[发明专利]一种单束纤维切削实验方法

摘要

本发明一种单束纤维切削实验方法属于微观切削领域，涉及一种碳纤维复合材料加工中单束纤维切削细观破坏的实验方法。实验方法利用超景深显微镜观察其切削过程，并测量其毫牛级切削力，利用特定的制作工艺制作单束纤维切削实验样件；采用单向测力仪对细观切削过程进行实时测量和记录；通过微位移执行器的进给运动完成微米级切削运动，调节位移执行器来调节切深，在不同切深下对单束纤维进行细观切削实验。本实验方法将力的测量与切削过程的在线观察集中在一起，功能齐全，效率高；采用的实验装置结构简单，安装和定位方便。

主权项

一种单束纤维切削实验方法，其特征是，实验方法利用超景深显微镜观察其切削过程，并测量其毫牛级切削力，利用特定的制作工艺制作单束纤维切削实验样件；采用单向测力仪对细观切削过程进行实时测量和记录；通过微位移执行器的进给运动完成微米级切削运动，调节位移执行器来调节切深，在不同切深下对单束纤维进行细观切削实验；实验方法具体步骤如下：1)制做单束纤维切削实验样件制作工艺如下：先制作碳纤维复合材料单向板(11)，并在碳纤维复合材料单向板(11)上加工两个通孔(12)，再制作具有两个夹板固定孔(14)的两个夹板(13)，将碳纤维复合材料单向板(11)作为中间件，使用两块夹板(13)左右夹紧碳纤维复合材料单向板(11)，将通孔(12)与夹板固定孔(14)对齐，通过螺栓(18)、垫圈(19)和螺母(20)将三者固定，形成方槽(15)；将裁减成特定长度的单束纤维(16)放置在方槽(15)中，并与一侧夹板(13)内表面良好贴合，将树脂(17)浸渍于方槽(15)中，保持预浸高度与纤维上表面平齐，涂覆均匀，保持水平放置一定时间后，整体放置于热压罐中，控制固化温度及压力进行固化；固化结束后，将螺栓(18)、垫圈(19)和螺母(20)以及两块夹板(13)取下，则样件(7)制备完成；再将样件(7)通过环氧树脂胶粘结在样件连接板(8)上；2)在平台上安装切削装置将平台(2)通过螺栓连接在超景深显微镜(1)的载物台上，位移执行器(3)通过螺栓安装在安装平台(2)上，将微位移执行器(4)安装在位移执行器(3)上，两者的运动方向相互垂直；将刀具(6)装夹到刀具座(5)上，刀具座(5)通过螺栓安装在微位移执行器(4)上；3)安装切削力测量装置将样件连接板(8)连接在单向测力仪(10)上，单向测力仪(10)末端通过螺纹与测力仪安装座(9)连接，测力仪安装座(9)通过安装平台(2)上的螺纹孔与安装平台(2)连接；4)接通微位移执行器(4)和位移执行器(3)的电源；调节微位移执行器(4)，使得样件(7)与刀具(6)相接触作为切削实验的初始位置；5)通过调节位移执行器(3)来调节切削深度，调节到预设的切削深度；调节微位移执行器(4)来调节切削速度，调节到设定的实验切削速度；6)接通超景深显微镜(1)和单向测力仪(10)的电源，启动微位移执行器(4)使其自动进给开始切削，通过超景深显微镜(1)观察单纤维的切断过程，同时，读取单向测力仪(10)记录的数据，完成对毫牛级切削力的测量；7)更换样件(7)或者更换刀具(6)时，重复上述步骤。