碳纤维复合材料金刚石砂轮切割机结构设计

左 辉

（上海古德机械制造有限公司 上海 200065）

碳纤维复合材料作为一种战略性新型材料因具有强度高、刚性好、重量轻、耐高温、耐腐蚀、耐磨损、变形小等特点已被广泛应用于航空航天、军工、造船、汽车、高铁、建筑、新能源、电子电工、纺织、医疗器械、运动器材等领域。由于它在国防和经济建设等领域有着不可替代的作用，西方国家对我国一直实施禁售禁运。因此大力发展具有我国自主品牌的碳纤维复合材料已成为各方的共识。该材料现已被列入国家《新材料“十二五”发展规划》。目前，国内许多科研院所和企业，对碳纤维复合材料的研究、开发、生产、加工、应用进行了合作攻关。为了能配合早日生产碳纤维复合材料，公司为中国商用飞机制造有限责任公司研制了一种碳纤维复合材料金刚石砂轮切割机，该切割机填补了我国碳纤维复合材料加工设备的空白，并已通过中国商用飞机公司的正式验收。

1 切割机的主要特征

切割机的结构布置如图1所示。

图1 切割机结构布置图

切割机具有下列结构特征：

（1）切割头前后移动为自动且速度无级可调；

（2）配有自动气动压紧装置；

（3）配有纸质过滤冷却装置；

（4）配有吸尘装置；

（5）配有全封闭不锈钢防护装置。

2 切割机的主要规格和参数

切割机的主要规格和参数：

工作台（长×宽） 650 mm×650 mm

最大材料（长×宽×高）650 mm×650 mm×40 mm

金刚石砂轮（外圆×内孔×厚度）250 mm×60 mm×2 mm

主轴转速 3 000 r/min

主电机功率 2 200 kW

拖板移动行程 750 mm

拖板移动速度 0～500 mm/min（无级）

3 切割机的机械传动原理图及说明

切割机的机械原理如上图2所示。

图2 切割机机械原理图

转动手轮 1，通过丝杆螺母副，使切割头沿着滑动导轨作垂直移动。调速电动机通过联轴器带动滚珠丝杆副使拖板沿着直线滚动导轨做横向移动。转动手轮 2，通过一对圆锥齿轮和丝杆螺母副，可以使定位靠栅沿着矩形导轨作纵向移动。最后由装入式电动机直接带动切割头主轴旋转。

4 切割机中电主轴磨头结构

切割头采用的是装入式电动机结构，如图3所示。具有结构紧凑，体积小，刚性好，精度高等特点。切割头主轴由装入式电动机直接驱动，主轴的前后端各装有一组高精度轴承。

5 结语

图3 切割机中电主轴磨头结构

切割机是一种用于碳纤维复合材料的切割加工用的专用设备，具有操作简单、结构新颖、体积小、重量轻、切割效率和切割精度高的特点，可适用于工厂、科研院所及碳纤维复合材料生产加工等场合。

碳纤维复合材料金刚石砂轮切割机的研制成功，填补了我国在碳纤维复合材料加工设备中的空白，在实际运用中取得了良好效果。