CN104128629A - 一种具有规则空间螺旋状毛刺金属纤维的加工方法及刀具 - Google Patents

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万珍平
郭明
闫志国
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Abstract

本发明公开了一种具有规则空间螺旋状毛刺金属纤维的加工方法及刀具，该刀具的切削刃口由多个齿状倾角刀刃构成，每个刀刃的横截面呈等腰三角形；加工方法是，将金属棒进行去油处理装夹在车床上；先车除金属棒表面的氧化层；然后将加工刀具，安装在车床刀架上对金属棒进行切削，控制车床主轴转速v为180r/min，进给量f为0.13mm/r～0.16mm/r，被吃刀量an为0.1mm～0.5mm，得到具有规则空间螺旋状毛刺的金属纤维。本方法能有效提高纤维毡在作为催化载体使反应物与催化剂之间的接触面积，从而提高反应效率和在作为多孔原材料时在吸声、减震等多方面的性能。本方法得到的螺旋状毛刺金属纤维，可以通过改变普通卧式车床加工，无需特殊设备，加工手段简便易行。

Description

一种具有规则空间螺旋状毛刺金属纤维的加工方法及刀具
技术领域
本发明涉及金属纤维及其制备工艺与装置，尤其涉及一种具有规则空间螺旋状毛刺金属纤维的加工方法及刀具。
背景技术
金属纤维自1970年代以来获得了迅速的应用和发展，目前在纺织、机械、冶金、化工等一般工业部门和航空航天、电子及军工等高技术领域中都有着极为重要的应用。随着科学技术的进步，对纤维的性能不断提出新的要求。如金属纤维在聚合物导电复合材料中的应用，就要求纤维表面粗糙，具有较高的强度、良好的韧性和较大的长径比(纤维当量直径最好在50μm以下)。表面粗糙，具有较强的诱导高聚物在其表面成核的能力，形成界面横晶层，提高复合材料中聚合物基体与纤维的粘结强度；而且，该种表面具有一定粗糙度的金属纤维用于制备摩擦材料，将显著提高摩擦材料的高温抗氧化和能量吸收能力，能满足新的、高级的刹车和离合器系统要求摩擦材料能承受更高的负荷和更快的速度要求，避免刹车系统易产生的“颤抖现象”及离合器系统将零部件工作时产生的冲击传至相关传动齿轮，既提高操作的舒适性，又延长相关零部件的使用寿命。
但是目前金属纤维的制备方法难以满足现实的需要，传统的金属纤维切削法一般为单丝、集束拉拔工艺等，效率低，容易断屑，难以满足对金属纤维的大批量生产需要。主要缺点集中在：金属纤维整体的比表面积小，作用有限，对由该种金属纤维烧结制备的金属纤维毡的占空比的提升效果也不明显，当采用这种传统金属纤维作为吸声、防震原材料时对吸音、抗震性能的提升有限而且不能够通过控制切削参数改变微翅表面形貌。因此为了满足工程要求，亟需寻求一种具有更高比表面积的新型金属纤维及其制备方法。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种具有规则空间螺旋状毛刺金属纤维的加工方法及刀具，解决现有切削法获得的金属纤维比表面积小，效率低，容易断屑，难以满足对金属纤维的大批量生产需要的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种具有规则空间螺旋状毛刺金属纤维的加工刀具，所述刀具的切削刃口由多个齿状倾角刀刃构成，每一个刀刃的横截面呈等腰三角形；该刀具切削刃的名义前角α＝30°，名义后角β＝8°，各刀刃间距w为0.3mm～0.5mm,刀刃高h＝0.2mm～0.5mm,刀刃与工件轴线之间的夹角θ为45°～55°。
所述刀刃数量有3～5个或更多。
上述加工刀具，加工具有规则空间螺旋状毛刺金属纤维的方法如下：
(1)将金属棒进行去油处理后，装夹在车床上(卧式)；
(2)先用切削刀具车除金属棒表面的氧化层；
(3)然后将加工刀具，安装在车床刀架上对金属棒进行切削，控制车床的主轴转速v为180r/min，进给量f为0.13mm/r～0.16mm/r，被吃刀量an为0.1mm～0.5mm，得到具有规则空间螺旋状毛刺的金属纤维。
上述步骤(3)中所述切削为干切削。金属棒的材料为高铍铜，其直径为50mm～70mm。
由上述加工方法获得的具有规则空间螺旋状毛刺金属纤维，该金属纤维螺旋角30°～45°，毛刺间距80μm～500μm、宽度为主体纤维的1/2长度。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
(1)本发明加工刀具具有多个齿状倾角刀刃，代替传统刀具，每一个刀刃两侧的切削刃都参与切削过程，切削层被剥离的同时可将切屑分成多根纤维，起到良好的分屑作用，同时可以获得多根连续型金属纤维，具有明显的“一刀多纤”效果。而且本刀具与本加工方法结合，不但能将切屑分叉而可同时加工出多根当量直径在100μm甚至50μm以下的金属长纤维，强度高而且具有良好的韧性；还能在一定条件下加工出的金属长纤维在边缘规则地有微翅生成，加工出的金属纤维，具有螺旋状毛刺，这些毛刺在复合材料中作为晶核，诱导结晶形成，作为填充、增强材料及多孔材料具有独特的优势。
(2)本发明所获得的金属纤维，其抗拉强度一般在850Mpa到1200Mpa之间，延伸率大于3％，最高可达4.2％，具有综合优异的力学性能；且表面粗糙，在边缘规则地有微翅生成，作为填充增强材料及多孔材料具有独特的优势。
(3)本发明得到的螺旋状毛刺金属纤维宏观结构与现有金属纤维微观毛刺完全不同；
本发明金属纤维用肉眼即可观察而不需借助显微放大设备，其结构类似于日常生活中的蚊香是空间螺旋状结构。因为宏观螺旋状毛刺的长度和立体空间结构，使得具有螺旋状宏观毛刺的纤维丝要比具有微观毛刺的纤维丝有更大的比表面积，而且经过烧结之后的金属纤维毡的占空比更大因此能大大提高其烧结特性；
以上特性能有效提高纤维毡在作为催化载体使反应物与催化剂之间的接触面积，从而提高反应效率和在作为多孔原材料时在吸声、减震等多方面的性能。
(4)本发明工艺得到的螺旋状毛刺金属纤维，可以通过改变普通卧式车床加工，无需特殊设备，加工手段简便易行。
附图说明
图1为本发明加工刀具结构示意图。
图2为本发明加工刀具切削原理图。
图3为本发明具有规则空间螺旋状毛刺金属纤维的电子显微镜图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
实施例
如图1～3所示。本发明具有规则空间螺旋状毛刺金属纤维的加工刀具，所述刀具的切削刃口1由多个齿状倾角刀刃构成，每一个刀刃的横截面呈等腰三角形；该刀具切削刃的名义前角α＝30°，名义后角β＝8°，各刀刃间距w为0.3mm～0.5mm,刀刃高h＝0.2mm～0.5mm,刀刃与工件轴线之间的夹角θ为45°～55°。
所述刀刃数量有3～5个或更多。
采用上述加工刀具，加工制得具有规则空间螺旋状毛刺金属纤维的方法如下：
(1)将金属棒进行去油处理后，装夹在车床(卧式)上，用锥形顶针顶紧；
(2)先用切削刀具车除金属棒表面的氧化层；
(3)然后将权利要求1或2中任一项所述的金属纤维加工刀具，安装在车床刀架上对金属棒进行切削，控制车床的主轴转速v为180r/min，进给量f为0.13mm/r～0.16mm/r，被吃刀量an为0.1mm～0.5mm，得到具有规则空间螺旋状毛刺的金属纤维2(见图3)；该金属纤维螺旋角30°～45°，毛刺间距80μm～500μm、宽度为主体纤维的1/2长度，最短30μm，最长可达400μm。
上述步骤(3)中所述切削条件为干切削。
所述金属棒的材料选用高铍铜(铍青铜)或其他，其直径为50mm～70mm。
如上所述，便可较好地实现本发明。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有规则空间螺旋状毛刺金属纤维的加工刀具，其特征在于：所述刀具的切削刃口由多个齿状倾角刀刃构成，每一个刀刃的横截面呈等腰三角形；该刀具切削刃的名义前角α＝30°，名义后角β＝8°，各刀刃间距w为0.3mm～0.5mm,刀刃高h＝0.2mm～0.5mm,刀刃与工件轴线之间的夹角θ为45°～55°。
2.根据权利要求1所述的加工刀具，其特征在于：所述刀刃数量有3～5个。
3.一种具有规则空间螺旋状毛刺金属纤维的加工方法，其特征在于如下步骤：
(1)将金属棒进行去油处理后，装夹在车床上；
(2)先用切削刀具车除金属棒表面的氧化层；
(3)然后将权利要求1或2中任一项所述的金属纤维加工刀具，安装在车床刀架上对金属棒进行切削，控制车床的主轴转速v为180r/min，进给量f为0.13mm/r～0.16mm/r，被吃刀量an为0.1mm～0.5mm，得到具有规则空间螺旋状毛刺的金属纤维。
4.根据权利要求3所述的加工方法，其特征在于：所述步骤(3)中所述切削为干切削。
5.根据权利要求3所述的加工方法，其特征在于：所述金属棒的材料为高铍铜，其直径为50mm～70mm。
6.由权利要求3～5中任一项所述加工方法获得的具有规则空间螺旋状毛刺金属纤维，该金属纤维螺旋角30°～45°，毛刺间距80μm～500μm、宽度为主体纤维的1/2长度。
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