CN115213781B - 复合材料制件边缘倒角工具及加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于复合材料制件工装技术领域，涉及复合材料制件边缘倒角工具及加工方法。本发明设计复合材料边缘倒角工具，不需要辅助倒角夹具，手持工具可实现复合材料边缘倒角的加工。通过改变金刚砂型面，可实现多种尺寸倒圆角和倒斜角加工工序，尤其适用小尺寸复合材料制件的加工，简化了操作，提高生产效率，保证复合材料边缘倒角精度和成型质量。

Description

复合材料制件边缘倒角工具及加工方法
技术领域
本发明属于复合材料制件工装技术领域，涉及复合材料制件边缘倒角工具及加工方法。
背景技术
随着新机型的研制，复合材料制件的应用数量和范围越来越大，对复合材料的加工提出更高的要求，飞机机身结构中一些复合材料壁板边缘要求倒角，复合材料制件对接间隙的密封采用胶体密封，制件的倒角是保护密封的关键。碳纤维复合材料加工时极易产生分层、毛刺、撕裂等缺陷，现有加工方式以数控铣切为主，因需专用夹具，制造成本较高。针对碳纤维复合材料特点，以电镀金刚砂磨头为研究对象，研究“以磨代铣”新工艺加工碳纤维复合材料制件倒角的合理性。“以磨代铣”新工艺加工碳纤维复合材料，能够保证倒角的尺寸和表面质量，此类零件满足设计要求。本发明为解决此类技术问题开阔了新的思路与方法。
发明内容
本发明的目的是提供复合材料制件边缘倒角工具及加工方法，解决了复合材料制件边缘倒角精度和成型质量问题，更充分的体现了边缘倒角工具及加工方法优越的适应性，同时也提高了复合材料制件制造的生产效率。此加工技术已在某型号复合材料制件上得到应用，实现了精准制造。
本发明的技术方案如下：
复合材料制件边缘倒角工具，包括金刚砂镀层、支撑轴承、限厚轴承、支承座、转动轴承、旋转轴、调位装置、顶紧装置、限位器和锁紧螺母。
所述的金刚砂镀层用于磨削被加工复合材料制件，调整金刚砂镀层的外形可实现倒R角或倒斜角；
所述的支承座作为结构的主体，使所有零件连为一体；
所述的旋转轴作为动力输入端，带动金刚砂镀层磨削被加工复合材料制件；
所述的金刚砂镀层与旋转轴配合，转动轴承使旋转轴和支承座定位和相对转动；
所述的支撑轴承与旋转轴配合，用于避免旋转轴与被加工复合材料制件直接接触；
所述的限厚轴承用于限制被加工复合材料制件位置，以及避免调位装置与被加工复合材料制件直接接触；调节限厚轴承的位置可实现不同高度的倒角；
所述的通过支撑轴承和限厚轴承的转动可使整个工具在复合材料制件上顺畅移动；
所述的调节顶紧装置的位置，调位装置和限厚轴承随之移动，用于调节支撑轴承和限厚轴承的间距；
所述的调节锁紧螺母用于锁紧限厚轴承的位置；
所述的限位器通过螺纹与支承座连接，转动限位器可调节金刚砂镀层与被加工复合材料制件的接触面积，实现不同宽度的倒角。
复合材料制件边缘倒角工具的加工方法，步骤如下：
第一步：选用锥度为2倍倒角角度的金刚砂镀层；
第二步：调节限位器的位置，保证支撑轴承与限位器的间距为X+倒角宽度；
第三步：将被加工复合材料制件放置支撑轴承和限厚轴承之间，被切割区域与金刚砂镀层接触；
第四步：调节顶紧装置的位置，调位装置在支承座上移动，使支撑轴承和限厚轴承的间距与被切割复合材料制件厚度一致，调节锁紧螺母锁紧调位装置；
第五步：将旋转轴与风动钻连接；
第六步：使用风动钻将旋转轴高速旋转，金刚砂镀层与被加工复合材料制件磨削去除倒角区域，直至被加工复合材料制件边缘与限位器接触；
第七步：移动风动钻使整个倒角工具沿着被加工复合材料制件边缘移动，移动过程中保证被加工复合材料制件边缘与限位器始终接触，最终完成被加工复合材料制件边缘倒角。
本发明的有益效果：
发明了复合材料边缘倒角加工方法，特别设计复合材料边缘倒角工具，不需要辅助倒角夹具，手持工具可实现复合材料边缘倒角的加工。通过改变金刚砂型面，可实现多种尺寸倒圆角和倒斜角加工工序，尤其适用小尺寸复合材料制件的加工，简化了操作，提高生产效率，保证复合材料边缘倒角精度和成型质量。
附图说明
图1为本发明的立体图；
图2为本发明的正视图；
图3为本发明的A-A剖视图；
图4为本发明的B-B剖视图；
图5为本发明的C-C剖视图；
图6为本发明的D-D剖视图。
1-金刚砂镀层；2-支撑轴承；3-限厚轴承；4-支承座；5-转动轴承；6-旋转轴；7-调位装置；8-顶紧装置；9-限位器；10-锁紧螺母。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实施例1：
复合材料制件边缘倒角工具，包括金刚砂镀层1、支撑轴承2、限厚轴承3、支承座4、转动轴承5、旋转轴6、调位装置7、顶紧装置8、限位器9和锁紧螺母10。
所述的金刚砂镀层1用于磨削被加工复合材料制件，调整金刚砂镀层1的外形可实现倒R角或倒斜角；
所述的支承座4作为结构的主体，使所有零件连为一体；
所述的旋转轴6作为动力输入端，带动金刚砂镀层1磨削被加工复合材料制件；
所述的金刚砂镀层1与旋转轴6配合，转动轴承5使旋转轴6和支承座4定位和相对转动；
所述的支撑轴承2与旋转轴6配合，用于避免旋转轴6与被加工复合材料制件直接接触；
所述的限厚轴承3用于限制被加工复合材料制件位置，以及避免调位装置7与被加工复合材料制件直接接触；调节限厚轴承3的位置可实现不同高度的倒角；
所述的通过支撑轴承2和限厚轴承3的转动可使整个工具在复合材料制件上顺畅移动；
所述的调节顶紧装置8的位置，调位装置7和限厚轴承3随之移动，用于调节支撑轴承2和限厚轴承3的间距；
所述的调节锁紧螺母10用于锁紧限厚轴承3的位置；
所述的限位器9通过螺纹与支承座4连接，转动限位器9可调节金刚砂镀层1与被加工复合材料制件的接触面积，实现不同宽度的倒角。
实施例2：
复合材料制件厚度6mm，边缘倒角3mm×1mm。
1选用锥度为36.87°的金刚砂镀层1；
2调节限位器9的位置，保证支撑轴承2与限位器9的间距为X+倒角宽度；
3将被加工复合材料制件放置支撑轴承2和限厚轴承3之间，被切割区域与金刚砂镀层1接触；
4调节顶紧装置8的位置，调位装置7在支承座4上移动，使支撑轴承2和限厚轴承3的间距与被切割复合材料制件厚度一致，调节锁紧螺母10锁紧调位装置7；
5将旋转轴6与风动钻连接；
6使用风动钻将旋转轴6高速旋转，金刚砂镀层1与被加工复合材料制件磨削去除倒角区域，直至被加工复合材料制件边缘与限位器9接触；
7移动风动钻使整个倒角工具沿着被加工复合材料制件边缘移动，移动过程中保证被加工复合材料制件边缘与限位器9始终接触，最终完成被加工复合材料制件边缘倒角。
实施例3：
复合材料制件厚度6mm，边缘倒角R3。
1选用锥度为内R3的金刚砂镀层1；
2调节限位器9的位置，保证支撑轴承2与限位器9的间距为X+倒角宽度；
3将被加工复合材料制件放置支撑轴承2和限厚轴承3之间，被切割区域与金刚砂镀层1接触；
4调节顶紧装置8的位置，调位装置7在支承座4上移动，使支撑轴承2和限厚轴承3的间距与被切割复合材料制件厚度一致，调节锁紧螺母10锁紧调位装置7；
5将旋转轴6与风动钻连接；
6使用风动钻将旋转轴6高速旋转，金刚砂镀层1与被加工复合材料制件磨削去除倒角区域，直至被加工复合材料制件边缘与限位器9接触；
7移动风动钻使整个倒角工具沿着被加工复合材料制件边缘移动，移动过程中保证被加工复合材料制件边缘与限位器9始终接触，最终完成被加工复合材料制件边缘倒角。

Claims (2)

1.复合材料制件边缘倒角工具，其特征在于，包括金刚砂镀层(1)、支撑轴承(2)、限厚轴承(3)、支承座(4)、转动轴承(5)、旋转轴(6)、调位装置(7)、顶紧装置(8)、限位器(9)和锁紧螺母(10)；
所述的金刚砂镀层(1)用于磨削被加工复合材料制件，调整金刚砂镀层(1)的外形可实现倒R角或倒斜角；
所述的支承座(4)作为结构的主体，使所有零件连为一体；
所述的旋转轴(6)作为动力输入端，带动金刚砂镀层(1)磨削被加工复合材料制件；
所述的金刚砂镀层(1)与旋转轴(6)配合，转动轴承(5)使旋转轴(6)和支承座(4)定位和相对转动；
所述的支撑轴承(2)与旋转轴(6)配合，用于避免旋转轴(6)与被加工复合材料制件直接接触；
所述的限厚轴承(3)用于限制被加工复合材料制件位置，以及避免调位装置(7)与被加工复合材料制件直接接触；调节限厚轴承(3)的位置可实现不同高度的倒角；
所述的通过支撑轴承(2)和限厚轴承(3)的转动可使整个工具在复合材料制件上顺畅移动；
所述的调节顶紧装置(8)的位置，调位装置(7)和限厚轴承(3)随之移动，用于调节支撑轴承(2)和限厚轴承(3)的间距；
所述的调节锁紧螺母(10)用于锁紧限厚轴承(3)的位置；
所述的限位器(9)通过螺纹与支承座(4)连接，转动限位器(9)可调节金刚砂镀层(1)与被加工复合材料制件的接触面积，实现不同宽度的倒角。
2.如权利要求1所述的复合材料制件边缘倒角工具的加工方法，其特征在于，步骤如下：
第一步：选用锥度为2倍倒角角度的金刚砂镀层(1)；
第二步：调节限位器(9)的位置，保证支撑轴承(2)与限位器(9)的间距为X+倒角宽度；
第三步：将被加工复合材料制件放置支撑轴承(2)和限厚轴承(3)之间，被切割区域与金刚砂镀层(1)接触；
第四步：调节顶紧装置(8)的位置，调位装置(7)在支承座(4)上移动，使支撑轴承(2)和限厚轴承(3)的间距与被切割复合材料制件厚度一致，调节锁紧螺母(10)锁紧调位装置(7)；
第五步：将旋转轴(6)与风动钻连接；
第六步：使用风动钻将旋转轴(6)高速旋转，金刚砂镀层(1)与被加工复合材料制件磨削去除倒角区域，直至被加工复合材料制件边缘与限位器(9)接触；
第七步：移动风动钻使整个倒角工具沿着被加工复合材料制件边缘移动，移动过程中保证被加工复合材料制件边缘与限位器(9)始终接触，最终完成被加工复合材料制件边缘倒角。
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