本发明专利技术公开了一种加工陶瓷基复合材料型面的复合式机床。它是利用常规的卧式数控车床进行改进，通过电动四工位刀架与一电动磨削系统总成组装构成刚性组合体；其中，大托板沿机床轨道进行X向位移；刚性组合体在大托板上进行Z向位移，同时，电动磨削刀具进行自转，从而实现以车磨系统复合的方式加工陶瓷基复合材料的型面。与现有技术相比的优势在于：该设备可一次装夹，二次加工，将粗车及精磨工序同机完成，克服了现有技术中多次装夹不易找正且工序繁杂的缺陷；加工效率高，操作安全稳定，可满足高脆性、高硬度陶瓷基复合材料加工型面的精度要求，节约设备制造成本，加工效率高，易于实施且有利于推广应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种加工陶瓷基复合材料型面的复合式机床，属于加工高硬度、高脆性材料回转体型面、特别是天线罩产品的加工设备领域。
技术介绍
随着导弹武器向机动控制、远距离精确方向发展，弹头天线罩作为集热、力、电性 能多种功能于一体的关键部件，越来越成为影响装备发展的重要因素，在导弹武器系统技术攻关中，天线罩材料及制备技术被列为关键技术之首。目前，用陶瓷基复合材料加工天线罩产品，还没有现成的加工经验可以借鉴。与传统产品相比，新型弹头天线罩产品技术含量高、生产难度大，就加工而言，其难度主要体现在(1)产品价值高，不能出现任何失误；(2)切削性能差，陶瓷基材料的加工不同于金属材料或传统玻璃钢材料，需要对刀具材质、切削要素等进行研究；(3)型面加工困难，尤其是天线罩体内型面的加工深度接近I米或以上，增加了型面加工的难度。若采用传统加工方式，其表面粗糙度、加工精度及工效都不尽人意；需要车磨工序同时加工一个金属部件，通常的作法是先在车床上进行精加工，预留O. 18mm的磨削余量，然后卸掉工件，再到磨床上进行磨削，最终达到产品图纸的设计要求。若工件的表面质量要求不是很高时，则可只进行车削加工即可，不必再进行磨削加工。而对陶瓷基材料而言，只用车削的方式无法满足设计要求。因为这种陶瓷基材料的成型方式是先成型一种编织物，烧结复合后，工件表面会有大量的排列有序的织物编织“坑”，加工时，会出现纤维组织与其相结合的凹陷区域交错出现的情况；在车削加工的过程中，会出现明显的峰谷交错现象，严重影响产品的表面质量，而且，车削加工的工效很低。同时，又由于陶瓷基复合材料本身所具有的脆性、热稳定性、大硬度等特性，给如天线罩产品类似的具有的回转型型面产品的加工带来相当大的难度。具体表现在1)型面切削性能差，且只可用车削的方式，加工表面质量不平整，无法达到设计要求；2)用导热性能差的刀具材料车削加工时对刀具的损耗严重，特别是天线罩体内型面的加工深度需达L=980mm以上，普通型刀杆的刚性无法满足加工要求；3)该陶瓷基复合材料属于脆性材料，处于应力状态时，会产生裂纹，甚至断裂而导致该材料失效。4)该材料属于耐高温、防热、透波兼承载一体化的高性能天线罩材料，比强度高、硬度大，车削加工性能差。至目前为止，还没有看到有能够符合加工陶瓷基复合材料回转体产品特殊要求的机加工设备的相关报道。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提供一种可提高陶瓷基复合材料型面的加工精度、提高工效、简化操作并可有效降低成本、适用于陶瓷基复合材料型面加工的复合式机床。 为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案一种加工陶瓷基复合材料型面的复合式机床，包括一卧式数控车床，在卧式数控车床前端的床头箱和后端尾座之间的车床床身上装有一可随该机床床身上的导轨进行X向位移的大托板，以及固装于大托板上方与X向垂直设置的丝杠及燕尾槽结构连接的电动四工位刀架；该电动四工位刀架由刀架支座和与其上方固接的刀台组装而成；其特点为，它还设置有 一直角板式的基座支架，两个互为垂直的板面上各设有2个纵向设置的矩形通槽；该垂直板面用螺栓通过其上的矩形通槽与刀架支座的一侧面固定连接； 一电动磨削系统总成，包括依次连接的车磨削刀具、传动轴、轴承箱和交流伺服电机；其中，轴承箱固装于基座支架的水平板面上； 在轴承箱位于基座支架与刀架支座相接面一侧外壁上，水平固装有一直角形的装夹支架，该装夹支架的直角边同时与刀台四周中部水平设置的刀柄槽卡装固定；电动磨削系统 总成通过该装夹支架和基座支架与电动四工位刀架组装构成一刚性组合体；该刚性组合体底端通过燕尾槽结构在大托板顶部随其丝杆传递的动力进行Z向位移。上述的电动磨削系统总成从前至后依次设置有车磨削刀具、传动轴、轴承箱和交流伺服电机；其中，车磨削刀具的尾端与传动轴的轴头相接；传动轴的尾端通过一套筒式联轴节与穿设于轴承箱内腔的连接轴的前端固接，位于套筒式联轴节的轴承箱的前端处装有一连接法兰；连接轴的尾端通过一连轴节与交流伺服电机的驱动轴连接；在轴承箱的后端通过一马达连轴节外壳体与交流伺服电机的壳体连接。上述传动轴的外侧套装有一刀杆体；该刀杆体的前端位于车磨削刀具与传动轴相接处装有一端盖，在端盖的内侧装有支撑刀杆体和传动轴的滚动轴承；刀杆体的尾端与连接法兰固接；在连接轴与轴承箱壳体之间装有支撑连接轴的轴承。上述的刀杆体分设为2段长度相同且直径不同的圆筒体；其前段细，直径为130mm ;后段粗,直径为180 mm,两段的长度相同,均为500 mm ;前后段的相接处为焊接。2个上述的矩形通槽间隔排列，其间距为200mm;上述的刀台为一正方形扁台体，其周边开设的刀杆槽，槽宽和槽深均为40 mm。上述的车磨削刀具为磨头或车刀中任一种。上述的车磨削刀具选用磨头时，该磨头的前端为半球体，其直径为60 mm ;后段呈柱段，其直径为50 mm，长度为80 mm ;在该圆柱体后端的中心设有盲孔，盲孔的内径为30mm,内深为50 mm ;在该盲孔深度的中间区域沿其径向开有2个通孔；传动轴的前端插入该磨头尾部的盲孔内，通过2个紧固螺栓分别顶入通孔内将该传动轴与磨头紧固；紧固螺栓的中心线位于磨头后段距尾端25mm处。上述的车磨削刀具选用车刀时；该车刀为硬质合金车刀，由车刀柄和车刀座组成；其中，车刀柄为长方体，其截面的边长为25 mm，长度为200 mm ;车刀座前部为圆柱体，其前段直径为60mm,长度为50 mm ;在该车刀座的前端,统一个宽25 mm、深25 mm的横槽；车刀柄的后端插入该车刀座前端的横槽内固定；车刀座后段的几何尺寸与磨头(18)后段的几何尺寸相同，在车刀座后端的中心设有盲孔，其盲孔内径为30mm，内深为50mm ;在该盲孔深度的中间区域沿其径向开有2个通孔；传动轴的前端插入该车刀座后端的盲孔内，通过2个紧固螺栓分别顶入通孔内将该传动轴与车刀座紧固；紧固螺栓的中心线位于车刀座后段距尾端25_处。由于采用了上述技术方案，其有益效果如下1)以常规经济型卧式数控车床为基础，进行改进，将一电动磨削系统总成装在其上，采用车磨复合，磨削加工同时进行的方式，达到一机多功能的效果；即避免了设置多台设备的复杂工序，也减少了场地占用。2)其中所用的电动磨削系统总成中，刀架上最大工件回转直径840mm,最大磨削直径650mm,在同等情况下，若实现如此直径的磨削加工，需配置大于M1450B的万能外圆磨床和C61100以上的车床，可见，这种结构可有效节约设备制造成本。3)可有效保证工件型面加工的质量要求。由于电动磨削系统总成的车磨削刀具可在交流伺服电机的带动下进行自转，在加工时，一方面是机床主轴的旋转运动，另一方面是车磨削刀具的高速旋转运动，以实现高速磨削的功能，从而达到设计对工件加工型面的精度要求。4)由于采用车磨复合结构，实现了在一台机床上进行一次装夹，二次加工，将粗车和精磨工序同机完成，克服了多次装夹找正的繁杂工序，加工效率显著提高。5)由于电动磨削系统总成的结构部件除轴承箱外，在车磨削刀具的尾部还加设有一刀杆体，刀杆体分为两段设置，前段直径小，后段直径大，两段刀杆体连接处焊接固定，目的是增加该刀杆体的刚性；可显著提高加工系统的稳定性，从而保证加工件表面的加工质量。6)本本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种加工陶瓷基复合材料型面的复合式机床，包括一卧式数控车床，在卧式数控车床前端的床头箱（10）和后端尾座（4）之间的车床床身（1）上装有一可在该机床床身（1）的导轨（27）上进行X向位移的大托板（2），以及固装于大托板（2）上方与X向垂直设置的滚珠丝杠（35）及燕尾槽结构连接的进行Z向位移的电动四工位刀架（7）；该电动四工位刀架（7）由刀架支座（11）和与其上方固接的刀台（26）组装而成；其特征在于，它还设置有：一直角板式的基座支架（12），两个互为垂直的板面上各设有2个纵向设置的矩形通槽；该垂直板面用螺栓通过其上的矩形通槽与所述刀架支座（11）的一侧面固定连接；一电动磨削系统总成（5），包括依次连接的车磨削刀具、传动轴（21）、轴承箱（15）和交流伺服电机（13）；其中，轴承箱（15）固装于所述基座支架（12）的水平板面上；在所述轴承箱（15）位于所述基座支架（12）与所述刀架支座（11）相接面一侧外壁上，水平固装有一直角形的装夹支架（6），该装夹支架（6）的直角边同时与所述刀台（26）四周中部水平设置的刀柄槽卡装固定；所述电动磨削系统总成（5）通过该装夹支架（6）和所述基座支架（12）与所述电动四工位刀架（7）组装构成一刚性组合体；该刚性组合体底端通过所述燕尾槽结构在所述大托板（2）顶部随其滚珠丝杆（35）传递的动力进行Z向位移。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邬翃炜，肖永栋，李松，王嵘，方晓敏，
申请(专利权)人：北京玻钢院复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。