[發(fā)明專利]一種高體分鋁基碳化硅螺紋孔復合加工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011299308.2
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112496680B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭立彥;張加波;張孝輝;高澤;張開虎;白燕;李星;馮金慶
• 申請（專利權(quán)）人: 北京衛(wèi)星制造廠有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;B23G1/32;B23G1/36
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 張輝

本發(fā)明涉及一種高體分鋁基碳化硅螺紋孔復合加工方法，在體積分數(shù)高于50％的鋁基碳化硅材料上加工標準規(guī)格的螺紋孔，利用基于多維超聲振動的銑磨一體復合加工方法，充分將難加工材料的優(yōu)勢加工方法磨、超聲振動加工與螺紋的高精度銑削加工方法相結(jié)合，通過刀具設(shè)計和工藝參數(shù)優(yōu)化，減輕目前加工技術(shù)中因加工過程中的SiC顆粒脫落、破碎等原因造成的不利的加工影響，提升螺紋加工質(zhì)量與效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于精密加工領(lǐng)域，涉及一種高體分鋁基碳化硅螺紋孔復合加工方法，尤其涉及一種SiC體積分數(shù)高于50％的鋁基碳化硅螺紋孔復合加工方法。

背景技術(shù)

鋁基碳化硅(SiCp/Al)是兼具鋁基體和SiC顆粒增強項優(yōu)良性能的的一種顆粒增強金屬基復合材料，具有高比強度和比模量、耐高溫、耐磨、低熱膨脹系數(shù)等優(yōu)良特性，在航空航天、武裝裝備等領(lǐng)域具有迫切的應(yīng)用需求和廣闊應(yīng)用前景。但隨著SiC體積分數(shù)的不斷增加，材料的硬度、脆性、耐磨性能也隨之增加，這使得SiC體積分數(shù)高于50％以上的SiCp/Al成為一種典型的難加工材料。SiCp/Al材料中因含有較硬的SiC增強顆粒，在切削刀刃的作用下一般會發(fā)生顆粒粘、幾個相鄰顆粒在相互作用下的整體脫落、顆粒壓入基體和顆粒碎裂，造成加工過程中刀具鈍化、磨損劇烈，零件表面完整性差、甚至存在潛在裂紋，加工中能出現(xiàn)燒傷、崩邊、開裂等突出問題的發(fā)生。

螺紋孔是機械零件的典型特征，目前在現(xiàn)有技術(shù)中通常采用鉆孔+攻絲的方式進行加工，攻絲的手段主要分為絲錐攻絲和螺紋銑削兩種方式。由于螺紋孔空間封閉、結(jié)構(gòu)復雜，高體分SiCp/Al材料硬度高、脆性大，在利用現(xiàn)有技術(shù)加工過程中，存在刀具磨損劇烈、螺孔崩牙崩邊、精度和螺牙齒形精度難以保證、螺牙強度不足、加工效率低等突出問題，嚴重影響產(chǎn)品的加工質(zhì)量與效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術(shù)解決問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種高體分鋁基碳化硅螺紋孔復合加工方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種高體分鋁基碳化硅螺紋孔復合加工方法，該方法的步驟包括：

步驟一，對高體分鋁基碳化硅材料進行粗加工及高溫退火熱處理；

步驟二，對步驟一處理后的材料進行半精加工，半精加工時，除加工零件外形外，還利用機床鉆孔功能加工螺紋底孔，并利用超聲振動設(shè)備附加縱向往復微小振動；

步驟三、零件半精加工完成后，進行去應(yīng)力退火處理，消除加工應(yīng)力；

步驟四、利用銑磨刀具進行螺紋切削加工；

刀具基體采用鋼材或合金鋼，在刀體及切削刃上利用銅基結(jié)合劑燒結(jié)磨料，磨粒選擇人造金剛石，金剛石粒度選刀具末端開有對稱斜槽，刀具搭載在常用的超聲縱振換能器上，通過對稱斜槽轉(zhuǎn)換作用，將縱向振動轉(zhuǎn)換為縱向振動與扭轉(zhuǎn)振動兩種振動疊加狀態(tài)；縱向振動仍沿著刀具軸向，扭轉(zhuǎn)振動以刀具軸線為中心沿著刀具圓周方向振動，通過變幅桿對振動幅度放大，兩種疊加的振動能夠傳遞到刀具末端；

步驟五、基于機床銑削功能設(shè)計螺紋加工刀具軌跡；

所述刀具軌跡包括刀具的切入、切出圓弧參數(shù)，在螺旋銑磨過程中，刀具繞孔中心旋轉(zhuǎn)一周的同時沿軸向進給，將螺紋大徑D處的圓柱面展開，刀具尖端上任意一點運動軌跡為斜向下的一條直線；

步驟六、通過機床設(shè)備螺旋差補功能形成步驟五所述的刀具軌跡，完成螺紋外形加工。

所述高體分鋁基碳化硅材料是指SiC體積分數(shù)高于50％的鋁基碳化硅材料。

所述步驟二中，利用超聲振動設(shè)備附加的為15～20KHz的縱向往復微小振動。

所述步驟四中，刀具砂輪磨削部分形貌與螺紋牙形相同。

所述步驟五中，刀具直徑的一半與螺紋大徑相等。