CN101856843A - 具有透波性能的陶瓷基复杂曲面零件机械加工装置及方法 - Google Patents

Abstract

具有透波性能的陶瓷基复杂曲面零件机械加工装置及方法。航空器的零部件多为复杂曲面类产品，设计生产周期长，加工工作量约占整个系统的65％以上；透波天线罩作为航空器整流罩关键零部件有其自身特点，外形尺寸小、结构紧凑等，影响着航空器飞行性能。本发明组成包括：储水槽(1)，所述的储水槽内装有垫块(2)，所述的垫块中间装工件(3)，所述的垫块(2)上装有带有长圆孔的火钳(4)，所述的火钳在压住加工工件时用螺栓(5)固定在垫块上，所述的储水槽外一侧下方装有出水口(6)，所述的储水槽外一侧上方装有进水口(7)。本发明用于SiO₂纤维增韧的SiO₂陶瓷基复合材料，特别是具有透波性能的陶瓷基复杂曲面零件机械加工。

Description

具有透波性能的陶瓷基复杂曲面零件机械加工装置及方法

技术领域：

本发明涉及一种机械加工技术领域；具体涉及一种以SiO₂纤维增韧的陶瓷基复合材料为材质，具有透波性能的复杂曲面零件机械加工装置及加工方法。

背景技术：

在航空航天领域中，为提高航空器的整体性能指标，满足高速飞速快速反应的要求，一些关键零部件多采用耐高温抗氧化材料的整体式结构。同时，航空器的零部件多为复杂曲面类产品，设计生产周期长，加工工作量约占整个系统的65％以上；透波天线罩作为航空器整流罩关键零部件有其自身特点，外形尺寸小、结构紧凑等，影响着航空器飞行性能。

SiO₂纤维增韧的SiO₂陶瓷基复合材料以其优异的机械性能做为天线罩的材料，其材质的特性之一是硬脆性；由于它具有极高的硬度和脆性，所以成型加工十分困难，特别是曲面和成形孔的加工尤其困难，严重阻碍了应用推广；目前，国内还没有很好的针对陶瓷材料复杂曲面加工工艺方案，在国内属于技术空白；因此，没有相应可以借鉴的工艺方法和切削参数，加工过程中的切削参数要经过大量的实验获得。

为了保证透波天线罩的加工精度，特别是重复定位精度和工艺基准，需要对其内外腔双面进行加工，更加困难的是技术要求天线罩的透波区壁厚控制在3以内，并在它的侧面加工直径∮3.5mm深度达到35mm的细深孔。因此，在加工过程中，若切削参数不理想极易发生破碎而导致整个零件报废。另外，天线罩要有良好的透波性能，所以对其加工过程中要制备特殊工装。

发明内容：

本发明的目的是提供一种能够指导SiO₂纤维增韧的SiO₂陶瓷基复合材料的透波天线罩加工制造工艺规程机器专用设备。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

具有透波性能的陶瓷基复杂曲面零件机械加工装置，其组成包括：加工用的储水槽，所述的储水槽内装有垫块，所述的垫块中间装工件，所述的垫块上装有带有长圆孔的火钳，所述的火钳在压住加工工件时用螺栓固定在垫块上，所述的储水槽外一侧下方装有出水口，所述的储水槽外一侧上方装有进水口。

所述的具有透波性能的陶瓷基复杂曲面零件机械加工装置，所述的具有透波性能的陶瓷基复杂曲面零件为透波天线罩，其下边框尺寸：长度130mm、宽度120mm、高度16mm，上凸台尺寸：长度1202mm、宽度110mm；内腔尺寸：内腔长度100mm和内腔宽度90mm，所述的透波天线罩整体为透波区，所述的透波区壁厚为3mm，所述透波天线罩的尺寸的公差等级为IT5；所述的透波天线罩机械加工装置所加工工件的尺寸范围是100mm～500mm。

所述的具有透波性能的陶瓷基复杂曲面零件机械加工装置，所述的加工工件上的钻孔为8个，所钻的孔直径为∮3.5mm，孔深为35mm的孔4个；所钻的直径为∮5.5mm，孔深为35mm的孔4个。

一种具有透波性能的陶瓷基复杂曲面零件机械加工方法，首先制定粗加工厚度、然后进行粗加工外形、内腔，之后进行精加工内腔型面、在进行精加工外形面、最后钻孔，在以上所述的加工过程中所用的冷却液要用纯水，所述的冷却液中不允许带有离子，在以上所述的加工过程中不允许有金属粉末与工件接触，在以上所述的加工过程中在储水槽内装满纯水，使加工件侵入水中，即浸水式加工。

所述的具有透波性能的陶瓷基复杂曲面零件机械加工方法：

(1).粗加工厚度：由于毛坯料是经过烧结成型的，所以加工余量就很大，且零件毛坯表面不规则；为了便于装卡和提供制造基础，先要在厚度方向上进行粗加工即上下两面铣平。

(2).粗加工外形、内腔：由于零件要去除的余量很大，所以在这里要安排一道粗加工程序；选用∮10mm平头铣刀进行铣削，留工艺余量单面0.5mm。

(3).精加工内腔型面：为了能够具有良好的透波性能，所以要求曲面部分要具有理论的型面，并且还要与外形面保持均匀的厚度3±0.1mm，这一道工序选用∮10mm球头铣刀进行铣削。

(4).精加工外形面：在这一道工序中，最应该注意的是：加工零件要与上一道工序的零点重合，要保证最终整个弧顶的厚度均匀。

(5).钻孔：在陶瓷零件上面钻4个直径∮3.5mm深孔，用零件的侧面定位，先用∮3mm的刀具粗钻，然后再扩孔至尺寸∮3.5mm。

本发明的有益效果：

1.本发明是一种新型的加工方法，制作的加工工件精度高，质量稳定。

2.本发明是提供一套具有透波性能的陶瓷基复杂曲面零件新型机械加工方法，加工方法新颖，加工简单，产品质量好。

3.本发明提高了具有透波性能的陶瓷基复杂曲面零件例如透波天线罩零件表面的表面粗糙度，使其陶瓷基复合材料加工工件的表面更加光滑。

4.本发明提高了具有透波性能的陶瓷基复杂曲面零件例如透波天线罩零件的加工效率，降低劳动强度。

5.本发明在提高加工效率和加工质量的同时，在加工过程中零件无表面损伤和残余应力。

6.本发明可以将具有透波性能的陶瓷基复杂曲面零件的厚度加工至3mm，而不发生脆性断裂。

7.本发明所加工的零件具有良好的透波能力，透波性据同行业之首。

附图说明：

附图1本发明的结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

具有透波性能的陶瓷基复杂曲面零件机械加工装置，其组成包括：具有透波性能的陶瓷基复杂曲面零件所用的储水槽1，所述的储水槽1内装有垫块2，所述的垫块2中间装工件3，所述的垫块2上装有带有长圆孔的火钳4，所述的火钳4在压住加工工件时用螺栓5固定在垫块2上，所述的储水槽1外一侧下方装有出水口6，所述的储水槽1外一侧上方装有进水口7。

实施例2：

实施例1所述的透波天线罩的机械加工装置，所述的具有透波性能的陶瓷基复杂曲面零件，例如透波天线罩的尺寸包括外形尺寸和内腔尺寸，所述的外形尺寸包括下边框尺寸和上凸台尺寸，所述的下边框尺寸包括长度所述的雷达天线罩尺寸包括外形尺寸和内腔尺寸，所述的外形尺寸包括，下边框长度130±⁰ _0.02mm，宽度120±⁰ _0.02mm，所述的下边框高度16±0.1mm，所述的上凸台长度120±⁰ _0.02mm，所述的上凸台宽度110±⁰ _0.02mm；所述的内腔尺寸包括，内腔长度100±0.1mm，宽度90±0.1mm，为了保证该零件良好的透波能力，所述的透波区壁厚为3±⁰ _0.15mm。

所述透波天线罩的尺寸的公差等级为IT5；所述的透波天线罩机械加工装置所加工工件的尺寸范围是100mm～500mm。

所述的透波天线罩的机械加工装置，所述的加工工件需要钻孔，所述的钻孔为8个，所钻的孔直径为∮3.5mm，孔深为35mm的孔4个；所钻的直径为∮5.5mm，孔深为35mm的孔4个。

实施例3：

实施例1具有透波性能的陶瓷基复杂曲面零件的机械加工方法，所述的加工方法：首先制定粗加工厚度、然后进行粗加工外形、内腔，之后进行精加工内腔型面、在进行精加工外形面、最后钻孔，在以上所述的加工过程中所用的冷却液要用纯水，所述的冷却液中不允许带有离子，在以上所述的加工过程中不允许有金属粉末与工件接触，在以上所述的加工过程中在储水槽内装满纯水，使加工件侵入水中，即浸水式加工。

所述的具有透波性能的陶瓷基复杂曲面零件的加工方法：

(1).粗加工厚度：由于天线罩的毛坯料是经过烧结成型的，所以加工余量就很大，且零件毛坯表面不规则；为了便于装卡和提供制造基础，先要在厚度方向上进行粗加工即上下两面铣平。

(2).粗加工外形、内腔：由于零件要去除的余量很大，所以在这里要安排一道粗加工程序；选用∮10mm平头铣刀进行铣削，留工艺余量单面0.5mm。

(3).精加工内腔型面：天线罩为了能够具有良好的透波性能，所以要求曲面部分要具有理论的型面，并且还要与外形面保持均匀的厚度3±0.1mm，这一道工序选用∮10mm球头铣刀进行铣削。

(4).精加工外形面：在这一道工序中，最应该注意的是：加工零件要与上一道工序的零点重合，要保证最终整个弧顶的厚度均匀。

(5).钻孔：在陶瓷零件上面钻4个直径∮3.5mm深孔，用零件的侧面定位，先用∮3mm的刀具粗钻，然后再扩孔至尺寸∮3.5mm。

Claims (5)

1.一种具有透波性能的陶瓷基复杂曲面零件机械加工装置，其组成包括：加工用的储水槽，其特征是：所述的储水槽内装有垫块，所述的垫块中间装工件，所述的垫块上装有带有长圆孔的火钳，所述的火钳在压住加工工件时用螺栓固定在垫块上，所述的储水槽外一侧下方装有出水口，所述的储水槽外一侧上方装有进水口。

2.根据权利要求1所述的具有透波性能的陶瓷基复杂曲面零件机械加工装置，其特征是：所述的具有透波性能的陶瓷基复杂曲面零件为透波天线罩，其下边框尺寸：长度130mm、宽度120mm、高度16mm，上凸台尺寸：长度1202mm、宽度110mm；内腔尺寸：内腔长度100mm和内腔宽度90mm，所述的透波天线罩整体为透波区，所述的透波区壁厚为3mm，所述透波天线罩的尺寸的公差等级为IT5；所述的透波天线罩机械加工装置所加工工件的尺寸范围是100mm～500mm。

3.根据权利要求1所述的具有透波性能的陶瓷基复杂曲面零件机械加工装置，其特征是：所述的加工工件上的钻孔为8个，所钻的孔直径为∮3.5mm，孔深为35mm的孔4个；所钻的直径为∮5.5mm，孔深为35mm的孔4个。

4.一种具有透波性能的陶瓷基复杂曲面零件机械加工方法，其特征是：首先制定粗加工厚度、然后进行粗加工外形、内腔，之后进行精加工内腔型面、在进行精加工外形面、最后钻孔，在以上所述的加工过程中所用的冷却液要用纯水，所述的冷却液中不允许带有离子，在以上所述的加工过程中不允许有金属粉末与工件接触，在以上所述的加工过程中在储水槽内装满纯水，使加工件侵入水中，即浸水式加工。

5.根据权利要求4所述的具有透波性能的陶瓷基复杂曲面零件机械加工方法，其特征是：

(1).粗加工厚度：由于毛坯料是经过烧结成型的，所以加工余量就很大，且零件毛坯表面不规则；为了便于装卡和提供制造基础，先要在厚度方向上进行粗加工即上下两面铣平。

(2).粗加工外形、内腔：由于零件要去除的余量很大，所以在这里要安排一道粗加工程序；选用∮10mm平头铣刀进行铣削，留工艺余量单面0.5mm。

(3).精加工内腔型面：为了能够具有良好的透波性能，所以要求曲面部分要具有理论的型面，并且还要与外形面保持均匀的厚度3±0.1mm，这一道工序选用∮10mm球头铣刀进行铣削。

(4).精加工外形面：在这一道工序中，最应该注意的是：加工零件要与上一道工序的零点重合，要保证最终整个弧顶的厚度均匀。

(5).钻孔：在陶瓷零件上面钻4个直径∮3.5mm深孔，用零件的侧面定位，先用∮3mm的刀具粗钻，然后再扩孔至尺寸∮3.5mm。

Images