CN109702605B - 一种异形陶瓷天线罩初找正装置、加工装置及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种异形陶瓷天线罩加工装置及方法，包括头锥撑环、内型面找正环、端面压板和若干外支撑机构，外支撑机构包括外支架和调节螺杆，内型面找正环包括插入端和固定端。本发明通过初步找正工装确定了天线罩加工基准，保证所有工序天线罩装夹空间位置无偏差、加工基准统一，有效控制加工精度。

Description

一种异形陶瓷天线罩初找正装置、加工装置及加工方法

技术领域

本发明涉及一种异形陶瓷天线罩初找正装置、加工装置及加工方法，属于天线罩加工技术领域。

背景技术

现代高速导弹普遍采用异形(非回转体)陶瓷基复合材料天线罩。由于自身成型工艺特点，天线罩成型毛坯表面极为粗糙，需要通过后续机械加工来满足尺寸精度及导电、透波性能指标要求。但由于该零件结构形状复杂、薄壁易变形，没有明确的加工基准，且内部编织纤维不能破坏等特点，导致其加工基准难于精确设置，壁厚均匀性难于保证。

目前异形陶瓷基复合材料天线罩的机械加工难度非常大，由于其毛坯为表面粗糙的异形体，编织纤维深埋于内层，无法直接获取机械加工基准；内外型面需要采用不同工装重新装夹加工，会引起工件空间位置状态变化，使内外型面加工位置偏差，最终影响加工精度；另外，天线罩壁厚薄，材料刚性差，加工中极易产生装夹变形、颤振现象，壁厚精度、型面轮廓精度极难保证。

国内部分单位已经具备回转体石英陶瓷天线罩加工技术，对其加工工艺及工艺装备已有资料进行报导，如专利CN200910046260.1，针对回转形对称天线罩提出其内外型面加工工艺、找正及定位装置，其工艺与装夹装置不适用于非回转体的异形陶瓷天线罩。对于异形陶瓷复合材料天线罩精密加工方法及定位装置报导很少，专利CN201710891617.0对于一种异形天线罩加工方法进行了介绍，对于异形薄壁陶瓷复合材料天线罩加工最重要的工装结构及加工精度控制这两方面介绍的不够较含糊，难以作为借鉴和参考。如何精确确定天线罩加工基准，控制加工精度是异形陶瓷天线罩加工亟需解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种确定天线罩加工基准、有效控制加工精度的异形陶瓷天线罩初找正装置、加工装置及方法。

本发明的技术解决方案：一种异形陶瓷天线罩初找正装置，包括头锥撑环、内型面找正环、端面压板和若干外支撑机构，所述的外支撑机构包括外支架和调节螺杆，所述的内型面找正环包括插入端和固定端；

所述的头锥撑环和外支架的一端固定安装在机床一端台面上，内型面找正环固定端与外支架的另一端固定安装在机床的另一端台面上，异形陶瓷天线罩毛坯通过头锥撑环和内型面找正环夹持在机床台面中，内型面找正环插入端从异形陶瓷天线罩毛坯开口插入，与异形陶瓷天线罩毛坯一段内型面吻合，头锥撑环与异形陶瓷天线罩毛坯的头锥外型面吻合，异形陶瓷天线罩毛坯轴线与内型面找正环轴线重合；安装在外支架上的调节螺杆顶紧异形陶瓷天线罩毛坯的开口端，调整异形陶瓷天线罩毛坯在异形陶瓷天线罩初找正装置上的偏摆角度，异形陶瓷天线罩毛坯找正后，用端面压板将异形陶瓷天线罩毛坯大端底面压紧，采用分区域数控磨削将异形陶瓷天线罩毛坯大端底面加工平整，并在大端长度方向余量段加工出天线罩轴线基准面，记录基准面与天线罩虚拟轴线的距离。

所述的天线罩轴线基准面为平行于数控机床加工坐标系X轴或Y轴的平面。

所述的内型面找正环插入端与异形陶瓷天线罩毛坯内型面吻合。

所述的上平面和侧平面直线度要求为均不大于0.2mm。

所述的数控机床加工坐标系X坐标、Y坐标零点为内型面找正环固定端上平面对角线交点，异形陶瓷天线罩毛坯大端底面中心设为Z坐标零点。

所述的调节螺杆对异形陶瓷天线罩毛坯的开口端施加力，对内型面找正环固定端长方体的上平面和侧平面进行直线度调整，从而调整异形陶瓷天线罩毛坯在异形陶瓷天线罩初找正装置上的偏摆角度，在上平面和侧平面满足直线度要求，异形陶瓷天线罩初步找正。

一种异形陶瓷天线罩加工装置，包括初找正装置、外型面加工定位装置和内型面加工定位装置，根据初找正装置确定的基准，利用外型面加工定位装置和内型面加工定位装置完成异形陶瓷天线罩内/外型面加工。

所述的外型面加工定位装置，包括内支撑机构和外顶紧机构，所述的内支撑机构包括内撑环、内撑杆、弹簧和旋调环，将内撑环安装到异形陶瓷天线罩毛坯内部，内撑环与异形陶瓷天线罩毛坯一段内型面吻合，此时内撑环底端面至异形陶瓷天线罩毛坯大端底面垂直距离为h，弹簧穿在内撑杆上，旋调环安装在靠近内撑杆固定端，可在内撑杆长度方向上移动并固定，内撑杆固定端安装到数控机床台面上，内撑杆中心线与数控机床加工坐标系Z轴线重合，异形陶瓷天线罩毛坯通过内撑环安装到内撑杆另一端，弹簧位于内撑环和旋调环之间，将旋调环旋至合适位置，使内撑环压缩弹簧后底端面与机床台面距离为h，以天线罩轴线基准面为安装异形陶瓷天线罩毛坯的固定位置，外顶紧机构顶紧天线罩轴线基准面并固定在数控机床台面上。

所述的内型面加工定位装置，包括外框架机构和大端压板，所述的外框架机构由头锥竖立面板、大端竖立面板和底板组成，底板将头锥竖立面板、大端竖立面板连接为一整体，头锥竖立面板、大端竖立面板加工内槽型面分别与天线罩头罩和大端一段型面吻合，外框架机构固定安装于数控机床台面上，内槽型面轴线与大端竖立面板垂直，异形陶瓷天线罩通过型面安装在头锥竖立面板和大端竖立面板上，通过异形陶瓷天线罩毛坯大端加工余量段上的天线罩轴线基准面和大端底面找正(天线罩轴线基准面及距离和大端底面均是异形天线罩重新装夹的找正基准，加工坐标系Z轴零点大端底面中心点、天线罩轴线基准面及距离确定X、Y轴及零点)，大端压板压紧大端底面，并与大端竖立面板固定连接，大端竖立面板面上加工预置竖直边和水平边，竖直边和水平边的延长线交点通过内型面加工定位装置的内槽型面虚拟的中心线(与加工完毕的天线罩外型面中心线重合)，竖直边和水平边的延长线交点设置为数控机床加工坐标系X坐标零点和Y坐标零点，以天线罩大端底面中心为Z坐标零点。

一种异形陶瓷天线罩加工方法，通过以下步骤实现：

第一步，异形陶瓷天线罩毛坯初步找正，

A1.1、将异形陶瓷天线罩毛坯头锥部分打磨至与头锥撑环内型面吻合，异形陶瓷天线罩毛坯内部与内型面找正环的配合段打磨至与内型面找正环外型面吻合；

A1.2、将异形陶瓷天线罩毛坯安装在初找正装置上，异形陶瓷天线罩毛坯轴线与内型面找正环轴线重合，内型面找正环固定端上平面对角线交点设置为数控机床加工坐标系X坐标、Y坐标零点；

A1.3、异形陶瓷天线罩毛坯初步找正，加工天线罩轴线基准面，记录基准面与天线罩虚拟轴线的距离；

第二步，将经第一步确定基准的异形陶瓷天线罩毛坯从初找正装置上卸下后，安装在外型面加工定位装置上，进行外型面加工；

所述的外型面加工定位装置包括内支撑机构和外顶紧机构，所述的内支撑机构包括内撑环、内撑杆、弹簧和旋调环，具体外型面加工步骤如下：

A2.1、将内撑环安装到异形陶瓷天线罩毛坯内部，内撑环与异形陶瓷天线罩毛坯一段内型面吻合，确定内撑环底端面至异形陶瓷天线罩毛坯大端底面垂直距离为h；

A2.2、异形陶瓷天线罩毛坯安装在外型面加工定位装置上，

弹簧穿在内撑杆上，旋调环安装在靠近内撑杆固定端，可在内撑杆长度方向上移动并固定，内撑杆固定端安装到数控机床台面上，内撑杆中心线与加工坐标系Z轴线重合，异形陶瓷天线罩毛坯通过内撑环安装到内撑杆另一端，弹簧位于内撑环和旋调环之间，通过调整旋调环的位置，使内撑环压缩弹簧后底端面与机床台面距离为步骤A2.1确定的h；

A2.3、以第一步加工的天线罩轴线基准面及基准面与天线罩虚拟轴线的距离为安装异形陶瓷天线罩毛坯的固定位置，外顶紧机构顶紧天线罩轴线基准面并固定在数控机床台面上；

A2.4、利用天线罩轴线基准面和异形陶瓷天线罩毛坯大端底面作为数控加工基准，数控加工外型面。

第三步，将经第二步加工完外型面的异形陶瓷天线罩毛坯从外型面加工定位装置上卸下后，安装在内型面加工定位装置上，进行内型面加工。

所述的内型面加工定位装置包括外框架机构和大端压板，所述的外框架机构由头锥竖立面板、大端竖立面板和底板组成，底板将头锥竖立面板、大端竖立面板连接为一整体，头锥竖立面板、大端竖立面板加工内槽型面分别与天线罩头罩和大端一段型面吻合，具体内型面加工步骤如下：

A3.1、将外框架机构固定安装在数控机床台面上，内槽型面轴线与大端竖立面板垂直；

A3.2、将异形陶瓷天线罩毛坯通过型面安装在头锥竖立面板和大端竖立面板上；

A3.3、通过第一步加工的异形陶瓷天线罩毛坯上的天线罩轴线基准面及基准面与天线罩虚拟轴线的距离和大端底面找正；

A3.4、大端压板压紧大端底面，并与大端竖立面板固定连接，通过大端竖立面板后端面上设置的若干条直边，确定数控加工基准，竖直边和水平边的延长线交点通过内型面加工定位装置的内槽型面虚拟的中心线，竖直边和水平边的延长线交点设置为数控机床加工坐标系X坐标零点和Y坐标零点，以天线罩大端底面中心为Z坐标零点；

A3.5、根据步骤A3.4确定的数控加工基准，数控加工内型面；

第四步，异形陶瓷天线罩毛坯大端底面长度方向加工余量去除。

本发明与现有技术相比的有益效果：

(1)本发明通过初步找正工装确定了天线罩加工基准，保证所有工序天线罩装夹空间位置无偏差、加工基准统一，有效控制加工精度；

(2)本发明通过内/外型面加工定位工装，有效解决了异形薄壁壳体装夹定位、变形问题；

(3)本发明内型面加工定位装置，将加工基准预置在工装上，有效保证内、外型面加工一致，确保壁厚均匀性；

(4)采用本发明加工方法，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0.3mm，实际不大于0.2mm；壁厚尺寸要求不大于±0.15mm，实际不大于±0.1mm；罩体轴线与端面垂直度不大于0.1mm，实际不大于0.05mm；

(5)本发明操作方便、稳定可靠，加工精度高，适用于实际生产。

附图说明

图1为异形陶瓷天线罩结构示意图；

图2为本发明初步找正工装结构示意图；

图3为本发明内型面找正环结构示意图；

图4为本发明异形陶瓷天线罩大端底面X轴、Y轴加工基准面(线)示意图；

图5为本发明外型面加工定位装置结构示意图；

图6为本发明内型面加工定位装置结构示意图，图6a为侧视图，图6b为主视图；

图7为本发明流程图。

具体实施方式

本发明提供一种异形陶瓷天线罩初找正装置，包括头锥撑环、内型面找正环、端面压板和若干外支撑机构，外支撑机构包括外支架和调节螺杆，内型面找正环包括插入端和固定端，头锥撑环和外支架的一端固定安装在机床一端台面上，内型面找正环固定端与外支架的另一端固定安装在机床的另一端台面上，异形陶瓷天线罩毛坯通过头锥撑环和内型面找正环夹持在机床台面中，内型面找正环插入端从异形陶瓷天线罩毛坯开口插入，与异形陶瓷天线罩毛坯一段内型面吻合，头锥撑环与异形陶瓷天线罩毛坯的头锥外型面吻合，异形陶瓷天线罩毛坯轴线与内型面找正环轴线重合；安装在外支架上的调节螺杆顶紧异形陶瓷天线罩毛坯的开口端，调整异形陶瓷天线罩毛坯在异形陶瓷天线罩初找正装置上的偏摆角度，异形陶瓷天线罩毛坯找正后，用端面压板将异形陶瓷天线罩毛坯大端底面压紧，采用分区域数控磨削方式(分块装夹，分块铣削方式)将异形陶瓷天线罩毛坯大端底面加工平整，并在大端长度方向余量段加工出天线罩轴线基准面，记录基准面与天线罩虚拟轴线的距离。

天线罩轴线基准面为平行与数控机床加工坐标系X轴或Y轴的平面。内型面找正环插入端与异形陶瓷天线罩毛坯内型面吻合。本发明内型面找正环插入端外型面通过异形陶瓷天线罩理论模型数控加工而成，与异形陶瓷天线罩内型面某部位是完全吻合的，达到配合找正目的，两者之间配合位置没有特殊要求，一般设置在异形陶瓷天线罩内型面中部。内型面找正环固定端为长方体，将其上平面及侧平面确定为找正基准面。上平面和侧平面直线度要求为均不大于0.2mm。

本发明通过安装在外支架上的调节螺杆对异形陶瓷天线罩毛坯外型面施加力，调整内型面找正环上平面和侧面直线度，达到找正异形陶瓷天线罩毛坯的目的；外支架圆周均布于机床台面。

本发明数控机床加工坐标系X坐标、Y坐标零点为内型面找正环固定端上平面对角线交点，异形陶瓷天线罩毛坯大端底面中心设为Z坐标零点；X坐标、Y坐标零点与Z坐标零点不重合，但都在天线罩虚拟轴心线上。加工坐标系三方向的坐标零点均设置完毕，底面为XY面，天线罩虚拟轴心线与Z轴线重合。

进一步，本发明提供一种异形陶瓷天线罩加工装置，包括初找正装置、外型面加工定位装置和内型面加工定位装置，根据初找正装置确定的基准，利用外型面加工定位装置和内型面加工定位装置完成异形陶瓷天线罩内/外型面加工。

初找正装置包括头锥撑环、内型面找正环、端面压板和若干外支撑机构，所述的外支撑机构包括外支架和调节螺杆，所述的内型面找正环包括插入端和固定端，头锥撑环和外支架的一端固定安装在机床一端台面上，内型面找正环固定端与外支架的另一端固定安装在机床的另一端台面上，异形陶瓷天线罩毛坯通过头锥撑环和内型面找正环夹持在机床台面中，内型面找正环插入端从异形陶瓷天线罩毛坯开口插入，与异形陶瓷天线罩毛坯一段内型面吻合，头锥撑环与异形陶瓷天线罩毛坯的头锥外型面吻合，异形陶瓷天线罩毛坯轴线与内型面找正环轴线重合；安装在外支架上的调节螺杆顶紧异形陶瓷天线罩毛坯的开口端，调整异形陶瓷天线罩毛坯在异形陶瓷天线罩初找正装置上的偏摆角度，异形陶瓷天线罩毛坯初步找正后，用端面压板将异形陶瓷天线罩毛坯大端底面压紧，分区域将异形陶瓷天线罩毛坯大端底面加工平整，在大端长度方向加工余量段加工天线罩轴线基准面。

调节螺杆对异形陶瓷天线罩毛坯的开口端施加力，对内型面找正环固定端长方体的上平面和侧平面进行直线度调整，从而调整异形陶瓷天线罩毛坯在异形陶瓷天线罩初找正装置上的偏摆角度，在上平面和侧平面满足直线度要求，异形陶瓷天线罩初步找正。

外型面加工定位装置包括内支撑机构和外顶紧机构，所述的内支撑机构包括内撑环、内撑杆、弹簧和旋调环，将内撑环安装到异形陶瓷天线罩毛坯内部，内撑环与异形陶瓷天线罩毛坯一段内型面吻合，此时内撑环底端面至异形陶瓷天线罩毛坯大端底面垂直距离为h，弹簧穿在内撑杆上，旋调环安装在靠近内撑杆固定端，可在内撑杆长度方向上移动并固定，内撑杆固定端安装到数控机床台面上，内撑杆中心线与数控机床加工坐标系Z轴线重合，异形陶瓷天线罩毛坯通过内撑环安装到内撑杆另一端，弹簧位于内撑环和旋调环之间，将旋调环旋至合适位置，使内撑环压缩弹簧后底端面与机床台面距离为h，以天线罩轴线基准面为安装异形陶瓷天线罩毛坯的固定位置，外顶紧机构顶紧天线罩轴线基准面并固定在数控机床台面上。

天线罩毛坯安装在外型面加工定位装置上时，通过天线罩轴线基准面和该基准面与天线罩毛坯虚拟轴线距离来确定数控机床加工坐标系X坐标和Y坐标及X坐标和Y坐标零点。

外顶紧机构包括外顶块和压板，外顶块周向顶紧异形陶瓷天线罩毛坯，通过压板将外顶块固定在数控机床台面上。

内撑环与异形陶瓷天线罩毛坯内型面某部分吻合，均以理论数模加工。两者之间的吻合部位没有特殊要求，一般设置在异形陶瓷天线罩内型面中部靠近头锥位置。

内型面加工定位装置包括外框架机构和大端压板，所述的外框架机构由头锥竖立面板、大端竖立面板和底板组成，底板将头锥竖立面板、大端竖立面板连接为一整体，头锥竖立面板、大端竖立面板加工内槽型面分别与天线罩头罩和大端一段型面吻合，外框架机构固定安装于数控机床台面上，内槽型面轴线与大端竖立面板垂直，异形陶瓷天线罩通过型面安装在头锥竖立面板和大端竖立面板上，通过异形陶瓷天线罩毛坯大端加工余量段上的天线罩轴线基准面和大端底面找正(天线罩轴线基准面及距离和大端底面均是异形天线罩重新装夹的找正基准，加工坐标系Z轴零点大端底面中心点、天线罩轴线基准面及距离确定X、Y轴及零点)，大端压板压紧大端底面，并与大端竖立面板固定连接，大端竖立面板面上加工预置竖直边和水平边，竖直边和水平边的延长线交点通过内型面加工定位装置的内槽型面虚拟的中心线(与加工完毕的天线罩外型面中心线重合)，竖直边和水平边的延长线交点设置为数控机床加工坐标系X坐标零点和Y坐标零点，以天线罩大端底面中心为Z坐标零点。

大端竖立面板上的内槽型面、头锥竖立面板上的内型面与天线罩外型面某部分吻合，均以理论数模加工。内槽型面与天线罩外型面之间的吻合部位没有特殊要求，分别设置在异形陶瓷天线罩外型面靠近大端和头锥的位置。头锥竖立面板、大端竖立面板内型面中心线必须重合一致，并与底板平行。

进一步，本发明还提供如图7所示的一种异形陶瓷天线罩方法，通过以下步骤实现：

第一步，异形陶瓷天线罩毛坯初步找正，

A1.1、将异形陶瓷天线罩毛坯头锥部分打磨至与头锥撑环内型面吻合，异形陶瓷天线罩毛坯内部与内型面找正环的配合段打磨至与内型面找正环外型面吻合；

A1.2、将异形陶瓷天线罩毛坯安装在初找正装置上，异形陶瓷天线罩毛坯轴线与内型面找正环轴线重合，内型面找正环固定端上平面对角线交点设置为数控机床加工坐标系X坐标、Y坐标零点；

A1.3、异形陶瓷天线罩毛坯初步找正，加工天线罩轴线基准面，记录基准面与天线罩虚拟轴线的距离；

本步骤通过外支架上的调节螺杆顶紧异形陶瓷天线罩毛坯的开口端，调整异形陶瓷天线罩毛坯在异形陶瓷天线罩初找正装置上的偏摆角度，异形陶瓷天线罩毛坯初步找正后，用端面压板将异形陶瓷天线罩毛坯大端底面压紧，分区域将异形陶瓷天线罩毛坯大端底面加工平整，在大端长度方向加工余量段加工若干平行与数控机床加工坐标系X轴和Y轴的天线罩轴线基准面。

本步骤通过异形陶瓷天线罩毛坯的一级锥与二级锥拐点位置作为异形陶瓷天线罩毛坯设置长度方向加工基准的参考，加工平整的异形陶瓷天线罩毛坯大端底面中心设置为数控加工坐标系Z轴零点。天线罩成形毛坯外表面极为粗糙，长度方向加工基准设置是通过一级锥和二级锥交点(拐点，该点在毛坯成型模具上预留，可以作为长度方向的参考，用来加工大端底面)。

第二步，将经第一步确定基准的异形陶瓷天线罩毛坯从初找正装置上卸下后，安装在外型面加工定位装置上，进行外型面加工；

外型面加工定位装置包括内支撑机构和外顶紧机构，所述的内支撑机构包括内撑环、内撑杆、弹簧和旋调环，具体外型面加工步骤如下：

A2.1、将内撑环安装到异形陶瓷天线罩毛坯内部，内撑环与异形陶瓷天线罩毛坯一段内型面吻合，确定内撑环底端面至异形陶瓷天线罩毛坯大端底面垂直距离为h；

A2.2、异形陶瓷天线罩毛坯安装在外型面加工定位装置上，

弹簧穿在内撑杆上，旋调环安装在靠近内撑杆固定端，可在内撑杆长度方向上移动并固定，内撑杆固定端安装到数控机床台面上，内撑杆中心线与加工坐标系Z轴线重合，异形陶瓷天线罩毛坯通过内撑环安装到内撑杆另一端，弹簧位于内撑环和旋调环之间，通过调整旋调环的位置，使内撑环压缩弹簧后底端面与机床台面距离为步骤A2.1确定的h；

A2.3、以第一步加工的天线罩轴线基准面及基准面与天线罩虚拟轴线的距离为安装异形陶瓷天线罩毛坯的固定位置，外顶紧机构顶紧天线罩轴线基准面并固定在数控机床台面上；

本步骤中天线罩轴线基准面的位置表明天线罩毛坯处于正的状态，与数控软件里空间位置一致。第一步加工好的天线罩轴线基准面与XY轴平行，通过天线罩轴线基准面加工距离(基准面与天线罩虚拟轴线的距离)及大端底面设置数控加工基准，坐标系Z轴零点仍设置在大端底面中心，保持基准一致。

A2.4、利用天线罩轴线基准面和异形陶瓷天线罩毛坯大端底面作为数控加工基准，数控加工外型面。

本步骤具体数控加工为本领域公知技术，采用加工流程、刀具、加工工艺等根据实际要求，本领域技术人员进行设置。

内撑环外型面与异形陶瓷天线罩毛坯某段内型面一致。

第三步，将经第二步加工完外型面的异形陶瓷天线罩毛坯从外型面加工定位装置上卸下后，安装在内型面加工定位装置上，进行内型面加工。

内型面加工定位装置包括外框架机构和大端压板，所述的外框架机构由头锥竖立面板、大端竖立面板和底板组成，底板将头锥竖立面板、大端竖立面板连接为一整体，头锥竖立面板、大端竖立面板加工内槽型面分别与天线罩头罩和大端一段型面吻合，具体内型面加工步骤如下：

A3.1、将外框架机构固定安装数控机床台面上，内槽型面轴线与大端竖立面板垂直；

A3.2、将异形陶瓷天线罩毛坯通过型面安装在头锥竖立面板和大端竖立面板上；

A3.3、通过第一步加工的异形陶瓷天线罩毛坯上的天线罩轴线基准面及基准面与天线罩虚拟轴线的距离和大端底面找正；

本步骤中仍采用之前确定的加工坐标系零点，保持基准一致性。

A3.4、大端压板压紧大端底面，并与大端竖立面板固定连接，通过大端竖立面板后端面上设置的若干条直边，确定数控加工基准，竖直边和水平边的延长线交点通过内型面加工定位装置的内槽型面虚拟的中心线(与加工完毕的天线罩外型面中心线重合)，竖直边和水平边的延长线交点设置为数控机床加工坐标系X坐标零点和Y坐标零点，以天线罩大端底面中心为Z坐标零点。

本步骤中直接在内型面加工定位装置上预置出找X轴、Y轴的基准，头锥竖立面板、大端竖立面板加工内槽型面分别与天线罩头罩和大端一段外型面吻合(加工好的天线罩外型面一段一致，可方便的设置X轴Y轴坐标，且与外型面一致)，确保了待加工的内型面以外型面为基准，确保了壁厚均匀性。

本步骤两条直边为竖直方向和水平方向。

A3.5、根据步骤A3.4确定的数控加工基准，数控加工内型面。

本步骤内型面加工分为粗加工和精加工，先在厚度方向预留加工余量，粗加工内型面，检测一级锥壁厚值(天线罩最关键就是一级锥透波区壁厚，粗加工以一级锥壁厚为准，其它部位不考虑壁厚)，根据所测壁厚值，按壁厚上限值精加工内型面。具体内型面数控加工为本领域公知技术，采用加工流程、刀具、加工工艺等根据实际要求，本领域技术人员进行设置。

第四步，异形陶瓷天线罩毛坯大端底面长度方向加工余量去除。

本步骤在内型面加工定位装置上去除长度方向余量。

下面结合具体实例及附图对本发明进行详细说明。

实施例

设备要求：具有加长高刚性刀柄、金刚石磨轮等加工工具及三轴卧式数控铣设备，工具及设备为本领域公知技术。

一种异形陶瓷天线罩加工装置及方法，如图1～6所示，通过以下步骤实现：包括如下步骤：

步骤1、如图1所示，确定待加工天线罩毛坯1内型面的一级锥、二级锥拐点位置1-1，并以铅笔进行标记；采用板锉、氧化铝砂纸对天线罩毛坯1的头锥外型面1-2手工均匀打磨，与头锥撑环12无缝隙配合即可；采用氧化铝砂纸将天线罩毛坯1内型面与找正环10配合段1-3进行手工均匀打磨，直至找正环10插入天线罩里无任何晃动为止。

步骤2、使用固定压板分别将外支架11、头锥撑环12装夹固定在机床台面上；再将天线罩毛坯1如图2所示装夹在初找正装置上，将内型面找正环10插入天线罩毛坯1中，要求无间隙配合，确保天线罩毛坯1轴线与内型面找正环10轴线重合；采用百分表对如图3所示的内型面找正环10上平面10-1的平面度及侧平面10-2的直线度进行检测，首先通过手动调整天线罩毛坯1的位置角度，再旋调外支架11上的调节螺杆11a对天线罩毛坯1偏摆角度进行调整，直至上平面10-1平面度及侧面直线度均不大于0.2mm，用端面压板11b压紧天线罩毛坯1，天线罩毛坯1处于找正状态，设置内型面找正环10上表面对角线交点为X坐标、Y坐标零点；分区域磨削去除端面长度方向余量，使拐点至端面距离为(a+20)mm(其中a为产品理论拐点至端面距离，20mm为长度方向加工余量)，并将大端底面中心设置为Z坐标零点；如图4所示，在大端底面加工余量段加工出四个分别平行于X轴、Y轴的天线罩轴线基准面1-5，高度10mm，记录下大端底面中心到天线罩轴线基准面的距离(坐标值)。

步骤3、用氧化铝砂纸手工均匀打磨天线罩毛坯1内型面与内撑环21的配合段，直至内撑环插入完全贴合无松动，用板尺测量内撑环21端面至天线罩毛坯1垂直距离h；将内撑杆20通过标准压板固定于数控机床台面上，其中内撑杆20头锥段25mm长度为1°锥段，端面边缘R5圆角，内撑杆20底面平面度不大于0.02mm，底面与轴线垂直度不大于0.01mm；通过内撑杆20中心线及机床台面设置加工X坐标/Y坐标/Z坐标零点；将旋调环23旋至合适位置，使内撑环21、压缩弹簧22后底端面与机床台面距离为h；将内撑环21预先装入天线罩毛坯1中，要求装配紧密，再将二者如图5所示扣装在内撑杆20上，并通过加工的天线罩轴线基准面1-5将天线罩毛坯固定在确定位置，要求天线罩毛坯1端面与机床台面间隙不大于0.02mm；再将四个外顶块24顶紧四个天线罩轴线基准面1-5，标准压板压紧四个外顶块24；确认待加工天线罩毛坯1在数控机床上的位置与数控编程理论模型位置一致。采用加长刀杆及金刚石砂轮按理论精度数控磨削外型面。选择主轴转速2000～3000r/min，刀具进给速度100～300mm/min，单次吃刀量0.5～4mm。

步骤4、将外框架机构30装夹在数控机床上，并通过大端竖板端面30-3将其找正(该工装为整体式结构，底面平面度不大于0.02mm)前端内型面30-1与后端内型面30-2要求一次整体加工完成，轴心线与底面平行并与大端竖板端面30-3垂直，其中前端内型面30-1与天线罩毛坯1外型面一致，后端内型面30-2相比天线罩毛坯1外型面轮廓度大0.05mm，这样可使头锥段主要承受装夹力，而头锥段难于变形，开口大的大端基本不受装夹力作用，从而基本无变形，有效解决了薄壁天线罩装夹变形问题，保证天线罩加工均匀一致；将加工完外型面的天线罩毛坯装进外框架机构30里，并通过四个天线罩轴线基准面1-5及大端底面1-4找正，再使用端面压板30a压紧，外框架机构上的直边30-4、四个天线罩轴线基准面30-5为加工制作时提前加工，其延长线交点通过虚拟的中心线(也是加工完毕的天线罩外型面中心线)，这样可方便的设置数控加工X坐标零点和Y坐标零点，并确保了待加工的内型面与加工完毕的外型面基准一致性。将大端底面1-4设置数控加工坐标系Z坐标零点。采用加长刀杆及金刚石砂轮按壁厚方向预留0.5mm余量半精数控磨削内型面，选择主轴转速2000～3000r/min，刀具进给速度100～300mm/min，单次吃刀量0.5～4mm。

步骤5、采用关节臂三坐标在线检测天线罩一级锥壁厚值，要求按8条母线均布，每条母线上每间隔20mm逐点测量并进行记录，所有检测点数据与设定值进行比较分析。

步骤6、根据所测数值，按天线罩壁厚理论上限值精确设定精加工吃刀量，精加工内型面。选择主轴转速2000～3000r/min，刀具进给速度100～300mm/min，单次吃刀量0.5～4mm。

步骤7：分区域装夹端面压板30a，数控磨削精确去除端面长度方向余量，换夹时端面用百分表检测确保天线罩毛坯1在轴线方向无窜动。

步骤8：将加工完毕的天线罩毛坯1从工装上拆除，再采用关节臂三坐标如步骤5检测天线罩整体尺寸精度及形位精度。

上述技术方案的步骤4中，在外框架机构30上预置的直边30-4、天线罩轴线基准面30-5延长线相交于前端内型面30-1、后端内型面30-2的轴线，确保罩体内型面与外型面加工基准一致。

本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。

Claims (12)

1.一种异形陶瓷天线罩初找正装置，其特征在于：包括头锥撑环、内型面找正环、端面压板和若干外支撑机构，所述的外支撑机构包括外支架和调节螺杆，所述的内型面找正环包括插入端和固定端；

所述的头锥撑环和外支架的一端固定安装在机床一端台面上，内型面找正环固定端与外支架的另一端固定安装在机床的另一端台面上，异形陶瓷天线罩毛坯通过头锥撑环和内型面找正环夹持在机床台面中，内型面找正环插入端从异形陶瓷天线罩毛坯开口插入，与异形陶瓷天线罩毛坯一段内型面吻合，头锥撑环与异形陶瓷天线罩毛坯的头锥外型面吻合，异形陶瓷天线罩毛坯轴线与内型面找正环轴线重合；安装在外支架上的调节螺杆顶紧异形陶瓷天线罩毛坯的开口端，调整异形陶瓷天线罩毛坯在异形陶瓷天线罩初找正装置上的偏摆角度，异形陶瓷天线罩毛坯找正后，用端面压板将异形陶瓷天线罩毛坯大端底面压紧，采用分区域数控磨削将异形陶瓷天线罩毛坯大端底面加工平整，并在大端长度方向余量段加工出天线罩轴线基准面，记录基准面与天线罩虚拟轴线的距离。

2.根据权利要求1所述的一种异形陶瓷天线罩初找正装置，其特征在于：所述的天线罩轴线基准面为平行于数控机床加工坐标系X轴或Y轴的平面。

3.根据权利要求1所述的一种异形陶瓷天线罩初找正装置，其特征在于：所述的内型面找正环插入端与异形陶瓷天线罩毛坯内型面吻合，固定端上平面和侧平面直线度要求为均不大于0.2mm。

4.根据权利要求1所述的一种异形陶瓷天线罩初找正装置，其特征在于：所述的内型面找正环固定端上平面对角线交点确定为数控机床加工坐标系X坐标、Y坐标零点，异形陶瓷天线罩毛坯大端底面中心设为Z坐标零点。

5.根据权利要求1所述的一种异形陶瓷天线罩初找正装置，其特征在于：所述的调节螺杆对异形陶瓷天线罩毛坯的开口端施加力，对内型面找正环固定端长方体的上平面和侧平面进行直线度调整，从而调整异形陶瓷天线罩毛坯在异形陶瓷天线罩初找正装置上的偏摆角度，在上平面和侧平面满足直线度要求，异形陶瓷天线罩初步找正。

6.一种异形陶瓷天线罩加工装置，其特征在于：包括如权利要求1所述的初找正装置、外型面加工定位装置和内型面加工定位装置，根据初找正装置确定的基准，利用外型面加工定位装置和内型面加工定位装置完成异形陶瓷天线罩内/外型面加工。

7.根据权利要求6所述的一种异形陶瓷天线罩加工装置，其特征在于：所述的外型面加工定位装置包括内支撑机构和外顶紧机构，所述的内支撑机构包括内撑环、内撑杆、弹簧和旋调环，将内撑环安装到异形陶瓷天线罩毛坯内部，内撑环与异形陶瓷天线罩毛坯一段内型面吻合，此时内撑环底端面至异形陶瓷天线罩毛坯大端底面垂直距离为h，弹簧穿在内撑杆上，旋调环安装在靠近内撑杆固定端，可在内撑杆长度方向上移动并固定，内撑杆固定端安装到数控机床台面上，内撑杆中心线与数控机床加工坐标系Z轴线重合，异形陶瓷天线罩毛坯通过内撑环安装到内撑杆另一端，弹簧位于内撑环和旋调环之间，将旋调环旋至合适位置，使内撑环压缩弹簧后底端面与机床台面距离为h，以天线罩轴线基准面为安装异形陶瓷天线罩毛坯的固定位置，外顶紧机构顶紧天线罩轴线基准面并固定在数控机床台面上。

8.根据权利要求7所述的一种异形陶瓷天线罩加工装置，其特征在于：所述的外顶紧机构包括外顶块和压板，外顶块周向顶紧异形陶瓷天线罩毛坯，通过压板将外顶块固定在数控机床台面上。

9.根据权利要求6所述的一种异形陶瓷天线罩加工装置，其特征在于：所述的内型面加工定位装置包括外框架机构和大端压板，所述的外框架机构由头锥竖立面板、大端竖立面板和底板组成，底板将头锥竖立面板、大端竖立面板连接为一整体，头锥竖立面板、大端竖立面板加工内槽型面分别与天线罩头罩和大端一段型面吻合，外框架机构固定安装于数控机床台面上，内槽型面轴线与大端竖立面板垂直，异形陶瓷天线罩通过型面安装在头锥竖立面板和大端竖立面板上，通过异形陶瓷天线罩毛坯大端加工余量段上的天线罩轴线基准面和大端底面找正，大端压板压紧大端底面，并与大端竖立面板固定连接，大端竖立面板面上加工预置竖直边和水平边，竖直边和水平边的延长线交点通过内型面加工定位装置的内槽型面虚拟的中心线，竖直边和水平边的延长线交点设置为数控机床加工坐标系X坐标零点和Y坐标零点，以天线罩大端底面中心为Z坐标零点。

10.利用权利要求1所述的一种异形陶瓷天线罩初找正装置的异形陶瓷天线罩加工方法，其特征在于，通过以下步骤实现：

第一步，异形陶瓷天线罩毛坯初步找正，

A1.1、将异形陶瓷天线罩毛坯头锥部分打磨至与头锥撑环内型面吻合，异形陶瓷天线罩毛坯内部与内型面找正环的配合段打磨至与内型面找正环外型面吻合；

A1.2、将异形陶瓷天线罩毛坯安装在初找正装置上，异形陶瓷天线罩毛坯轴线与内型面找正环轴线重合，内型面找正环固定端上平面对角线交点设置为数控机床加工坐标系X坐标、Y坐标零点；

A1.3、异形陶瓷天线罩毛坯初步找正，加工天线罩轴线基准面，记录基准面与天线罩虚拟轴线的距离；

第二步，将经第一步确定基准的异形陶瓷天线罩毛坯从初找正装置上卸下后，安装在外型面加工定位装置上，进行外型面加工；

第三步，将经第二步加工完外型面的异形陶瓷天线罩毛坯从外型面加工定位装置上卸下后，安装在内型面加工定位装置上，进行内型面加工；

第四步，异形陶瓷天线罩毛坯大端底面长度方向加工余量去除。

11.根据权利要求10所述的一种异形陶瓷天线罩加工方法，其特征在于：所述第二步中外型面加工定位装置包括内支撑机构和外顶紧机构，所述的内支撑机构包括内撑环、内撑杆、弹簧和旋调环，外型面加工步骤如下：

A2.1、将内撑环安装到异形陶瓷天线罩毛坯内部，内撑环与异形陶瓷天线罩毛坯一段内型面吻合，确定内撑环底端面至异形陶瓷天线罩毛坯大端底面垂直距离为h；

A2.2、异形陶瓷天线罩毛坯安装在外型面加工定位装置上，

弹簧穿在内撑杆上，旋调环安装在靠近内撑杆固定端，可在内撑杆长度方向上移动并固定，内撑杆固定端安装到数控机床台面上，内撑杆中心线与加工坐标系Z轴线重合，异形陶瓷天线罩毛坯通过内撑环安装到内撑杆另一端，弹簧位于内撑环和旋调环之间，通过调整旋调环的位置，使内撑环压缩弹簧后底端面与机床台面距离为步骤A2.1确定的h；

A2.3、以第一步加工的天线罩轴线基准面及基准面与天线罩虚拟轴线的距离为安装异形陶瓷天线罩毛坯的固定位置，外顶紧机构顶紧天线罩轴线基准面并固定在数控机床台面上；

A2.4、利用天线罩轴线基准面和异形陶瓷天线罩毛坯大端底面作为数控加工基准，数控加工外型面。

12.根据权利要求10所述的一种异形陶瓷天线罩加工方法，其特征在于：所述第三步中内型面加工定位装置包括外框架机构和大端压板，所述的外框架机构由头锥竖立面板、大端竖立面板和底板组成，底板将头锥竖立面板、大端竖立面板连接为一整体，头锥竖立面板、大端竖立面板加工内槽型面分别与天线罩头罩和大端一段型面吻合，内型面加工步骤如下：

A3.1、将外框架机构固定安装在数控机床台面上，内槽型面轴线与大端竖立面板垂直；

A3.2、将异形陶瓷天线罩毛坯通过型面安装在头锥竖立面板和大端竖立面板上；

A3.3、通过第一步加工的异形陶瓷天线罩毛坯上的天线罩轴线基准面及基准面与天线罩虚拟轴线的距离和大端底面找正；

A3.4、大端压板压紧大端底面，并与大端竖立面板固定连接，通过大端竖立面板后端面上设置的若干条直边，确定数控加工基准，竖直边和水平边的延长线交点通过内型面加工定位装置的内槽型面虚拟的中心线，竖直边和水平边的延长线交点设置为数控机床加工坐标系X坐标零点和Y坐标零点，以天线罩大端底面中心为Z坐标零点；

A3.5、根据步骤A3.4确定的数控加工基准，数控加工内型面。

Images