一种纤维预浸丝剪切装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种纤维预浸丝剪切装置及方法，所述装置包括：舵机，设置于所述舵机上的刀具以及内部设置有纤维通路的刀座；其中，在所述刀座垂直于所述纤维通路的方向上设置有通孔，所述刀具背离所述舵机的一端通过所述通孔间隙配合安装于所述刀座内部。本发明专利技术颠覆了现有技术中采用刀片剪切纤维预浸丝的方式，创新地利用刀具与孔位的相对滑动实现对纤维预浸丝的剪切，本发明专利技术的纤维预浸丝剪切装置整体紧凑、传动直接、维护方便，能对纤维预浸丝进行快速频繁、稳定可靠地剪切，剪切后的纤维预浸丝切口平整无弯折。丝切口平整无弯折。丝切口平整无弯折。

【技术实现步骤摘要】
一种纤维预浸丝剪切装置及方法


[0001]本专利技术涉及增材制造
，尤其涉及一种纤维预浸丝剪切装置及方法。

技术介绍

[0002]连续纤维增强复合材料具有比强度高、比模量大、耐腐蚀、可设计性强等优点，现已广泛应用于航空航天、军工、汽车等领域。增材制造，又称3D打印，是一种采用材料逐层堆积的方法制造三维实体的技术。相比于传统工艺，通过增材制造技术制造连续纤维增强复合材料具有无需模具、一体化成型、定制灵活等优点，在超材料、轻质结构等方面具有广阔的发展前景。在连续纤维增强复合材料增材制造技术中，最为成熟的是纤维预浸丝挤出成形。为了实现层与层、不连续填充区域之间的平滑过渡，其制造过程需要对纤维预浸丝进行实时剪切。
[0003]在连续纤维增强复合材料增材制造技术中，常用的纤维主要有：碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维等。按有无浸润处理，纤维可分为干纤维和预浸丝。干纤维没有经过浸润处理。而预浸丝在使用前被热塑性树脂或热固性树脂浸润过，具有一定的刚度和强度。所以在纤维预浸丝的剪切过程中要提供较大的剪切力，切口尽量平整无弯折，以免影响打印质量。整个剪切装置要在体积尽可能小的前提下，保证频繁剪切的稳定性和可靠性，尽量减少振动，同时便于拆卸维护。
[0004]目前，行业内通常采用刀片来剪切纤维预浸丝。舵机通过机械连接或者机械传动机构，带动刀片对纤维预浸丝进行剪切。采用这种装置所需的工作空间较大，不够紧凑，且往往使用异型刀片。由于纤维预浸丝具有一定的刚度和强度，打印时频繁剪切使刀片容易磨损甚至崩刃，使用一段时间后需要更换。<br/>[0005]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0006]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种纤维预浸丝剪切装置及方法，旨在解决现有纤维预浸丝剪切装置工作空间大不紧凑，且刀片易磨损甚至崩刃的问题。
[0007]本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
[0008]一种纤维预浸丝剪切装置，其中，包括：舵机，设置于所述舵机上的刀具以及内部设置有纤维通路的刀座；
[0009]其中，在所述刀座垂直于所述纤维通路的方向上设置有通孔，所述刀具背离所述舵机的一端通过所述通孔间隙配合安装于所述刀座内部。
[0010]所述的纤维预浸丝剪切装置，其中，所述刀具为一端带有凹槽的管体，所述凹槽设置于背离所述舵机的一端。
[0011]所述的纤维预浸丝剪切装置，其中，所述管体的外径为6～8mm，所述管体的壁厚为1mm。
[0012]所述的纤维预浸丝剪切装置，其中，所述凹槽的深度大于所述管体外径的一半。
[0013]所述的纤维预浸丝剪切装置，其中，所述刀具的材质选自硬化钢、陶瓷中的一种。
[0014]所述的纤维预浸丝剪切装置，其中，所述通孔的直径与所述管体的外径相等。
[0015]所述的纤维预浸丝剪切装置，其中，所述纤维通路的入口端直径为所述纤维预浸丝直径的2～3倍，所述纤维通路的出口端直径为所述纤维预浸丝直径的5～6倍。
[0016]所述的纤维预浸丝剪切装置，其中，所述刀具通过位于所述刀具内部的螺钉固定于所述舵机上。
[0017]一种纤维预浸丝剪切方法，其中，包括步骤：
[0018]控制纤维预浸丝依次穿过刀座纤维通路的入口端、刀具的凹槽以及刀座纤维通路的出口端；
[0019]接收到剪切信号时，控制刀具进行转动，将所述纤维预浸丝剪断。
[0020]所述的纤维预浸丝剪切方法，其中，在所述将所述纤维预浸丝剪断的步骤后，还包括步骤：
[0021]控制所述刀具返回起始位置。
[0022]有益效果：本专利技术公开了一种纤维预浸丝剪切装置及方法，本专利技术颠覆了现有技术中采用刀片剪切纤维预浸丝的方式，创新地利用刀具与孔位的相对滑动实现对纤维预浸丝的剪切，本专利技术的纤维预浸丝剪切装置整体紧凑、传动直接、维护方便，能对纤维预浸丝进行快速频繁、稳定可靠地剪切，剪切后的纤维预浸丝切口平整无弯折。
附图说明
[0023]图1为本专利技术提供的一种纤维预浸丝剪切装置的爆炸图。
[0024]图2为本专利技术提供的纤维预浸丝剪切装置的剖面图。
[0025]附图标记：舵机1，刀具2，螺钉3，刀座4。
具体实施方式
[0026]本专利技术提供一种纤维预浸丝剪切装置及方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0027]目前，行业内通常采用刀片来剪切纤维预浸丝。舵机通过机械连接或者机械传动机构，带动刀片对纤维预浸丝进行剪切。采用这种装置所需的工作空间较大，不够紧凑，且往往使用异型刀片。由于纤维预浸丝具有一定的刚度和强度，打印时频繁剪切使刀片容易磨损甚至崩刃，使用一段时间后需要更换。
[0028]基于此，本专利技术提供了一种纤维预浸丝剪切装置及方法，参见图1，其包括：舵机1，设置于所述舵机1上的刀具2以及内部设置有纤维通路的刀座4；
[0029]其中，在所述刀座4垂直于所述纤维通路的方向上设置有通孔，所述刀具2背离所述舵机1的一端通过所述通孔间隙配合安装于所述刀座4内部。
[0030]具体地，本专利技术颠覆了现有技术中采用刀片剪切纤维预浸丝的方式，创新地利用刀具与孔位的相对滑动实现对纤维预浸丝的剪切，本专利技术的纤维预浸丝剪切装置整体紧凑、传动直接、维护方便，能对纤维预浸丝进行快速频繁、稳定可靠地剪切，剪切后的纤维预浸丝切口平整无弯折。
[0031]在一些实施方式中，所述舵机1的工作扭矩根据使用的纤维预浸丝种类和线密度决定。在满足剪切纤维预浸丝所需扭矩的前提下，舵机应选用微型的或体积较小的，使整个剪丝装置更加紧凑。
[0032]在一些实施方式中，所述刀具2为一端带有凹槽的管体，所述凹槽设置于背离所述舵机1的一端。
[0033]具体地，本专利技术采用管体作为纤维预浸丝的剪切刀具，管体凹槽部分作为刀刃，使得在转动过程中，刀具凹槽的边缘与刀座纤维通路出口端的边缘共同作用将纤维预浸丝剪断。
[0034]在一些实施方式中，所述管体的外径为6～8mm，所述管体的壁厚为1mm。在实际加工中管体的外径要尽量小，避免纤维预浸丝剪切时在管体内部发生弯折。所述凹槽的深度大于所述管体外径的一半。
[0035]在一些实施方式中，所述刀具2的材质选自硬化钢、陶瓷中的一种，由于纤维预浸丝具有一定的刚度和强度，因此选用硬度高的材料加工刀具。
[0036]在一些实施方式中，所述纤维通路的壁面要求光滑无毛刺，防止纤维预浸丝在通过时发生磨损。所述纤维通路的入口端直径为所述纤维预浸丝直径的2～3倍，以防止入口端过大导致纤维预浸丝从入口端进入时发生过度偏移从而使得剪切效果较差或防止入口端过小导致纤维预浸丝与纤维通路壁面的摩擦力过大而难以通过，因此将纤维通路的入口端直径设置为纤维预浸丝直径的2～3倍，也便于清理堵丝、碎屑；优选地，所述纤维通路的出口端直径可设置为稍大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纤维预浸丝剪切装置，其特征在于，包括：舵机，设置于所述舵机上的刀具以及内部设置有纤维通路的刀座；其中，在所述刀座垂直于所述纤维通路的方向上设置有通孔，所述刀具背离所述舵机的一端通过所述通孔间隙配合安装于所述刀座内部。2.根据权利要求1所述的纤维预浸丝剪切装置，其特征在于，所述刀具为一端带有凹槽的管体，所述凹槽设置于背离所述舵机的一端。3.根据权利要求2所述的纤维预浸丝剪切装置，其特征在于，所述管体的外径为6～8mm，所述管体的壁厚为1mm。4.根据权利要求2所述的纤维预浸丝剪切装置，其特征在于，所述凹槽的深度大于所述管体外径的一半。5.根据权利要求1所述的纤维预浸丝剪切装置，其特征在于，所述刀具的材质选自硬化钢、陶瓷中的一种。6.根据权利要求2所述的纤维预...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈子文，熊异，张国权，许旭光，阮凯程，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：