[發明專利]一種用于高能束流加工的輕量化復合材料主軸機構

在審

• 申請號: 202210249719.3
• 申請日: 2022-03-14
• 公開（公告）號: CN114559140A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 李文剛;王菲;姚智杰;邱啟艷;陳志剛;李超;左從進;孫年俊
• 申請（專利權）人: 中國航空制造技術研究院
• 主分類號: B23K10/00
• 分類號: B23K10/00;B23K15/00;B23K26/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種用于高能束流加工的輕量化復合材料主軸機構，包括復合材料主軸、A/C擺角加工頭、第一滾柱直線導軌、第二滾柱直線導軌、齒條、滑座、減速器和驅動機構；其中，復合材料主軸的一端安裝有A/C擺角加工頭，復合材料主軸的另一端安裝于滑座，第一滾柱直線導軌、第二滾柱直線導軌的一端均安裝于滑座，且復合材料主軸可沿第一滾柱直線導軌、第二滾柱直線導軌滑動；復合材料主軸沿其軸向安裝有齒條，驅動機構通過減速器的輸出齒輪驅動齒條運動。該用于高能束流加工的輕量化復合材料主軸機構的目的是解決高能束流加工設備由于難以同時滿足剛性與重量要求而導致動態性能與穩定性較差的問題。

技術領域

本發明涉及高能束流加工技術領域，具體涉及一種用于高能束流加工的輕量化復合材料主軸機構。

背景技術

高速、隱身、高可靠、長壽命是現代飛行器技戰性能的發展趨勢，因此必須采用新型輕量化復雜結構、耐高溫等先進難加工材料和精密高效制造技術來減重、改進工藝過程、提高可制造性和降低生產成本。傳統切削加工依靠機械能通過刀具去除余量的方式已無法滿足要求，高能束流加工技術以高能量密度束流為熱源與材料作用，從而實現材料去除、連接、生長和改性，因此高能束流加工設備也得到了迅速普及。高能束流(如電子束、激光束、離子束和超聲波等)加工設備由于采用非接觸加工，切削力很小，但伴隨著飛行器構件越來越整體化和輕量化，對五軸加工設備的行程長度和動態特性要求也越來越高。

傳統的大行程五軸加工設備通常采用龍門式或懸臂式結構，Z軸由合金鋼或鋁合金材料鑄造或焊接而成，要么剛性足但重量大，動態相應特性不好；要么重量輕但剛性不足，容易引起機床共振，影響加工精度和質量。即使針對高速度、大慣量、大尺寸的部件進行CAE有限元模態分析，對結合面阻尼、局部剛度、質量分布進行分析，采取隔振、減振、抑振措施，對結構進行設計改進及優化，Z軸部件的動態性能與穩定性有所改善，但仍無法滿足使用要求。

因此，發明人提供了一種用于高能束流加工的輕量化復合材料主軸機構。

發明內容

(1)要解決的技術問題

本發明實施例提供了一種用于高能束流加工的輕量化復合材料主軸機構，解決了高能束流加工設備由于難以同時滿足剛性與重量要求而導致動態性能與穩定性較差的技術問題。

(2)技術方案

本發明提供了一種用于高能束流加工的輕量化復合材料主軸機構，包括復合材料主軸、A/C擺角加工頭、第一滾柱直線導軌、第二滾柱直線導軌、齒條、滑座、減速器和驅動機構；

其中，所述復合材料主軸的一端安裝有所述A/C擺角加工頭，所述復合材料主軸的另一端安裝于所述滑座，所述第一滾柱直線導軌、所述第二滾柱直線導軌的一端均安裝于所述滑座，且所述復合材料主軸可沿所述第一滾柱直線導軌、所述第二滾柱直線導軌滑動；

所述復合材料主軸沿其軸向安裝有所述齒條，所述驅動機構通過所述減速器的輸出齒輪驅動所述齒條運動。

進一步地，所述復合材料主軸為碳纖維材質/泡沫夾層結構。

進一步地，所述復合材料主軸包括內蒙皮、泡沫填充層和外蒙皮，所述泡沫填充層填充于所述內蒙皮與所述外蒙皮之間。

進一步地，所述內蒙皮的截面為等八邊形，所述外蒙皮的截面為等四邊形，所述外蒙皮套設于所述內蒙皮。

進一步地，所述用于高能束流加工的輕量化復合材料主軸機構還包括過渡法蘭，所述A/C擺角加工頭通過所述過渡法蘭連接于所述復合材料主軸。

進一步地，所述用于高能束流加工的輕量化復合材料主軸機構還包括導軌鎖，所述第一滾柱直線導軌、所述第二滾柱直線導軌上均安裝有所述導軌鎖。

進一步地，所述用于高能束流加工的輕量化復合材料主軸機構還包括極限保護開關，所述極限保護開關安裝于所述復合材料主軸的端部。