CN114570988B - 一种应用于航天器顶盖的加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及零件加工技术领域，具体为一种应用于航天器顶盖的加工工艺，包括对顶盖采用真空吸盘的方式进行装夹，配合定位机构进行定位，利用固废清理机构进行固废清理，本发明通过将顶盖放置在固定台上进行定位，接着利用活动架内部设置的铣刀下移到顶盖的顶部，通过铣刀在活动架的内部以X、Z轴两个直线轴为轴线旋转，同时铣刀在活动架的内部进行Y、Z轴两个直线轴的运动，在数控系统控制下实现五轴联动，在加工中让铣刀始终垂直于顶盖的被加工面，利用物理铣削的方式完成对顶盖的铣削加工，相较于化学铣削的方式，物理铣削的操作工序简单，加工效率高，同时铣削加工的成本较化学铣削低，对加工过程中产生的固废处理起来较为简单。

Description

一种应用于航天器顶盖的加工工艺
技术领域
本发明涉及零件加工技术领域，具体为一种应用于航天器顶盖的加工工艺。
背景技术
航天器顶盖一般采用薄壁蒙皮类零件，在对这类零件进行加工时一直采用化学铣削的工艺方法，化学铣削过程需要喷胶、划线、化铣和除胶等工序，较为复杂，而且对化学铣削过程中产生的固废处理麻烦，加工效率较低，加工成本高，经济效益差。
针对上述的技术问题，现提出一种解决方案。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种应用于航天器顶盖的加工工艺，解决了顶盖采用化学铣削加工所存在的工序复杂，固废处理麻烦，加工效率低，加工成本高的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种应用于航天器顶盖的加工工艺，具体包括以下步骤：
步骤一、将顶盖装入五轴加工中心内部，接着对顶盖使用装夹机构进行安装，将顶盖放置在吸盘上方，开启真空泵，通过导气管让吸盘的内部产生负压，顶盖的底部与吸盘内壁上设置的橡胶垫接触，同时密封圈的表面与顶盖的底部接触，让顶盖吸附在吸盘的内部；
步骤二、在通过吸盘对顶盖进行吸附装夹后，控制两个定位机构对顶盖的两侧进一步进行定位夹持；
步骤三、将活动架内部设置的铣刀下移到顶盖的顶部，通过铣刀在活动架的内部以X、Z轴两个直线轴为轴线旋转，同时铣刀在活动架的内部进行Y、Z轴两个直线轴的运动，在数控系统控制下实现五轴联动，在加工中让铣刀始终垂直于顶盖的被加工面，利用铣刀对顶盖的加工面进行铣削加工；
步骤四、在利用铣刀对顶盖加工面进行铣削加工的同时，通过固废清理机构对铣削固废进行清除，第一伺服电缸驱动轴带动活动块向下运动，活动块带动收集架运动至固定台上顶盖的加工面，利用第一直线电机在第一直线滑轨的表面滑动，让收集架在顶盖的加工面上滑移至铣刀的一侧，另一个收集架滑移至铣刀的另一侧；
步骤五、吸尘器和吸尘管让收集架内部的导料槽产生吸力，铣刀对顶盖铣削加工过程中产生的固废通过两侧的收集架进行收集，顶盖加工面上产生的固废通过进料口吸入导料槽中，最后固废进入吸尘器中，完成对固废的自动清除。
优选的，步骤二中所述定位机构的工作方法如下：
第二直线电机在第二直线滑轨的表面滑动，让定位架向顶盖的一侧靠近，接着两个第二伺服电缸带动两个定位板对顶盖的上下表面进行夹持，第三伺服电缸驱动轴推动限位板对顶盖的侧边进行限位，通过限位板和定位板的配合作用，让顶盖在吸盘的内部进行稳定装夹。
优选的，所述五轴加工中心包括机架、固定架、活动架、刀头安装座、铣刀和固定台，所述机架的顶部设置有固定架，且固定架的背面滑动设置有活动架，所述活动架的内部活动设置有刀头安装座，且刀头安装座的内部设置有铣刀，所述机架的内部且位于铣刀的下方设置有固定台。
优选的，所述装夹机构包括吸盘，且吸盘的底部与固定台的顶部固定连接，所述吸盘内壁的顶部设置有密封圈，且吸盘的内壁设置有橡胶垫，所述固定台的内部设置有真空泵，且真空泵的一端通过导气管与吸盘的内部连通。
优选的，所述定位机构包括定位架，且定位架内部的上下方对称设置有第二伺服电缸，两个所述第二伺服电缸驱动轴的一端均设置有定位板，所述定位架内部且位于两个第二伺服电缸之间设置有第三伺服电缸，且第三伺服电缸驱动轴的一端设置有限位板，所述机架正面的两侧对称设置有第二连接架，且两个第二连接架的内部均设置有第二直线滑轨，所述第二直线滑轨的正面滑动设置有第二直线电机，且第二直线电机的正面与定位架的背面固定连接。
优选的，所述固废清理机构包括位于固定台上方的收集架，且收集架顶部的后侧设置有活动块，所述机架的正面设置有安装架，且安装架的内部设置有第一直线滑轨，所述第一直线滑轨的正面滑动设置有第一直线电机，且第一直线电机的正面设置有第一连接架，所述第一连接架的顶部设置有第一伺服电缸，且第一伺服电缸驱动轴的一端与活动块的顶部固定连接。
优选的，所述机架的背面设置有吸尘器，且吸尘器的一端通过吸尘管与收集架的内部连通，所述收集架的内部开设有导料槽，且导料槽内壁的一侧开设有进料口，所述机架的内部开设有滑动槽，且吸尘管的表面与滑动槽的内部滑动连接，所述收集架位于安装架的正面设置有两个。
(三)有益效果
本发明提供了一种应用于航天器顶盖的加工工艺。与现有技术相比具备以下有益效果：
(1)通过将顶盖放置在固定台上进行定位，接着利用活动架内部设置的铣刀下移到顶盖的顶部，通过铣刀在活动架的内部以X、Z轴两个直线轴为轴线旋转，同时铣刀在活动架的内部进行Y、Z轴两个直线轴的运动，在数控系统控制下实现五轴联动，在加工中让铣刀始终垂直于顶盖的被加工面，利用物理铣削的方式完成对顶盖的铣削加工，相较于化学铣削的方式，物理铣削的操作工序简单，加工效率高，同时铣削加工的成本较化学铣削低，对加工过程中产生的固废处理起来较为简单。
(2)通过在顶盖加工面上设置固废清理机构，在利用铣刀对顶盖进行加工的过程中，在铣刀的两侧均设置有收集架，通过吸尘器和吸尘管让收集架内部的导料槽产生吸力，将收集架的位置调整至顶盖加工面的上方，顶盖加工面上产生的固废通过进料口吸入导料槽中，实现对顶盖加工面上固废的快速处理，相较于化学铣削的加工方式，大大方便了对加工所产生固废的清理效率，通过及时的将加工过程中产生的固废进行清除，从而间接提高了对顶盖加工面铣削的加工精度。
(3)通过采用真空吸盘的方式对顶盖进行装夹，配合在顶盖的两侧均使用定位机构进行定位夹持，将顶盖放置在吸盘上方，开启真空泵，通过导气管让吸盘的内部产生负压，顶盖的底部与吸盘的内壁接触，通过橡胶垫提高顶盖在吸盘内部的装夹稳定性，在完成对顶盖在吸盘上的装夹后，控制两个定位机构对顶盖的两侧进行定位，保证顶盖装夹的稳定性，从而提高对顶盖加工面的铣削加工精度。
附图说明
图1为本发明机架与固定台结构的示意图；
图2为本发明机架与固定台结构的俯视图；
图3为本发明图1中A处结构的放大图；
图4为本发明固废收集机构内部结构的侧视图；
图5为本发明图1中B处结构的放大图；
图6为本发明定位架结构的侧视图；
图7为本发明吸盘结构的俯视图；
图8为本发明固定台与吸盘结构的示意图。
图中，10、机架；20、固定架；30、活动架；40、刀头安装座；50、铣刀；60、固定台；101、收集架；102、活动块；103、安装架；104、第一直线滑轨；105、第一直线电机；106、第一连接架；107、第一伺服电缸；108、吸尘器；109、吸尘管；110、导料槽；111、进料口；112、滑动槽；201、定位架；202、第二伺服电缸；203、定位板；204、第三伺服电缸；205、限位板；206、第二连接架；207、第二直线滑轨；208、第二直线电机；301、吸盘；302、密封圈；303、橡胶垫；304、真空泵；305、导气管。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
请参阅图1-8所示，一种应用于航天器顶盖的加工工艺，具体包括以下步骤：
步骤一、将顶盖放置在吸盘301上方，开启真空泵304，通过导气管305让吸盘301的内部产生负压，顶盖的底部与吸盘301内壁上设置的橡胶垫303接触，同时密封圈302的表面与顶盖的底部接触，让顶盖吸附在吸盘301的内部；
步骤二、第二直线电机208在第二直线滑轨207的表面滑动，让定位架201向顶盖的一侧靠近，接着两个第二伺服电缸202带动两个定位板203对顶盖的上下表面进行夹持，第三伺服电缸204驱动轴推动限位板205对顶盖的侧边进行限位，通过限位板205和定位板203的配合作用，让顶盖在吸盘301的内部进行稳定装夹；
步骤三、将活动架30内部设置的铣刀50下移到顶盖的顶部，通过铣刀50在活动架30的内部以X、Z轴两个直线轴为轴线旋转，同时铣刀50在活动架30的内部进行Y、Z轴两个直线轴的运动，在数控系统控制下实现五轴联动，在加工中让铣刀50始终垂直于顶盖的被加工面，利用铣刀50对顶盖的加工面进行铣削加工，在铣削加工后采用壁厚仪进行测量，补偿加工后符合图纸；
步骤四、在利用铣刀50对顶盖加工面进行铣削加工的同时，第一伺服电缸107驱动轴带动活动块102向下运动，活动块102带动收集架101运动至固定台60上顶盖的加工面，利用第一直线电机105在第一直线滑轨104的表面滑动，让收集架101在顶盖的加工面上滑移至铣刀50的一侧，另一个收集架101滑移至铣刀50的另一侧；
步骤五、吸尘器108和吸尘管109让收集架101内部的导料槽110产生吸力，铣刀50对顶盖铣削加工过程中产生的固废通过两侧的收集架101进行收集，顶盖加工面上产生的固废通过进料口111吸入导料槽110中，最后固废进入吸尘器108中，完成对固废的自动清除。
实施例2：
请参阅图1所示，五轴加工中心包括机架10、固定架20、活动架30、刀头安装座40、铣刀50和固定台60，其中铣刀50在活动架30内部的连接方式以及活动架30与固定架20之间的滑动连接方式采用现有技术中五轴龙门加工中心作为加工设备，机架10的顶部设置有固定架20，且固定架20的背面滑动设置有活动架30，活动架30的内部活动设置有刀头安装座40，且刀头安装座40的内部设置有铣刀50，机架10的内部且位于铣刀50的下方设置有固定台60，在对顶盖进行铣削加工时，通过将顶盖放置在固定台60上进行定位，接着利用活动架30内部设置的铣刀50下移到顶盖的顶部，通过铣刀50在活动架30的内部以X、Z轴两个直线轴为轴线旋转，同时铣刀50在活动架30的内部进行Y、Z轴两个直线轴的运动，在数控系统控制下实现五轴联动，在加工中让铣刀50始终垂直于顶盖的被加工面，利用物理铣削的方式完成对顶盖的铣削加工，相较于化学铣削的方式，物理铣削的操作工序简单，加工效率高，同时铣削加工的成本较化学铣削低，对加工过程中产生的固废处理起来较为简单。
实施例3：
请参阅图2-4所示，机架10的正面设置有固废清理机构，固废清理机构包括位于固定台60上方的收集架101，且收集架101顶部的后侧设置有活动块102，机架10的正面设置有安装架103，且安装架103的内部设置有第一直线滑轨104，第一直线滑轨104的正面滑动设置有第一直线电机105，且第一直线电机105的正面设置有第一连接架106，第一连接架106的顶部设置有第一伺服电缸107，且第一伺服电缸107驱动轴的一端与活动块102的顶部固定连接，通过第一伺服电缸107驱动轴带动活动块102向下运动，活动块102带动收集架101运动至固定台60上顶盖的加工面，利用第一直线电机105在第一直线滑轨104的表面滑动，让收集架101可以在顶盖的加工面上可以进行左右滑移；机架10的背面设置有吸尘器108，且吸尘器108的一端通过吸尘管109与收集架101的内部连通，收集架101的内部开设有导料槽110，且导料槽110内壁的一侧开设有进料口111，机架10的内部开设有滑动槽112，且吸尘管109的表面与滑动槽112的内部滑动连接，其中吸尘管109采用柔性管，保证收集架101在滑移过程中吸尘管109与吸尘器108的正常连接使用，通过吸尘器108和吸尘管109让收集架101内部的导料槽110产生吸力，将收集架101的位置调整至顶盖加工面的上方，顶盖加工面上产生的固废通过进料口111吸入导料槽110中，实现对顶盖加工面上固废的快速处理，相较于化学铣削的加工方式，大大方便了对加工所产生固废的清理效率，通过及时的将加工过程中产生的固废进行清除，从而间接提高了对顶盖加工面铣削的加工精度。
实施例4：
请参阅图5-6所示，机架10内部的两侧均设置有定位机构，定位机构包括定位架201，且定位架201内部的上下方对称设置有第二伺服电缸202，两个第二伺服电缸202驱动轴的一端均设置有定位板203，定位架201内部且位于两个第二伺服电缸202之间设置有第三伺服电缸204，且第三伺服电缸204驱动轴的一端设置有限位板205，其中定位板203与限位板205的一侧均设置有磨砂面，通过磨砂面提高定位板203与限位板205对顶盖的定位效果；机架10正面的两侧对称设置有第二连接架206，且两个第二连接架206的内部均设置有第二直线滑轨207，第二直线滑轨207的正面滑动设置有第二直线电机208，且第二直线电机208的正面与定位架201的背面固定连接，通过第二直线电机208在第二直线滑轨207的表面滑动，让定位架201向顶盖的一侧靠近，接着两个第二伺服电缸202带动两个定位板203对顶盖的上下表面进行夹持，第三伺服电缸204驱动轴推动限位板205对顶盖的侧边进行限位，利用定位架201内部的定位板203与限位板205对顶盖进行稳定的定位，保证顶盖在铣削加工过程中的稳定性，从而提高对顶盖的铣削加工精度。
实施例5：
请参阅图7-8所示，固定台60的顶部设置有装夹机构，装夹机构包括吸盘301，且吸盘301的底部与固定台60的顶部固定连接，吸盘301内壁的顶部设置有密封圈302，且吸盘301的内壁设置有橡胶垫303，固定台60的内部设置有真空泵304，且真空泵304的一端通过导气管305与吸盘301的内部连通，其中吸盘301采用曲面设计，在对顶盖进行加工时，将顶盖放置在吸盘301上方，开启真空泵304，通过导气管305让吸盘301的内部产生负压，顶盖的底部与吸盘301的内壁接触，通过橡胶垫303提高顶盖在吸盘301内部的装夹稳定性，在完成对顶盖在吸盘301上的装夹后，控制两个定位机构对顶盖的两侧进行定位，保证顶盖装夹的稳定性，从而提高对顶盖加工面的铣削加工精度。
同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种应用于航天器顶盖的加工工艺，其特征在于：具体包括以下步骤：
步骤一、将顶盖装入五轴加工中心内部，接着对顶盖使用装夹机构进行安装，将顶盖放置在吸盘(301)上方，开启真空泵(304)，通过导气管(305)让吸盘(301)的内部产生负压，顶盖的底部与吸盘(301)内壁上设置的橡胶垫(303)接触，同时密封圈(302)的表面与顶盖的底部接触，让顶盖吸附在吸盘(301)的内部；
步骤二、在通过吸盘(301)对顶盖进行吸附装夹后，控制两个定位机构对顶盖的两侧进一步进行定位夹持；
步骤三、将活动架(30)内部设置的铣刀(50)下移到顶盖的顶部，通过铣刀(50)在活动架(30)的内部以X、Z轴两个直线轴为轴线旋转，同时铣刀(50)在活动架(30)的内部进行Y、Z轴两个直线轴的运动，在数控系统控制下实现五轴联动，在加工中让铣刀(50)始终垂直于顶盖的被加工面，利用铣刀(50)对顶盖的加工面进行铣削加工；
步骤四、在利用铣刀(50)对顶盖加工面进行铣削加工的同时，通过固废清理机构对铣削固废进行清除，第一伺服电缸(107)驱动轴带动活动块(102)向下运动，活动块(102)带动收集架(101)运动至固定台(60)上顶盖的加工面，利用第一直线电机(105)在第一直线滑轨(104)的表面滑动，让收集架(101)在顶盖的加工面上滑移至铣刀(50)的一侧，另一个收集架(101)滑移至铣刀(50)的另一侧；
步骤五、吸尘器(108)和吸尘管(109)让收集架(101)内部的导料槽(110)产生吸力，铣刀(50)对顶盖铣削加工过程中产生的固废通过两侧的收集架(101)进行收集，顶盖加工面上产生的固废通过进料口(111)吸入导料槽(110)中，最后固废进入吸尘器(108)中，完成对固废的自动清除；
步骤二中所述定位机构的工作方法如下：
第二直线电机(208)在第二直线滑轨(207)的表面滑动，让定位架(201)向顶盖的一侧靠近，接着两个第二伺服电缸(202)带动两个定位板(203)对顶盖的上下表面进行夹持，第三伺服电缸(204)驱动轴推动限位板(205)对顶盖的侧边进行限位，通过限位板(205)和定位板(203)的配合作用，让顶盖在吸盘(301)的内部进行稳定装夹；
所述五轴加工中心包括机架(10)、固定架(20)、活动架(30)、刀头安装座(40)、铣刀(50)和固定台(60)，所述机架(10)的顶部设置有固定架(20)，且固定架(20)的背面滑动设置有活动架(30)，所述活动架(30)的内部活动设置有刀头安装座(40)，且刀头安装座(40)的内部设置有铣刀(50)，所述机架(10)的内部且位于铣刀(50)的下方设置有固定台(60)；
所述装夹机构包括吸盘(301)，且吸盘(301)的底部与固定台(60)的顶部固定连接，所述吸盘(301)内壁的顶部设置有密封圈(302)，且吸盘(301)的内壁设置有橡胶垫(303)，所述固定台(60)的内部设置有真空泵(304)，且真空泵(304)的一端通过导气管(305)与吸盘(301)的内部连通；
所述定位机构包括定位架(201)，且定位架(201)内部的上下方对称设置有第二伺服电缸(202)，两个所述第二伺服电缸(202)驱动轴的一端均设置有定位板(203)，所述定位架(201)内部且位于两个第二伺服电缸(202)之间设置有第三伺服电缸(204)，且第三伺服电缸(204)驱动轴的一端设置有限位板(205)，所述机架(10)正面的两侧对称设置有第二连接架(206)，且两个第二连接架(206)的内部均设置有第二直线滑轨(207)，所述第二直线滑轨(207)的正面滑动设置有第二直线电机(208)，且第二直线电机(208)的正面与定位架(201)的背面固定连接；
所述固废清理机构包括位于固定台(60)上方的收集架(101)，且收集架(101)顶部的后侧设置有活动块(102)，所述机架(10)的正面设置有安装架(103)，且安装架(103)的内部设置有第一直线滑轨(104)，所述第一直线滑轨(104)的正面滑动设置有第一直线电机(105)，且第一直线电机(105)的正面设置有第一连接架(106)，所述第一连接架(106)的顶部设置有第一伺服电缸(107)，且第一伺服电缸(107)驱动轴的一端与活动块(102)的顶部固定连接；
所述机架(10)的背面设置有吸尘器(108)，且吸尘器(108)的一端通过吸尘管(109)与收集架(101)的内部连通，所述收集架(101)的内部开设有导料槽(110)，且导料槽(110)内壁的一侧开设有进料口(111)，所述机架(10)的内部开设有滑动槽(112)，且吸尘管(109)的表面与滑动槽(112)的内部滑动连接，所述收集架(101)位于安装架(103)的正面设置有两个。
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