碳纤维增强塑料的加工方法及钻孔刀具与流程

本发明涉及靶材制备领域，尤其涉及一种碳纤维增强塑料的加工方法及钻孔刀具。

背景技术：

复合材料是一种工程材料，通常简称复材，至少由两种以上物理、化学属性显著不同的材料制成，包括起粘结作用的基材和作为受力主体的增强体。在宏观层面上，复材制成品能保持和体现其成分材料的不同属性。

按基材的不同，复合材料可分高分子基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料三大类。

分子基复材，是最常见的复合材料，通常指纤维增强塑料(frp)。纤维增强塑料以热固性或热塑性树脂做基体，用短切的或连续纤维及其织物为增强相，经复合而成。常见的增强体有玻璃纤维、碳纤维、凯夫拉尔(芬纶纤维)等等。

碳纤维增强塑料(简称cfrp)，因具有以下特点，具有强度高、硬度大且密度小的优点。由于强度、硬度高和耐磨，也使得碳纤维材料难以加工，刀具容易磨损或刀具成本较高。

技术实现要素：

本发明解决的问题是提供一种碳纤维增强塑料的加工方法及钻孔刀具，以减少刀具的磨损，并降低加工成本。

为解决上述问题，本发明提供一种碳纤维增强塑料的加工方法，包括：形成待加工部件，所述待加工部件的材料为碳纤维增强塑料；提供钻孔刀具，所述钻孔刀具包括切削头和位于所切削头表面的涂覆层，所述切削头具有主切削刃，所述涂覆层覆盖所述切削头的主切削刃，所述涂覆层的硬度大于所述主切削刃的硬度；通过所述钻孔刀具对所述待加工部件进行钻孔处理。

可选的，所述涂覆层的材料为金刚石；所述切削头的材料为合金。

可选的，所述涂覆层完全覆盖所述钻孔刀具的后刀面。

可选的，所述钻孔刀具为麻花钻、s型横刃钻或枪孔钻。

可选的，所述涂覆层的厚度为0.099mm～0.11mm。

可选的，所述待加工部件的厚度为2mm～8mm。

可选的，所述钻孔处理的方法包括啄钻。

可选的，所述钻孔处理的工艺参数包括：主轴转速为2700转/秒～3300转/秒。

可选的，所述钻孔处理的工艺参数还包括：进给量为220mm/min～260mm/min；吃刀量为2.7mm～3.3mm。

可选的，所述切削头的直径为3mm～3.2mm。

可选的，形成所述待加工部件的步骤包括：提供纤维布和芯棒，所述纤维布的材料为碳纤维增强塑料；将所述纤维布粘贴在所述芯棒侧壁表面；将所述纤维布粘贴在所述芯棒侧壁表面之后，对所述纤维布进行热压处理，形成待加工部件；所述热压处理之后，剥离所述芯棒。

相应的，本发明技术方案还提供一种碳纤维增强塑料的钻孔刀具，包括：切削头和位于所切削头表面的涂覆层，所述切削头具有主切屑刃，所述涂覆层覆盖所述切削头的主切削刃，所述涂覆层的硬度大于所述主切削刃的硬度。

可选的，所述涂覆层的材料为金刚石；所述切削头的材料为合金。

可选的，所述切削头的直径为3mm～3.2mm；所述涂覆层的厚度为0.099mm～0.11mm。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

所述碳纤维增强塑料的加工方法中，所述待加工部件的材料为碳纤维增强塑料，碳纤维增强塑料的硬度较高。所述切削头表面具有涂覆层，所述涂覆层的硬度大于所述切削头主切削刃的硬度，所述涂覆层能够增加所述切削头的切削力，从而实现对碳纤维增强塑料的加工。所述涂覆层硬度较大，在对所述待加工部件进行加工的过程中不容易被磨损，从而能够延长所述钻孔刀具的寿命。另外所述涂覆层体积较小，从而能够减小涂覆层材料，降低钻孔刀具的成本。

进一步，选取以上主轴转速的意义在于：主轴转速小于或等于3300转/秒，能够减少钻孔刀具与待加工部件摩擦产生的热量，从而减小切削头和涂覆层因温度过高引起的变形，从而能够延长所述钻孔刀具的寿命；主轴转速大于或等于220mm/min能够增加钻孔处理的效率。

进一步，所述钻孔处理的方法为啄钻。啄钻容易排出钻孔处理形成的孔中的切屑，从而能够减小切屑与钻孔刀具的摩擦，减少摩擦产生的热量，进而减小钻孔刀具的磨损，延长钻孔刀具的寿命。

附图说明

图1是本发明一实施例中碳纤维增强塑料的加工方法的流程图；

图2至图7是本发明一实施例中碳纤维增强塑料的加工方法各步骤的结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术所述，目前碳纤维增强塑料的形成方法存在诸多问题，例如，刀具容易磨损或刀具成本较高。

现结合一种碳纤维增强塑料的加工方法，分析所述加工方法容易磨损刀具，或加工成本较高的原因：

碳纤维增强塑料具有很高的强度和硬度，使得碳纤维增强塑料的加工较困难。一种加工方法是使用普通合金刀具对碳纤维增强塑料进行加工。由于普通合金刀具的价格低廉，能够降低加工成本。然而由于普通合金刀具的硬度较低，而碳纤维增强塑料的硬度和强度较高，从而容易导致普通合金刀具磨损严重。

为了减小刀具的磨损，一种方法是利用金刚石刀具对碳纤维增强塑料进行加工。然而由于金刚石刀具价格昂贵，容易增加加工成本。

本发明提供一种碳纤维增强塑料的加工方法，包括：形成待加工部件，所述待加工部件的材料为碳纤维增强塑料；提供钻孔刀具，所述钻孔刀具包括切削头和位于所切削头表面的涂覆层，所述切削头包括主切削刃，所述涂覆层覆盖所述切削头的主切削刃，所述涂覆层的硬度大于所述主切削刃的硬度；通过所述钻孔刀具对所述待加工部件进行钻孔处理。所述加工方法能够延长钻孔刀具的寿命。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1是本发明的碳纤维增强塑料的加工方法一实施例各个步骤的流程图。

所述碳纤维增强塑料的加工方法包括：

步骤s11，形成待加工部件，所述待加工部件的材料为碳纤维增强塑料；

步骤s12，提供钻孔刀具，所述钻孔刀具包括切削头和位于所切削头表面的涂覆层，所述切削头具有主切削刃，所述涂覆层覆盖所述切削头的主切削刃，所述涂覆层的硬度大于所述主切削刃的硬度；

步骤s13，通过所述钻孔刀具对所述待加工部件进行钻孔处理。

下面结合附图对上述各个步骤进行详细的说明

图2至图5是本发明的碳纤维增强塑料的加工方法一实施例各步骤的结构示意图。

参考图2和图3，图3是图2沿切割线1-2的剖面图，形成待加工部件100，所述待加工部件100的材料为碳纤维增强塑料。

本实施例中，所述待加工部件100用于形成液晶显示屏的支架。

所述待加工部件100的材料为碳纤维增强塑料，由于碳纤维增强塑料具有较高的硬度，从而能够减小待加工部件100所形成的产品的变形。

具体的，本实施例中，所述待加工部件100的材料为碳纤维增强塑料，能够减小所形成支架的弯曲变形。

所述待加工部件100为管道型。所述待加工部件100包括相对的第一端和第二端。

所述待加工部件100沿垂直于所述待加工部件100中心轴方向上的截面为矩形。在其他实施例中，所述待加工部件100沿垂直于所述待加工部件100中心轴方向上的截面为圆形。

所述待加工部件100沿垂直于所述待加工部件100中心轴方向上的截面的边长自所述第一端至第二段逐渐减小。在其他实施例中，沿中心轴方向上，所述待加工部件的截面的边长相等。

如果所述待加工部件100的厚度过小，后续形成的支架的刚度较小，支架在使用过程中用于发生弯曲变形，因此，所述待加工部件100的厚度不宜过小。且随着液晶显示屏尺寸的增加，所述待加工部件100的厚度逐渐增加，导致加工难度较大。本实施例中，所述待加工部件100的厚度为2mm～8mm。

形成所述待加工部件100的步骤包括：提供纤维布和芯棒，所述纤维布的材料为碳纤维增强塑料；将所述纤维布粘贴在所述芯棒侧壁表面；将所述纤维布粘贴在所述芯棒侧壁表面之后，对所述纤维布进行热压处理，形成待加工部件100；所述热压处理之后，剥离所述芯棒。

为了增加所形成的待加工部件100的厚度，所述纤维布的个数为多个。具体的，本实施例中，所述纤维布的个数为7～9个。

本实施例中，将所述纤维布粘贴在所述芯棒侧壁表面的过程中，使多层述纤维布沿垂直于所述芯棒侧壁方向上层叠设置。

在沿初始待加工部件的中心轴方向上，所述待加工部件100包括中间区域和位于所述中间区域两侧的去除区。

所述方法还包括：对所述待加工部件100进行切割处理，去除所述去除区的待加工部件100。

请参考图4和图5，图5是图4中区域1的爆炸图，提供钻孔刀具200，所述钻孔刀具200包括切削头230和位于所切削头表面的涂覆层210，所述切削头具有主切屑刃，所述涂覆层210覆盖所述切削头的主切削刃22，所述涂覆层210的硬度大于所述切削头230主切削刃的硬度。

所述待加工部件100的材料为碳纤维增强塑料，碳纤维增强塑料的硬度较高。所述切削头230表面具有涂覆层210，所述涂覆层210的硬度大于所述钻孔刀具200主切削刃的硬度，所述涂覆层210能够增加所述切削头230的切削力，从而实现对碳纤维增强塑料的加工。所述涂覆层210硬度较大，在对所述待加工部件100进行加工的过程中不容易被磨损，从而能够延长所述钻孔刀具200的寿命。另外所述涂覆层210体积较小，从而能够减小涂覆层210材料，降低钻孔刀具的成本。

本实施例中，所述钻孔刀具200为麻花钻。其他实施例中，所述钻孔刀具可以为s型横刃钻或枪孔钻。

本实施例中，所述切削头230为合金，例如硬质合金或高速钢。硬质合金和高速钢的价格便宜，能够降低所述钻孔刀具200的生产成本。

本实施例中，所述涂覆层210的材料为金刚石。金刚石的硬度较大，能够较小钻孔刀具200的磨损，从而延长钻孔刀具200的寿命。

本实施例中，所述涂覆层210完全覆盖所述钻孔刀具200的后刀面23。在其他实施例中，所述涂覆层部分覆盖所述钻孔刀具的后刀面。

由于在后续的钻孔处理中，后刀面23容易与所述待加工部件100产生摩擦，所述涂覆层210完全覆盖所述钻孔刀具200的后刀面23，能够减小钻孔处理中钻孔刀具200的损耗，从而增加钻孔刀具200的寿命。

由于在钻孔处理过程中，钻孔刀具200的前刀面21与待加工部件100的摩擦力较小，损耗较小。因此，本实施例中，所述涂覆层210暴露出所述钻孔刀具200的前刀面21。所述涂覆层210暴露出所述钻孔刀具200的前刀面21，能够减小所述涂覆层210的面积，从而节约涂覆层210材料，进而能够降低成本。在其他实施例中，所述涂覆层还覆盖所述前刀面。

如果所述涂覆层210的厚度过小，不利于增加所述钻孔刀具200的寿命；如果所述涂覆层210的厚度过大，容易增加成本。具体的，所述涂覆层210的厚度为0.099mm～0.11mm，例如0.1mm。

本实施例中，所述切削头230的直径为3.0mm～3.2mm，例如3.1mm。

所述钻孔刀具200还包括：刀柄220；位于所述刀柄220与切削头230之间的刀颈240。

请参考图6，通过所述钻孔刀具200对所述待加工部件100进行钻孔处理。

所述钻孔处理用于在所述待加工部件100中形成安装孔，所述安装孔自所述待加工部件100内壁贯穿所述待加工部件100的外壁。

本实施例中，所述安装孔的直径为3.0mm～3.2mm，例如3.1mm。

所述安装孔自所述待加工部件100内壁贯穿所述待加工部件100的外壁，则所述安装孔的深度等于所述待加工部件的厚度。所述待加工部件100的厚度为2mm～8mm，所述安装孔的深度为2mm～8mm。

所述钻孔处理的方法包括啄钻。

啄钻容易排出钻孔处理形成的空洞中的切屑，从而能够减小切屑与钻孔刀具200的摩擦，减少摩擦产生的热量，进而减小钻孔刀具200的磨损，延长钻孔刀具200的寿命。

本实施例中，所述钻孔处理的工艺参数包括：主轴转速为2700转/秒～3300转/秒，例如3000转/秒；进给量为220mm/min～260mm/min，例如240mm/min；吃刀量为2.7mm～3.3mm，例如3mm。

选取以上主轴转速的意义在于：主轴转速小于或等于3300转/秒，能够减少刀具与待加工部件100摩擦产生的热量，从而减小切削头230和涂覆层210因温度过高引起的变形，从而能够延长所述钻孔刀具200的寿命；主轴转速大于或等于220mm/min能够增加钻孔处理的效率。

选取以上进给量的意义在于：进给量大于或等于220mm/min，能够增加钻孔处理的效率，从而增加加工效率；进给量小于或等于240mm/min，进给量较小，有利于排出所述钻孔加工处理产生的切屑，有利于减小切屑与钻孔刀具200的摩擦，从而延长刀具的寿命。

选取以上吃刀量的意义在于：如果吃刀量过大，容易增加钻孔刀具200的磨损；如果吃刀量过小，容易降低钻孔处理的效率。

本实施例中，加工处理之前还包括：通过夹具固定所述待加工部件100。

请参考图7，所述钻孔处理之后，还包括：对所述待加工部件100进行检测处理，检测所述待加工部件100的抗弯性能。

所述检测处理的步骤包括：提供固定装置130；将所述待加工部件100固定于所述固定装置130表面，所述第一端与所述固定装置130接触，所述第二端悬空，且所述待加工部件100的轴心轴平行于水平面；在所述待加工部件100上方施加重物131；在所述待加工部件100侧壁表面施加重物131之后，检测所述待加工部件100的曲率。

所述检测处理之后，还包括：对所述待加工部件100进行清洗处理，去除所述待加工部件100表面的灰尘或油污等。

所述清洗处理的清洗剂包括去离子水。

所述加工处理之后，还包括：对所述待加工部件100进行包装并出库。

请参考图4和图5，本发明实施例还提供一种碳纤维增强塑料的钻孔刀具，包括：切削头230和位于所切削头230表面的涂覆层210，所述切削头230包括主切削刃22，所述涂覆层210覆盖所述切削头230的主切削刃22，所述涂覆层210的硬度大于所述主切削刃22的硬度。

所述涂覆层210的材料为金刚石；所述切削头230的材料为合金，例如：硬质合金或高速钢。

本实施例中，所述切削头230的直径为3mm～3.2mm；所述涂覆层210的厚度为0.099mm～0.11mm。

本实施例中，所述钻孔刀具为麻花钻、s型横刃钻或枪孔钻。

本实施例中，所述涂覆层210完全覆盖所述钻孔刀具200的后刀面。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。