[發(fā)明專利]C/SiC材料產(chǎn)品內螺紋超聲振動加工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510617610.0
• 申請日: 2015-09-24
• 公開（公告）號: CN105108461B
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發(fā)明（設計）人: 周生攀;韓慶波;周大華;胡穩(wěn)淼;江毅
• 申請（專利權）人: 湖北三江航天江北機械工程有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權代理有限公司42104
• 代理人: 胡鎮(zhèn)西

技術領域

本發(fā)明涉及內螺紋加工技術領域，具體指一種C/SiC材料產(chǎn)品內螺紋超聲振動加工方法。

背景技術

由于工廠硬脆材料產(chǎn)品越來越多，產(chǎn)品結構日趨復雜。復合陶瓷的外側天線罩，各種復合陶瓷環(huán)，各型號陶瓷罩體和C/SiC材料空氣舵舵片等，其材料多顯示出高硬度、高強度、耐高溫和抗燒蝕等特點，大多陶瓷材料還有脆性特點，加工后易出現(xiàn)變形、裂紋和掉渣等缺陷。以某工程空氣舵舵片為代表，該產(chǎn)品采用無金屬舵芯的全C/SiC材料方案，采用碳纖維整體編織結構、PIP工藝一體化成形。碳纖維編織體注射浸漬聚硅碳烷先驅體、固化后高溫裂解陶瓷化，多次反復這種致密化工藝過程，達到規(guī)定的密度后進行機械加工。其材料硬度介于剛玉和金剛石之間，機械強度高于剛玉，用傳統(tǒng)的加工方法和刀具難以滿足螺紋加工的要求，極易造成掉碴、崩裂、螺紋無牙等加工缺陷。機械加工過程中產(chǎn)生大量的碳粉塵，沉淀在機床傳動部件上極易加快傳動部件的磨損，導致機床定位精度、重復定位精度等誤差變大，沉淀在機床電器元件上極易造成電器元件短路，造成嚴重的后果。

目前，原材料硬度高，韌性差，采用立式加工中心進行攻絲，螺紋掉牙現(xiàn)象嚴重，因此選用金剛石涂層絲錐進行手工攻絲，具體工藝程為：坯料制備→C/SiC材料致密化初期→鉆孔φ4.1→C/SiC材料致密化后期→手工攻螺紋。此工藝存在的問題是加工后產(chǎn)品螺紋合格率無法保證，受人為因素影響較大，同時刀具壽命非常低，每支金剛石涂層絲錐只能進行5-6個螺紋攻絲，加工成本高，而且效率低。因此，在加工中首先要解決的問題是如何提供一種加工方法，提高螺紋加工合格率，同時提高刀具使用壽命，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種C/SiC材料產(chǎn)品內螺紋超聲振動加工方法，解決C/SiC材料產(chǎn)品內螺紋加工合格率不穩(wěn)定的問題，同時提高刀具使用壽命和生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設計的C/SiC材料產(chǎn)品內螺紋超聲振動加工方法，其特殊之處在于：包括以下步驟：

1)坯料制備：按照C/SiC材料產(chǎn)品最大外形尺寸留5～10mm加工余量設計方形坯料；

2)粗銑外型面：銑加工C/SiC材料外型，去除坯料大部分加工余量，通過找正相應端面，保證產(chǎn)品的定位面和裝夾面平行度、平面度在0.05mm以內，找正面與定位面垂直度不大于0.05mm，加工過程中參數(shù)設置為：主軸轉速1500r/min，進給速度300mm/min，進給量0.2mm/r；

3)鉆孔：將經(jīng)過粗銑外型面的產(chǎn)品放置在工作平臺上，使定位面朝下，并與工作平臺的上表面貼合；產(chǎn)品的裝夾面朝上，壓板一端壓靠在裝夾面上，另一端壓靠在與產(chǎn)品高度相同的墊塊上表面，壓板通過螺栓與螺母固定，并將產(chǎn)品固定在工作平臺上，在刀具安裝區(qū)域安裝鉆頭，并使找正面正對鉆頭，且與鉆頭垂直，然后鉆頭在水平方向對找正面上的鉆孔區(qū)域鉆螺紋底孔，實際所鉆孔徑留適當余量；

4)致密化中期處理：取出鉆孔后的產(chǎn)品，對鉆孔區(qū)域進行致密化處理，增加鉆孔區(qū)域C/SiC材料的硬度；

5)擴孔：以定位面為基準，將經(jīng)過步驟4)處理后的產(chǎn)品重新固定，拉直找正面保證跳動不大于0.05mm，采用杠桿百分表，找正底孔內壁，保證內壁一整圈跳動不大于0.05mm，擴孔以保證孔位的準確；

6)超聲波振動切削攻絲：運用超聲振動切削技術，開啟超聲波發(fā)生器，并在刀具安裝區(qū)域安裝金剛石涂層絲錐，采用金剛石涂層絲錐在水平方向對找正面上的底孔進行攻絲，參數(shù)設置為轉速60r/min，進給量0.8mm/r，每加工一扣退刀一次；

7)致密化后期處理：取出經(jīng)步驟6)攻絲的產(chǎn)品，對攻絲部位進行致密化處理，增加產(chǎn)品C/SiC材料的硬度，同時提升其螺紋牙的強度和硬度；

8)清理螺紋：再次固定定位產(chǎn)品后，用金剛石涂層絲錐再次旋入并通過螺紋，去除螺紋牙上的細小顆粒等雜物，保證牙型的光潔、完整。

進一步地，所述步驟3)中，鉆孔時以定位面定位產(chǎn)品，拉直找正面，保證跳動不大于0.05mm，監(jiān)控裝夾面保證跳動不大于0.05，鉆螺紋底孔φ4.1mm，深度為20mm，加工過程中加工參數(shù)設置為：主軸轉速450r/min，進給量0.1mm/r，每次進刀0.5mm，退出后再次進刀，依此往復，孔徑留0.1mm余量。

更進一步地，所述步驟5)中，擴孔至M5的標準底孔為φ4.2mm，深度為20mm，參數(shù)設置為主軸轉速450r/min，進給量0.1mm/r。

優(yōu)選地，所述步驟4)中，致密化處理步驟具體為：采用水浴浸漬技術進行3次致密化處理。