一种高强度纤维材料的光栅尺制作方法与流程

1.本发明属于光栅尺制作技术领域，具体为一种高强度纤维材料的光栅尺制作方法。


背景技术：

2.光栅尺，也称为光栅尺位移传感器(光栅尺传感器)，是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺经常应用于数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲，具有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点。例如，在数控机床中常用于对刀具和工件的坐标进行检测，来观察和跟踪走刀误差，以起到一个补偿刀具的运动误差的作用。光栅尺按照制造方法和光学原理的不同，分为透射光栅和反射光栅。
3.现有的光栅尺制作时一般以玻璃作为毛坯料，此种材料透明度高，但面对高温高压环境，可能造成光栅尺损坏的状况，且现有的光栅尺在进行镀铬时一般采用喷淋式，此种方法可能造成镀铬不均匀，影响后续成品的合格率；因此，针对目前的状况，现需对其进行改进。


技术实现要素：

4.针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种高强度纤维材料的光栅尺制作方法，有效的解决了现有的光栅尺制作时一般以玻璃作为毛坯料，此种材料透明度高，但面对高温高压环境，可能造成光栅尺损坏的状况，且现有的光栅尺在进行镀铬时一般采用喷淋式，此种方法可能造成镀铬不均匀，影响后续成品的合格率的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高强度纤维材料的光栅尺制作方法，包括以下步骤：
6.s1：材料合成：将制作光栅尺的材料，即环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、碳纤维、丝束蛋白纤维、聚乙烯超细纤维、对位芳酰胺纤维、乙二胺、1,2-二氯乙烷、成核剂以及抗雾剂通过一次过滤、材料混合、二次过滤、成分添加以及材料固化的工序进行合成，由此得到光栅尺制作的原始毛坯材料；
7.s2：尺寸切割：将步骤s1中得到的原始毛坯材料通过切割机进行切割成70cm长、60cm宽以及10cm高的立方体，由此得到毛坯板料，并通过厚度检测仪对毛坯板料的厚度进行检测，通过平面度检测仪对毛坯板料的平面的平整度进行检测，待检测合格后，将毛坯板料等宽度切割成狭条以进行后续备用；
8.s3：清洗镀铬：将步骤s2得到的狭条毛坯板料放入清洗机中进行清洗后，再送入烘干机进行烘干，并将经过清洗烘干的狭条毛坯板料放入溅射式镀铬系统中进行镀铬，在进行镀铬时，将狭条毛坯板料平铺放置在运送托架顶部，并将运送托架从下至上通过溅射式镀铬系统真空腔，使得铬靶底部位于狭条毛坯板料的顶部，铬靶采用蒸发式铬靶，并在进行镀铬时通过电子枪加热铬靶使其形成铬蒸汽，且通过铬蒸汽均匀包覆在狭条毛坯板料的表
面，以在狭条毛坯板料的表面形成镀铬层，完成工序；
9.s4：刻线定型：将步骤s3中经过镀铬工序的狭条毛坯板料再次通过溅射式镀铬系统进行光敏抗腐镀层的加工，并在加工后放入烘干箱进行烘干，将烘干后的包覆了光敏抗腐镀层的狭条毛坯板料放置在底板母光栅顶部，并从底部进行爆光处理，将经过爆光处理的狭条毛坯板料放入化学溶剂中进行定形以及腐蚀后得到每25-125铬线条/mm的光栅尺；
10.s5：尺寸确认：对步骤s4中得到的光栅尺进行尺寸确认，即通过光学性能检验机对光栅尺的光学性能进行检验，通过精度检验机对光栅尺的尺寸精度进行检验，并在检验合格后，完成对光栅尺的制作，得到合格的高强度纤维材料光栅尺。
11.优选的，所述步骤s1中，材料合成的具体步骤如下：
12.①
：材料准备：准备环氧树脂70-80份、双马来酰亚胺树脂30-50份、碳纤维20-28份、丝束蛋白纤维15-20份、聚乙烯超细纤维12-18份、对位芳酰胺纤维10-15份、乙二胺7-10份、1,2-二氯乙烷7-12份、成核剂5-10份以及抗雾剂5-10份进行备用；
13.②
：一次过滤：将步骤
①
中准备的碳纤维20-28份、丝束蛋白纤维15-20份、聚乙烯超细纤维12-18份以及对位芳酰胺纤维10-15份通过震动振筛机进行过滤，震动振筛机的滤网目数控制在1-2目；
14.③
：材料混合：将步骤
①
准备的环氧树脂70-80份和双马来酰亚胺树脂30-50份以及经过步骤
②
过滤的碳纤维20-28份、丝束蛋白纤维15-20份、聚乙烯超细纤维12-18份以及对位芳酰胺纤维10-15份放入搅拌机中进行混合搅拌，控制搅拌机的转速在600-800r/min，且搅拌时间在20-25min，以此得到搅拌料；
15.④
：二次过滤：将步骤
③
中得到的搅拌料放入过筛机中进行二次过滤，过滤时控制滤网目数在0.5-1目；
16.⑤
：成分添加：将经过步骤
④
过滤的搅拌料放入搅拌机中，向其中投入步骤
①
中准备的成核剂5-10份以及抗雾剂5-10份，并进行搅拌，控制搅拌机的转速在800-1000r/min，且搅拌时间在10-12min；
17.⑥
：材料固化：在步骤
⑤
的基础上向搅拌机中加入乙二胺7-10份和1,2-二氯乙烷7-12份，再次进行搅拌，且控制搅拌机的转速在500-700r/min，且搅拌时间在7-10min，待材料半凝固时，将其放入压平机中进行压平，直至材料凝固，得到原始毛坯材料。
18.优选的，所述步骤s2中，切割机选用sdy-q300/350型型材切割机，厚度检测仪选用hd-1型厚度检测仪，平面度检测仪选用bx918-e910型平面度检测仪。
19.优选的，所述步骤s3中，清洗机选用fussen型清洗机，所述步骤s3-s4中，烘干机选用xsg-4型烘干机。
20.优选的，所述步骤s5中，光学性能检验机选用fmd6001型光学综合检验机，精度检验机选用lj-x8000型激光精度检验机。
21.优选的，所述步骤
②
以及步骤
④
中，震动振筛机选用zkx型直线震动振筛机，且在进行过筛时至少过筛2-3次。
22.优选的，所述步骤
③
以及步骤
⑤
中，搅拌机选用jzc250型自动搅拌机，且在步骤
③
中，控制搅拌温度在25-28℃，在步骤
⑤
中，控制搅拌温度在30-33℃。
23.优选的，所述步骤
⑥
中，压平机采用hy86yp-800型高幅面压平机。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明，通过将环氧树脂和双马来酰亚
胺树脂作为主基料，结合碳纤维、丝束蛋白纤维、聚乙烯超细纤维和对位芳酰胺纤维制作出的光栅尺具有耐高温高热且不易变形的特点，因此能够适应不同环境下的测量读数，且在制造光栅尺时，采用溅射式镀铬系统利用铬蒸汽对光栅尺的原毛坯料进行镀铬处理，相较于传统的喷淋，使得镀铬时可以均匀包覆，由此提高后续检验的合格率；
25.2、本发明，环氧树脂在化学结构中具有活性环氧基、羟基、醚基等，具有较强的粘接力、固化过程中生成三维网状结构，交联密度高，固化收缩率小、高强度、耐热抗寒、抗腐蚀能力，双马来酰亚胺树脂耐老化性能好，220摄氏度经1000h老化，各项性能基本不变，力学性能优异，故以环氧树脂和双马来酰亚胺树脂作为原料基料制作的光栅尺，具有良好的耐热抗寒，抗腐蚀能力，且在高温下能够保持各项性能，因此可在各种环境下进行使用；
26.3、本发明，碳纤维、丝束蛋白纤维、聚乙烯超细纤维以及对位芳酰胺纤维均为均为高强度搞韧性的纤维材料，将其混合在基料中，能够有效提高整个光栅尺的强度韧性，以此在高压环境下也能够适用；
27.4、本发明，在材料中添加了成核剂以及抗雾剂，能够有效提高材料的明度以及抗雾性能，避免因环境原因造成光栅尺起雾，从而影响读数。
附图说明
28.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
29.在附图中：
30.图1为本发明一种高强度纤维材料的光栅尺制作方法流程图；
31.图2为本发明材料合成流程图。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.如图1所示，本发明提供一种技术方案：一种高强度纤维材料的光栅尺制作方法，包括以下步骤：
34.s1：材料合成：将制作光栅尺的材料，即环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、碳纤维、丝束蛋白纤维、聚乙烯超细纤维、对位芳酰胺纤维、乙二胺、1,2-二氯乙烷、成核剂以及抗雾剂通过一次过滤、材料混合、二次过滤、成分添加以及材料固化的工序进行合成，由此得到光栅尺制作的原始毛坯材料；
35.s2：尺寸切割：将步骤s1中得到的原始毛坯材料通过切割机进行切割成70cm长、60cm宽以及10cm高的立方体，由此得到毛坯板料，并通过厚度检测仪对毛坯板料的厚度进行检测，通过平面度检测仪对毛坯板料的平面的平整度进行检测，待检测合格后，将毛坯板料等宽度切割成狭条以进行后续备用；
36.s3：清洗镀铬：将步骤s2得到的狭条毛坯板料放入清洗机中进行清洗后，再送入烘干机进行烘干，并将经过清洗烘干的狭条毛坯板料放入溅射式镀铬系统中进行镀铬，在进
行镀铬时，将狭条毛坯板料平铺放置在运送托架顶部，并将运送托架从下至上通过溅射式镀铬系统真空腔，使得铬靶底部位于狭条毛坯板料的顶部，铬靶采用蒸发式铬靶，并在进行镀铬时通过电子枪加热铬靶使其形成铬蒸汽，且通过铬蒸汽均匀包覆在狭条毛坯板料的表面，以在狭条毛坯板料的表面形成镀铬层，完成工序；
37.s4：刻线定型：将步骤s3中经过镀铬工序的狭条毛坯板料再次通过溅射式镀铬系统进行光敏抗腐镀层的加工，并在加工后放入烘干箱进行烘干，将烘干后的包覆了光敏抗腐镀层的狭条毛坯板料放置在底板母光栅顶部，并从底部进行爆光处理，将经过爆光处理的狭条毛坯板料放入化学溶剂中进行定形以及腐蚀后得到每25-125铬线条/mm的光栅尺；
38.s5：尺寸确认：对步骤s4中得到的光栅尺进行尺寸确认，即通过光学性能检验机对光栅尺的光学性能进行检验，通过精度检验机对光栅尺的尺寸精度进行检验，并在检验合格后，完成对光栅尺的制作，得到合格的高强度纤维材料光栅尺。
39.通过上述方法制作的高强度纤维材料的光栅尺，通过将环氧树脂和双马来酰亚胺树脂作为主基料，结合碳纤维、丝束蛋白纤维、聚乙烯超细纤维和对位芳酰胺纤维制作出的光栅尺具有耐高温高热且不易变形的特点，因此能够适应不同环境下的测量读数，且在制造光栅尺时，采用溅射式镀铬系统利用铬蒸汽对光栅尺的原毛坯料进行镀铬处理，相较于传统的喷淋，使得镀铬时可以均匀包覆，由此提高后续检验的合格率。
40.如图2所示，步骤s1中，材料合成的具体步骤如下：
41.①
：材料准备：准备环氧树脂70-80份、双马来酰亚胺树脂30-50份、碳纤维20-28份、丝束蛋白纤维15-20份、聚乙烯超细纤维12-18份、对位芳酰胺纤维10-15份、乙二胺7-10份、1,2-二氯乙烷7-12份、成核剂5-10份以及抗雾剂5-10份进行备用；
42.②
：一次过滤：将步骤
①
中准备的碳纤维20-28份、丝束蛋白纤维15-20份、聚乙烯超细纤维12-18份以及对位芳酰胺纤维10-15份通过震动振筛机进行过滤，震动振筛机的滤网目数控制在1-2目；
43.③
：材料混合：将步骤
①
准备的环氧树脂70-80份和双马来酰亚胺树脂30-50份以及经过步骤
②
过滤的碳纤维20-28份、丝束蛋白纤维15-20份、聚乙烯超细纤维12-18份以及对位芳酰胺纤维10-15份放入搅拌机中进行混合搅拌，控制搅拌机的转速在600-800r/min，且搅拌时间在20-25min，以此得到搅拌料；
44.④
：二次过滤：将步骤
③
中得到的搅拌料放入过筛机中进行二次过滤，过滤时控制滤网目数在0.5-1目；
45.⑤
：成分添加：将经过步骤
④
过滤的搅拌料放入搅拌机中，向其中投入步骤
①
中准备的成核剂5-10份以及抗雾剂5-10份，并进行搅拌，控制搅拌机的转速在800-1000r/min，且搅拌时间在10-12min；
46.⑥
：材料固化：在步骤
⑤
的基础上向搅拌机中加入乙二胺7-10份和1,2-二氯乙烷7-12份，再次进行搅拌，且控制搅拌机的转速在500-700r/min，且搅拌时间在7-10min，待材料半凝固时，将其放入压平机中进行压平，直至材料凝固，得到原始毛坯材料。
47.其中，步骤s2中，切割机选用sdy-q300/350型型材切割机，厚度检测仪选用hd-1型厚度检测仪，平面度检测仪选用bx918-e910型平面度检测仪；步骤s3中，清洗机选用fussen型清洗机，步骤s3-s4中，烘干机选用xsg-4型烘干机；步骤s5中，光学性能检验机选用fmd6001型光学综合检验机，精度检验机选用lj-x8000型激光精度检验机；步骤
②
以及步骤
④
中，震动振筛机选用zkx型直线震动振筛机，且在进行过筛时至少过筛2-3次；步骤
③
以及步骤
⑤
中，搅拌机选用jzc250型自动搅拌机，且在步骤
③
中，控制搅拌温度在25-28℃，在步骤
⑤
中，控制搅拌温度在30-33℃；步骤
⑥
中，压平机采用hy86yp-800型高幅面压平机。
48.实施例一：
49.高强度纤维材料合成的具体步骤如下：
50.①
：材料准备：准备环氧树脂70份、双马来酰亚胺树脂30份、碳纤维20份、丝束蛋白纤维15份、聚乙烯超细纤维12份、对位芳酰胺纤维10份、乙二胺7份、1,2-二氯乙烷7份、成核剂5份以及抗雾剂5份进行备用；
51.②
：一次过滤：将步骤
①
中准备的碳纤维20-28份、丝束蛋白纤维15份、聚乙烯超细纤维12份以及对位芳酰胺纤维10份通过震动振筛机进行过滤，震动振筛机的滤网目数控制在1目；
52.③
：材料混合：将步骤
①
准备的环氧树脂70份和双马来酰亚胺树脂30份以及经过步骤
②
过滤的碳纤维20份、丝束蛋白纤维15份、聚乙烯超细纤维12份以及对位芳酰胺纤维10份放入搅拌机中进行混合搅拌，控制搅拌机的转速在600r/min，且搅拌时间在20min，以此得到搅拌料；
53.④
：二次过滤：将步骤
③
中得到的搅拌料放入过筛机中进行二次过滤，过滤时控制滤网目数在0.5目；
54.⑤
：成分添加：将经过步骤
④
过滤的搅拌料放入搅拌机中，向其中投入步骤
①
中准备的成核剂5份以及抗雾剂5份，并进行搅拌，控制搅拌机的转速在800r/min，且搅拌时间在10min；
55.⑥
：材料固化：在步骤
⑤
的基础上向搅拌机中加入乙二胺7份和1,2-二氯乙烷7份，再次进行搅拌，且控制搅拌机的转速在500r/min，且搅拌时间在7min，待材料半凝固时，将其放入压平机中进行压平，直至材料凝固，得到原始毛坯材料。
56.通过上述方法合成的高强度纤维材料，环氧树脂在化学结构中具有活性环氧基、羟基、醚基等，具有较强的粘接力、固化过程中生成三维网状结构，交联密度高，固化收缩率小、高强度、耐热抗寒、抗腐蚀能力，双马来酰亚胺树脂耐老化性能好，220摄氏度经1000h老化，各项性能基本不变，力学性能优异，故以环氧树脂和双马来酰亚胺树脂作为原料基料制作的光栅尺，具有良好的耐热抗寒，抗腐蚀能力，且在高温下能够保持各项性能，因此可在各种环境下进行使用。
57.实施例二：
58.高强度纤维材料合成的具体步骤如下：
59.①
：材料准备：准备环氧树脂75份、双马来酰亚胺树脂40份、碳纤维25份、丝束蛋白纤维18份、聚乙烯超细纤维16份、对位芳酰胺纤维13份、乙二胺8份、1,2-二氯乙烷10份、成核剂8份以及抗雾剂8份进行备用；
60.②
：一次过滤：将步骤
①
中准备的碳纤维25份、丝束蛋白纤维18份、聚乙烯超细纤维16份和对位芳酰胺纤维13份通过震动振筛机进行过滤，震动振筛机的滤网目数控制在2目；
61.③
：材料混合：将步骤
①
准备的环氧树脂75份和双马来酰亚胺树脂40份以及经过步骤
②
过滤的碳纤维25份、丝束蛋白纤维18份、聚乙烯超细纤维16份和对位芳酰胺纤维13
份放入搅拌机中进行混合搅拌，控制搅拌机的转速在800r/min，且搅拌时间在25min，以此得到搅拌料；
62.④
：二次过滤：将步骤
③
中得到的搅拌料放入过筛机中进行二次过滤，过滤时控制滤网目数在1目；
63.⑤
：成分添加：将经过步骤
④
过滤的搅拌料放入搅拌机中，向其中投入步骤
①
中准备的成核剂8份以及抗雾剂8份，并进行搅拌，控制搅拌机的转速在1000r/min，且搅拌时间在10min；
64.⑥
：材料固化：在步骤
⑤
的基础上向搅拌机中加入乙二胺8份和1,2-二氯乙烷10份，再次进行搅拌，且控制搅拌机的转速在700r/min，且搅拌时间在10min，待材料半凝固时，将其放入压平机中进行压平，直至材料凝固，得到原始毛坯材料。
65.通过上述方法合成的高强度纤维材料，碳纤维、丝束蛋白纤维、聚乙烯超细纤维以及对位芳酰胺纤维均为均为高强度搞韧性的纤维材料，将其混合在基料中，能够有效提高整个光栅尺的强度韧性，以此在高压环境下也能够适用。
66.实施例三：
67.高强度纤维材料合成的具体步骤如下：
68.①
：材料准备：准备环氧树脂80份、双马来酰亚胺树脂50份、碳纤维28份、丝束蛋白纤维20份、聚乙烯超细纤维18份、对位芳酰胺纤维15份、乙二胺10份、1,2-二氯乙烷12份、成核剂10份以及抗雾剂10份进行备用；
69.②
：一次过滤：将步骤
①
中准备的碳纤维28份、丝束蛋白纤维20份、聚乙烯超细纤维18份以及对位芳酰胺纤维15份通过震动振筛机进行过滤，震动振筛机的滤网目数控制在2目；
70.③
：材料混合：将步骤
①
准备的环氧树脂80份和双马来酰亚胺树脂50份以及经过步骤
②
过滤的碳纤维28份、丝束蛋白纤维20份、聚乙烯超细纤维18份以及对位芳酰胺纤维15份放入搅拌机中进行混合搅拌，控制搅拌机的转速在800r/min，且搅拌时间在25min，以此得到搅拌料；
71.④
：二次过滤：将步骤
③
中得到的搅拌料放入过筛机中进行二次过滤，过滤时控制滤网目数在1目；
72.⑤
：成分添加：将经过步骤
④
过滤的搅拌料放入搅拌机中，向其中投入步骤
①
中准备的成核剂10份以及抗雾剂10份，并进行搅拌，控制搅拌机的转速在000r/min，且搅拌时间在12min；
73.⑥
：材料固化：在步骤
⑤
的基础上向搅拌机中加入乙二胺10份和1,2-二氯乙烷12份，再次进行搅拌，且控制搅拌机的转速在700r/min，且搅拌时间在10min，待材料半凝固时，将其放入压平机中进行压平，直至材料凝固，得到原始毛坯材料。
74.通过上述方法合成的高强度纤维材料，在材料中添加了成核剂以及抗雾剂，能够有效提高材料的明度以及抗雾性能，避免因环境原因造成光栅尺起雾，从而影响读数。
75.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要
素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
76.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。