CN114851280A - 一种复合材料天线罩弧形法兰界面孔加工夹具及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合材料天线罩弧形法兰界面孔加工夹具及加工方法，包括钻孔夹具和专用锪孔刀具；所述钻孔夹具由用于钻孔时定位的定位板和钻孔过程用于位置导向的钻套组成，所述定位板厚度为3mm，所述定位板的顶部设置有天线罩，所述定位板的外形与天线罩底部的椭圆凹坑相适配。本发明通过钻孔夹具对所钻孔进行定位及导向作用，在天线罩的弧形法兰界面按要求位置进行准确钻孔，之后再将专用锪孔刀具导向部分插入钻好的孔内，利用锪刀导柱部分进行限位与导向，锪刀刀体刀刃部分进行锪孔，所加工的孔不仅位置准确、尺寸合格，且不用订制专用钻孔刀具，节省成本的同时更能保证任务进度，且该方法易于掌握，可操作性强，适用范围广。

Description

一种复合材料天线罩弧形法兰界面孔加工夹具及加工方法

技术领域

本发明涉及天线罩弧形法兰界面孔加工技术领域，具体为一种复合材料天线罩弧形法兰界面孔加工夹具及加工方法。

背景技术

天线罩作为天线体的一种功能性承载和保护结构件，主要起到承载天线体和保护内部天线免受外部环境影响的作用，从而提高天线工作的可靠性、保证天线全天候工作。因此，天线罩不仅需要具备一定的结构强度和刚度，还需要有良好的电性能。

玻璃钢天线罩采用高强度玻璃纤维增强复合材料制成，具有非常小的介电常数(ε)和介电损耗角正切(tanδ)，同时也具有重量轻、比强度高、耐腐蚀、抗疲劳、绝缘性能好等特点，在航空、航天、船舶、电子等领域应用广泛。

刀型玻璃钢天线罩属于刀型扁筒类零件，筒的大头端为开口端，端沿外翻成法兰。刀型天线罩尺寸都比较高(一般都超过500mm)，处于法兰与刀型筒壁的交界面属于弧形法兰界面。由于界面阶沿尺寸高，复合材料导热性差、伸长率小、刀具磨损大等特点，该界面上孔的加工是一件十分困难的事情，加工过程一旦孔位或孔径超差，将会导致整个天线罩破损报废。

目前，复合材料天线罩弧形法兰界面孔的加工方法主要有两种：台钻加工、手电钻加工。台钻加工是根据每种罩体的孔径要求订制专用的刀具，再将刀具安装于台式钻床上，手工操作进行加工。手电钻加工同样需要按孔的要求订制专用刀具，再将刀具安装于手电钻上，手工钻孔。

但是无论是台钻加工还是手电钻加工，都需要订制专用刀具，采购周期长、成本大。台钻加工虽然初期定位性良好，但无论从法兰正面还是反面钻入，都难保质量。正面钻入由于天线罩外形不规则，在单面径向力作用下，钻头将产生严重的偏切钻不进工件，或勉强钻进工件却难以保证孔的垂直度和圆度要求，并且钻头极易折断。反面钻入，即将天线罩倒置钻入，由于顶部平面小，工件定位和装夹固定困难，无法保证加工的孔与底面垂直。手电钻加工虽然灵活方便，其缺点与台钻加工类似，无论从法兰正面钻入还是反面钻入，都难保孔的质量，且手电钻加工稳定性比台钻加工还要差些，为此，我们提出一种复合材料天线罩弧形法兰界面孔加工夹具及加工方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供了一种复合材料天线罩弧形法兰界面孔加工夹具及加工方法，通过利用钻孔夹具的定位及导向作用，在天线罩弧形法兰界面按要求位置准确钻孔，之后再将专用锪孔刀具导向部分插入钻好的孔内，采用合理的工艺参数进行锪孔，所加工的孔不仅定位准确、合格率高，且不用订制专用钻孔刀具，节省成本的同时更能保证任务进度，且该方法易于掌握，可操作性强，适用范围广。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种复合材料天线罩弧形法兰界面孔加工夹具，包括钻孔夹具和专用锪孔刀具；

所述钻孔夹具由用于钻孔时定位的定位板和钻孔过程用于位置导向的钻套组成，所述定位板厚度为3mm，所述定位板的顶部设置有天线罩，所述定位板的外形与天线罩底部的椭圆凹坑相适配，所述天线罩的底部设置有天线罩法兰，所述天线罩法兰上设有与定位板相匹配的边缘凸起，形成可供所述定位板嵌入的凹坑，所述边缘凸起上设有天线罩孔位，所述钻套内径尺寸比天线罩孔位的孔径大0.1mm，所述钻套的长度为两倍的天线罩孔位孔径，所述钻套的位置与天线罩孔位一致；

所述专用锪孔刀具由第一杆部、第二杆部和第三杆部构成，所述第一杆部设置为圆柱形导柱，所述第一杆部的外形与天线罩孔位的内径相适配，锪孔时，所述第一杆部用于插入已加工好的天线罩孔位，所述第二杆部为刀体部分，所述第二杆部的外形为扁状，所述第二杆部上设有切削刃口，所述切削刃口的外径与天线罩孔位的外径相一致，所述第三杆部为尾部夹持部分，所述第三杆部的外形为圆柱形，所述第三杆部的顶部设置有台钻，所述台钻上设有夹头，所述第三杆部安装在夹头上，所述第三杆部的直径与夹头的夹持范围相适配。

在具体实施的时候，所述第三杆部的直径为11.8mm。

在具体实施的时候，所述第一杆部的长度与天线罩孔位底部至天线罩底面的高度相同。

在具体实施的时候，所述钻套材料为T10A，淬火后的硬度至少为HRC60。

在具体实施的时候，所述专用锪孔刀具的材料为CrWMn或T10A工具钢。

在具体实施的时候，所述专用锪孔刀具的制造工艺流程为：粗车毛坯→切削部位铣扁→手工刃磨前后角→切削刃部位局部淬火→精磨外圆保证导向部分和夹持部分同轴→金刚锉刃磨切削刃→试切后修磨。

一种复合材料天线罩弧形法兰界面孔加工方法，S1：首先，将定位板轻轻压入天线罩法兰反面的底部内腔中，定位板的外形与天线罩法兰内腔尺寸相匹配，定位板由天线罩法兰沿边限位，定位板上所镶钻套的位置由定位板进行限定；

S2：然后，选择比所需加工的天线罩孔位的孔径大0.2mm的钻头，用于补偿天线罩复合材料的冷收缩尺寸和后续孔处理尺寸，将钻头装入手电钻，钻头插入钻套内，由于钻套具有两倍孔径长度，使钻头在钻套内有足够的导向长度，进行钻孔；

S3：最后，将第三杆部装入台钻的夹头中，从天线罩的正面将第一杆部插入已加工好的底孔，第一杆部的长度设为平底孔底部至天线罩底面的高度，在锪平底孔时进行了很好的限位，确保所锪的平底孔与底孔的同轴度，控制加工出的各平底孔深度的同时，确保各孔的一致性，加工出天线罩的弧形法兰界面孔。

在具体实施的时候，所述步骤S1中为取得最佳的钻孔效果，钻头的转速为900r/min，进给量为0.03-0.06mm/r。

在具体实施的时候，所述步骤S3中为减小锪刀转动后的晃动，防止锪刀的切削刃口瞬间崩断，或者锪刀导向部分断裂，锪刀的钻速不宜过快，锪刀的转速不超过300r/min，锪刀的进给量为0.05-0.10mm/r。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过钻孔夹具对所钻孔进行定位及导向作用，在天线罩的弧形法兰界面按要求位置进行准确钻孔，之后再将专用锪孔刀具导向部分插入钻好的孔内，利用锪刀导柱部分进行限位与导向，锪刀刀体刀刃部分进行锪孔，所加工的孔不仅位置准确、尺寸合格，且不用订制专用钻孔刀具，节省成本的同时更能保证任务进度，且该方法易于掌握，可操作性强，适用范围广。

2、本发明将钻孔夹具中定位板轻轻压入天线罩法兰上边缘凸起形成的内腔中，定位板的外形与天线罩法兰的内腔尺寸相匹配，定位板由边缘凸起限位，定位板上所镶钻套的位置由定位板进行限定；然后，选择比所需加工的天线罩孔位大0.2mm的钻头，用于补偿天线罩复合材料的冷收缩尺寸和后续孔处理尺寸，将钻头装入手电钻，钻头插入钻套内，由于钻套具有两倍的天线罩孔位孔径长度，使得钻孔时，钻头在钻套内有足够的导向长度，既保证孔的位置符合要求，也保证了加工孔与底面的垂直度要求，为避免切屑的堆积引起钻头过热而降低其寿命。

3、本发明在钻孔时，为取得最佳的钻孔效果，转速选择为900r/min，进给量为0.03-0.06mm/r，最后，专用锪刀第三杆部尾部夹持部分装入台钻的夹头，从天线罩正面将锪刀导向部分即第一杆部，插入已加工好的天线罩孔位的底孔，为减小专用锪孔刀具转动后的晃动，防止专用锪孔刀具的切削刃口瞬间崩断，或者锪刀导向部分断裂，专用锪孔刀具的钻速不宜过快，以不超过300r/min为佳，配合小进给量0.05-0.10mm/r为宜，第一杆部的长度设计为平底孔至天线罩底面的高度，在锪平底孔时进行了很好的限位，确保所锪的平底孔与底孔的同轴度，控制加工出的各平底孔的深度的同时，也确保了各孔的一致性。

附图说明

图1：本发明中钻孔夹具的结构示意图；

图2：本发明中锪孔刀具正视图的结构示意图；

图3：本发明中锪孔刀具俯视图的结构示意图；

图4：本发明中复合材料天线罩孔加工前带法兰段的局部剖面示意图；

图5：本发明中复合材料天线罩弧形法兰界面孔加工后的结构示意图。

图6：本发明中锪孔工作时整个系统的结构示意图。

图中：1钻孔夹具、2专用锪孔刀具、3天线罩、4切削刃口、5定位板、6钻套、7第一杆部、8第二杆部、9第三杆部、11天线罩法兰、12边缘凸起、13天线罩孔位、14台钻、15夹头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中技术方案进行清楚、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。

如图1至图6所示，本实施例的一种复合材料天线罩弧形法兰界面孔加工夹具，包括钻孔夹具1和专用锪孔刀具2。

钻孔夹具1由用于放入天线罩法兰11反面起限位作用的定位板5和用于钻孔时对孔位起到定限位作用的镶嵌于定位板5上的钻套6组成，天线罩3底部的天线罩法兰11具有与定位板5相适配的边缘凸起12，定位板5的外部形状与天线罩法兰11上的边缘凸起12所形成的内腔椭圆凹坑相适配，厚度为3mm，钻套6采用镶嵌工艺组合于定位板5之上，内径尺寸比需加工的天线罩孔位13的内径大0.1mm，钻套6长度为天线罩孔位13内径的两倍，钻套6位置与天线罩孔位13一致。

专用锪孔刀具2由第一杆部7、第二杆部8和第三杆部9构成，第一杆部7为圆柱形导柱，外形与天线罩孔位13的内径相适配，锪孔时，该段用于插入已加工好的天线罩孔位13，第二杆部8为刀体部分，杆体为扁状，杆体上加工有切削刃口4，刀刃外径与所锪天线罩孔位13的平底孔外径一致，第三杆部9为尾部夹持部分，圆柱形，直径与台钻14上夹口15的夹持范围相适配。

在具体实施的时候，专用锪刀2上第三杆部9夹持部分的直径为11.8mm。

在具体实施的时候，为增加钻孔夹具1上钻套6的耐磨性和可靠性，钻套6采用T10A材料加工而成，并进行淬火处理，硬度可达HRC60以上。

在具体实施的时候，专用锪刀2一般选用CrWMn或T10A工具钢加工而成，可加工性能好，价格便宜，采购方便，淬火后具有较高的硬度和韧性。

在具体实施的时候，第一杆部7的长度与天线罩孔位13底部至天线罩3底面的高度相同。

在具体实施的时候，专用锪孔刀具2的制造工艺流程为：粗车毛坯→切削部位铣扁→手工刃磨前后角→切削刃部位局部淬火→精磨外圆保证导向部分和夹持部分同轴→金刚锉刃磨切削刃→试切后修磨。

如图1至图6所示，一种复合材料天线罩弧形法兰界面孔加工方法，使用上述的钻孔夹具1和专用锪孔夹具2，首先，将钻孔夹具1中定位板5轻轻压入天线罩法兰11上边缘凸起12形成的内腔中，定位板5的外形与天线罩法兰11的内腔尺寸相匹配，定位板5由边缘凸起12限位，定位板5上所镶钻套6的位置由定位板5进行限定；然后，选择比所需加工的天线罩孔位13大0.2mm的钻头，用于补偿天线罩3复合材料的冷收缩尺寸和后续孔处理尺寸，将钻头装入手电钻，钻头插入钻套6内，由于钻套6具有两倍的天线罩孔位13孔径长度，使得钻孔时，钻头在钻套6内有足够的导向长度，既保证孔13的位置符合要求，也保证了加工孔与底面的垂直度要求，为避免切屑的堆积引起钻头过热而降低其寿命，钻孔时，转速选择为900r/min，进给量为0.03-0.06mm/r，最后，专用锪刀2第三杆部9尾部夹持部分装入台钻14的夹头15，从天线罩3正面将锪刀导向部分即第一杆部7，插入已加工好的天线罩孔位的底孔，为减小专用锪孔刀具2转动后的晃动，防止专用锪孔刀具2的切削刃口瞬间崩断，或者锪刀导向部分断裂，专用锪孔刀具2的钻速不宜过快，以不超过300r/min为佳，配合小进给量0.05-0.10mm/r为宜，第一杆部7的长度设计为平底孔至天线罩3底面的高度，在锪平底孔时进行了很好的限位，确保所锪的平底孔与底孔的同轴度，控制加工出的各平底孔的深度的同时，也确保了各孔的一致性。

综上所述：本发明通过钻孔夹具1对所钻孔进行定位及导向作用，在天线罩3的弧形法兰界面按要求位置进行准确钻孔，之后再将专用锪孔刀具2的导向部分插入钻好的孔内，利用锪刀导柱部分进行限位与导向，锪刀刀体刀刃部分进行锪孔，所加工的孔不仅位置准确、尺寸合格，且不用订制钻孔专用刀具，节省成本的同时更能保证任务进度，且该方法易于掌握，可操作性强，适用范围广。

尽管已经出示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 (9)

1.一种复合材料天线罩弧形法兰界面孔加工夹具，其特征在于：包括钻孔夹具(1)和专用锪孔刀具(2)；

所述钻孔夹具(1)由用于钻孔时定位的定位板(5)和钻孔过程用于位置导向的钻套(6)组成，所述定位板(5)厚度为3mm，所述定位板(5)的顶部设置有天线罩(3)，所述定位板(5)的外形与天线罩(3)底部的椭圆凹坑相适配，所述天线罩(3)的底部设置有天线罩法兰(11)，所述天线罩法兰(11)上设有与定位板(5)相匹配的边缘凸起(12)，形成可供所述定位板(5)嵌入的凹坑，所述边缘凸起(12)上设有天线罩孔位(13)，所述钻套(6)内径尺寸比天线罩孔位(13)的孔径大0.1mm，所述钻套(6)的长度为两倍的天线罩孔位(13)孔径，所述钻套(6)的位置与天线罩孔位(13)一致；

所述专用锪孔刀具(2)由第一杆部(7)、第二杆部(8)和第三杆部(9)构成，所述第一杆部(7)设置为圆柱形导柱，所述第一杆部(7)的外形与天线罩孔位(13)的内径相适配，锪孔时，所述第一杆部(7)用于插入已加工好的天线罩孔位(13)，所述第二杆部(8)为刀体部分，所述第二杆部(8)的外形为扁状，所述第二杆部(8)上设有切削刃口(4)，所述切削刃口(4)的外径与天线罩孔位(13)的外径相一致，所述第三杆部(9)为尾部夹持部分，所述第三杆部(9)的外形为圆柱形，所述第三杆部(9)的顶部设置有台钻(14)，所述台钻(14)上设有夹头(15)，所述第三杆部(9)安装在夹头(15)上，所述第三杆部(9)的直径与夹头(15)的夹持范围相适配。

2.根据权利要求1所述的一种复合材料天线罩弧形法兰界面孔加工夹具，其特征在于：所述第三杆部(9)的直径为11.8mm。

3.根据权利要求1所述的一种复合材料天线罩弧形法兰界面孔加工夹具，其特征在于：所述第一杆部(7)的长度与天线罩孔位(13)底部至天线罩(3)底面的高度相同。

4.根据权利要求1所述的一种复合材料天线罩弧形法兰界面孔加工夹具，其特征在于：所述钻套(6)材料为T10A，淬火后的硬度至少为HRC60。

5.根据权利要求1所述的一种复合材料天线罩弧形法兰界面孔加工夹具，其特征在于：所述专用锪孔刀具(2)的材料为CrWMn或T10A工具钢。

6.根据权利要求1所述的一种复合材料天线罩弧形法兰界面孔加工夹具，其特征在于：所述专用锪孔刀具(2)的制造工艺流程为：粗车毛坯→切削部位铣扁→手工刃磨前后角→切削刃部位局部淬火→精磨外圆保证导向部分和夹持部分同轴→金刚锉刃磨切削刃→试切后修磨。

7.一种采用权利要求1中加工夹具的复合材料天线罩弧形法兰界面孔加工方法，其特征在于：

S1：首先，将定位板(5)轻轻压入天线罩法兰(11)反面的底部内腔中，定位板(5)的外形与天线罩法兰(11)内腔尺寸相匹配，定位板(5)由天线罩法兰(11)沿边限位，定位板(5)上所镶钻套(6)的位置由定位板(5)进行限定；

S2：然后，选择比所需加工的天线罩孔位(13)的孔径大0.2mm的钻头，用于补偿天线罩(3)复合材料的冷收缩尺寸和后续孔处理尺寸，将钻头装入手电钻，钻头插入钻套(6)内，由于钻套(6)具有两倍孔径长度，使钻头在钻套(6)内有足够的导向长度，进行钻孔；

S3：最后，将第三杆部(9)装入台钻(14)的夹头(15)中，从天线罩(3)的正面将第一杆部(7)插入已加工好的底孔，第一杆部(7)的长度设为平底孔底部至天线罩(3)底面的高度，在锪平底孔时进行了很好的限位，确保所锪的平底孔与底孔的同轴度，控制加工出的各平底孔深度的同时，确保各孔的一致性，加工出天线罩(3)的弧形法兰界面孔。

8.根据权利要求7所述的复合材料天线罩弧形法兰界面孔加工方法，其特征在于：所述步骤S1中为取得最佳的钻孔效果，钻头的转速为900r/min，进给量为0.03-0.06mm/r。

9.根据权利要求7所述的复合材料天线罩弧形法兰界面孔加工方法，其特征在于：所述步骤S3中为减小锪刀转动后的晃动，防止锪刀的切削刃口(4)瞬间崩断，或者锪刀导向部分断裂，锪刀的钻速不宜过快，锪刀的转速不超过300r/min，锪刀的进给量为0.05-0.10mm/r。

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