤0.8。
(2)车加工两根尼龙棒，与过渡连接套的两端配作，以起到衬垫作用。
(3)将尼龙棒分别塞入过渡连接套两端的管内腔，装夹在车床上。
(4)将车床的主轴转速设置为300r/min，启动车床，分别切削过渡连接套两端的余量。
加工效果对比：
使用本发明的车刀切割的过渡连接套的两个端面光滑、平整、无毛丝，满足了长度公差±0.1mm的要求；而使用现有的金刚砂锯片铣刀切割的过渡连接套两个端面起毛严重，局部有分层现象，长度公差不能保证。
实施例2：
图5、图6是芳纶纤维复合材料的方管-支撑杆的产品结构图，要求两端截长短，保证长度380±0.1mm，端面应光滑、无毛丝，无分层、烧焦等缺陷。
加工步骤如下：
(1)设计、加工普通工具钢的车刀，刀尖角为19°，副偏角为1.5°，后角9°，刃倾角6.5°。淬火处理硬度达到HRC40，刃口锋利，刃口及与芳纶纤维复合材料管件接触的表面粗糙度Ra≤0.8。
(2)用玻璃钢棒料加工胎具，与方管配作。
(3)将玻璃钢方棒塞入支撑杆端头的内腔，装夹在车床上。
(4)将车床的主轴转速设置为350r/min，启动车床，分别切削支撑杆两端的余量。
加工效果对比：
使用本发明的车刀切割的支撑杆的两个端面光洁、无毛丝堆积，满足了长度公差±0.1mm的要求；而使用现有的金刚砂锯片铣刀切割的支撑杆两个端面堆积很多毛丝，局部有烧焦的现象，长度公差很难保证。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域专业技术人员的公知技术。
Claims (5)
1.一种切割芳纶纤维复合材料管件的方法，其特征在于：采用车刀加工；
所述车刀采用工具钢磨制，刀尖角为19°，副偏角为1.5°，后角为9°，刃倾角6.5°，刃口及与芳纶纤维复合材料管件接触的表面粗糙度Ra≤0.8。
2.根据权利要求1所述的一种切割芳纶纤维复合材料管件的方法，其特征在于：所述车刀需淬火处理，硬度应达到HRC 35～40。
3.根据权利要求1所述的一种切割芳纶纤维复合材料管件的方法，其特征在于：使用所述车刀切割管件时，机床的主轴转速应为300～350r/min。
4.根据权利要求1所述的一种切割芳纶纤维复合材料管件的方法，其特征在于：使用所述车刀切割管件之前，在管件的内腔需要插入非金属材料的胎具，以起到衬垫作用。
5.根据权利要求4所述的一种切割芳纶纤维复合材料管件的方法，其特征在于：所述非金属材料可以是尼龙或玻璃钢。
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| CN2011101885244A CN102274988A (zh) | 2011-07-06 | 2011-07-06 | 一种切割芳纶纤维复合材料管件的方法 |
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