[发明专利]一种防止碳纤维零件尖角分层的数控加工方法

说明书

本发明公开了一种防止碳纤维零件尖角分层的数控加工方法，包括以下步骤：1）对零件的材料及纤维铺层方向进行分析；2）分析零件结构，识别零件是否存在尖角结构；3）根据零件的尖角结构，判断加工机床的摆角行程是否能满足刀具加工轨迹与纤维方向一致的要求；4）若加工机床的摆角行程满足加工需求，则直接通过加工机床，使切削刀具与零件纤维铺层方向平行；5）若加工机床的摆角行程无法满足加工需求，则采用角度头安装菠萝铣刀，利用菠萝铣刀侧齿，在与零件纤维铺层平行的方向进行切削。本发明采用角度头加菠萝铣刀的方式，避免了碳纤维零件尖角结构发生撕裂及分层的质量问题，保证加工质量，提高碳纤维零件的切削合格率。

技术领域

本发明涉及零件的数据加工技术领域，具体是指一种防止碳纤维零件尖角分层的数控加工方法。

背景技术

碳纤维复合材料由碳布层层铺叠而成，其基体相树脂呈软塑性，增强相碳纤维呈硬脆性，整体材料呈各向异性，在沿纤维方向和垂直于纤维方向上的受力特性均小于金属材料，加工强度低，因此层与层之间的剪切强度较低，在数控加工时容易产生沿纤维方向的纤维撕裂、分层及断裂缺陷，从而影响零件的合格率和交付率。对于零件中部分尖角结构，传统方法加工时，由于机床受主轴摆角限制，无法满足大摆角结构所需摆角要求，故采用立铣刀进行底齿切削，完成碳纤维零件的加工。

但此种传统加工方法存在以下不足：在加工过程中采用刀具底齿进行切削，基于碳纤维零件的纤维铺层特征，由于刀具轴向未与零件的纤维铺层方向保持平行，在加工过程中在零件尖角结构位置将对碳纤维进行拉扯，从而导致纤维撕裂及分层等质量问题。因此，改善优化碳纤维零件的切削方法，提高零件的加工质量，提高生产效率具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在碳纤维零件数控切削过程中，针对零件尖角结构，通过采用角度头加菠萝铣刀的方式，利用刀具侧齿进行切削，实现防止尖角纤维分层的数控加工方法。

本发明通过下述技术方案实现：一种防止碳纤维零件尖角分层的数控加工方法，包括以下步骤：

(1)对零件的材料及纤维铺层方向进行分析；

(2)分析零件结构，识别零件是否存在尖角结构；

(3)根据零件的尖角结构，判断加工机床的摆角行程是否能满足刀具加工轨迹与零件纤维铺层方向平行的要求；

(4)若加工机床的摆角行程满足加工需求，则直接通过加工机床，使切削刀具与零件纤维铺层方向平行；

(5)若加工机床的摆角行程无法满足加工需求，则采用角度头安装菠萝铣刀，利用菠萝铣刀侧齿，在与零件纤维铺层平行的方向进行切削。

本技术方案工作原理为，在碳纤维零件数控切削过程中，通过采用角度头加菠萝铣刀的方式，利用刀具侧齿进行切削，实现在碳纤维零件切削过程防止尖角纤维分层，提高加工合格率。本发明所提供的数控加工方法，在加工过程中，采用角度头结合机床摆角，利用刀具侧齿对零件进行切削，保证刀具轴向与零件纤维铺层方向平行，避免由于机床主轴摆角无法满足零件大摆角结构加工所需摆角而采用刀具底齿切削零件所引起的纤维撕裂和分层等质量问题，保证零件的加工质量，减少零件的故障率，从而降低零件的制造成本。

为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述步骤(3)中，判断加工机床的摆角行程是否能满足刀具加工轨迹与零件纤维铺层方向平行的要求的过程为，比较满足加工要求的刀具摆角α与加工机床主轴A摆的最大摆角β的大小，若摆角α≤β，则说明加工机床满足加工需求，若α＞β，则说明加工机床无法满足加工需求。

为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述步骤(5)中，采用角度头安装菠萝铣刀对零件纤维铺层进行切削时，需要分层加工。

为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述步骤(5)中，采用角度头安装菠萝铣刀对零件纤维铺层进行切削时，切削余量αp应控制在2mm以内。