C/SiC材料產(chǎn)品內(nèi)螺紋超聲振動加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及內(nèi)螺紋加工技術(shù)領(lǐng)域，具體指一種C/SiC材料產(chǎn)品內(nèi)螺紋超聲振動加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于工廠硬脆材料產(chǎn)品越來越多，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)日趨復雜。復合陶瓷的外側(cè)天線罩，各種復合陶瓷環(huán)，各型號陶瓷罩體和C/SiC材料空氣舵舵片等，其材料多顯示出高硬度、高強度、耐高溫和抗燒蝕等特點，大多陶瓷材料還有脆性特點，加工后易出現(xiàn)變形、裂紋和掉渣等缺陷。以某工程空氣舵舵片為代表，該產(chǎn)品采用無金屬舵芯的全C/SiC材料方案，采用碳纖維整體編織結(jié)構(gòu)、PIP工藝一體化成形。碳纖維編織體注射浸漬聚硅碳烷先驅(qū)體、固化后高溫裂解陶瓷化，多次反復這種致密化工藝過程，達到規(guī)定的密度后進行機械加工。其材料硬度介于剛玉和金剛石之間，機械強度高于剛玉，用傳統(tǒng)的加工方法和刀具難以滿足螺紋加工的要求，極易造成掉碴、崩裂、螺紋無牙等加工缺陷。機械加工過程中產(chǎn)生大量的碳粉塵，沉淀在機床傳動部件上極易加快傳動部件的磨損，導致機床定位精度、重復定位精度等誤差變大，沉淀在機床電器元件上極易造成電器元件短路，造成嚴重的后果。
[0003]目前，原材料硬度高，韌性差，采用立式加工中心進行攻絲，螺紋掉牙現(xiàn)象嚴重，因此選用金剛石涂層絲錐進行手工攻絲，具體工藝程為:坯料制備一C/SiC材料致密化初期—鉆孔Φ 4.1 —C/SiC材料致密化后期一手工攻螺紋。此工藝存在的問題是加工后產(chǎn)品螺紋合格率無法保證，受人為因素影響較大，同時刀具壽命非常低，每支金剛石涂層絲錐只能進行5-6個螺紋攻絲，加工成本高，而且效率低。因此，在加工中首先要解決的問題是如何提供一種加工方法，提高螺紋加工合格率，同時提高刀具使用壽命，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種C/SiC材料產(chǎn)品內(nèi)螺紋超聲振動加工方法，解決C/SiC材料產(chǎn)品內(nèi)螺紋加工合格率不穩(wěn)定的問題，同時提高刀具使用壽命和生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設計的C/SiC材料產(chǎn)品內(nèi)螺紋超聲振動加工方法，其特殊之處在于:包括以下步驟:
[0006]I)還料制備:按照C/SiC材料產(chǎn)品最大外形尺寸留5?1mm加工余量設計方形坯料；
[0007]2)粗銑外型面:銑加工C/SiC材料外型，去除坯料大部分加工余量，通過找正相應端面，保證產(chǎn)品的定位面和裝夾面平行度、平面度在0.05mm以內(nèi)，找正面與定位面垂直度不大于0.05mm，加工過程中參數(shù)設置為:主軸轉(zhuǎn)速1500r/min，進給速度300mm/min，進給量0.2mm/r ；
[0008]3)鉆孔:將經(jīng)過粗銑外型面的產(chǎn)品放置在工作平臺上，使定位面朝下，并與工作平臺的上表面貼合；產(chǎn)品的裝夾面朝上，壓板一端壓靠在裝夾面上，另一端壓靠在與產(chǎn)品高度相同的墊塊上表面，壓板通過螺栓與螺母固定，并將產(chǎn)品固定在工作平臺上，在刀具安裝區(qū)域安裝鉆頭，并使找正面正對鉆頭，且與鉆頭垂直，然后鉆頭在水平方向?qū)φ艺嫔系你@孔區(qū)域鉆螺紋底孔，實際所鉆孔徑留適當余量；
[0009]4)致密化中期處理:取出鉆孔后的產(chǎn)品，對鉆孔區(qū)域進行致密化處理，增加鉆孔區(qū)域C/SiC材料的硬度；
[0010]5)擴孔:以定位面為基準，將經(jīng)過步驟4)處理后的產(chǎn)品重新固定，拉直找正面保證跳動不大于0.05mm，采用杠桿百分表，找正底孔內(nèi)壁，保證內(nèi)壁一整圈跳動不大于0.05mm，擴孔以保證孔位的準確；
[0011]6)超聲波振動切削攻絲:運用超聲振動切削技術(shù)，開啟超聲波發(fā)生器，并在刀具安裝區(qū)域安裝金剛石涂層絲錐，采用金剛石涂層絲錐在水平方向?qū)φ艺嫔系牡卓走M行攻絲，參數(shù)設置為轉(zhuǎn)速60r/min，進給量0.8mm/r，每加工一扣退刀一次；
[0012]7)致密化后期處理:取出經(jīng)步驟6)攻絲的產(chǎn)品，對攻絲部位進行致密化處理，增加產(chǎn)品C/SiC材料的硬度，同時提升其螺紋牙的強度和硬度；
[0013]8)清理螺紋:再次固定定位產(chǎn)品后，用金剛石涂層絲錐再次旋入并通過螺紋，去除螺紋牙上的細小顆粒等雜物，保證牙型的光潔、完整。
[0014]進一步地，所述步驟3)中，鉆孔時以定位面定位產(chǎn)品，拉直找正面，保證跳動不大于0.05mm,監(jiān)控裝夾面保證跳動不大于0.05，鉆螺紋底孔Φ 4.1mm,深度為20mm，加工過程中加工參數(shù)設置為:主軸轉(zhuǎn)速450r/min，進給量0.lmm/r，每次進刀0.5mm，退出后再次進刀，依此往復，孔徑留0.1mm余量。
[0015]更進一步地，所述步驟5)中，擴孔至M5的標準底孔為Φ 4.2mm,深度為20mm，參數(shù)設置為主軸轉(zhuǎn)速450r/min，進給量0.lmm/r。
[0016]優(yōu)選地，所述步驟4)中，致密化處理步驟具體為:采用水浴浸漬技術(shù)進行3次致密化處理。
[0017]優(yōu)選地，所述步驟7)中，致密化處理步驟具體為:采用水浴浸漬技術(shù)進行5次致密化處理。
[0018]本發(fā)明采用臥式加工中心進行鉆孔和攻絲，加工出的螺孔呈水平狀態(tài)，利于切削粉末的排出，避免粉末與刀具的過多接觸，降低粉末對刀具和牙型的磨損，提高刀具壽命和牙型質(zhì)量。
[0019]本發(fā)明的有益效果:采用本發(fā)明的C/SiC材料產(chǎn)品內(nèi)螺紋超聲振動加工方法，加工出的螺紋牙型質(zhì)量高，螺紋加工的穩(wěn)定性和合格率提高；同時鉆孔和攻絲過程在臥式加工中心上進行，其螺紋孔為水平方位，比立式加工中心更容易排除切削粉塵，有效避免刀具磨損和螺紋牙型的磨損；本發(fā)明通過合理的工藝加工過程和超聲振動切削技術(shù)有效降低了刀具的磨損，大大提高了刀具的使用壽命，降低了生產(chǎn)成本。
【附圖說明】
[0020]圖1為一種C/SiC材料產(chǎn)品的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為圖1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3為一種C/SiC材料產(chǎn)品鉆孔和攻絲過程示意圖。
[0023]產(chǎn)品1、定位面2、裝夾面3、找正面4、工作平臺5、壓板6、墊塊7、螺栓8、螺母9、超聲波發(fā)生器10。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述:
[0025]如圖所示，本發(fā)明實施例提供一種C/SiC材料產(chǎn)品內(nèi)螺紋超聲振動加工方法，它包括以下步驟:
[0026]I)坯料制備:按照C/SiC材料產(chǎn)品I最大外形尺寸留5?1mm加工余量設計方形坯料，在本實施例中的毛坯材料為碳纖維整體編織結(jié)構(gòu)注射浸漬聚硅碳烷先驅(qū)體、固化后高溫裂解陶瓷化，進行7次致密化處理；
[0027]2)粗銑外型面:銑加工C/SiC材料外型，去除坯料大部分加工余量，通過找正