[发明专利]一种切割芳纶纤维复合材料管件的方法

说明书

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。