CN101979229A

CN101979229A - 脆性复合陶瓷材料柔性装夹加工方法

Info

Publication number: CN101979229A
Application number: CN 201010265243
Authority: CN
Inventors: 佘平江; 张志斌; 张军; 胡良元
Original assignee: JIANGBEI MACHINERY FACTORY
Current assignee: JIANGBEI MACHINERY FACTORY
Priority date: 2010-08-27
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2011-02-23

Abstract

本发明公开一种脆性复合陶瓷材料柔性装夹加工方法，步骤如下：1)制作产品毛胚，与产品毛胚第一侧面相适配的产品固定夹具，固定夹具包括与加工机械卡盘相匹配的卡头部分和型面部分；2)将固定夹具通过卡头部分固定在加工机械卡盘上，找正后，采用粘接方式将产品的相适配面第一侧面与夹具型面贴合，常温固化，固定在夹具上；3)使用刀具完成产品第二侧面的加工；4)使用溶液将胶粘剂去除，取出产品；5)采用与产品毛胚已加工的第二侧面相适配的产品固定夹具，将固定夹具固定在加工机械卡盘上，找正后，采用粘接方式将产品第二侧面与夹具型面贴合，固定在夹具上；6)使用刀具完成产品第一侧面的切削加工；7)使用溶剂将胶粘剂去除，取出产品。

Description

脆性复合陶瓷材料柔性装夹加工方法

技术领域

本发明属于陶瓷材料机械加工技术领域，具体涉及一种脆性复合陶瓷材料柔性装夹加工方法。

背景技术

石英纤维织物增强的SiO₂基、Si₃N₄基、BN基等脆性复合陶瓷材料是近几年研究较多的多功能新型透波材料，由于其高耐温性、优良的透波性、抗热震性和对内部裂纹不敏感等特性，目前广泛应用于耐高温、抗烧蚀、透波天线罩、天线窗领域。

复合陶瓷材料虽然性能优异，但由于密度不高(1.5g/cm³～1.8g/cm³)、多孔结构等固有的特性，存在强度偏低、受力易变形、脆性大的缺点。同时，天线罩、天线窗产品为达到理想的透波性能，一般设计成高尺寸精度的薄壁结构，且产品形状复杂，如天线罩为子弹外形的腔体，天线窗为盒状腔体，因此复合陶瓷的机械加工需突破两个技术难点，具体为：

①复合陶瓷机械加工装夹技术，要求提高装夹定位精度，避免装夹变形，甚至破坏产品。

②复合陶瓷加工精度控制技术，要求产品透波面壁厚尺寸公差最小，表面质量好。

针对脆性陶瓷类加工技术，装夹方式有卡盘直接装夹，卡盘间接装夹两种，加工采用普通数控磨、车等设备加工，条件较好的企业拥有能实时三维测量的数控加工中心，以保证加工精度。直接装夹需控制夹紧力，减小切削力，存在破裂风险系数高、易变形影响加工精度、生产效率低的问题；由于复合陶瓷的脆性材料特性及薄壁结构造成装夹十分困难，因此多采用间接装夹，通过设计专用夹具，将产品装在夹具上定位，一般采用真空吸附和压紧产品上特殊的定位面进行紧固，但是存在真空吸附设备复杂、可靠性差，形状复杂的产品缺乏合适定位面，装夹力不足，存在应力集中的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种脆性复合陶瓷材料柔性装夹加工方法，实现零装夹应力避免变形，具有定位精度高，装夹力大能满足大切削量，能适用多种复杂产品形状的特点，降低了陶瓷破裂的风险，提高了加工精度和生产效率。

本发明的技术方案：本发明的脆性复合陶瓷材料柔性装夹加工方法步骤如下：

1)制作产品毛胚，与产品毛胚第一侧面相适配的产品第一固定夹具，第一固定夹具包括与加工机械卡盘相匹配的卡头部分和型面部分；

2)将产品第一固定夹具通过卡头部分固定在加工机械卡盘上，找正后，采用粘接方式将产品的相适配面第一侧面与第一固定夹具的型面贴合，常温固化，固定在第一固定夹具上；

3)使用刀具完成产品第二侧面的切削加工；

4)使用溶液将胶粘剂去除，取出产品；

5)采用与产品毛胚已加工的第二侧面相适配的产品第二固定夹具，第二固定夹具包括与加工机械卡盘相匹配的卡头部分和型面部分，将产品第二固定夹具固定在加工机械卡盘上，找正后，采用粘接方式将产品第二侧面与第二固定夹具的型面贴合，常温固化，固定在第二固定夹具上；

6)使用刀具完成产品第一侧面的切削加工；

7)使用溶剂将胶粘剂去除，取出产品。

进一步地，所述的步骤2)和步骤5)的胶粘剂采用橡胶型胶粘剂，胶层厚度为0.1～0.15mm。

进一步地，所述的步骤2)和步骤5)的胶粘剂常温固化是在压力为0.1～0.2Mpa环境进行。

进一步地，所述的步骤4)和步骤7)去除胶粘剂采用的溶剂是有机溶剂。

进一步地，所述的第一固定夹具和第二固定夹具的型面部分包括贴合面和间隙部分，贴合面占型面部分的20％～50％。

本发明的优点在于：

(1)装夹无应力集中，任何型面的接触定位由于加工误差，都只能是点接触或线接触，采用胶粘剂粘接实现了面接触，避免了脆性陶瓷产品加工过程中的存在应力集中；

(2)可实现大切削量，粘接力可达到5MPa左右，大切削量带来的切削力不会造成产品移动，提高了生产效率；

(3)装夹无变形，实现了产品“零”应力装夹，避免变形，保证加工精度；

(4)十分适合形状复杂产品装夹，对无平面定位基准的产品尤其适合。

本发明改善了复合陶瓷产品装夹受力情况，产品精度可达到±0.04，尺寸稳定性好，每件产品经X射线检查，未出现微裂纹质量问题，能够满足系统质量一致性要求。

附图说明

图1是第一种实施例天线罩外型面加工示意图。

图2是第一种实施例天线罩内型面加工示意图。

图3是第二种实施例天线窗内型面加工示意图。

图4是第二种实施例天线窗外型面加工示意图。

具体实施方式

本发明根据产品毛坯形状、尺寸，选择合适的定位型面，设计制作型面相同的夹具。将夹具固定在卡盘上，在夹具定位型面上涂上胶粘剂，控制胶层厚度，将产品毛坯粘在夹具上，常温固化。通过打表测量产品基准面，调整卡盘移动夹具位置，找正产品，完成切削加工后，使用有机溶液将胶粘剂去除，取出产品。

本发明的一种脆性复合陶瓷材料柔性装夹加工方法步骤如下：

1)制作产品毛胚，与产品毛胚1第一侧面1a相适配的产品第一固定夹具2，第一固定夹具2包括与加工机械卡盘相匹配的卡头部分和型面部分；

2)将产品第一固定夹具2通过卡头部分固定在加工机械卡盘上，找正后，采用粘接方式将产品的相适配面第一侧面1a与第一固定夹具2的型面贴合，常温固化，固定在第一固定夹具2上；

3)使用刀具完成产品第二侧面1b的切削加工；

4)使用溶液将胶粘剂去除，取出产品；

5)采用与产品毛胚1已加工的第二侧面1b相适配的产品第二固定夹具3，第二固定夹具3包括与加工机械卡盘相匹配的卡头部分和型面部分，将第二固定夹具3固定在加工机械卡盘上，找正后，采用粘接方式将产品第二侧面1b与第二固定夹具3的型面贴合，常温固化，固定在第二固定夹具3上；

6)使用刀具完成产品第一侧面1a面的切削加工；

7)使用溶剂将胶粘剂去除，取出产品。

进一步地，所述步骤2)和步骤5)的胶粘剂采用橡胶型胶粘剂，胶层厚度为0.1～0.15mm。

进一步地，所述的第一固定夹具2和第二固定夹具3的型面部分包括贴合面和间隙部分，贴合面占型面部分的20％～50％。

本发明采用间接装夹：设计制造专用夹具，将夹具固定在卡盘上，找正后，再将产品固定在夹具上；

专用夹具设计：根据产品形状，制作型面相同的夹具，依靠型面定位；

采用粘接方式将产品固定在夹具上：在夹具定位型面上涂上胶粘剂，控制胶层厚度，将产品粘在夹具上，常温固化；

找正产品：通过打表测量产品基准面，调整卡盘移动夹具位置，找正产品；

使用刀具完成切削加工；

使用特种溶液将胶粘剂去除，取出产品。

如图1、图2：

实施例1：SiO_2f/SiO₂天线罩柔性装夹加工。

图中：1是待加工产品，1a是产品的第一侧面，1b是产品的第二侧面；2是产品第一固定夹具，2a是粘结贴合面，2b是间隙部分，2c是卡头部分；3是产品第二固定夹具，3a是粘结贴合面，3b是间隙部分，3c是卡头部分。

天线罩1的形状为子弹腔体，采用两次装夹。

如图1：首先加工外型面第二侧面1b，将第一固定夹具2装夹在卡盘上，将胶粘剂涂在夹具的贴合面2a上，将天线罩1套在第一固定夹具2上，第一侧面1a与第一固定夹具2型面贴合粘接成一体，在压力为0.1～0.2Mpa环境下常温固化后，用刀具加工天线罩外型面第二侧面1b和大端面，完成后用有机溶剂浸泡，将胶粘剂溶解后取下天线罩；

如图2：加工内型面第一侧面1a，将天线罩1装入第二固定夹具3中，将产品第二侧面1b与第二固定夹具3贴合面3a贴合，在压力为0.1～0.2Mpa环境下常温固化，固定在第二固定夹具3上；

粘接成一体后，找正大端面定位基准后切削内型面第一侧面1a，完成加工后，溶解胶粘剂后取下天线罩。通过尺寸终检，天线罩壁厚精度可达到±0.04，开口圆度达到0.05。

实施例2：氮化硅天线窗柔性装夹加工：

天线窗的形状为盒状腔体，采用两次装夹。

如图3、图4：图中：图中：1是待加工产品，1a是产品的第一侧面，1b是产品的第二侧面；2是产品第一固定夹具，2a是粘结贴合面，2b是间隙部分，2c是卡头部分；3是产品第二固定夹具，3a是粘结贴合面，3b是间隙部分，3c是卡头部分。

图3：首先加工内型面第一侧面1a，将第一固定夹具2装夹在卡盘上，将胶粘剂涂在第一固定夹具2的贴合面2a上，将天线窗套1嵌在第一固定夹具2上，第一侧面1a与第一固定夹具2型面贴合粘接成一体，在压力为0.1～0.2Mpa环境下常温固化后，用刀具加工天线窗套内型面即第一侧面1a和大端面，完成后用有机溶剂浸泡，将胶粘剂溶解后取下天线罩。

如图4加工外型面1b，将第二固定夹具3装夹在卡盘上，将胶粘剂涂在夹具的贴合面3a上，将天线窗1套在第二固定夹具3上，第一侧面1a与第二固定夹具3型面贴合粘接成一体，在压力为0.1～0.2Mpa环境下常温固化后，用刀具加工天线窗外型面即第二侧面1b，完成后用有机溶剂浸泡，将胶粘剂溶解后取下天线罩；通过X射线检测，天线窗凸台边缘未出现微裂纹。

有机溶剂采用酒精污染最小。

上述实施例仅给出两个加工面的实施例。不难看出，本发明也适合多个加工面，只要合理分隔加工面，设计相应的固定夹具，均可实现。因此，本发明不限于上述实施例。

综上所述，本发明的核心是采用粘接方式将产品固定在夹具上。因此，凡是采用粘接方式将产品固定在夹具上的任何改变，均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种脆性复合陶瓷材料柔性装夹加工方法，步骤如下：

1)制作产品毛胚，与产品毛胚(1)第一侧面(1a)相适配的产品第一固定夹具(2)，第一固定夹具(2)包括与加工机械卡盘相匹配的卡头部分和型面部分；

2)将产品第一固定夹具(2)通过卡头部分固定在加工机械卡盘上，找正后，采用粘接方式将产品的相适配面第一侧面(1a)与第一固定夹具(2)的型面贴合，常温固化，固定在第一固定夹具(2)上；

3)使用刀具完成产品第二侧面(1b)的切削加工；

4)使用溶液将胶粘剂去除，取出产品；

5)采用与产品毛胚(1)已加工的第二侧面(1b)相适配的产品第二固定夹具(3)，第二固定夹具(3)包括与加工机械卡盘相匹配的卡头部分和型面部分，将第二固定夹具(3)固定在加工机械卡盘上，找正后，采用粘接方式将产品的第二侧面(1b)与第二固定夹具(3)的型面贴合，常温固化，固定在第二固定夹具(3)上；

6)使用刀具完成产品第一侧面(1a)的切削加工；

7)使用溶剂将胶粘剂去除，取出产品。

2.根据权利要求1所述的脆性复合陶瓷材料柔性装夹加工方法，其特征在于：所述步骤2)和步骤5)的胶粘剂采用橡胶型胶粘剂，胶层厚度为0.1～0.15mm。

3.根据权利要求1或2所述的脆性复合陶瓷材料柔性装夹加工方法，其特征在于：所述步骤2)和步骤5)的胶粘剂常温固化是在压力为0.1～0.2Mpa环境进行。

4.根据权利要求1或2所述的脆性复合陶瓷材料柔性装夹加工方法，其特征在于：步骤4)和步骤7)去除胶粘剂采用的溶剂是有机溶剂。

5.根据权利要求1或2所述的脆性复合陶瓷材料柔性装夹加工方法，其特征在于：第一固定夹具(2)和第二固定夹具(3)的型面部分包括贴合面和间隙部分，贴合面占型面部分的20％～50％。