[发明专利]复合材料大长径比筒状非连续内壁涂层的抛光装置与方法

说明书

本发明公开了一种复合材料大长径比筒状非连续内壁涂层的抛光装置与方法，所述的装置包括回转夹具、大长径比刀杆回转机构、X轴运动系统、Y轴运动系统和床身；大长径比刀杆回转机构与X轴运动系统连接；X轴运动系统与Y轴运动系统连接；Y轴运动系统和回转夹具均与床身连接；回转夹具定位夹紧构件实现构件的旋转。本发明采用高刚度的刀杆机构以及低刚度的柔性百叶砂布轮，实现百叶砂布轮由非连续区域向连续区域的柔性过渡，确保加工过程的连续平缓，得到高质量的加工效果。本发明可实现受限空间大长径比筒状构件的内壁涂层自动化加工，提高了构件内壁尺寸精度、位置精度，减少装夹次数，在保证涂层表面质量的同时，极大地缩短了加工周期。

技术领域

本发明涉及一种加工方法及装置，属于复合材料机械加工领域，尤其是涉及一种复合材料大长径比筒状非连续内壁涂层的抛光装置与方法。

背景技术

构件因具有轻质高强等性能优势，在航空航天等领域得到广泛应用。构件应用中常在表层涂覆树脂胶层以实现表面防护、隔热或安装配合面等作用，树脂胶层涂覆固化后不可避免的需要机械加工以达到构件的精度要求和使用要求。当构件结构复杂，尤其是大长径比圆筒形构件内壁非连续涂层加工时，由于受限空间和大长径比(长度250mm/直径Φ40mm)，常规工艺可达性差，为其自动化高效加工带来极大的困难。

目前，复合材料大长径比圆筒类构件内壁涂层加工存在加工效率低，尺寸精度、位置精度和表面质量差，自动化程度低等问题，尤其是在受限空间内，大长径比和非连续涂层的特征构件对壁厚、同轴度以及表面粗糙度有较高的要求，常规工艺方法因尺寸受限、大长径比工具刚度不足和非连续面刀具适应性差而难以实现自动化加工，实际生产不得已采用手工打磨方式，加工质量难以保证。

在文献资料和专利检索中，尚未发现针对受限空间内大长径比筒状非连续涂层工件内表面高效加工装置与方法。上海大学设计了一种电主轴前置的深孔磨削加工装置(申请号CN201510285906.7)，该装置使电主轴前置，增加系统刚度，避免因传动主轴过长所引起的系统刚度差、砂轮振动及系统共振等问题。但是，由于主轴前置导致主轴外径过大，对所加工的孔径有一定要求，通用程度低，同时也并不是针对树脂胶涂层孔的加工。中国专利CN201610272849.3公开了一种滑台式深孔加工专用钻床，用以解决传统钻床不能满足的深孔钻削问题，但是该钻床不能实现对涂层的表面抛光加工。中国专利CN201610662103.3公开了一种工件内孔自动加工装置，该装置提高了制孔加工效率与生产自动化程度，但是该装置并不适用于深孔工件的加工。湖北工业大学设计了一种内燃机气缸内表面耐磨涂层的塑变压力加工方法(申请号CN201310584101.3)，该方法通过塑压变力来对气缸内壁涂层进行加工硬化，但是该方法并不适用于以复合材料为基体的树脂涂层的加工。

上述专利都不能满足大长径比树脂胶涂层构件内孔磨削加工的要求，如何实现复合材料受限空间内大长径比筒状内壁涂层磨削及自动化加工，保证其加工质量是企业亟待解决的难题。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种能克服现有复合材料大长径比筒状非连续内壁涂层加工技术困难，特别是克服受限空间内壁涂层表面打磨抛光难题的复合材料大长径比筒状非连续内壁涂层的抛光装置与方法。

本发明的思路是：采用低刚度柔性加工工具、大长径比高刚度动力传递机构和工件回转机构实现受限空间大长径比(直径Φ40mm×长250mm)筒状非连续内壁表面涂层抛光；通过小尺寸百叶砂布轮(Φ30mm)、伺服电机直驱大长径比刀杆和专业回转夹具机构实现复合材料筒状构件非连续内壁的抛光加工。实现本发明的加工装置机械结构主要包括：X、Y两个直线进给机构、大长径比回转刀杆机构、回转夹具、床身部件和数控系统。

本发明所采用的技术方案如下：

复合材料大长径比筒状非连续内壁涂层的抛光装置，包括回转夹具、大长径比刀杆回转机构、X轴运动系统、Y轴运动系统和床身；