CN105364100A - 一种刀杆用复合材料及刀杆 - Google Patents

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Abstract

本发明属于刀杆材料技术领域，具体公开了一种刀杆用复合材料及刀杆，由以下重量份数的组份制成：聚酰亚胺树脂粉10-20份，碳化钨80-90份，树脂液5-10份。本发明结构简单、制作方便且成本低。

Description

一种刀杆用复合材料及刀杆
技术领域
本发明属于刀杆材料技术领域，具体涉及一种刀杆用复合材料及刀杆。
背景技术
目前，在机械制造精加工领域，精度要求达到微米级，为了提高生产效率，降低人工和生产成本，通常会采用以车代磨的方式，因此对车削的稳定性要求很高。由于刀杆的震动，加工精度无法保证，加工出来的表面呈现波纹，无法达到产品表面粗糙度的要求，还会产生很大的噪音，容易造成刀片和刀杆的磨损，甚至会造成刀片和刀杆在使用过程中崩裂。现有技术中在产品零件加工结构允许的情况下，采用两端支撑刀杆的方式降低震动，但这种方法在加工深孔等需要刀杆较长的情况下并不适用，存在国外进口的刀杆采用防震材料制作，但材料成分复杂，加工困难且价格昂贵，使制造成本费用大幅增加，国内一些厂家采用更改设计结构和简单的打孔铣槽等方法，来降低震动，这些方法可以有效的减少震动但容易降低刀杆的刚性。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、制作方便且成本低的刀杆用复合材料及刀杆。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种刀杆用复合材料，由以下重量份数的组份制成：聚酰亚胺树脂粉10-20份，碳化钨80-90份，树脂液5-10份。当聚酰亚胺树脂粉重量份数低于10份，碳化钨重量份数超过90份时，形成的复合材料粘结强度低，与刀杆粘结不牢，复合材料会出现分层现象，降低刀杆的防震抗震性能，进而影响刀具的加工精度和加工稳定性；当聚酰亚胺树脂粉重量份数超过20份，碳化钨重量份数低于80份，形成复合材料加入刀杆后，会降低刀杆的刚性，影响刀杆的抗震防震效果，在刀具进行切削作业时会出现微振纹，影响加工精度；当聚酰亚胺树脂粉重量份数为10-20份，碳化钨重量份数为80-90份时，形成的复合材料粘结强度可以满足要求，与刀杆粘结稳固，加入刀杆后可提高刀杆的刚性，同时可以起到良好的防震抗震效果。
进一步地，聚酰亚胺树脂粉的粒度为50-80μm。
进一步地，碳化钨的粒度为60-100μm。
进一步地，树脂液为酚醛树脂液。
一种刀杆，刀杆杆体上均布有若干个径向通孔，通孔中设有复合材料；复合材料由以下重量百分份数的组份制成：聚酰亚胺树脂粉10-20份，碳化钨80-90份，树脂液5-10份。
进一步地，聚酰亚胺树脂粉的粒度为50-80μm；碳化钨的粒度为60-100μm。
进一步地，树脂液为酚醛树脂液。
进一步地，通孔孔径为6-8mm。
进一步地，通孔的孔间距为10-30mm。
刀杆用复合材料的制备工艺如下：将酚醛树脂液与碳化钨进行混合，使碳化钨充分润湿即碳化钨的表面完全覆有酚醛树脂液，然后加入树脂粉进行混合，混料时间1h，过100目筛，制得刀杆用复合材料。
刀杆的制备工艺如下：在工具钢刀杆上钻若干个径向的通孔，通孔数根据刀杆尺寸确定，打孔数量1-8个，用丙酮清洗通孔，将刀杆用复合材料倒入通孔中，垫上压头，放入热压机中进行热压，在温度200-260℃、压力1-4MPa条件下热压20-50min，制得采用复合材料的刀杆。
在高速切削时的时候，通过工件的加工精度和有无切削振纹，来判断是否出现震刀现象。相同的刀片、加工工件、进给速度，使用常规的工具钢刀杆（材质40cr）加工深孔时，初始精度可达到±0.03mm，加工一段时间后精度下降为±0.05mm并出现振纹，而使用复合材料的刀杆，精度可保持在±0.03mm，没有出现振纹的现象。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：一种刀杆用复合材料，由以下重量份数的组份制成：聚酰亚胺树脂粉10-20份，碳化钨80-90份，树脂液5-10份，采用酚醛树脂液与碳化钨混合，使得碳化钨充分润湿，增强碳化钨与树脂粉的混匀程度，采用聚酰亚胺树脂粉与碳化钨混合，形成新的复合材料，改变刀杆在振动时产生的振动波的传播介质，两种振动频率不同的材料混合，避免填充在刀杆中的复合材料与刀杆出现共振现象，降低刀杆振动的振幅，其作用类似于阻尼器，能有效减小刀杆的振动，提高刀具切削时的稳定性；聚酰亚胺树脂粉10-20份，聚酰亚胺树脂粉的粒度为50-80μm，聚酰亚胺树脂为耐热树脂，具有良好的粘结性和抗热抗震性，采用聚酰亚胺树脂作为粘结剂将碳化钨与刀杆连接在一起，其粘结强度高，提高刀杆的稳定性和减震效果；碳化钨80-90份，碳化钨的粒度为60-100μm，碳化钨的硬度好，其显微硬度达到17800MPa，同时碳化钨密度大，刚性好，将碳化钨加入刀杆后，能增加刀杆的刚性，同时减小刀杆的振动幅度，提高刀具的稳定性；树脂液5-10份，树脂液为酚醛树脂液，酚醛树脂液对碳化钨充分润湿，提高碳化钨与聚酰亚胺树脂粉混合的均匀度；刀杆杆体上均布有若干个径向通孔，通孔中设有复合材料，将复合材料加入刀杆杆体上的通孔中，能够达到良好的抗震效果，减小工作过程中刀杆和刀具的振动幅度，提高刀具的精确度和稳定性，同时可直接在原有刀杆上钻孔填充，操作方便，降低加工难度。
附图说明
图1是本发明实施例2的结构示意图；
图2是本发明实施例3的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
一种刀杆用复合材料，由以下重量份数的组份制成：聚酰亚胺树脂粉10份，碳化钨80份，树脂液10份。聚酰亚胺树脂粉的粒度为80μm。碳化钨的粒度为100μm。树脂液为酚醛树脂液。
实施例2
一种刀杆，如图1所示，刀杆1杆体上均布有若干个径向通孔2，通孔2中设有复合材料；复合材料由以下重量份数的组份制成：聚酰亚胺树脂粉10份，碳化钨85份，树脂液5份。聚酰亚胺树脂粉的粒度为50μm；碳化钨的粒度为60μm。树脂液为酚醛树脂液。通孔2孔径为8mm。通孔2的孔间距为30mm。
实施例3
一种刀杆，如图2所示，刀杆1杆体上均布有若干个径向通孔2，通孔2中设有复合材料；复合材料由以下重量份数的组份制成：聚酰亚胺树脂粉12份，碳化钨82份，树脂液6份。聚酰亚胺树脂粉的粒度为65μm；碳化钨的粒度为80μm。树脂液为酚醛树脂液。通孔2孔径为6mm。通孔2的孔间距为10mm。
实施例4
一种刀杆，刀杆杆体上均布有若干个径向通孔，通孔中设有复合材料；复合材料由以下重量份数的组份制成：聚酰亚胺树脂粉10份，碳化钨80份，树脂液10份。聚酰亚胺树脂粉的粒度为70μm；碳化钨的粒度为90μm。树脂液为酚醛树脂液。通孔孔径为7mm。通孔的孔间距为20mm。
对比试验1
选用实施例4得到的刀杆与普通刀杆进行加工精度稳定性试验。
试验条件：工件材质20CrMoTi，工件硬度HRc:60，刀具类型CNJA120408内孔刀，进给速度0.1mm/转，切削深度0.5mm，切削速度:120m/s，试验结果见表1所示。
表1加工精度稳定性试验结果
由表1可知，普通刀杆经过一定的工时后加工精度显著降低，为保证加工精度，需要降低转速等参数以保证加工精度，而本实施例的刀杆可长时间保持加工精度，不需要进行参数的改变。

Claims (9)

1.一种刀杆用复合材料，其特征在于：由以下重量份数的组份制成：聚酰亚胺树脂粉10-20份，碳化钨80-90份，树脂液5-10份。
2.如权利要求1所述的刀杆用复合材料，其特征在于：所述聚酰亚胺树脂粉的粒度为50-80μm。
3.如权利要求2所述的刀杆用复合材料，其特征在于：所述碳化钨的粒度为60-100μm。
4.如权利要求3所述的刀杆用复合材料，其特征在于：所述树脂液为酚醛树脂液。
5.一种刀杆，其特征在于：所述刀杆杆体上均布有若干个径向通孔，通孔中设有复合材料；复合材料由以下重量份数的组份制成：酰亚胺树脂粉10-20份，碳化钨80-90份，树脂液5-10份。
6.如权利要求5所述的刀杆，其特征在于：所述聚酰亚胺树脂粉的粒度为50-80μm；碳化钨的粒度为60-100μm。
7.如权利要求6所述的刀杆，其特征在于：所述树脂液为酚醛树脂液。
8.如权利要求7所述的刀杆，其特征在于：所述通孔孔径为6-8mm。
9.如权利要求8所述的刀杆，其特征在于：所述通孔的孔间距为10-30mm。
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