專利名稱：金屬長纖維的大刃傾角切削裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及金屬纖維的切削加工裝置。
金屬纖維是七十年代后期出現(xiàn)于國外工業(yè)發(fā)達國家的高附加值產(chǎn)品。它具有高的彈性、耐磨性、導電性、以及好的燒結性，是一種用于制造復合材料，具有多種用途的新型工程材料，可應用于無石棉半金屬摩擦片、導電塑料、復合陶瓷、鋼纖維增強混凝土等。
目前金屬纖維的制造生產(chǎn)方法主要有金屬熔化高溫噴射法、塑性變形法、切削法三種，其中切削制造法因成本低廉，設備簡單而近年備受關注。切削法又分為銑削法、顫振法、普通車削法和大刃傾角切削法等。銑削法只能加工出的短纖維，纖維產(chǎn)品變形大，當量直徑粗。顫振法加工的纖維最大長度也不超過30mm，且加工時產(chǎn)生很大的振動和噪聲，嚴重破壞了設備和污染了環(huán)境?，F(xiàn)有的車削法在一定條件下可以加工出連續(xù)型長纖維，但生產(chǎn)效率低，纖維變形大，強度低，均勻性差。
現(xiàn)有的普通大刃傾角切削法是單刀單纖加工，生產(chǎn)效率低。又因為纖維當量直徑一般要求比較小，使現(xiàn)有的大刃傾角刀具的切削深度受到很大限制，影響生產(chǎn)效率。其結構中沒有對纖維的拉伸裝置，所以纖維的變形也大。
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術存在的缺點，提供一種金屬長纖維的大刃傾角切削裝置，采用大刃傾角多齒狀刃刀具，同時切出多條均勻性和連續(xù)性較好的纖維，提高金屬纖維生產(chǎn)效率，改善纖維產(chǎn)品質(zhì)量。
本發(fā)明的金屬長纖維的大刃傾角切削裝置主要由變頻調(diào)速器、大刃傾角刀具、繞絲筒、磁鐵盤、擺動機構構成；大刃傾角刀具呈多齒狀，安裝在機床的刀架上，切出的數(shù)條纖維分別纏繞在繞絲筒上，繞絲筒吸附在磁鐵盤上，由磁鐵盤帶動旋轉(zhuǎn)，磁鐵盤控制纖維拉力，一旦拉力過大，磁鐵盤與繞絲筒產(chǎn)生打滑，確保纖維不被拉斷；擺動機構在繞絲筒前面，通過傳動機構獲得主軸的動力，左右往復移動，使纖維均勻地纏繞在繞絲筒上；變頻調(diào)速器連接三相電源與機床電機，控制切削速度。
擺動機構可以是偏心輪旋轉(zhuǎn)滑桿擺動機構，主要由偏心輪、滑桿、撥叉構成，偏心輪旋轉(zhuǎn)帶動滑桿左右移動，滑桿上的撥叉左右撥動纖維。
本發(fā)明使用大刃傾角多齒狀刃刀具切削，并利用繞絲筒以一定的牽引力對纖維進行拉伸。大刃傾角可使刀具鋒利，減少切削力和切削變形，多齒刃可使被切削層金屬分成多條纖維切出，實現(xiàn)一刀多纖加工，對纖維進行拉伸亦可以減少切削力和切削變形。一刀多纖加工的生產(chǎn)效率比普通車削法提高幾倍到十幾倍，并可以加工出均勻性和連續(xù)性較好的纖維，纖維產(chǎn)品變形小，強度高，且可生成粗糙的異型結構界面，有利于復合材料產(chǎn)品的質(zhì)量。
大刃傾角刀具切出的數(shù)條纖維分別纏繞在繞絲筒上，由繞絲筒施以一定的牽引力收集，其對纖維起拉伸作用，減少纖維的變形和切削力。拉纖力的大小由磁鐵盤控制，一旦拉力過大，磁鐵盤與繞絲筒產(chǎn)生打滑，確保纖維不被拉斷。在纖維纏繞的過程中，有擺動機構往復移動，使纖維均勻地纏繞在繞絲筒上。在切削加工過程中，棒料的直徑不斷減少，其線速度亦不斷減少。為了保持最佳的切削速度，本發(fā)明裝置采用變頻調(diào)速器實現(xiàn)無極調(diào)速，使保持最佳的切削速度。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點(1)使用大刃傾角多齒狀刃型刀具，實現(xiàn)了一刀多纖加工，生產(chǎn)效率提高5～12倍；在切削深度和進給量不變的條件下，可以減少纖維的當量直徑，有利于小直徑的纖維加工；由于齒狀刃的分纖作用，削弱切削層金屬的整體牽制作用，使切削變形減少，切削力下降，并進而減少了纖維的卷曲曲率，提高了纖維的抗拉強度，對加工過程穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量的提高有利；減少積屑瘤的生成，使纖維產(chǎn)品均勻，提高纖維質(zhì)量。
(2)采用大刃傾角切削一拉纖復合的加工，即在鋒利的大刃傾角刀具切削的同時，由可控拉力的拉纖裝置繞絲筒對纖維進行拉伸收集，減少切削力和切削變形，有利于纖維產(chǎn)品的提高。
(3)實現(xiàn)無級調(diào)速，適應切削參數(shù)的變化，保持最佳的的切削狀態(tài)。
(4)所需的設備簡單，可在普通機床改裝使用，也可設計專機生產(chǎn)。在刀具的前刀面磨出大刃傾角，在后刀面割出一條條一定間隔的圓槽，形成多齒刃。易于實施。


圖1是本發(fā)明金屬長纖維的大刃傾角切削裝置結構示意圖。
圖2是圖1中的大刃傾角刀具切削模型。
圖3是圖1中的大刃傾角刀具結構示意圖。
圖4是圖1的裝置切出的多條纖維形態(tài)圖。
下面通過實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明。
實施例1如圖1所示，本發(fā)明的金屬長纖維的大刃傾角切削裝置主要由變頻調(diào)速器2、大刃傾角刀具12、繞絲筒7、磁鐵盤8、擺動機構10構成；大刃傾角刀具12呈多齒狀，安裝在機床拖板13的刀架上，切出的數(shù)條纖維分別纏繞在繞絲筒7上，繞絲筒7吸附在磁鐵盤8上，由磁鐵盤8帶動旋轉(zhuǎn)，磁鐵盤8控制纖維9的拉力，一旦拉力過大，磁鐵盤8與繞絲筒7產(chǎn)生打滑，確保纖維9不被拉斷；擺動機構10在繞絲筒7前面，通過傳動機構6獲得主軸5的動力，左右往復移動，使纖維9均勻地纏繞在繞絲筒7上；變頻調(diào)速器2連接三相電源1與機床電機3，控制切削速度。機床電機3的轉(zhuǎn)速經(jīng)傳動機構4變動后傳至主軸5。主軸5上的卡盤裝夾棒料11。
擺動機構10是偏心輪旋轉(zhuǎn)滑桿擺動機構，主要由偏心輪、滑桿、撥叉構成，偏心輪旋轉(zhuǎn)帶動滑桿左右移動，滑桿上的撥叉左右撥動纖維9。
實施例2加工當量直徑為0．1mm的紫銅長纖維，要求變形小，粗細均勻。
在co625-k型臥式儀表車床上改裝成結構同圖1的裝置。工件為直徑φ50紫銅棒料11。變頻調(diào)速器2的型號是VFD015A43B，輸入電參數(shù)三相電壓380～480V，頻率50～60HZ；輸出電參數(shù)三相0～480V，頻率0．1～400HZ。輸入端接三相380V電源1，輸出端接機床電機3。電機3額定功率0．75KW，額定電壓380V，頻率50HZ。通過調(diào)節(jié)變頻調(diào)速器2的輸出頻率調(diào)節(jié)電機3的轉(zhuǎn)速，電機3的轉(zhuǎn)速經(jīng)傳動機構4變動后傳至主軸5，使主軸5的轉(zhuǎn)速范圍由原來的250～1500r／min擴大至0～3000r／min。大刃傾角刀具12裝在拖板13上的刀架上，由拖板13帶動。繞絲筒7吸附在磁鐵盤8上，靠磁力帶動旋轉(zhuǎn)，收集纖維9的同時起拉纖的作用，減少纖維9的變形。拉纖力的大小由磁鐵盤8控制，一旦拉力過大，磁鐵盤8與繞絲筒7產(chǎn)生打滑，確保纖維9不被拉斷。擺動機構10置于繞絲筒7的前面，通過傳動機構6獲得主軸5傳遞的動力。該機構利用偏心輪的轉(zhuǎn)動帶動滑桿左右移動?；瑮U上裝有撥叉，左右撥動上面的纖維9，使均勻纏繞在繞絲筒7上。
如圖2所示，本例大刃傾角刀具為單刃車刀。單刃車刀安裝時其主切削刃與工件軸線傾斜一個角度，即刃傾角λs，取λs=75°。切屑流屑方向與切削刃法線方向形成一夾角，即流屑角ψλ，本例實測ψλ=70°。取切削深度hD=3mm。工件旋轉(zhuǎn)的同時刀具移動，假定工件不動，那么刀具主切削刃繞工件軸線作單葉旋轉(zhuǎn)雙曲面運動。
如圖3所示，該刀具的主切削刃由多個小刀齒組成，每個小刀齒由直線主刃及兩邊圓弧側(cè)刃構成，其齒距m和齒深h根據(jù)具體的加工要求而定，一般要求齒深h大于實際切削厚度，以便形成多條纖維切出。纖維要求越細，齒距m也越小。根據(jù)本例的切削用量及條件轉(zhuǎn)速n=50r／min，工件直徑D=50mm，切削深度hD=3mm，進給量f=0．1mm／r，取齒距m=0．3mm，齒深h=0．1mm。
如圖4所示，本例一次可切出當量直徑為0．1mm的纖維12條，變形小，粗細均勻。
權利要求
1.一種金屬長纖維的大刃傾角切削裝置，其特征在于主要由變頻調(diào)速器、大刃傾角刀具、繞絲筒、磁鐵盤、擺動機構構成；大刃傾角刀具呈多齒狀，安裝在機床的刀架上，切出的數(shù)條纖維分別纏繞在繞絲筒上，繞絲筒吸附在磁鐵盤上，由磁鐵盤帶動旋轉(zhuǎn)，磁鐵盤控制纖維拉力，一旦拉力過大，磁鐵盤與繞絲筒產(chǎn)生打滑，確保纖維不被拉斷；擺動機構在繞絲筒前面，通過傳動機構獲得主軸的動力，左右往復移動，使纖維均勻地纏繞在繞絲筒上；變頻調(diào)速器連接三相電源與機床電機，控制切削速度。
2.根據(jù)權利要求1所述的金屬長纖維的大刃傾角切削裝置，其特征在于擺動機構可以是偏心輪旋轉(zhuǎn)滑桿擺動機構，主要由偏心輪、滑桿、撥叉構成，偏心輪旋轉(zhuǎn)帶動滑桿左右移動，滑桿上的撥叉左右撥動纖維。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的金屬長纖維的大刃傾角切削裝置，其特征在于為單刃車刀，單刃車刀的主切削刃與工件軸線間的刃傾角為75°，切屑流屑方向與切削刃法線間的流屑角為70°，切削深度hD=3mm。
4.根據(jù)權利要求1所述的金屬長纖維的大刃傾角切削裝置，其特征在于大刃傾角刀具的主切削刃由多個小刀齒組成，每個小刀齒由直線主刃及兩邊圓弧側(cè)刃構成，其齒深h大于實際切削厚度，纖維要求越細，齒距m越小。
5.根據(jù)權利要求4所述的金屬長纖維的大刃傾角切削裝置，其特征在于工件轉(zhuǎn)速n=50r／min，工件直徑D=50mm，切削深度hD=3mm，進給量f=0．1mm／r，取齒距m=0．3mm，齒深h=0．1mm．。
全文摘要
一種金屬長纖維的大刃傾角切削裝置,其大刃傾角刀具呈多齒狀,安裝在機床的刀架上,切出的數(shù)條纖維分別纏繞在繞絲筒上,繞絲簡吸附在磁鐵盤上,由磁鐵盤帶動旋轉(zhuǎn),磁鐵盤控制纖維拉力;擺動機構在繞絲筒前面,通過傳動機構獲得主軸的動力,左右往復移動,使纖維均勻地纏繞在繞絲筒上;變頻調(diào)速器連接三相電源與機床電機,控制切削速度;本發(fā)明可同時切出多條均勻性和連續(xù)性較好的纖維,提高金屬纖維生產(chǎn)效率,改善纖維產(chǎn)品質(zhì)量。
文檔編號B23B5/00GK1281763SQ0011735
公開日2001年1月31日 申請日期2000年8月17日 優(yōu)先權日2000年8月17日
發(fā)明者陳澤飛, 曾志新, 湯勇, 李勇 申請人:華南理工大學