CN104942659A - 一种陶瓷基复合材料天线罩内壁盲孔的加工装置及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种陶瓷基复合材料天线罩内壁盲孔的加工装置及其加工方法,属于锥形筒类零件内壁盲孔自动化加工技术领域。该加工装置包括Y轴、Z轴、X轴滑道机构和回转工作台,还包括主轴机构、夹具机构和包含对刀块和对刀电路的对刀装置。固定在夹具机构上的天线罩内侧设有一个钢环,对刀块的定位销轴与钢环上的定位孔相配合,对刀块的刀具孔里端,从內向外依次设有绝缘片和金属片,对刀电路的导线一端穿过绝缘片电连接金属片,另一端依次经电源、LED 灯与对刀块进行电连接。该加工装置可以对天线罩内壁盲孔进行加工,加工效率和制孔质量明显提高,劳动强度明显降低,工作环境大大改善。同时,能很好的保证加工质量,大大缩短了天线罩内壁制盲孔的加工周期。
Description
技术领域
本发明涉及一种陶瓷基复合材料天线罩内壁盲孔的加工装置及其加工方法,属于锥形筒类零件内壁盲孔自动化加工技术领域。
背景技术
天线罩是航空航天中用于保护雷达的装置,由于其恶劣的工作条件及其特殊作用,使其结构形状特别复杂,并且其材料是综合性能极其优良的陶瓷基复合材料,导致该零件内壁盲孔难以在一般的通用机床上进行加工。
现有专利中记载的相关天线罩加工装置,如中国专利申请的CN201110343643.2和CN201320662414.1,前者只是提出了加工天线罩各部位的的工序,后者主要是针对天线罩内外型面的精加工,这些都不与天线罩内壁加工盲孔相关。
目前,我国对天线罩内壁盲孔的加工还处于手工钻孔状态,劳动强度大,效率极低,制孔质量偏差,并且对操作者的经验和技术熟练程度要求很高,严重影响了我国飞机、导弹等装备的研制进度。
发明内容
为了解决现有技术中存在的问题,本发明提供一种陶瓷基复合材料天线罩内壁盲孔的加工装置及其加工方法,该加工装置与加工方法应针对天线罩内壁盲孔的加工进行工艺优化和设计,能制作出具有效率高、成本低、精度高、误差小、安全性好的陶瓷基复合材料天线罩内壁盲孔。
本发明采用的技术方案是:一种陶瓷基复合材料天线罩内壁盲孔的加工装置,它包括Y轴滑道机构、Z轴滑道机构、X轴滑道机构和回转工作台,它还包括一个主轴机构、一个夹具机构和一个包含对刀块和对刀电路的对刀装置,所述回转工作台设置在Y轴滑道机构上,由Y轴步进电机驱动回转工作台在Y轴滑道上移动,所述Z轴滑道机构固定在立柱上,X轴滑道机构设置在Z轴滑道机构上,由Z轴步进电机驱动X轴滑道机构在Z轴滑道上移动,所述主轴机构设置在X轴滑道机构上,由X轴步进电机驱动主轴机构在X轴滑道上移动;所述回转工作台上设有夹具机构,固定在夹具机构上的天线罩内侧设有一个钢环,所述对刀块的定位销轴与钢环上的定位孔相配合;所述对刀块的刀具孔里端,从內向外依次设有绝缘片和金属片,对刀电路的导线一端穿过绝缘片电连接金属片,另一端依次经电源、LED 灯与对刀块进行连接。
所述的一种陶瓷基复合材料天线罩内壁盲孔加工装置的加工方法包括下列步骤:
a、将天线罩安装在夹具机构中,并通过夹具机构调整天线罩上端面处于水平状态后夹紧;
b、将Y轴坐标移动到夹具机构的回转中心与主轴机构刀具的回转中心垂直相交;
c、测量钢环上的定位孔最上沿到刀具最上端的垂直距离d3,将Z坐标向下移动距离d=(d1-d2)/2+d3,d1为钢环是上定位孔的直径,d2为刀具直径;
d、将对刀块的定位销轴***天线罩内套装的钢环的定位孔内,调整加工装置的X轴滑道机构和回转工作台的坐标,使主轴机构上的刀具自由进入对刀块的刀具孔内,完成径向对刀操作;
e、调整X轴滑道机构,使刀具缓慢进入对刀块的刀具孔内,直至对刀电路上的LED 灯亮,标定好X轴坐标上的刀具位置,完成轴向对刀操作;
f、后退刀具,取下对刀装置,依据被加工孔深度h和刀具退回的X轴坐标距离L,计算加工孔的刀具进给深度D=L+h+H,H为对刀块左端到金属片右端的距离;选择刀具钻速1000-4000r/min,进给速度0-20mm/min,采用PCD钻头直接钻削,得到的盲孔底端为圆锥形;或采用PCD圆柱铣刀或电镀金刚石磨棒,通过数控编程,使刀具按螺旋轨迹走刀,铣削或磨削盲孔至要求尺寸,选择刀具转速2000 -8000r/min,刀具轴向进给速度0-20mm/min,刀具公转速度0-25r/min,作为数控编程制孔参数,这时也先要用PCD钻头按照a、b、c和d步骤对刀,然后换上PCD圆柱铣刀或电镀金刚石磨棒后再按照e步骤对刀,得到的盲孔底端为平面;
g、通过回转工作台的转位,依次加工出天线罩内壁全部盲孔,加工每个孔时,都要按照a、b、c、e和f步骤先进行对刀操作,再进行数控制孔作业,直到所有均布孔加工完毕。
本发明的有益效果是:这种陶瓷基复合材料天线罩内壁盲孔的加工装置包括Y轴滑道机构、Z轴滑道机构、X轴滑道机构和回转工作台,还包括一个主轴机构、一个夹具机构和一个包含对刀块和对刀电路的对刀装置。回转工作台上设有夹具机构,固定在夹具机构上的天线罩内侧设有一个钢环,对刀块的定位销轴与钢环上的定位孔相配合,对刀块的刀具孔里端,从內向外依次设有绝缘片和金属片,对刀电路的导线一端穿过绝缘片电连接金属片,另一端依次经电源、LED 灯与对刀块进行电连接。该加工装置可以对天线罩内壁盲孔进行加工,加工效率和制孔质量明显提高,劳动强度明显降低,工作环境大大改善。同时,能很好的保证加工质量,大大缩短了天线罩内壁制盲孔的加工周期。
附图说明
图1是一种陶瓷基复合材料天线罩内壁盲孔的加工装置的立体结构图。
图2是一种陶瓷基复合材料天线罩内壁盲孔的加工装置的结构正视图。
图3是天线罩对刀示意图。
图4是对刀块的结构正视图。
图5是附加对刀电路的对刀块的结构俯视图。
图6是图4中的A-A视图。
图中:1、天线罩,2、钢环,2a、定位孔,3、对刀块,3a、定位销轴,3b、刀具孔,3c、槽形结构,3d、导线孔,4、刀具,5、床身,6、Y轴滑道机构,6a、Y轴步进电机,7、回转工作台,8、夹具机构,9、立柱,10、Z轴滑道机构,10a、Z轴步进电机,11、X轴滑道机构,11a、X轴步进电机,12、主轴机构,13、对刀电路,13a、电源,13b、LED 灯,13c、导线,13d、金属片,13e、绝缘片。
具体实施方式
图1、2示出了一种陶瓷基复合材料天线罩内壁盲孔的加工装置的结构图。图中,陶瓷基复合材料天线罩内壁盲孔的加工装置包括Y轴滑道机构6、Z轴滑道机构10、X轴滑道机构11、回转工作台7、主轴机构12、夹具机构8和包含对刀块3和对刀电路13的对刀装置,回转工作台7设置在Y轴滑道机构6上,由Y轴步进电机6a驱动回转工作台7在Y轴滑道上移动, Z轴滑道机构10固定在立柱9上,X轴滑道机构11设置在Z轴滑道机构10上,由Z轴步进电机10a驱动X轴滑道机构11在Z轴滑道上移动,主轴机构12设置在X轴滑道机构11上,由X轴步进电机11a驱动主轴机构12在X轴滑道上移动。
图3示出了天线罩对刀示意图。回转工作台7上设有夹具机构8,固定在夹具机构8上的天线罩1内侧设有一个钢环2,对刀块3的定位销轴3a与钢环2上的定位孔2a相配合。d3为测量钢环2上的定位孔2a最上沿到刀具4最上端的垂直距离(如主轴机构12正上方的虚线所示), L为刀具退回的X轴坐标距离(如主轴机构12同轴线上的虚线所示)。
图4、5、6示出了附加对刀电路的对刀块的结构图。对刀块3的刀具孔3b里端,从內向外依次设有绝缘片13e和金属片13d,对刀电路13的导线13c一端穿过绝缘片13e电连接金属片13d,另一端依次经电源13a、LED 灯13b与对刀块3进行电连接。
采用上述的加工装置,陶瓷基复合材料天线罩内壁盲孔的加工方法包括下列步骤:
a、将天线罩1安装在夹具机构8中,并通过夹具机构8调整天线罩1上端面处于水平状态后夹紧;
b、将Y轴坐标移动到夹具机构8的回转中心与主轴机构12刀具的回转中心垂直相交;
c、测量钢环2上的定位孔2a最上沿到刀具4最上端的垂直距离d3,将Z坐标向下移动距离d=(d1-d2)/2+d3,d1为钢环2是上定位孔2a的直径,d2为刀具4直径;
d、将对刀块3的定位销轴3a***天线罩1内套装的钢环2的定位孔2a内,调整加工装置的X轴滑道机构11和回转工作台7的坐标,使主轴机构12上的刀具4自由进入对刀块3的刀具孔3b内,完成径向对刀操作;
e、调整X轴滑道机构11,使刀具4缓慢进入对刀块3的刀具孔3b内,直至对刀电路13上的LED 灯13b亮,标定好X轴坐标上的刀具位置,完成轴向对刀操作;
f、后退刀具,取下对刀装置,依据被加工孔深度h和刀具退回的X轴坐标距离L,计算加工孔的刀具进给深度D=L+h+H,H为对刀块3左端到金属片13d右端的距离;选择刀具钻速1000-4000r/min,进给速度0-20mm/min,采用PCD钻头直接钻削,得到的盲孔底端为圆锥形;或采用PCD圆柱铣刀或电镀金刚石磨棒,通过数控编程,使刀具按螺旋轨迹走刀,铣削或磨削盲孔至要求尺寸,选择刀具转速2000 -8000r/min,刀具轴向进给速度0-20mm/min,刀具公转速度0-25r/min,作为数控编程制孔参数,这时也先要用PCD钻头按照a、b、c和d步骤对刀,然后换上PCD圆柱铣刀或电镀金刚石磨棒后再按照e步骤对刀,得到的盲孔底端为平面;
g、通过回转工作台7的转位,依次加工出天线罩1内壁全部盲孔,加工每个孔时,都要按照a、b、c、e和f步骤先进行对刀操作,再进行数控制孔作业,直到所有均布孔加工完毕。
Claims (2)
1.一种陶瓷基复合材料天线罩内壁盲孔的加工装置,它包括Y轴滑道机构(6)、Z轴滑道机构(10)、X轴滑道机构(11)和回转工作台(7),其特征是:它还包括一个主轴机构(12)、一个夹具机构(8)和一个包含对刀块(3)和对刀电路(13)的对刀装置,所述回转工作台(7)设置在Y轴滑道机构(6)上,由Y轴步进电机(6a)驱动回转工作台(7)在Y轴滑道上移动,所述Z轴滑道机构(10)固定在立柱(9)上,X轴滑道机构(11)设置在Z轴滑道机构(10)上,由Z轴步进电机(10a)驱动X轴滑道机构(11)在Z轴滑道上移动,所述主轴机构(12)设置在X轴滑道机构(11)上,由X轴步进电机(11a)驱动主轴机构(12)在X轴滑道上移动;所述回转工作台(7)上设有夹具机构(8),固定在夹具机构(8)上的天线罩(1)内侧设有一个钢环(2),所述对刀块(3)的定位销轴(3a)与钢环(2)上的定位孔(2a)相配合;所述对刀块(3)的刀具孔(3b)里端,从內向外依次设有绝缘片(13e)和金属片(13d),对刀电路(13)的导线(13c)一端穿过绝缘片(13e)电连接金属片(13d),另一端依次经电源(13a)、LED 灯(13b)与对刀块(3)进行连接。
2.权利要求1所述的一种陶瓷基复合材料天线罩内壁盲孔加工装置的加工方法,其特征是:包括下列步骤:
a、将天线罩(1)安装在夹具机构(8)中,并通过夹具机构(8)调整天线罩(1)上端面处于水平状态后夹紧;
b、将Y轴坐标移动到夹具机构(8)的回转中心与主轴机构(12)刀具的回转中心垂直相交;
c、测量钢环(2)上的定位孔(2a)最上沿到刀具(4)最上端的垂直距离d3,将Z坐标向下移动距离d=(d1-d2)/2+d3,d1为钢环(2)是上定位孔(2a)的直径,d2为刀具(4)直径;
d、将对刀块(3)的定位销轴(3a)***天线罩(1)内套装的钢环(2)的定位孔(2a)内,调整加工装置的X轴滑道机构(11)和回转工作台(7)的坐标,使主轴机构(12)上的刀具(4)自由进入对刀块(3)的刀具孔(3b)内,完成径向对刀操作;
e、调整X轴滑道机构(11),使刀具(4)缓慢进入对刀块(3)的刀具孔(3b)内,直至对刀电路(13)上的LED 灯(13b)亮,标定好X轴坐标上的刀具位置,完成轴向对刀操作;
f、后退刀具,取下对刀装置,依据被加工孔深度h和刀具退回的X轴坐标距离L,计算加工孔的刀具进给深度D=L+h+H,H为对刀块(3)左端到金属片(13d)右端的距离;选择刀具钻速1000-4000r/min,进给速度0-20mm/min,采用PCD钻头直接钻削,得到的盲孔底端为圆锥形;或采用PCD圆柱铣刀或电镀金刚石磨棒,通过数控编程,使刀具按螺旋轨迹走刀,铣削或磨削盲孔至要求尺寸,选择刀具转速2000 -8000r/min,刀具轴向进给速度0-20mm/min,刀具公转速度0-25r/min,作为数控编程制孔参数,这时也先要用PCD钻头按照a、b、c和d步骤对刀,然后换上PCD圆柱铣刀或电镀金刚石磨棒后再按照e步骤对刀,得到的盲孔底端为平面;
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