[發明專利]碳纖維增強復合材料微孔的加工系統及加工工藝

有效

• 申請號: 201910356887.0
• 申請日: 2019-04-29
• 公開（公告）號: CN110052674B
• 公開（公告）日: 2020-03-27
• 發明（設計）人: 孟令城
• 申請（專利權）人: 青島華超興業交通設備有限公司
• 主分類號: B23H1/00
• 分類號: B23H1/00;B23P23/00
• 代理公司: 山東重諾律師事務所 37228
• 代理人: 冷奎亨

1.一種碳纖維增強復合材料微孔的加工工藝，所述的加工工藝由碳纖維增強復合材料微孔的加工系統完成，所述的碳纖維增強復合材料微孔的加工系統包括鉆孔機構（1）和去毛刺機構（2），其中，所述的鉆孔機構（1）采取放電加工的工藝對所述的碳纖維增強復合材料進行鉆孔操作，所述的去毛刺機構（2）采取強脈沖電子束輻照的工藝對鉆孔后的微孔件進行去毛刺操作；

所述的鉆孔機構（1）包括底座（1-1），所述的底座（1-1）的一側設有線電極電火花磨削裝置（1-2），所述的線電極電火花磨削裝置（1-2）能夠用于將1mm的工具電極（1-3）制作成150μm，所述的工具電極（1-3）為單切口電極，所述的底座（1-1）上還設有夾持裝置（1-4），所述的夾持裝置（1-4）用于夾持碳纖維增強復合材料，所述的鉆孔機構（1）還包括主軸箱（1-5），所述的工具電極（1-3）可拆卸的連接在所述的主軸箱（1-5）下方的承載座上，所述的鉆孔機構（1）還包括數字顯微鏡（1-6），所述的數字顯微鏡（1-6）用于聚焦所述的工具電極（1-3）和所述的碳纖維增強復合材料工件的纖維層，所述的鉆孔機構（1）還包括控制終端（1-7），所述的控制終端（1-7）用于控制所述的主軸箱（1-5）的運轉；

所述的去毛刺機構（2）包括真空腔室（2-1），所述的真空腔室（2-1）內設有電子槍組件和和移動臺組件，所述的電子槍組件包括陰極、陽極，其中惰性氣體被來自陰極的加速電子電離而形成等離子體，所述的電子槍組件的真空腔室壁上設有螺線管（2-2），其中通過調節加速電壓和螺線管電壓來控制等離子體電子束的能量密度，所述的移動臺組件包括可移動的載座，所述的可移動的載座上設有基板（2-3），在鉆孔后的碳纖維增強復合材料的上部還設有金屬掩模（2-4），所述的金屬掩模（2-4）具有與碳纖維增強復合材料孔相同直徑的通孔，所述的基板（2-3）上通過夾具夾持有鉆孔后的碳纖維增強復合材料和金屬掩模（2-4）；

其特征在于，所述的碳纖維增強復合材料微孔的加工工藝步驟如下：

A、制作工具電極，使用線電極電火花磨削裝置對碳化鎢棒進行粗加工、精加工步驟，獲得合適尺寸和種類的工具電極；

B、將通過步驟A制作好的工具電極安裝在主軸箱下方的承載座上，使用夾持裝置將要鉆孔的碳纖維增強復合材料夾持在指定位置；

C、啟動主軸箱，在控制終端的操控下，主軸箱帶動工具電極向碳纖維增強復合材料移動，同時，開啟數字顯微鏡，顯示裝置顯示數字顯微鏡聚焦下的工具電極和碳纖維增強復合材料的纖維層，使得工具電極定位在纖維層的正上方；

D、對碳纖維增強復合材料進行鉆孔作業；

E、制作金屬掩模，對金屬塊進行激光打孔操作，使得金屬塊與步驟D中鉆好的孔具有相同直徑的通孔，從而形成金屬掩模；

F、將鉆孔后的碳纖維增強復合材料置放在可移動的載座的基板上，將步驟E得到的金屬掩模置于碳纖維增強復合材料上，使得金屬掩模的通孔和碳纖維增強復合材料的孔對齊，通過基板上的夾具夾持鉆孔后的碳纖維增強復合材料和金屬掩模；

G、將通過步驟F裝配好的可移動的載座放入真空腔室內并置于電子槍的正下方，對真空腔室進行抽真空操作；

H、啟動電子槍，選擇合適的加速電壓、螺線管電壓、電子束脈沖數量，對鉆孔的整個表面和邊緣進行均勻輻照，進行去毛刺操作。

2.根據權利要求1所述的一種碳纖維增強復合材料微孔的加工工藝，其特征在于，所述的線電極電火花磨削裝置（1-2）包括線材，所述的線材在線軸之間以可變的速度行進。

3.根據權利要求1所述的一種碳纖維增強復合材料微孔的加工工藝，其特征在于，所述的工具電極（1-3）由碳化鎢棒制成，所述的工具電極（1-3）的切口由所述的線電極電火花磨削裝置（1-2）加工而成。

4.根據權利要求1所述的一種碳纖維增強復合材料微孔的加工工藝，其特征在于，所述的夾持裝置（1-4）包括夾持柱和夾持爪，所述的夾持爪能夠通過螺栓進行調節。

5.根據權利要求1所述的一種碳纖維增強復合材料微孔的加工工藝，其特征在于，所述的數字顯微鏡（1-6）與顯示裝置（1-8）連接。