空天飛機(jī)用陶瓷纖維剛性隔熱瓦精密加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種隔熱瓦的加工方法，具體涉及一種空天飛機(jī)用陶瓷纖維剛性隔熱瓦精密加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]陶瓷纖維剛性隔熱瓦主要覆蓋在空天飛機(jī)外表面，用于高速飛行環(huán)境下的防熱，要求產(chǎn)品具有高精度復(fù)雜三維曲面，以便與飛行器表面完全貼合。而陶瓷纖維隔熱瓦在制作時(shí)一次成形一般只能做到比較規(guī)整的形狀，并不能實(shí)現(xiàn)所有的設(shè)計(jì)特征，需要進(jìn)行大量的二次機(jī)械加工來(lái)完成剩余的設(shè)計(jì)特征。剛性隔熱材料主要的二次機(jī)械加工包括復(fù)雜曲面加工、特殊形狀切割加工、盲槽加工、表面打磨加工等。目前傳統(tǒng)的機(jī)械切削加工方法仍是剛性隔熱材料加工的主要手段，在切削加工過(guò)程中遇到越來(lái)越多的問(wèn)題，主要表現(xiàn)在以下幾方面:
[0003]1、加工過(guò)程中刀具磨損嚴(yán)重，耐用度低。由于材料質(zhì)軟，在加工過(guò)程中無(wú)法用冷卻液對(duì)加工區(qū)域進(jìn)行冷卻，材料本身導(dǎo)熱能力較差，切削過(guò)程中產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致切削區(qū)域溫度過(guò)高，并且熱量集中在切削刃附近很窄的區(qū)域內(nèi)，纖維的回彈及粉末狀的切肩又容易擦傷刃口和后刀面，因此刀具的磨損十分嚴(yán)重，后刀面容易產(chǎn)生溝狀磨損，耐用度較低。
[0004]2、加工過(guò)程中產(chǎn)生殘余應(yīng)力。在加工過(guò)程中，加工表面的加工精度及表面粗糙度達(dá)不到要求，并且由于材料呈現(xiàn)各向異性，加工時(shí)在切削力的作用下容易產(chǎn)生分層、撕裂等缺陷，容易產(chǎn)生殘余應(yīng)力。
[0005]3、材料裝夾困難。由于材料本身的特性，密度和強(qiáng)度較低，利用傳統(tǒng)的裝夾方式極易對(duì)材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞，影響材料的自身性能。
[0006]4、加工效率較低，加工時(shí)間較長(zhǎng)。加工過(guò)程中進(jìn)給速度過(guò)快及吃刀量過(guò)大容易造成材料受力過(guò)大而嚴(yán)重降低材料性能甚至報(bào)廢，因此加工過(guò)程中必須采用較低的進(jìn)給速度和較小的進(jìn)刀量來(lái)保證材料性能不受破壞以及材料的加工精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題中的不足，本發(fā)明的目的在于:提供一種空天飛機(jī)用陶瓷纖維剛性隔熱瓦精密加工方法，易裝夾，能夠提高加工效率和加工精度，并且能起到保護(hù)刀具的作用。
[0008]本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:
[0009]所述空天飛機(jī)用陶瓷纖維剛性隔熱瓦精密加工方法，加工方法基于UG軟件，采用四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床對(duì)隔熱瓦進(jìn)行加工，包括以下步驟:
[0010]a、四軸轉(zhuǎn)臺(tái)找正，利用百分表對(duì)四軸轉(zhuǎn)臺(tái)的Y軸和Z軸進(jìn)行找正，將四軸轉(zhuǎn)臺(tái)置于工作臺(tái)上，使四軸轉(zhuǎn)臺(tái)的第四軸與機(jī)床的Y軸相平行，將百分表固定在加工中心的Z軸上，此時(shí)百分表的指針打在四軸轉(zhuǎn)臺(tái)的工作臺(tái)面上，沿Y方向搖動(dòng)手輪，同時(shí)微調(diào)第四軸位置進(jìn)行Y方向找正，找正之后，繼續(xù)沿Z方向搖動(dòng)手輪，進(jìn)行Z方向找正；
[0011]b、裝卡四爪卡盤(pán)并找正，清理四爪卡盤(pán)底面以及四軸轉(zhuǎn)臺(tái)的工作臺(tái)面，將四爪卡盤(pán)固定在第四軸工作臺(tái)上，進(jìn)行初步找正，采用百分表對(duì)四爪卡盤(pán)的外圓打表，轉(zhuǎn)動(dòng)四爪卡盤(pán)進(jìn)行微調(diào)，直至找正；
[0012]C、對(duì)四軸回轉(zhuǎn)中心進(jìn)行定位并定義回轉(zhuǎn)中心的高度；
[0013]d、對(duì)刀，將所有刀具的Z向值對(duì)到四軸轉(zhuǎn)臺(tái)的工作臺(tái)面上；
[0014]e、調(diào)整數(shù)模并生成程序，利用三維軟件UG調(diào)整數(shù)模，定義粗加工、半精加工和精加工的加工余量，并利用軟件的加工功能自動(dòng)生成程序；
[0015]f、隔熱瓦粘接裝夾，將隔熱瓦的毛坯面與鋁塊用膠粘接在一起，待膠固化后，用四爪卡盤(pán)夾住鋁塊，設(shè)定坐標(biāo)系，然后測(cè)出設(shè)定的坐標(biāo)系距離隔熱瓦最高點(diǎn)的距離，調(diào)整裝夾位置；
[0016]g、根據(jù)定義的加工余量，依次對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行粗加工、半精加工和精加工；
[0017]h、切斷粘接面并進(jìn)行加工，粘接面底部采用尼龍塑料板作為支撐，用牛鼻刀砂輪進(jìn)行磨削加工，慢慢累積曲面，最后完成加工。
[0018]進(jìn)一步優(yōu)選，步驟a中百分表的指針跳動(dòng)為0-0.01mm，視為找正。
[0019]進(jìn)一步優(yōu)選，步驟c中回轉(zhuǎn)中心定位主要采用四爪卡盤(pán)夾住找正工裝，調(diào)節(jié)四爪卡盤(pán)四個(gè)爪的位置并轉(zhuǎn)動(dòng)找正工裝，使找正工裝在第四軸上回轉(zhuǎn)一周，并通過(guò)百分表對(duì)找正工裝進(jìn)行測(cè)量，用尋邊器對(duì)出回轉(zhuǎn)中心Y軸方向在機(jī)床上的機(jī)械坐標(biāo)位置，在手動(dòng)輸入程序控制模式狀態(tài)下設(shè)定機(jī)床的轉(zhuǎn)速，搖動(dòng)手輪和尋邊器，使尋邊器分別接觸到找正工裝的兩側(cè)，搖動(dòng)手輪，使回轉(zhuǎn)中心沿Z軸方向升高，查看回轉(zhuǎn)中心Y軸方向的相對(duì)坐標(biāo)W，沿Y軸方向移動(dòng)二分之一的W，得到機(jī)床的機(jī)械坐標(biāo)值，將機(jī)械坐標(biāo)值輸入到加工中心相對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)系參數(shù)中。
[0020]進(jìn)一步優(yōu)選，步驟e中的粗加工、半精加工和精加工的加工余量分別設(shè)定為2mm、
0.5mm 和 Omnin
[0021]進(jìn)一步優(yōu)選，找正工裝為長(zhǎng)度為100-300mm，直徑10_50mm，圓柱度0-0.005mm的工具鋼圓棒。
[0022]進(jìn)一步優(yōu)選，機(jī)床的轉(zhuǎn)速設(shè)定為500-1000rad/min。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0024]本發(fā)明較好的解決了加工過(guò)程中刀具磨損嚴(yán)重、鉆孔分層、變形等問(wèn)題，加工精度在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上獲得了大幅提高，可達(dá)到0.0lmm甚至更高，并且加工效率也有了質(zhì)的飛躍，節(jié)約了人力資源，產(chǎn)品的成品率較高，避免了不必要的損失。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步描述:
[0026]本發(fā)明所述空天飛機(jī)用陶瓷纖維剛性隔熱瓦精密加工方法，加工方法基于UG軟件，采用四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床對(duì)隔熱瓦進(jìn)行加工，包括以下步驟:
[0027]a、四軸轉(zhuǎn)臺(tái)找正，利用百分表對(duì)四軸轉(zhuǎn)臺(tái)的Y軸和Z軸進(jìn)行找正，將四軸轉(zhuǎn)臺(tái)置于工作臺(tái)上，使四軸轉(zhuǎn)臺(tái)的第四軸與機(jī)床的Y軸相平行，將百分表固定在加工中心的Z軸上，此時(shí)百分表的指針打在四軸轉(zhuǎn)臺(tái)的工作臺(tái)面上，將加工中心切換到手動(dòng)模式，沿Y方向搖動(dòng)手輪，同時(shí)微調(diào)第四軸位置進(jìn)行Y方向找正，當(dāng)百分表指針跳動(dòng)小于0.0lmm時(shí)可視為Y方向找正，找正之后，繼續(xù)沿Z方向搖動(dòng)手輪，進(jìn)行Z方向找正，驗(yàn)證百分表指針跳動(dòng)是否也小于0.0lmm,如果大于0.0lmm,說(shuō)明四軸轉(zhuǎn)臺(tái)底面與機(jī)床工作臺(tái)不平行，擦拭干凈機(jī)床后重復(fù)上述過(guò)程，直到Y(jié)、Z方向百分表指針均小于0.0lmm,四軸轉(zhuǎn)臺(tái)找正后有助于后續(xù)加工工件的對(duì)刀；
[0028]b、裝卡四爪卡盤(pán)并找正，用有機(jī)試劑清理四爪卡盤(pán)底面以及四軸轉(zhuǎn)臺(tái)的工作臺(tái)面，將四爪卡盤(pán)通過(guò)對(duì)應(yīng)型號(hào)的螺栓固定在四軸工作臺(tái)上，進(jìn)行初步找正，采用百分表對(duì)四爪卡盤(pán)的外圓打表，