[發(fā)明專利]一種銑削芳綸纖維復合材料的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310287916.5
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103341658A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發(fā)明（設計）人: 張加波;劉漢良;寧志鵬;張斌;張璇;劉燦發(fā);王小丹;屈林
• 申請（專利權）人: 北京衛(wèi)星制造廠
• 主分類號: B23C3/00
• 分類號: B23C3/00;B23Q3/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發(fā)明涉及一種銑削芳綸纖維復合材料的方法，特別是涉及厚度在15mm以下的芳綸纖維復合材料板材的加工，屬于復合材料加工技術領域。

背景技術

芳綸纖維是一種高強度、中模量、低密度的纖維，具有較高的斷裂延伸率，介電性能好。芳綸纖維復合材料纖維韌性好、抗拉強度高，但材料層間的剪切強度低，纖維與基體的粘接強度遠低于纖維的抗拉伸強度，給芳綸纖維復合材料零件的加工帶來了很大的困難，常規(guī)的加工工藝方法容易產生材料分層、翻邊、抽絲、拉毛等加工缺陷。

在航天器產品中，芳綸纖維復合材料主要應用于一些需要隔熱、絕緣、射頻透過性好的場合，如天線支架面板。

在復合材料加工領域，芳綸纖維復合材料孔的銑削工藝方法一直困擾著工程技術人員。這是由于芳綸纖維柔韌性好，其復合材料在切削時纖維不易被切斷，未切斷的纖維和樹脂堆積在斷口處，易造成加工面粗糙、起毛，甚至分層、燒焦。為此，必須針對芳綸纖維復合材料特性，摸索一套專門的加工工藝方法，以解決該材料銑削加工難的問題。

從查閱的文獻資料來看，目前芳綸纖維復合材料刀具材料多采用硬質合金或金剛砂涂層；機床轉速通常較高：3000～6000r/min，有的甚至要求更高的轉速：20,000～30,000r/min。

以上提到的芳綸纖維復合材料鉆孔的工藝方法存在著一些不足之處：從加工效果來說，都不夠理想，仍不能完全避免起毛、分層現(xiàn)象的出現(xiàn)；從刀具材料來說，多采用價格昂貴的整體硬質合金鉆頭或金剛石套料鉆，刀具成本很高；從加工設備來說，一般要求高速數(shù)控設備或高轉速的銑床，設備投入較大；從冷卻方法來說，一般采用水、液氮或壓縮空氣冷卻。

因此，就需要引入一種加工效果好、對刀具材料和設備要求不高、適于日常批量化生產的機械加工方法。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是為了提出一種銑削芳綸纖維復合材料的方法，該方法有效地避免了材料分層、翻邊、抽絲、拉毛等加工缺陷。使用本發(fā)明的方法加工的芳綸纖維復合材料，零件外形、內腔光滑，尺寸精度高，且無需冷卻；對加工設備無特殊要求。根據(jù)零件材料厚度和外形特征，選擇銑削加工芳綸纖維復合材料零件的刀具、設計工藝裝置、使用適宜的刀具切削參數(shù)，用普通機床即可在芳綸纖維復合材料上加工出高質量的零件。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的。

本發(fā)明的一種銑削芳綸纖維復合材料的方法，步驟為：

1）用夾具將待加工的芳綸纖維復合材料夾緊；

2）用刀具對步驟1）中的待加工的芳綸纖維復合材料進行銑削。

上述步驟1）中的夾具包括壓模、上壓板和下墊板；壓模為金屬材料，優(yōu)選鋁合金材料；上壓板和下墊板采用與待加工的芳綸纖維復合材料切削性能相近的材料，優(yōu)選玻璃鋼；使用時，將待加工的芳綸纖維復合材料放在下墊板上面，上壓板放在待加工的芳綸纖維復合材料的上面，壓模放置在上壓板的上面，最后用螺釘壓板將壓模、上壓板、待加工的芳綸纖維復合材料和下墊板壓緊，壓緊力F=0.2-0.8MPa；

上述壓模的外形與待加工的芳綸纖維復合材料的外形一致；壓模的尺寸與待加工的芳綸纖維復合材料尺寸相差0.2-5mm；

上述步驟2）中的刀具的選擇如下：當待加工的芳綸纖維復合材料的厚度H為：H≤4mm時，選用小螺旋角銑刀，切削速度Vc=70～120m/min，每齒進給量fz=0.007～0.3mm/z；當待加工的芳綸纖維復合材料的厚度H為：4mm＜H≤8mm，選用人字刃銑刀，切削速度Vc=60～100m/min，每齒進給量fz=0.009～0.04mm/z；當待加工的芳綸纖維復合材料的厚度H為：H＞8mm，選用菠蘿刃銑刀，切削速度Vc=50～100m/min，每齒進給量fz=0.01～0.08mm/z。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的有益效果是：

（1）本發(fā)明針對芳綸纖維復合材料高韌性、高強度、與樹脂基體結合力差等特點，發(fā)明的銑削工藝方法，所加工的零件表面質量高，杜絕了起毛、分層、燒焦等現(xiàn)象的出現(xiàn)。

（2）本發(fā)明采用的銑削工藝裝置及合適壓緊力，改善了芳綸纖維復合材料的加工性能。

（3）本發(fā)明使用小螺旋角銑刀、菠蘿刃銑刀和人字刃銑刀取代了硬質合金或金剛砂涂層等現(xiàn)有刀具，刀具成本低。

（4）對芳綸纖維復合材料加工時，只需普通機床，設備成本低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明使用工藝裝置示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例1零件及相應壓模的外形圖；

圖3為本發(fā)明實施例2零件及相應壓模的外形圖；