[发明专利]一种树脂基纤维增强复合材料低温钻削加工装置与方法

权利要求书

1.一种树脂基纤维增强复合材料低温钻削加工装置，其特征在于：包括钻铣床(1)，以及固定在钻铣床(1)工作台上的密封箱(4)和切削力测量装置，树脂基纤维增强复合材料层合板(7)安装于切削力测量装置上，并位于密封箱(4)内的密闭空间中；密封箱(4)上连接有用于实现在－80℃～0℃的温度下对树脂基纤维增强复合材料层合板进行加工的低温降温装置以及温度控制装置；切削力测量装置上还连接有用于记录测量结果的计算机(14)。

2.根据权利要求1所述的树脂基纤维增强复合材料低温钻削加工装置，其特征在于：所述的低温降温装置包括液氮罐(12)，液氮罐(12)的出口连接有输气管道(10)，输气管道(10)的另一端固定在密封箱(4)的顶部，并与密封箱(4)内部的空腔相连通，输气管道(10)上设置有用于控制气体流速的输气电动阀(11)；密封箱(4)的侧面下部还安装有排气管(3)，排气管(3)上安装有用于与输气电动阀(11)配合控制密封箱(4)内部空腔温度的排气电动阀(2)。

3.根据权利要求1所述的树脂基纤维增强复合材料低温钻削加工装置，其特征在于：所述的温度控制装置包括温度调节仪(13)，以及设置于密封箱(4)内的两个温度传感器(19)，其中一个温度传感器紧固在树脂基纤维增强复合材料层合板(7)上，另一个温度传感器通过安装于密封箱(4)内的支架放置于密封箱(4)内的空腔中；其中温度调节仪(13)的控制信号输出端分别与排气电动阀(2)和输气电动阀(11)的控制信号输入端相连。

4.根据权利要求1所述的树脂基纤维增强复合材料低温钻削加工装置，其特征在于：所述的切削力测量装置包括固定于钻铣床(1)工作台上的测力仪(16)，测力仪(16)位于密封箱(4)外；测力仪(16)上设置有柱状的支撑体(5)，支撑体(5)的底部固定在开设于测力仪(16)顶部的T型槽内；支撑体(5)伸入密封槽(4)内，测力仪(16)的上方设置有套设于支撑体(5)上的密封圈(17)；密封箱(4)内，在密封圈(17)的上部形成密封的空腔；支撑体(5)的顶部设置有用于安装树脂基纤维增强复合材料层合板(7)的夹具(6)；密封箱(4)的顶部开设有能够使机床(1)上的刀具伸入到密封箱内，并对树脂基纤维增强复合材料层合板(7)进行加工的通孔，通孔上安装有盖板(18)。

5.根据权利要求1或4所述的树脂基纤维增强复合材料低温钻削加工装置，其特征在于：所述密封箱(4)外部的顶面上安装有用于给机床(1)上的刀具对刀的对刀块(9)。

6.根据权利要求1或4所述的树脂基纤维增强复合材料低温钻削加工装置，其特征在于：所述测力仪(16)的信号输出端通过电缆线与放大器(15)的输入端相连，放大器(15)的输出端通过数据线将测量结果输出到计算机(14)中。

7.根据权利要求1所述的树脂基纤维增强复合材料低温钻削加工装置，其特征在于：所述的计算机(14)上还连接有用于监控加工过程的摄像头(8)，摄像头上集成有照明设备，摄像头(8)安装于密封箱(4)内部的顶端。

8.一种树脂基纤维增强复合材料低温钻削加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)打开密封箱(4)箱门，在夹具(6)上固定好树脂基纤维增强复合材料层合板(7)，把一根温度传感器紧固在树脂基纤维增强复合材料层合板(7)上，另一根通过安装于密封箱(4)腔体内的支架放置于密封箱(4)内，关闭密封箱(4)箱门；

2)打开排气电动阀(2)，通过排气管(3)对密封箱(4)抽取真空，抽完真空后关闭排气电动阀(2)；

3)打开输气电动阀(11)往密封箱(4)中输入氮气，当温度调节仪(13)上的温度下降到－80℃～0℃时，关闭输气电动阀(11)；

4)当温度稳定后打开测力仪(16)、放大器(15)、计算机(14)以及摄像头(8)，再标定测力仪(16)；

5)启动钻铣床(1)，通过对刀块(9)对刀具进行对刀，直接穿透盖板(18)进行加工；

6)通过计算机(14)上安装的数据采集系统记录切削力历程；

7)加工完成后，关闭钻铣床(1)，打开排气电动阀(2)排气，打开密封箱(4)的箱门，取出加工完的树脂基纤维增强复合材料层合板。

9.根据权利要求6所述的用于树脂基纤维增强复合材料低温钻削加工方法，其特征在于：所述的步骤5)中，盖板(18)采用密封材料制作的能够随时更换的盖板。