CN111889766B - 一种蜂窝材料孔类特征的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蜂窝材料孔类特征的加工方法，属于机械加工领域。包括以下步骤：S1、将蜂窝毛坯零件固持，使用超声匕首刀以棱柱状初孔的形式去除材料；S2、对零件进行粗加工，使用超声匕首刀沿初孔的棱柱边逐面切割，切割时，匕首式刀具的一条切削刃与棱柱面边线重合，且沿着该边线切入蜂窝材料至刀尖超出材料底部，然后由棱柱面两侧向中点切割，直至刀尖均超过棱柱面底边的中点；S3、按照步骤S2所述方法完成所有棱柱面的切割，S4、取出分离后的余料，调用气动主轴，使用菠萝铣刀铣削加工将孔壁精加工到位。本发明解决了蜂窝芯材料制孔难度大、效率低、成本高的问题，并改善了蜂窝材料孔类特征的加工质量。

Description

一种蜂窝材料孔类特征的加工方法

技术领域

本发明涉及一种机械加工方法，具体涉及一种蜂窝材料孔类特征的加工方法。

背景技术

蜂窝芯材（honeycomb core），简称蜂窝芯。夹于蜂窝夹层结构两块面板中间的蜂窝状芯材。在夹层结构中主要承受剪切应力，使夹层结构具有高抗弯刚度。随着蜂窝芯材料的广泛应用，其零件结构也日趋复杂。含孔特征的蜂窝零件受现有加工技术及加工方法的限制，加工难度大，生产效率低。主要体现在：常规加工使用专用组合刀具进行铣削，该刀具由刀片与打碎体构成，铣削时，刀片将蜂窝切割分离，打碎体将分离的蜂窝进行打碎，从而达到去除材料的目的，但该刀具只能侧刃参与切削，不具有轴向进刀能力，对于封闭式的孔类特征，专用组合刀具无法独立加工。而超声切割使用匕首刀进行轴向进刀切削，但由于其刀体不回转，无法包络形成内凹曲面，制孔时会过切零件，故也无法实现孔类特征的独立加工。

现有技术中，公开号为CN206241334U，公开日为2017年06月13日，名称为“一种基于超声波机床的圆弧插铣刀具”的中国实用新型专利，具体公开了一种基于超声波机床的圆弧插铣刀具，用于加工圆弧转角，包括刀身和设置在刀身上并与圆弧转角廓形相同的切削面，切削面与刀身的侧面相交并形成切削刃。该刀具虽然对制小直径孔刀具只需按照孔轮廓插削几次就能完成，但对于大直径孔则插削次数大幅增加，且不同直径的孔需定制不同弧度的插铣刀，效率低，成本高，通用性差，无法适应蜂窝材料孔类特征的加工。因此，本申请提出一种蜂窝芯孔类特征的加工方法，对实现蜂窝材料孔类特征的快速高效加工有重要的现实意义。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中蜂窝材料制孔难度大、效率低、成本高的问题，提出了一种蜂窝材料孔类特征的加工方法，使用超声切割在零件状初孔，再结合常规铣削，实现蜂窝孔类特征的加工，降低了蜂窝材料孔类特征的加工难度，提高了加工质量与加工效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种蜂窝材料孔类特征的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将蜂窝毛坯零件固持，使用超声匕首刀以棱柱状初孔的形式去除材料；

S2、对零件进行粗加工，使用超声匕首刀沿初孔的棱柱边逐面切割，切割时，匕首式刀具的一条切削刃与棱柱面边线重合，且沿着该边线切入蜂窝材料至刀尖超出材料底部，然后由棱柱面两侧向中点切割，直至刀尖均超过棱柱面底边的中点；

S3、按照步骤S2所述方法完成所有棱柱面的切割，零件上形成一个棱柱状的孔洞；

S4、取出分离后的余料，调用气动主轴，使用菠萝铣刀铣削加工将孔壁精加工到位。

进一步地，步骤S2具体包括：

S200：调整匕首刀的摆角，使匕首刀其中一个刃口垂直工作平台面，垂直刃以棱柱顶点A垂直插入零件，直至刀尖超出零件底面；

S201：匕首刀沿着棱柱顶面多边形的一条边AB线段行进，刀尖行进至线段AB长度的过半处，刀具垂直退到安全高度；

S202：调整匕首刀的摆角，使匕首刀另一条刃口垂直工作平台面，垂直刃以棱柱顶点B垂直插入零件，使刀尖超出零件底面；

S203：匕首刀沿着棱柱顶面多边形的一个边BA线段行进，刀尖行进至线段BA长度的过半处，刀具垂直退到安全高度，完成棱柱一个侧面与零件的分离；

S204：于棱柱其余侧面重复步骤S200-S203，直至棱柱状余料与蜂窝零件完全分离。

进一步地，粗加工时，垂直于蜂窝芯芯带L方向上的加工余量d不少于两倍蜂窝芯芯格大小。

进一步地，步骤S4中，菠萝铣刀采用逆铣的铣削方式精加工孔特征。

本技术方案的有益效果如下：

1、本发明所述加工方法，采用超声切割对孔类特征进行粗加工，使用常规铣削对孔类特征进行精加工，降低了单一工具对蜂窝材料孔类特征的加工难度；

2、本发明使用超声切割对孔类特征进行粗加工时，采用从棱柱面的两侧向中点方向进行切割的方式，简单快捷，提高加工效率；

3、本发明使用菠萝铣刀采用逆铣的方式加工分离后的余料，有效改善孔类特征的加工质量。

附图说明

本发明的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚，附图中：

图1为本发明所述棱柱状初孔的结构示意图；

图2为本发明采用匕首刀粗加工初孔的示意图；

图3为本发明采用菠萝铣刀逆铣精加工的示意图；

图4为本发明零件加工完成后的结构示意图；

图中：

1、零件，2、初孔，3、匕首刀，4、孔洞。

具体实施方式

下面通过几个具体的实施例来进一步说明实现本发明目的技术方案，需要说明的是，本发明要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。

应用本发明加工如图1所示的孔类特征：

步骤一、将蜂窝毛坯固定在超声波切割机床工作台上，开启超声，调用超声匕首式刀具，使振动频率达至20000Hz；确定棱柱状的初孔为四棱柱形式，使用超声匕首刀3以棱柱状初孔2的形式去除材料，如图1所示，由于蜂窝芯在L向的垂直方向上加工时容易被压缩，因此粗加工余量设计时，该方向上最少留有10mm的加工余量d（大于2倍芯格直径）；

步骤二、对棱柱状初孔2进行粗加工，图2中展示了匕首刀3加工棱柱状初孔2以及匕首刀3的运动轨迹，使匕首刀3的一条刀刃A与初孔任一棱柱面的侧边A重合并沿着该侧边切入蜂窝芯，直至匕首刀3刀尖超过零件1底面2-3mm；

步骤三、接着，控制匕首刀3沿着棱柱面底边C向底边中点方向切割，直至匕首刀3刀尖超过底边中点5mm；

步骤四、调整匕首刀3的摆角，使匕首刀3的刀刃B与棱柱面的侧边B并沿着该侧边切入蜂窝芯，直至匕首刀3刀尖超过零件1底面2-3mm；

步骤五、接着，控制匕首刀3沿着棱柱面底边向底边C中点方向切割，直至匕首刀3刀尖超过底边中点5mm；

步骤六、于棱柱面的另一未加工侧面重复步骤二至步骤五，直至棱柱状初孔2的余料与蜂窝零件1完全分离，零件1上形成一个棱柱状的孔洞4；

步骤七、取出分离后的初孔余料；

步骤八、使用菠萝铣刀采用逆铣的方式精加工孔特征到位。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种蜂窝材料孔类特征的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将蜂窝毛坯零件（1）固持，使用超声匕首刀（3）以棱柱状初孔（2）的形式去除材料；

S2、对零件（1）进行粗加工，使用超声匕首刀（3）沿初孔（2）的棱柱边逐面切割；切割时，匕首刀（3）的一条切削刃与初孔（2）的棱柱面边线重合，且沿着该边线切入蜂窝材料至刀尖超出材料底部，然后由棱柱面的两侧向中点切割，直至刀尖均超过棱柱面底边的中点；

S3、按照步骤S2所述方法完成所有棱柱面的切割，最终零件（1）上形成一个棱柱状的孔洞（4）；

S4、取出分离后的余料，调用气动主轴，使用菠萝铣刀铣削加工将孔壁精加工到位；

步骤S2具体包括：

S200：调整匕首刀（3）的摆角，使匕首刀（3）其中一个刃口垂直工作平台面，垂直刃以棱柱顶点A垂直插入零件（1），直至刀尖超出零件（1）底面；

S201：匕首刀（3）沿着棱柱顶面多边形的一条边AB线段行进，刀尖行进至线段AB长度的过半处，刀具垂直退到安全高度；

S202：调整匕首刀（3）的摆角，使匕首刀（3）另一条刃口垂直工作平台面，垂直刃以棱柱顶点B垂直插入零件（1），使刀尖超出零件（1）底面；

S203：匕首刀（3）沿着棱柱顶面多边形的一个边BA线段行进，刀尖行进至线段BA长度的过半处，刀具垂直退到安全高度，完成棱柱一个侧面与零件（1）的分离；

S204：于棱柱其余侧面重复步骤S200-S203，直至棱柱状余料与蜂窝零件（1）完全分离。

2.根据权利要求1所述的一种蜂窝材料孔类特征的加工方法，其特征在于：粗加工时，垂直于蜂窝芯芯带L方向上的加工余量d不少于两倍蜂窝芯芯格大小。

3.根据权利要求1所述的一种蜂窝材料孔类特征的加工方法，其特征在于： 步骤S4中，菠萝铣刀采用逆铣的铣削方式精加工孔特征。

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