CN107717342A - 异型深盲孔天线罩加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种异型深盲孔天线罩加工方法。它包括1)天线罩机械加工余量最佳适配；2)撑具的安装；3)天线罩的找正；4)天线罩的外型面的加工；5)天线罩深盲孔的加工。本发明采用撑具以及基准再造及基于三维扫描的找正方法提高了异型深盲孔天线罩的加工精度。

Description

异型深盲孔天线罩加工方法
技术领域
本发明涉及高马赫异型深盲孔天线罩的加工技术，具体地指一种异型深盲孔天线罩加工方法。
背景技术
天线罩是一种耐高温、耐高磁波穿透能力的轻质高强薄壳结构，热、电、结构强度和刚度等综合性能要求苛刻，壁厚容差小，天线罩加工精度要求高。天线罩内外结构均为异形曲面，气动外形为鸭嘴型乘波体结构，天线罩内、外型面为异型自由曲面，变壁厚特征的薄壁零件，这类零件定位基准不可靠、难加工，其内腔深度达1311mm，深盲孔加工难度大，天线罩性能对其壁厚的均匀性有严格的要求，即要求其外、内型面的同轴度误差必须控制在一定的范围内。
天线罩的工艺流程为：复合定型、热处理、机械加工余量分布、铣天线罩基准、镗铣加工外型面、变换安装方式找正基准、镗铣盲腔内型面、转下一工序。
现有天线罩的加工比较棘手，由于陶瓷基复合材料毛坯的机械加工余量有限，在编制和复合定型过程中会对机加余量分布造成影响，导致天线罩机械加工余量不均匀及加工基准不确定，难以找正加工基准，使导致天线罩加工难度大，无从下刀。通过传统的划线均布机械加工余量，保证高度、厚度、宽度等余量分部均匀的方法无法满足需求。天线罩深盲孔的深径比＞10、型腔内孔复杂曲面，镗削加工过程中刀具振动影响加工精度。
综上所述，如何正确分布机械加工余量，解决盲腔铣削问题，提高大型异型深盲孔天线罩的加工精度是需要特别关注的问题。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种高精度的异型深盲孔天线罩加工方法。
本发明所设计的一种异型深盲孔天线罩加工方法，它包括如下步骤：
步骤1：对待加工天线罩复合材料毛坯进行三维激光扫描得到天线罩三维激光扫描数据，确定天线罩三维激光扫描数据中第一天线罩扫描基准横截面和第二天线罩扫描基准横截面，通过三维激光扫描软件的定位点系统对齐拟合方式将天线罩三维激光扫描数据与天线罩的理论数模进行比对，然后根据上述比对的结果，调整待加工天线罩复合材料毛坯的加工角度，使天线罩毛坯的设计图纸轴线基准位置与天线罩毛坯的机械加工轴线基准位置重合，并使后续天线罩机械加工余量满足天线罩的机械加工要求；
所述第一天线罩扫描基准横截面为天线罩三维激光扫描数据中与天线罩顶点相距H1的横截面，所述第二天线罩扫描基准横截面为天线罩三维激光扫描数据中与天线罩顶点相距H2的横截面，且H2＞H1；
步骤2：将待加工天线罩复合材料毛坯安装到工装撑具上，并用工装撑具压板将待加工天线罩复合材料毛坯压紧，工装撑具通过底板与机床平台连接，工装撑具底部采用球窝结构用于调整待加工天线罩复合材料毛坯各方向的位置；
步骤3：通过调节工装撑具的球窝结构来调整待加工天线罩复合材料毛坯的机械加工基准位置，并在调整过程中利用机床实时测定待加工天线罩复合材料毛坯的第一实际基准横截面和第二实际基准横截面的实际三维坐标，使所述第一实际基准横截面的实际三维坐标与第一天线罩扫描基准横截面的实际三维坐标重合，同时使所述第二实际基准横截面的实际三维坐标与第二天线罩扫描基准横截面的实际三维坐标重合，待加工天线罩复合材料毛坯的机械加工基准位置调整完成后对新机械加工基准位置的待加工天线罩复合材料毛坯的加工基准进行再造；
步骤4：在机床上保证待加工天线罩复合材料毛坯装夹并找正待加工天线罩复合材料毛坯的加工基准，然后对待加工天线罩复合材料毛坯进行天线罩外型面的加工；
步骤5：采用天线罩盲孔加工工装装夹进行了外型面加工的天线罩复合材料毛坯，并将进行了外型面加工的天线罩复合材料毛坯固定于卧式铣镗床上，利用步骤4中找正后的待加工天线罩复合材料毛坯的加工基准对天线罩深盲孔进行加工。
本发明利用三维激光扫描确定加工余量，通过加工基准再造方法，专用撑具定位夹紧，加工天线罩的深盲孔，具有以下有益的技术效果：加工精度较高，完全满足产品设计精度要求：天线罩轮廓偏差设计要求不大于0.4mm，实际不大于0.2mm；壁厚尺寸偏差设计要求不大于±0.15mm，实际不大于±0.1mm，本发明的加工基准找正误差小(0.03mm)、粗精加工分配合理、刀杆刚度好，有效保证加工精度；制得的天线罩既能用于地面试验，也能用于飞行试验和交付用户使用。
附图说明
图1为天线罩基准再造示意图；
图2为天线罩加工基准找正示意图；
图3为天线罩深盲孔加工示意图。
1—待加工天线罩复合材料毛坯、1.1—第一实际基准横截面、1.2—第二实际基准横截面、1.3—天线罩深盲孔、1.4—天线罩的大端面加工基准、1.5—天线罩的小端面加工基准、2.1—工装撑具、2.2—球窝结构、2.3—底板、2.4—调节螺钉、2.5—工装撑具压板、3.1—卧式铣镗床、3.2—外伸刀杆、3.3—天线罩盲孔加工工装。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：
一种异型深盲孔天线罩加工方法，如图1～3所示，它包括如下步骤：
步骤1：对待加工天线罩复合材料毛坯1进行三维激光扫描得到天线罩三维激光扫描数据，确定天线罩三维激光扫描数据中第一天线罩扫描基准横截面和第二天线罩扫描基准横截面，通过三维激光扫描软件的定位点系统对齐(RPS对齐)拟合方式将天线罩三维激光扫描数据与天线罩的理论数模进行比对，然后根据上述比对的结果，手动调整待加工天线罩复合材料毛坯1的加工角度，使天线罩毛坯的设计图纸轴线基准位置与天线罩毛坯的机械加工轴线基准位置重合，并使后续天线罩机械加工余量满足天线罩的机械加工要求；基准重合保证加工时找正机械加工基准与设计基准的一致性；合理分布加工余量保证了毛坯能够加工成成品零件，防止因实际加工找正误差，造成产品缺肉；切削加工时，余量分布均匀，切削的量一致，防止因不同切削力造成陶瓷基材料掉渣等缺陷，只有设计基准、加工基准、测量基准重合，才能消除因基准转换带来的误差；
所述第一天线罩扫描基准横截面为天线罩三维激光扫描数据中与天线罩顶点(高度基准)相距H1的横截面，所述第二天线罩扫描基准横截面为天线罩三维激光扫描数据中与天线罩顶点相距H2的横截面，且H2＞H1；
步骤2：将待加工天线罩复合材料毛坯1安装到工装撑具2.1上，并用工装撑具压板2.5将待加工天线罩复合材料毛坯1压紧，工装撑具2.1通过底板2.3与机床(铣床)平台连接，工装撑具2.1底部采用球窝结构2.2用于调整待加工天线罩复合材料毛坯1各方向的位置；该设计中产品找正需要调整三个方向，传统通过底部增加垫片方式，其一个方向改变相应其他方向也变化，且零件产品重量大，调整不方便。通过球窝结构调节螺栓可各方位调整，方便快捷；
步骤3：通过调节工装撑具2.1的球窝结构2.2来调整待加工天线罩复合材料毛坯1的机械加工基准位置，并在调整过程中利用机床实时测定待加工天线罩复合材料毛坯1的第一实际基准横截面1.1和第二实际基准横截面1.2的实际三维坐标，使所述第一实际基准横截面1.1的实际三维坐标与第一天线罩扫描基准横截面的实际三维坐标重合，同时使所述第二实际基准横截面1.2的实际三维坐标与第二天线罩扫描基准横截面的实际三维坐标重合，待加工天线罩复合材料毛坯1的机械加工基准位置调整完成后对新机械加工基准位置的待加工天线罩复合材料毛坯1的加工基准进行再造，该设计中分别加工顶点、大小端面等加工基准，并作为后续加工的同一基准，毛坯为异形曲面没有找正位置，需要通过后续再造加工基准；
步骤4：在机床上保证待加工天线罩复合材料毛坯1装夹并找正待加工天线罩复合材料毛坯1的加工基准(找正误差不大于0.03mm)，然后对待加工天线罩复合材料毛坯1进行天线罩外型面的加工(先进行粗加工，再进行精加工，粗加工各加工面留余量2mm)，该设计中粗加工切削量不一致，导致切削质量差。精加工时由于切削量一致，加工表面更光洁，加工质量更高。由于精加工切削量少，切削力小，因刀具磨损、刀柄震颤影响小；
步骤5：采用天线罩盲孔加工工装3.3装夹进行了外型面加工的天线罩复合材料毛坯，并将进行了外型面加工的天线罩复合材料毛坯固定于卧式铣镗床3.1上，利用步骤4中找正后的待加工天线罩复合材料毛坯1的加工基准对天线罩深盲孔1.3进行加工，该设计中立式加工内侧撑具防止零件加工变形。卧式加工盲孔，有利于排削和摆角加工。
上述技术方案的步骤5中，对天线罩深盲孔1.3进行加工时先进行粗加工，后进行半精加工，再进行精加工，粗加工后天线罩深盲孔1.3各加工面留加工余量2mm，半精加工后天线罩深盲孔1.3(盲孔深度1311mm)各加工面留加工余量0.5mm。
上述技术方案的步骤3中，待加工天线罩复合材料毛坯1的加工基准包括天线罩的顶点加工基准、天线罩的大端面加工基准和天线罩的小端面加工基准。所述天线罩的顶点加工基准、天线罩的大端面加工基准1.4和天线罩的小端面加工基准1.5为后续异型深盲孔天线罩加工的同一基准。
上述技术方案的步骤4中，利用机床四轴联动对待加工天线罩复合材料毛坯1进行天线罩外型面的加工。
上述技术方案的步骤5中，利用步骤4中找正后的待加工天线罩复合材料毛坯1的加工基准利用机床自身伸出的W轴及外伸刀杆3.2对天线罩深盲孔1.3进行加工。
上述技术方案的步骤3中，通过调节球窝结构2.2的8个调节螺钉2.4来调整待加工天线罩复合材料毛坯1的机械加工基准位置。
上述技术方案中，所述H1的范围为300～400mm，所述H2的范围为1000～1100mm。H1与H2的设计防止找正误差在长度方向上放大
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种异型深盲孔天线罩加工方法，其特征在于，它包括如下步骤：
步骤1：对待加工天线罩复合材料毛坯(1)进行三维激光扫描得到天线罩三维激光扫描数据，确定天线罩三维激光扫描数据中第一天线罩扫描基准横截面和第二天线罩扫描基准横截面，通过三维激光扫描软件的定位点系统对齐拟合方式将天线罩三维激光扫描数据与天线罩的理论数模进行比对，然后根据上述比对的结果，调整待加工天线罩复合材料毛坯(1)的加工角度，使天线罩毛坯的设计图纸轴线基准位置与天线罩毛坯的机械加工轴线基准位置重合，并使后续天线罩机械加工余量满足天线罩的机械加工要求；
所述第一天线罩扫描基准横截面为天线罩三维激光扫描数据中与天线罩顶点相距H1的横截面，所述第二天线罩扫描基准横截面为天线罩三维激光扫描数据中与天线罩顶点相距H2的横截面，且H2＞H1；
步骤2：将待加工天线罩复合材料毛坯(1)安装到工装撑具(2.1)上，并用工装撑具压板(2.5)将待加工天线罩复合材料毛坯(1)压紧，工装撑具(2.1)通过底板(2.3)与机床平台连接，工装撑具(2.1)底部采用球窝结构(2.2)用于调整待加工天线罩复合材料毛坯(1)各方向的位置；
步骤3：通过调节工装撑具(2.1)的球窝结构(2.2)来调整待加工天线罩复合材料毛坯(1)的机械加工基准位置，并在调整过程中利用机床实时测定待加工天线罩复合材料毛坯(1)的第一实际基准横截面(1.1)和第二实际基准横截面(1.2)的实际三维坐标，使所述第一实际基准横截面(1.1)的实际三维坐标与第一天线罩扫描基准横截面的实际三维坐标重合，同时使所述第二实际基准横截面(1.2)的实际三维坐标与第二天线罩扫描基准横截面的实际三维坐标重合，待加工天线罩复合材料毛坯(1)的机械加工基准位置调整完成后对新机械加工基准位置的待加工天线罩复合材料毛坯(1)的加工基准进行再造；
步骤4：在机床上保证待加工天线罩复合材料毛坯(1)装夹并找正待加工天线罩复合材料毛坯(1)的加工基准，然后对待加工天线罩复合材料毛坯(1)进行天线罩外型面的加工；
步骤5：采用天线罩盲孔加工工装(3.3)装夹进行了外型面加工的天线罩复合材料毛坯，并将进行了外型面加工的天线罩复合材料毛坯固定于卧式铣镗床(3.1)上，利用步骤4中找正后的待加工天线罩复合材料毛坯(1)的加工基准对天线罩深盲孔(1.3)进行加工。
2.根据权利要求1所述的异型深盲孔天线罩加工方法，其特征在于：所述步骤5中，对天线罩深盲孔(1.3)进行加工时先进行粗加工，后进行半精加工，再进行精加工，粗加工后天线罩深盲孔(1.3)各加工面留加工余量2mm，半精加工后天线罩深盲孔(1.3)各加工面留加工余量0.5mm。
3.根据权利要求1所述的异型深盲孔天线罩加工方法，其特征在于：所述步骤3中，待加工天线罩复合材料毛坯(1)的加工基准包括天线罩的顶点加工基准、天线罩的大端面加工基准和天线罩的小端面加工基准。
4.根据权利要求3所述的异型深盲孔天线罩加工方法，其特征在于：所述天线罩的顶点加工基准、天线罩的大端面加工基准和天线罩的小端面加工基准为后续异型深盲孔天线罩加工的同一基准。
5.根据权利要求1所述的异型深盲孔天线罩加工方法，其特征在于：所述步骤4中，利用机床四轴联动对待加工天线罩复合材料毛坯(1)进行天线罩外型面的加工。
6.根据权利要求1所述的异型深盲孔天线罩加工方法，其特征在于：所述步骤5中，利用步骤4中找正后的待加工天线罩复合材料毛坯(1)的加工基准利用机床自身伸出的W轴及外伸刀杆对天线罩深盲孔(1.3)进行加工。
7.根据权利要求1所述的异型深盲孔天线罩加工方法，其特征在于：上述机床为铣床。
8.根据权利要求1所述的异型深盲孔天线罩加工方法，其特征在于：所述步骤3中，通过调节球窝结构(2.2)的8个调节螺钉(2.4)来调整待加工天线罩复合材料毛坯(1)的机械加工基准位置。
9.根据权利要求1所述的异型深盲孔天线罩加工方法，其特征在于：所述H1的范围为300～400mm。
10.根据权利要求1所述的异型深盲孔天线罩加工方法，其特征在于：所述H2的范围为1000～1100mm。
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