薄壁蜂窩芯材曲線加工型面的加工方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開的一種薄壁蜂窩芯材曲線加工型面的加工方法，旨在提供一種銑削效率高，能夠延長蜂窩專用組合式銑刀壽命的蜂窩加工方法，本發(fā)明專利技術(shù)通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：在蜂窩加工前期雙面膠帶固持狀態(tài)好時，換用帶有圓錐盤回片銑刀的蜂窩專用組合銑切刀具進行切削，改變蜂窩專用組合銑切刀具的旋轉(zhuǎn)方向，通過高速旋轉(zhuǎn)進給30°～45°楔角的圓錐盤回片銑刀進行切割粗加工，按刀具旋轉(zhuǎn)方向的逆時針刀具旋轉(zhuǎn)方式，逆時針旋轉(zhuǎn)對蜂窩薄邊區(qū)域①施加向下的壓力，將蜂窩底部切削輪廓最薄的蜂窩薄邊容易被拉起銑傷的部分先加工完，待NOMEX蜂窩零件毛坯蜂窩薄邊區(qū)域①加工完后，逐層向厚邊區(qū)域切削輪廓的②～⑥厚度方向順序梯度加工，再加工其它部分。

Machining method of curved machining surface of thin wall honeycomb core

A thin-walled honeycomb core curve machining surfaces processing method is disclosed, which aims to provide a high milling efficiency, cellular processing method can prolong the life of the combination of special honeycomb type milling cutter, the invention is realized by the following technical scheme: the honeycomb machining pre double face tape holding state, replaced by a conical disc a combination of special milling cutter cutting piece honeycomb back cutter, rotating direction change combined special honeycomb milling cutters, by high speed rotating feed 30 degrees to 45 degrees the wedge angle of the cone disc milling cutter for cutting back, according to the rotation direction of the cutter tool rotating counterclockwise, clockwise rotation of the honeycomb thin edge the region will exert downward pressure on the bottom of the thin honeycomb cutting profile honeycomb thin edge pulled easily hurt milling part of the first end processing, for NOMEX cellular blank bee Wo thin edge area after the operation, to the thick layer of the cutting contour region to the thickness direction gradient order processing, processing and other parts.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
薄壁蜂窩芯材曲線加工型面的加工方法
本專利技術(shù)涉及一種機械領(lǐng)域蜂窩芯材Nomex蜂窩零件的加工制造工藝，尤其是薄壁芳綸紙基蜂窩芯的加工方法。技術(shù)背景蜂窩材料作為一種多孔材料與實體材料有著很大的區(qū)別，它的力學(xué)性能除了依賴于基體材料本身的性能，更取決于蜂窩材料微觀孔隙、蜂窩孔格形狀的幾何拓撲結(jié)構(gòu)。局部特征單元的結(jié)構(gòu)參數(shù)影響著蜂窩宏觀力學(xué)性能，不同胞元的蜂窩芯材有著不同的性能。在飛機結(jié)構(gòu)中芯材通常使用鋁蜂窩泡沫或玻璃布夾芯，其蜂窩具有壓縮模量高和重量輕的優(yōu)點，它們是飛機結(jié)構(gòu)廣泛使用的夾芯材料。蜂窩夾芯或蜂窩芯材是用浸漬樹脂膠液改性環(huán)氧膠黏劑或改性酚醛膠黏劑等為膠接材料的片材,如紙、玻璃布、金屬箔等做成蜂窩狀，作為夾層結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)芯材，其結(jié)構(gòu)參數(shù)主要是邊長、壁厚、蜂窩高度及容量。盡管早期作為蜂窩夾層夾芯的鋁合金夾芯、玻璃布夾芯等蜂窩夾層結(jié)構(gòu)在性能上比金屬板金結(jié)構(gòu)有突出的優(yōu)點，鋁合金夾芯、玻璃布夾芯等蜂窩夾芯材料在使用過程中仍然存在一系列的問題：鋁蜂窩芯力學(xué)性能好、耐久性好、導(dǎo)熱、工藝成熟但復(fù)雜，與碳纖維復(fù)合材料面板直接接觸時會出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕，剛性的鋁合金蜂窩與復(fù)合材料面板膠結(jié)起來困難，機械加工對面板和蜂窩芯的加工精度要求高、工藝復(fù)雜。鋁合金蜂窩與作為面板的玻璃纖維復(fù)合材料、碳纖維復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)相差較大，薄壁蜂窩鋁芯在深度，對邊距不同時受共面載荷作用下的應(yīng)力強度小，制造和使用過程中在熱應(yīng)力的作用下容易造成開裂、變形和扭曲等現(xiàn)象。鋁合金蜂窩與碳纖維復(fù)合材料面板直接膠結(jié)接觸，還會出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。玻璃布夾芯也因工藝復(fù)雜而限制了其應(yīng)用。隨著航空工業(yè)的發(fā)展以及對飛機性能提高的需要，在軍、民機結(jié)構(gòu)設(shè)計中，越來越多地采用了新材料、新技術(shù)，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計技術(shù)就是其中的一種。根據(jù)國外文獻報道，在A380飛機設(shè)計中復(fù)合材料約占25％的比例，波音787飛機復(fù)合材料的應(yīng)用率已經(jīng)達到總重量的50％的比例。機上大型的翼盒壁板、蒙皮、固定前后緣、中央翼、內(nèi)外襟翼、各種各樣形狀的長桁、梁、肋等Nomex蜂窩零件均可被設(shè)計為復(fù)合材料Nomex蜂窩零件。紙基蜂窩芯的應(yīng)用已經(jīng)不只局限于襟翼、前緣、后緣、方向舵整流罩尾翼等結(jié)構(gòu)件上，這些蜂窩零件多采用波紋型、正方形、三角形、四邊形、正六邊形、圓形等多種形態(tài)的碳纖維、芳綸纖維、蜂窩芯等材料，在種類眾多的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中，夾芯結(jié)構(gòu)是較為常見的一種，它由兩側(cè)面板及中間的夾芯材料組成。而由芳綸紙基疊塊經(jīng)過拉伸成型后，浸涂符合要求的酚醛樹脂而得到具有特定蜂格尺寸和形狀夾芯材料的紙基芳綸Nomex蜂窩芯就是該結(jié)構(gòu)中常用的一種芯材。芳綸紙蜂窩芯作為一種多孔結(jié)構(gòu)材料具有質(zhì)量小、比強度高、比剛度高、比剛度一般為鋼的9倍，耐腐蝕、抗沖擊，在相同的密度下，Nomex蜂窩芯材料的壓縮強度和剪切強度與玻璃布蜂窩相當(dāng)，并且有較高的韌性和沖擊性，因其良好的自熄性、優(yōu)異的隔絕性等優(yōu)良性能，被廣泛應(yīng)用。Nomex紙基蜂窩由于密封空氣體積大，具有較高的比強度和比剛度，以及空氣的隔熱、隔音性能優(yōu)于任何固體材料，在飛機的襟翼、前緣、后緣、方向舵、尾翼，衛(wèi)星的整流罩等部位有著大量應(yīng)用。由于具有隔音、隔熱和自熄性能等性能，在飛機、艦船、高速列車的內(nèi)壁板、裝飾板、行李架等應(yīng)用廣泛。由于具有優(yōu)良的透電磁波特性，在飛機雷達罩和雷達天線等部件得到應(yīng)用。隨著Nomex紙基蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的廣泛而深入應(yīng)用，目前正逐漸取代鋁蜂窩夾層板。Nomex蜂窩夾芯Nomex蜂窩零件的加工與固持現(xiàn)狀Nomex蜂窩具有一系列優(yōu)點的同時，也伴隨著一個重要的缺點：由于Nomex蜂窩是一種薄壁多孔結(jié)構(gòu)，壁厚僅為0.06～0.1mm，孔格的邊長一般在2-5mm之間，使得蜂窩在沿著孔格軸向具有很高的強度，而在面內(nèi)的等效強度很小。由于受力無方向性，在很小的面內(nèi)力的作用下就會產(chǎn)生很大的變形，甚至被壓潰，因此Nomex等紙基蜂窩材料，不能采用傳統(tǒng)的實體工件通過夾持實現(xiàn)固定的方法。蜂窩結(jié)構(gòu)主要由面板、蜂窩芯和膠結(jié)劑組成,蜂窩芯材料是由具有重量輕、密度小、比強度比剛度高，具有良好的自熄性能，優(yōu)異的絕緣性能，優(yōu)良的化學(xué)特性的聚芳酰胺纖維制成的紙基蜂窩芯。很多Nomex蜂窩芯零件均為由兩種或多種不同密度的蜂窩芯組成，且蜂窩芯理論外形采用雙向鋪層結(jié)構(gòu)且其鋪層界線為復(fù)合材料蒙皮的位置線，鋪層臺階面安排在理論型面上，鋪層區(qū)域不規(guī)則交叉，鋪層之間的過渡區(qū)域及其特征尺寸非常小，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。其典型結(jié)構(gòu)是上下兩層面板之間夾蜂窩芯,由膠粘劑粘接并經(jīng)過壓、拉、熱合等加工方法復(fù)合而成。面板材料主要有玻璃纖維、Kevlar纖維、碳纖維等復(fù)合材料和各種金屬。由于蜂窩芯的外形及輪廓要配合部件外形，生產(chǎn)中通常會對蜂窩芯進行機械加工，在實際應(yīng)用中需進行大量銑削、鉆削等切削加工。由于切削加工中易產(chǎn)生毛刺、拉絲、分層等現(xiàn)象，且刀具磨損嚴重，而蜂窩板的切削加工質(zhì)量又直接決定了蜂窩板的整體性能，屬于典型的難加工材料。目前，芳綸紙蜂窩板板零件的加工成型方法主要有三種：膠接成型、共固化成型以及切削加工成型。膠接成型是采用先固化蜂窩板的上下面板，再根據(jù)零件的尺寸要求對蜂窩芯及面板進行切削加工，最后在熱壓罐中，在模具上一次固化成型，是當(dāng)前蜂窩板成型較為常見的一種方法。缺點是工序復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，對型面復(fù)雜夾層結(jié)構(gòu)零件的制造存在不方便的諸多弊端。共固化成型是將處于未固化狀態(tài)的面板和蜂窩芯在模具上一次固化成型，再通過后期的切削加工進行修整，得到蜂窩板零件。該方法得到蜂窩板零件各部位同步固化，粘結(jié)強度高，工藝步驟簡單，生產(chǎn)周期短，適用于球面、殼體等面型復(fù)雜的零件生產(chǎn)。缺點是生產(chǎn)過程表面質(zhì)量較難控制，表面質(zhì)量差。切削加工成型是通過切割、銑削、鉆削等機械加工，將已成型的蜂窩按尺寸要求裁剪、切削成所需零件。目前，在紙蜂窩板、鋁蜂窩板以及其他一些金屬材料蜂窩板零件的加工成型中應(yīng)用較多。該方法生產(chǎn)周期短，不需要模具，能夠滿足多變的生產(chǎn)需求。缺點是加工質(zhì)量較難保證。紙基芳綸Nomex是由芳香族纖維通過縱橫交錯的鋪層后浸膠造紙而成，實際上是一種混合型的復(fù)合材料。芳輪纖維目前是復(fù)合材料中機械加工最難的材料，特別容易分層、起毛。選用的刀具不合適，會使切割后的邊緣分層、起毛、燒焦等。Nomex蜂窩芯毛坯在制作完成后，為滿足后續(xù)的裝配，需要進行一定的銑削加工。由于Nomex蜂窩只能承受較大的軸向力，而在面內(nèi)幾乎一壓即扁，使其固持方法與傳統(tǒng)實體材料有很大不同，只能固定蜂窩底面孔格邊實現(xiàn)線接觸，固持力較小，使得Nomex蜂窩加工中經(jīng)常出現(xiàn)固持力不足，蜂窩被刀具拉起，發(fā)生過切、報廢的現(xiàn)象。Nomex蜂窩芯零件的加工涉及到兩個關(guān)鍵性的技術(shù)和問題：NOMEX蜂窩的固持、工裝技術(shù)。Nomex蜂窩的銑削加工蜂窩曲線加工型面的主要方法為高速數(shù)控加工。高速數(shù)控機床加工蜂窩的加工性能往往取決于蜂窩專用刀具。由于芳綸紙蜂窩芯類蜂窩周邊一周為薄壁，薄壁厚度一般在0.2mm-0.5mm，是由特殊的制造工藝將芳綸紙制成正六邊形的蜂窩結(jié)構(gòu)，其軸向材料組成連續(xù)，剛度最大的方向可以承受很大的壓力，而在垂直于軸向平面內(nèi)，材料組成不連續(xù)，剛性很小，切削性很差。蜂窩曲線加工型面的彎曲剛度單向受力的蜂窩力學(xué)性能，以及薄壁蜂窩內(nèi)側(cè)表面及其蜂窩較的大孔隙發(fā)生的局部破壞，蜂窩側(cè)壁在正壓力的本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種薄壁蜂窩芯材曲線加工型面的加工方法，其特征在于包括如下步驟：在蜂窩曲線加工型面的加工過程中，將Nomex蜂窩零件毛坯(2)通過雙面膠帶(4)固持在工裝或墊板(5)上，并靜壓蜂窩毛坯；在蜂窩加工前期雙面膠帶(4)固持狀態(tài)好時，換用帶有圓錐盤回片銑刀(15)的蜂窩專用組合銑切刀具(7)進行切削，改變蜂窩專用組合銑切刀具(7)的旋轉(zhuǎn)方向，由順時針旋轉(zhuǎn)切削改為逆時針旋轉(zhuǎn)的方式對蜂窩芯材進行切削；刀具和刀柄采用3°～5°的刀具擺角10，根據(jù)刀具加工型面軌跡(9)高速旋轉(zhuǎn)進給，從上至下漸入豎向豎層加工區(qū)①，按①～⑥…豎層加工區(qū)順序逐層銑削蜂窩曲線加工型面；直徑大于蜂窩專用組合銑切的圓柱盤螺旋銑刀(12)端面直徑的圓錐盤回片銑刀(15)，按刀具旋轉(zhuǎn)方向(8)的逆時針旋轉(zhuǎn)方式進行切割粗加工；圓錐盤回片銑刀(15)首先進入蜂窩曲線加工型面的底部薄邊厚度方向上部豎層加工區(qū)①，其次，將位于圓錐盤回片銑刀(15)上部的圓柱盤螺旋銑刀(12)以3°～5°的刀具擺角(10)，逆時針旋轉(zhuǎn)進入豎層加工區(qū)①上部，銑切已被圓錐盤回片銑刀15下傾斜切縫后的上面層，利用其螺旋銑刀刃上的鋸齒刃，銑切豎層加工區(qū)①上部豎面蜂窩層，將已經(jīng)切斷部分銑切出3°～5°刀具擺角(10)的斜坡，將容易被拉起銑傷的，且位于蜂窩曲線加工型面底部的薄邊(3)最薄處的豎面層蜂窩切削輪廓(1)先加工完，然后，以上述同理的加工方式，逐層按②～⑥…豎層加工區(qū)順序的加工分區(qū)，升程加工蜂窩曲線加工型面的其它部分。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種薄壁蜂窩芯材曲線加工型面的加工方法，其特征在于包括如下步驟：在蜂窩曲線加工型面的加工過程中，將Nomex蜂窩零件毛坯(2)通過雙面膠帶(4)固持在工裝或墊板(5)上，并靜壓蜂窩毛坯；在蜂窩加工前期雙面膠帶(4)固持狀態(tài)好時，換用帶有圓錐盤回片銑刀(15)的蜂窩專用組合銑切刀具(7)進行切削，改變蜂窩專用組合銑切刀具(7)的旋轉(zhuǎn)方向，由順時針旋轉(zhuǎn)切削改為逆時針旋轉(zhuǎn)的方式對蜂窩芯材進行切削；刀具和刀柄采用3°～5°的刀具擺角10，根據(jù)刀具加工型面軌跡(9)高速旋轉(zhuǎn)進給，從上至下漸入豎向豎層加工區(qū)①，按①～⑥…豎層加工區(qū)順序逐層銑削蜂窩曲線加工型面；直徑大于蜂窩專用組合銑切的圓柱盤螺旋銑刀(12)端面直徑的圓錐盤回片銑刀(15)，按刀具旋轉(zhuǎn)方向(8)的逆時針旋轉(zhuǎn)方式進行切割粗加工；圓錐盤回片銑刀(15)首先進入蜂窩曲線加工型面的底部薄邊厚度方向上部豎層加工區(qū)①，其次，將位于圓錐盤回片銑刀(15)上部的圓柱盤螺旋銑刀(12)以3°～5°的刀具擺角(10)，逆時針旋轉(zhuǎn)進入豎層加工區(qū)①上部，銑切已被圓錐盤回片銑刀15下傾斜切縫后的上面層，利用其螺旋銑刀刃上的鋸齒刃，銑切豎層加工區(qū)①上部豎面蜂窩層，將已經(jīng)切斷部分銑切出3°～5°刀具擺角(10)的斜坡，將容易被拉起銑傷的，且位于蜂窩曲線加工型面底部的薄邊(3)最薄處的豎面層蜂窩切削輪廓(1)先加工完，然后，以上述同理的加工方式，逐層按②～⑥…豎層加工區(qū)順序的加工分區(qū)，升程加工蜂窩曲線加工型面的其它部分。2.如權(quán)利要求1所述的薄壁蜂窩芯材曲線加工型面的加工方法，其特征在于：Nomex蜂窩零件毛坯(2)采用固持方法時，采用聚乙二醇固持方法和基于磁場和摩擦學(xué)原理的固持方法，或者當(dāng)蜂窩芯總體面積相對較大時，加工區(qū)域仍然采用雙面膠連接Nomex蜂窩零件與工作臺，非加工區(qū)域上表面覆蓋一層薄膜，通過真空的吸附力來完成對Nomex蜂窩零件的固持。3.如權(quán)利要求1所述的薄壁蜂窩芯材曲線加工型面的加工方法，其特征在于：蜂窩專用組合銑切刀具(7)包括正反向T形對合的刀柄(11)和圓柱體周向上制有螺旋傾斜切削刃的圓柱盤螺旋銑刀(12)，以及從所述圓柱盤螺旋銑刀底部端面臺階孔伸入，通過T形座螺紋檔圈(14)鏍接的可換圓錐片銑刀(15)，其中，圓柱盤螺旋銑刀(12)通過平鍵(13)固聯(lián)在刀柄(...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐龍，劉元，梅穎，鄧曉春，簡建幫，郭純武，
申請(專利權(quán))人：成都飛機工業(yè)集團有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：四川,51