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【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能复合材料机械加工领域,涉及一种复合材料圆形盖板自动加工方法。
技术介绍
1、石英纤维增强二氧化硅复合材料在航空航天领域有广泛应用,盖板由于其结构和材料特性带来的难以实现自动化机械加工和检测。石英纤维增强二氧化硅圆形盖板(以下简称“盖板)一般为圆形薄壁盒型结构,底部带有法兰翻边,顶部为异型面,翻边有标记孔和连接孔等特征,纤维方向与型面和孔有对应位置关系。此类工件一般使用车床加工圆形特征,由加工中心加工孔及型面。工件壁厚薄,材料弹性模量低,机械加工过程中的装夹变形易导致尺寸超差。产品顶部型面和孔与纤维编织方向对应,加工前需人工目视识别纤维方向并按要求方向装夹。加工使用的去离子冷却水一次性使用后排放,排放前需清除粉末和油以满足环保要求。按航天产品要求所有产品需全尺寸检测并记录尺寸值。以上特点导致工序周转多,稳定性差,人工操作自动化替代难度大,公开资料鲜有相关技术报道。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提出一种复合材料圆形盖板自动加工方法,能够满足石英纤维增强二氧化硅盖板自动加工过程中纤维方向识别、废水处理、变形控制、尺寸检测自动化等特殊需求,并能够高效、可靠运行。
2、本专利技术解决技术的方案是:
3、一种复合材料圆形盖板自动加工方法,包括:
4、制作复合材料圆形盖板的自动加工系统;自动加工系统包括翻转站、第一车削中心、第一排屑器、图像尺寸测量仪、控制系统、第一多级沉降水箱、第一油水分离装置、第一机内
5、通过机械手将托盘从料仓中拉出;并安装至第二车削中心的三爪卡盘上;
6、工业相机拍照;控制系统通过图像分析识别纤维方向,计算纤维方向与目前装夹方向的夹角,将夹角补偿数值发送给第二车削中心;第二车削中心开始加工凹面及端面孔;
7、首件加工预留0.5mm余量;第二机内测头检测尺寸后与预设数值比较,将差值补偿至第二车削中心;
8、加工完成后,第二车削中心内冷却液喷口清洗工件碎屑,主轴高速旋转甩干切削液;
9、机械手取出工件送至图像尺寸测量仪检测工序一所有尺寸;
10、机械手运送工件至翻转站翻转方向,再送至负责工序二加工的第一车削中心,通过三爪卡盘装夹;再次识别纤维方向并补偿。
11、执行工序二加工程序,加工凸面外圆及顶面;首件加工预留0.5mm余量,第一机内测头检测尺寸后与预设数值比较,将差值补偿至第一车削中心,第一车削中心启动精加工程序加工到位;车削主轴转速600-800r/min,切削深度0.5-0.8mm,进给速度0.1-0.15mm/r;刀具为pcd镶片车刀;顶面磨削进给线速度不大于3500mm/min,步距0.6-0.8mm,刀具为50目φ20镀层金刚砂磨头;
12、加工完成后冲洗、高速旋转;
13、机械手取出工件送图像尺寸测量仪检测工序二尺寸,合格后机械手将工件送回料仓。
14、在上述的一种复合材料圆形盖板自动加工方法,所述自动加工系统具体安装方式为:
15、第一车削中心、第二车削中心、图像尺寸测量仪、翻转站按直线布置在桁架下方;料仓布置在第一车削中心、第二车削中心对面机械手可达范围内;第一车削中心、第二车削中心分别安装第一机内测头、第二机内测头;机内安装三爪液压缸、第一高精度液压表、第二高精度液压表;机械手末端安装工业相机、第一手爪、第二手爪;第一排屑器、第二排屑器在机床下方;第一排屑器、第二排屑器出水口分别与第一多级沉降水箱、第二多级沉降水箱的进水口相连;第一多级沉降水箱、第二多级沉降水箱由第一挡板、第二挡板、第三挡板、第四挡板分割成相连的多级水槽,分别为第一级水槽、第二级水槽、第三级水槽、第四级水槽、第五级水槽;第一级水槽安装第一油水分离装置、第二油水分离装置;第一挡板的下端设置出水口;第五级水槽安装水泵;控制系统与工业相机电连接。
16、在上述的一种复合材料圆形盖板自动加工方法,所述第一挡板上端与第一多级沉降水箱、第二多级沉降水箱上端平齐,第二挡板、第四挡板、第三挡板的高度逐级降低。
17、在上述的一种复合材料圆形盖板自动加工方法,所述第二车削中心将主轴按补偿数值旋转,保证基准与纤维方向对正后开始加工凹面及端面孔。
18、在上述的一种复合材料圆形盖板自动加工方法,所述第二车削中心精加工参数为:车削主轴转速800-1000r/min,切削深度0.5-1mm,进给速度0.1-0.15mm/r,刀具为pcd镶片车刀;钻孔方式为啄钻,进给速度20-30mm/min,刀具为pcd镶片钻头。
19、在上述的一种复合材料圆形盖板自动加工方法,所述主轴的旋转速度1000-1500r/min,时间不少于3s。
20、在上述的一种复合材料圆形盖板自动加工方法,第一车削中心通过三爪卡盘装夹工件时,采用缸径60-75mm三爪液压缸;三爪卡盘液压缸压力0.35-0.45mpa。
21、在上述的一种复合材料圆形盖板自动加工方法,选用最小示值不大于0.05mpa的第一高精度液压表、第二高精度液压表控制装夹力。
22、在上述的一种复合材料圆形盖板自动加工方法,所述第一车削中心的加工参数为:
23、车削主轴转速为600-800r/min;切削深度为0.5-0.8mm;进给速度为0.1-0.15mm/r;刀具为pcd镶片车刀;顶面磨削进给线速度不大于3500mm/min,步距0.6-0.8mm,刀具为50目φ20的镀层金刚砂磨头。
24、在上述的一种复合材料圆形盖板自动加工方法,所述旋转速度800-1000r/min,时间不少于5s。
25、本专利技术与现有技术相比的有益效果是:
26、(1)本专利技术实现了复合材料自动按纤维方向加工的功能;
27、(2)本专利技术通过在生产线集成图像尺寸测量仪,实现了在线全尺寸快速检测;
28、(3)本专利技术通过机床内测头预留余量检测产品尺寸并自动补偿,实现了频繁换产首件调试自动化;
29、(4)本专利技术通过工艺方法控制切削力,小直径液压油缸和液压表精确控制装夹力,实现了薄壁件变形的有效控制;
30、(5)本专利技术通过改造排屑器去除大颗粒和纤维,多级沉淀去除悬浮颗粒,带式除油机去除润滑油的设计,解决了复合材料冷却液排放达标的问题,自动化执行,且成本较低;
31、(6)本专利技术制作的加工系统解决了复合材料产品在自动生产线加工和检测的适应性问题,提升了效率,满足了航天领域复合材料产品高质量和快速响应的生产制造需求。
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1.一种复合材料圆形盖板自动加工方法,其特征在于:包括:
2.根据权利要求1所述的一种复合材料圆形盖板自动加工方法,其特征在于:所述自动加工系统具体安装方式为:
3.根据权利要求2所述的一种复合材料圆形盖板自动加工方法,其特征在于:所述第一挡板(31)上端与第一多级沉降水箱(7)、第二多级沉降水箱(11)上端平齐,第二挡板(32)、第四挡板(41)、第三挡板(33)的高度逐级降低。
4.根据权利要求1所述的一种复合材料圆形盖板自动加工方法,其特征在于:所述第二车削中心(15)将主轴按补偿数值旋转,保证基准与纤维方向对正后开始加工凹面及端面孔。
5.根据权利要求1所述的一种复合材料圆形盖板自动加工方法,其特征在于:所述第二车削中心(15)精加工参数为:车削主轴转速800-1000r/min,切削深度0.5-1mm,进给速度0.1-0.15mm/r,刀具为PCD镶片车刀;钻孔方式为啄钻,进给速度20-30mm/min,刀具为PCD镶片钻头。
6.根据权利要求1所述的一种复合材料圆形盖板自动加工方法,其特征在于:所述主轴的旋转
7.根据权利要求1所述的一种复合材料圆形盖板自动加工方法,其特征在于:第一车削中心(2)通过三爪卡盘装夹工件时,采用缸径60-75mm三爪液压缸(43);三爪卡盘液压缸压力0.35-0.45Mpa。
8.根据权利要求7所述的一种复合材料圆形盖板自动加工方法,其特征在于:选用最小示值不大于0.05Mpa的第一高精度液压表(17)、第二高精度液压表(18)控制装夹力。
9.根据权利要求1所述的一种复合材料圆形盖板自动加工方法,其特征在于:所述第一车削中心(2)的加工参数为:
10.根据权利要求1所述的一种复合材料圆形盖板自动加工方法,其特征在于:所述旋转速度800-1000r/min,时间不少于5s。
...【技术特征摘要】
1.一种复合材料圆形盖板自动加工方法,其特征在于:包括:
2.根据权利要求1所述的一种复合材料圆形盖板自动加工方法,其特征在于:所述自动加工系统具体安装方式为:
3.根据权利要求2所述的一种复合材料圆形盖板自动加工方法,其特征在于:所述第一挡板(31)上端与第一多级沉降水箱(7)、第二多级沉降水箱(11)上端平齐,第二挡板(32)、第四挡板(41)、第三挡板(33)的高度逐级降低。
4.根据权利要求1所述的一种复合材料圆形盖板自动加工方法,其特征在于:所述第二车削中心(15)将主轴按补偿数值旋转,保证基准与纤维方向对正后开始加工凹面及端面孔。
5.根据权利要求1所述的一种复合材料圆形盖板自动加工方法,其特征在于:所述第二车削中心(15)精加工参数为:车削主轴转速800-1000r/min,切削深度0.5-1mm,进给速度0.1-0.15mm/r,刀具为pcd镶片车刀;钻孔方式为啄钻,进给速度...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈旭辉,王松,王金明,王钦,张莹,杨云华,宋楠,李河林,王新永,严伟容,韩军,徐亮,
申请(专利权)人:航天材料及工艺研究所,
类型:发明
国别省市:
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