[發(fā)明專利]一種復(fù)合材料管狀蜂窩曲面的超聲輔助磨削加工方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110361197.1
• 申請(qǐng)日: 2021-04-02
• 公開（公告）號(hào): CN113172486B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 康仁科;董志剛;郝宗成;劉志強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B24B1/04
• 分類號(hào): B24B1/04;B24B19/26
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 修睿;李洪福

本發(fā)明公開了一種復(fù)合材料管狀蜂窩曲面的超聲輔助磨削加工方法，具有如下步驟：將復(fù)合材料管狀蜂窩固定在工裝上，將杯形砂輪安裝到超聲刀柄上，將超聲刀柄安裝到機(jī)床主軸上；在超聲振動(dòng)作用下沿刀軌對(duì)復(fù)合材料管狀蜂窩曲面進(jìn)行粗加工，獲得具有階梯形狀的復(fù)合材料管狀蜂窩構(gòu)件；換用球頭砂輪，將球頭砂輪安裝到超聲刀柄上，將超聲刀柄安裝到機(jī)床主軸上，在超聲振動(dòng)作用下沿刀軌對(duì)復(fù)合材料管狀蜂窩曲面進(jìn)行精加工，去除階梯和剩余加工余量，獲得高質(zhì)量的復(fù)合材料管狀蜂窩構(gòu)件加工曲面。本發(fā)明采用超聲輔助磨削加工方法，具有加工損傷少、加工質(zhì)量好、加工精度高、磨屑不容易堵塞砂輪的優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料管狀蜂窩的低損傷高面形精度加工。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合材料管狀蜂窩加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合材料管狀蜂窩曲面的超聲輔助磨削加工方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)天線反射面板多采用碳纖維復(fù)合材料蒙皮和鋁蜂窩夾芯的夾層結(jié)構(gòu)，但是異質(zhì)結(jié)構(gòu)反射面板在極端環(huán)境下的非均勻熱變形會(huì)導(dǎo)致面形精度穩(wěn)定性差。全碳纖維反射面板可以解決異質(zhì)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的非均勻熱變形問題，滿足天線反射面板的高精度穩(wěn)定性要求。根據(jù)公開號(hào)為CN201810813952.3的專利文獻(xiàn)所述，全碳纖維反射面板根據(jù)夾芯結(jié)構(gòu)可以分為格柵結(jié)構(gòu)反射面板、碳蜂窩夾層結(jié)構(gòu)反射面板和復(fù)合材料管狀蜂窩結(jié)構(gòu)反射面板。其中，格柵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和剛性較好，成型精度高，但其成型和設(shè)計(jì)難度較高；碳蜂窩夾層結(jié)構(gòu)兼具格柵結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，但由于國外的技術(shù)封鎖，碳蜂窩價(jià)格極高，無法在國內(nèi)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模使用；復(fù)合材料管狀蜂窩結(jié)構(gòu)由碳纖維復(fù)合材料薄壁圓管經(jīng)周期陣列排布后粘接成型而成，力學(xué)性能與前兩種結(jié)構(gòu)相似，在國內(nèi)的理論研究和制造工藝比較成熟，成型難度較低，因此復(fù)合材料管狀蜂窩結(jié)構(gòu)是目前國內(nèi)可實(shí)現(xiàn)天線反射面板的高精度高穩(wěn)定性要求的一種較易實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)。

天線反射面板具有復(fù)雜型面，為實(shí)現(xiàn)蒙皮與夾芯的可靠膠接裝配，需要對(duì)復(fù)合材料管狀蜂窩夾芯進(jìn)行二次加工。根據(jù)公開號(hào)為CN201710808999.6和CN201810157494.2的專利文獻(xiàn)所述，針對(duì)復(fù)合材料和蜂窩結(jié)構(gòu)，采用高速銑削的加工方法，由于復(fù)合材料管狀蜂窩的面內(nèi)剛度較弱，在切削力作用下極易出現(xiàn)蜂窩讓刀變形、復(fù)合材料管脫粘、復(fù)合材料管壓潰、管壁撕裂的現(xiàn)象，影響復(fù)合材料管狀蜂窩的結(jié)構(gòu)完整性和面形精度；同時(shí)高速銑削復(fù)合材料蜂窩加工出的表面會(huì)產(chǎn)生毛刺、分層等加工損傷，會(huì)影響陣列復(fù)材管與蒙皮膠接裝配面的膠接可靠性。若采用傳統(tǒng)磨削方式代替銑削，磨削產(chǎn)生的磨削又容易堵塞砂輪，導(dǎo)致滑擦產(chǎn)生的熱量大幅增加，燒傷加工表面。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)上述提出的技術(shù)問題，而提供一種復(fù)合材料管狀蜂窩構(gòu)件的超聲輔助磨削加工方法。本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：

一種復(fù)合材料管狀蜂窩構(gòu)件的超聲輔助磨削加工方法，包括如下步驟：

S1、將復(fù)合材料管狀蜂窩固定在工裝上，將杯形砂輪安裝到超聲刀柄上，將超聲刀柄安裝到機(jī)床主軸上，測量杯形砂輪的端面跳動(dòng)，使杯形砂輪的端面跳動(dòng)滿足要求；

S2、根據(jù)所需的復(fù)合材料管狀蜂窩曲面面形、砂輪尺寸、階梯高度和精加工曲面的加工余量確定刀軌，在超聲振動(dòng)作用下沿刀軌對(duì)復(fù)合材料管狀蜂窩曲面進(jìn)行粗加工，獲得具有階梯形狀的復(fù)合材料管狀蜂窩構(gòu)件；

S3、換用球頭砂輪，將球頭砂輪安裝到超聲刀柄上，將超聲刀柄安裝到機(jī)床主軸上，測量球頭砂輪的端面跳動(dòng)，使球頭砂輪的端面跳動(dòng)滿足要求，根據(jù)所需的復(fù)合材料管狀蜂窩曲面面形和砂輪尺寸確定刀軌，在超聲振動(dòng)作用下沿刀軌對(duì)復(fù)合材料管狀蜂窩曲面進(jìn)行精加工，去除階梯和剩余加工余量，獲得高質(zhì)量的復(fù)合材料管狀蜂窩構(gòu)件加工曲面。

進(jìn)一步地，所述杯形砂輪和所述球頭砂輪均為電鍍砂輪。

進(jìn)一步地，所述步驟S1中，所述杯形砂輪的端面跳動(dòng)滿足要求指的是所述杯形砂輪的端面跳動(dòng)范圍小于等于3μm。