CN110450001A - 磨削组合工装及磨削用量的确定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磨削组合工装及磨削用量的确定方法，待磨削产品具有大长径比的复合材料结构。产品的技术要求中，内表面的内侧需要做磨削加工处理，以满足使用要求。同时，研发一套专用组合工装，用于所述产品的磨削加工。通过先测量加工余量，再探索产品的加工余量极值与磨削去除量的关系，径向进给量与磨削去除量的关系，最终获得制品不同磨削加工余量下对应的径向进给量(即磨削用量，下同)。本发明能够为该种复合材料的磨削提供一种加工参数，提高磨削加工的工艺控制精度，减少产品因操作控制过程无量化造成的质量问题，减小试磨削时间，提高磨削加工效率。

Description

磨削组合工装及磨削用量的确定方法

技术领域

本发明涉及磨削装置领域和磨削加工工艺方法领域，具体地，涉及一种磨削组合工装及磨削用量的确定方法，尤其涉及一种复合材料深孔磨削装置和磨削用量确定的工艺过程。

背景技术

卫星反射器是一种由多种复合材料零件组成的制品。其工作过程不仅要保证静态稳定成像，同时还需满足空间环境苛刻的高低温尺寸稳定性。

如专利文献CN103378408A公开的一种用于通信卫星的多反射器天线，其包括：相对于承载结构(2)旋转的轴(5)，至少两个次反射器(6、7)附连至所述轴：以及电机(8)，其包括能够驱动轴(5)旋转的转子(9)和附连至承载结构(2)的定子(10)，其特征在于，多反射器天线(1)还包括：两个轴承(11、12)，它们使得轴(5)能够相对于承载结构(2)旋转；抗扭转性机械过滤器(13)，其置于轴(5)和转子(9)之间、使得转子(9)能够将旋转运动传递给轴(5)、并且能够减小通过轴(5)产生在电机(8)上的应力；以及锁定构件(14)，其能够保持轴(5)相对于承载结构(2)的角位置。

支撑反射器的支撑杆，是一种具有高的比强度、比模量、接近零的膨胀系数的零件。为了保证支撑杆的稳定性，需要对支撑杆内腔进行打磨，去除多余浮胶，并保证精确壁厚。所述的支撑杆如图2所示，是一种大长径比(长径比12)的复合材料制品。内层的内表面需要做磨削加工处理，以满足使用要求。为了提高磨削加工的精度和稳定性，需要进一步明确磨削的加工用量，从而实现该装置的工艺精确控制。

因所述复合材料制品的毛坯直线度精度差，磨削加工需要进行柔性磨削。选用的柔性磨削体参与磨削时，有一定的弹性变形。需要探索磨头变形量与磨削加工去除量的关系，从而实现对制品的磨削加工精确控制，也为后续制品的自动化生产提供数据支持。

综上所述，所述的卫星反射器支撑杆受加工试生产的影响，产品的磨削加工周期长。另外，受弹性体的变形量与加工余量关系不明确的影响，产品质量存在不稳定性。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种磨削组合工装及磨削用量的确定方法。

根据本发明提供的一种磨削组合工装，能够磨削卫星反射器支撑杆的待磨削复合材料结构(100)至设定的参数，包括打磨棒(1)、支座(2)、垫板(4)以及电机(5)；所述支座(2)和电机(5)分别设置在垫板(4)上；所述打磨棒(1)设置在支座(2)上并且与电机(5)传动相连；

所述垫板包括电机平面和支架平面；所述支座(2)、电机(5)分别设置在支架平面、电机平面上，并且通过所述支架平面、电机平面使得电机(5)的旋转轴与设置在支座(2)的打磨棒(1)旋转轴共线。

优选地，所述磨削组合工装还包括联轴器(3)；所述联轴器(3)设置在打磨棒(1)与电机(5)之间，并且通过联轴器杆(31)分别与打磨棒(1)、电机(5)传动相连。

优选地，所述打磨棒(1)包括打磨棒筒体(11)、传动轴(12)、钻夹头(13)以及磨削体(14)；所述钻夹头(13)通过传动轴(12)设置在打磨棒筒体(11)上，并且与电机(5)传动相连；所述磨削体(14)可拆卸地设置在钻夹头(13)上。

优选地，所述磨削体(14)包括柔性磨削体。

优选地，所述支架平面、电机平面上分别设置有支架连接结构、电机连接结构；所述支座(2)、电机(5)分别通过支架连接结构、电机连接结构固定设置在支架平面、电机平面上。

优选地，所述垫板(4)设置在普通车床的设定位置和高度上，且该设定位置和高度能够使得共线的电机(5)旋转轴和打磨棒(1)旋转轴同时与普通车床的工作主轴共线。

优选地，所述普通车床包括拆除了刀架的车床；所述垫板(4)设置在拆除的刀架处。

根据本发明提供的一种磨削用量的确定方法，包括如下步骤：

步骤1：确定磨削加工余量；

步骤2：确定径向进给量与磨削去除量的关系；

步骤3：确定磨削去除量与加工余量极值的关系；

步骤4：确定径向进给量与加工余量极值的关系；

其中，所述磨削加工余量是只允许去除的最大量。

优选地，步骤2中径向进给量与磨削去除量的关系和步骤3中的磨削去除量与加工余量极值的关系均通过磨削加工过程试验获得。

优选地，步骤4中的径向进给量与加工余量极值的关系通过步骤2和步骤3的结果，根据加工量不超过加工余量的原则综合复合材料的不稳定性和柔性磨削体的加工不稳定性，得到适合该材料加工的加工用量。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明提供的磨削组合工装及磨削用量的确定方法，具有结构简单、加工可靠性高、泛用性强的优点，同时，本发明的优选方案能够进一步具有以下优点：

1)磨削组合加工装置的投入使用，将机床的加工轴线与产品回转轴线约束为共线关系，从而可以通过调节组合装置，实现磨削加工过程的灵活控制；

2)通过工艺试验，获得径向进给量与加工余量极值的关系，可以实现磨削加工过程的工艺量化；

3)通过工艺参数的控制，可以减少准备和试生产时间，将非标设备使用转化为按“类车削”加工的方式控制，操作方便。

4)为自动化磨削加工生产提供的数据支持。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例一种适用于卫星反射器支撑杆的磨削组合工装主体结构示意图。

图2为本发明实施例中复合材料制品的结构示意图。

图3为本发明实施例中支座及支座盖的结构示意图。

图4为本发明实施例中柔性磨削体的装夹示意图。

图5为本发明实施例一种适用于卫星反射器支撑杆磨削用量的工艺确定方法的过程示意图。

图中示出：

待磨削复合材料结构 100

打磨棒 1

打磨棒筒体 11

传动轴 12

钻夹头 13

磨削体 14

支座 2

底座 21

底座盖 22

联轴器 3

联轴器杆 31

垫板 4

电机 5

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种磨削组合工装，能够磨削卫星反射器支撑杆的待磨削复合材料结构(100)至设定的参数，包括打磨棒(1)、支座(2)、垫板(4)以及电机(5)；所述支座(2)和电机(5)分别设置在垫板(4)上；所述打磨棒(1)设置在支座(2)上并且与电机(5)传动相连；所述垫板包括电机平面和支架平面；所述支座(2)、电机(5)分别设置在支架平面、电机平面上，并且通过所述支架平面、电机平面使得电机(5)的旋转轴与设置在支座(2)的打磨棒(1)旋转轴共线。

具体地，所述磨削组合工装还包括联轴器(3)；所述联轴器(3)设置在打磨棒(1)与电机(5)之间，并且通过联轴器杆(31)分别与打磨棒(1)、电机(5)传动相连。所述打磨棒(1)包括打磨棒筒体(11)、传动轴(12)、钻夹头(13)以及磨削体(14)；所述钻夹头(13)通过传动轴(12)设置在打磨棒筒体(11)上，并且与电机(5)传动相连；所述磨削体(14)可拆卸地设置在钻夹头(13)上。所述磨削体(14)包括柔性磨削体。所述支架平面、电机平面上分别设置有支架连接结构、电机连接结构；所述支座(2)、电机(5)分别通过支架连接结构、电机连接结构固定设置在支架平面、电机平面上。所述垫板(4)设置在普通车床的设定位置和高度上，且该设定位置和高度能够使得共线的电机(5)旋转轴和打磨棒(1)旋转轴同时与普通车床的工作主轴共线。所述普通车床包括拆除了刀架的车床；所述垫板(4)设置在拆除的刀架处。

根据本发明提供的一种磨削用量的确定方法，包括如下步骤：

步骤1：确定磨削加工余量；

步骤2：确定径向进给量与磨削去除量的关系；

步骤3：确定磨削去除量与加工余量极值的关系；

步骤4：确定径向进给量与加工余量极值的关系；

其中，所述磨削加工余量是只允许去除的最大量。

更具体地，步骤2中径向进给量与磨削去除量的关系和步骤3中的磨削去除量与加工余量极值的关系均通过磨削加工过程试验获得。步骤4中的径向进给量与加工余量极值的关系通过步骤2和步骤3的结果，根据加工量不超过加工余量的原则综合复合材料的不稳定性和柔性磨削体的加工不稳定性，得到适合该材料加工的加工用量。

进一步地，本发明优选例公开了一种适用于卫星反射器支撑杆的磨削组合工装及磨削用量的确定方法。所述的产品具有大长径比的复合材料结构。产品的技术要求中，内表面的内侧需要做磨削加工处理，以满足使用要求。同时，研发一套专用组合工装，用于所述产品的磨削加工。通过先测量加工余量，再探索产品的加工余量极值与磨削去除量的关系，径向进给量与磨削去除量的关系，最终获得制品不同磨削加工余量下对应的径向进给量(即磨削用量，下同)。本发明能够为该种复合材料的磨削提供一种加工参数，提高磨削加工的工艺控制精度，减少产品因操作控制过程无量化造成的质量问题，减小试磨削时间，提高磨削加工效率。

本发明优选例提供的一种适用于卫星反射器支撑杆的磨削组合工装，包含组合工装的装置的主体，如图2所示。同时包含组合工装与钻夹头的连接方式，如图4所示。

本发明优选例提供的一种适用于卫星反射器支撑杆磨削用量的工艺确定方法，包括磨削用量确定过程的整个步骤。

磨削用量的工艺确定步骤1，所述制品的磨削加工余量的测定。

磨削用量的工艺确定步骤2，所述制品的径向进给量与磨削去除量关系的确定。

磨削用量的工艺确定步骤3，所述制品的磨削去除量与加工余量极值关系的确定。

磨削用量的工艺确定步骤4，所述制品的径向进给量与加工余量极值关系的确定。

本发明要解决的技术问题是所述的复合材料制品的磨削参数不量化，产品质量不稳定，加工试生产阶段生产周期长的问题。该发明既可以将磨削加工参数量化，提高磨削加工的稳定性，又可以减少试生产周期，为自动化生产提供数据支持。

本发明的优选例是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明优选例提供一种适用于卫星反射器支撑杆的磨削组合工装。

选用柔性的磨削体14进行磨削加工，降低因制品毛坯直线度精度低导致的加工后壁厚不均匀。

选用的支座2由上下两个半圆组成，内孔整体加工，以保证同心度，如图3。

选用的柔性磨削体14与打磨棒1的连接方式为钻夹头13装夹。方便更换，如图4。

通过垫板4与机床的链接，到达磨削的基准中心与机床主轴中心重合的要求。

将产品固定在机床的主轴上，以到达产品的旋转轴线与机床的主轴旋转轴线的一致性。提高产品旋转轴线与所述组合工装的磨削旋转轴线的一致性。

本发明提供一种适用于卫星反射器支撑杆磨削用量的工艺确定方法。

首先确定所述制品的磨削加工余量。

进一步确定径向进给量与磨削去除量的关系。

进一步确定磨削去除量与加工余量极值的关系。

从而，获得径向进给量与加工余量极值的关系。

本发明实施例提供了一种适用于卫星反射器支撑杆的磨削组合工装，本发明的实施例依托普通车床(C6150A)进行。

本实施例中，将垫板4、电机5、联轴器3、联轴器杆31、打磨棒1、支座2，按图1连接成为主体。然后按图4将钻削头，即钻夹头13固定在打磨棒1的传动件，即传动轴12上，将磨削体14与钻夹头13连接。电机5的动力通过联轴器3、联轴器杆31、打磨棒1及钻夹头13，传递到柔性磨削体14上，实现磨削加工动力的传输。

本实施例中，所述组合工装与所述机床通过垫板连接在一起。

设计一种专用垫板4，所述垫板4的表面加工成两个不等高的表面，一个表面安装电机，另一个表面安装支座。两个面的高度差按进行配合加工，满足所述电机5中心高与所述底座21的中心高一致，以保证打磨棒1的旋转中心与电机5的中心共线。

在所述的垫板4上安装电机5的表面，按电机5的安装脚尺寸和配合螺纹中径，加工配合的螺纹孔。同时，在安装支座2的表面，根据支座安装部位的配合关系，加工配合的螺纹孔。螺纹孔的位置与联轴器3和联轴器杆31的长度配合加工，保证联轴器3的工作稳定性。

所述打磨棒1的另一端，连接可更换的钻夹头13，如图3所示。钻夹头13上安装上所述的柔性磨削体14。所述连接方式，可以快速更换柔性磨削体14，操作方便。

拆除普通车床(CA6150)上的刀架，将所述的垫板4连接在普通车床(CA6150)的刀架上。修正垫板4的底面，使得所述垫板4上安装的打磨棒1旋转中心高，与所述普通车床(CA6150)的中心高一致且共线。

将待加工的所述复合材料制品，固定在所述普通车床(CA6150)的工作主轴上，使得所述产品的回转中心与机床的主轴中心一致。

通过调节所述组合工装在机床刀架上的位置，调节所述磨头与所述产品内表面的贴合量。从而实现对所述制品的磨削加工。

本发明实施例提供了一种复合材料深孔磨削用量的工艺确定方法。其过程如图4所示。包括如下步骤：

步骤一、确定磨削加工余量。复合材料的内层厚度，通过装换测量法获得。先测量在某个特定部位的金属层壁厚，记录测量所在的位置和测量值。通过固化。特别地说明，磨削余量是允许去除的最大量。

步骤二、确定径向进给量与磨削去除量的关系。通过磨削加工过程试验，获得所述的关系。

步骤三、确定磨削去除量与加工余量极值的关系。通过磨削加工过程试验，获得所述的关系。

步骤四、确定径向进给量与加工余量极值的关系。通过步骤二和步骤三获得关系，按照加工量不超过加工余量的原则，并综合复合材料的不稳定性和柔性磨削体的加工不稳定性，制定适合该复合材料加工的加工用量。

综上所述，磨削组合加工装置的投入使用，实现了磨削加工过程的灵活控制，操作方便。磨削用量的确定方法，不仅实现了磨削加工过程的工艺量化。还可以为其他同类结构的复合制品的磨削加工，提供了一种工艺参数的确定方法。同时，也为自动化磨削加工生产提供的数据支持。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种磨削组合工装，能够磨削卫星反射器支撑杆的待磨削复合材料结构(100)至设定的参数，其特征在于，包括打磨棒(1)、支座(2)、垫板(4)以及电机(5)；所述支座(2)和电机(5)分别设置在垫板(4)上；所述打磨棒(1)设置在支座(2)上并且与电机(5)传动相连；

所述垫板包括电机平面和支架平面；所述支座(2)、电机(5)分别设置在支架平面、电机平面上，并且通过所述支架平面、电机平面使得电机(5)的旋转轴与设置在支座(2)的打磨棒(1)旋转轴共线。

2.根据权利要求1所述的磨削组合工装，其特征在于，所述磨削组合工装还包括联轴器(3)；所述联轴器(3)设置在打磨棒(1)与电机(5)之间，并且通过联轴器杆(31)分别与打磨棒(1)、电机(5)传动相连。

3.根据权利要求1所述的磨削组合工装，其特征在于，所述打磨棒(1)包括打磨棒筒体(11)、传动轴(12)、钻夹头(13)以及磨削体(14)；所述钻夹头(13)通过传动轴(12)设置在打磨棒筒体(11)上，并且与电机(5)传动相连；所述磨削体(14)可拆卸地设置在钻夹头(13)上。

4.根据权利要求3所述的磨削组合工装，其特征在于，所述磨削体(14)包括柔性磨削体。

5.根据权利要求1所述的磨削组合工装，其特征在于，所述支架平面、电机平面上分别设置有支架连接结构、电机连接结构；所述支座(2)、电机(5)分别通过支架连接结构、电机连接结构固定设置在支架平面、电机平面上。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的磨削组合工装，其特征在于，所述垫板(4)设置在普通车床的设定位置和高度上，且该设定位置和高度能够使得共线的电机(5)旋转轴和打磨棒(1)旋转轴同时与普通车床的工作主轴共线。

7.根据权利要求6所述的磨削组合工装，其特征在于，所述普通车床包括拆除了刀架的车床；所述垫板(4)设置在拆除的刀架处。

8.一种磨削用量的确定方法，其特征在于，利用权利要求1至7中任一项所述的磨削组合工装，包括如下步骤：

步骤1：确定磨削加工余量；

步骤2：确定径向进给量与磨削去除量的关系；

步骤3：确定磨削去除量与加工余量极值的关系；

步骤4：确定径向进给量与加工余量极值的关系；

其中，所述磨削加工余量是只允许去除的最大量。

9.根据权利要求8所述的磨削用量的确定方法，其特征在于，步骤2中径向进给量与磨削去除量的关系和步骤3中的磨削去除量与加工余量极值的关系均通过磨削加工过程试验获得。

10.根据权利要求8所述的磨削用量的确定方法，其特征在于，步骤4中的径向进给量与加工余量极值的关系通过步骤2和步骤3的结果，根据加工量不超过加工余量的原则综合复合材料的不稳定性和柔性磨削体的加工不稳定性，得到适合该材料加工的加工用量。