[发明专利]一种陶瓷基复合材料微细内螺纹低损伤车削方法

说明书

本发明涉及一种陶瓷基复合材料微细内螺纹低损伤车削方法，属于复合材料机械加工领域；包括如下步骤：步骤一、制作用于陶瓷基复合材料微细内螺纹车削加工的聚晶金刚石刀具；步骤二、通过聚晶金刚石刀具，采用变转速与变切深的刀路粗加工微细内螺纹；步骤三、通过聚晶金刚石刀具，精加工微细内螺纹，成型；本发明通过低损伤车削刀具设计及车削加工工艺参数优化，陶瓷基复合材料微细内螺纹的牙型保持率、产品合格率及加工效率得到显著提高，更好的满足了螺纹连接件产品高精密、低损伤和高效率的迫切加工需求。

技术领域

本发明属于复合材料机械加工领域，涉及一种陶瓷基复合材料微细内螺纹低损伤车削方法。

背景技术

近年来，陶瓷基复合材料螺纹连接结构件在工程上得到了广泛的应用和发展。为了联接和固定各种结构，经常需要在材料结构上采用大量的螺纹联接。在大型结构的应用中，复合材料的连接技术尤其是复合材料螺纹紧固技术成为制造高可靠性大型构件的关键技术之一。相对于金属紧固件，复合材料螺纹紧固件可以在高温氧化环境中保持较好的刚度和强度，而且能更好的匹配材料相同的复合材料结构件。随着复合材料螺纹紧固件研究和制造技术的成熟，逐渐代替高温合金成为高温结构连接的紧固件。

复合材料螺纹的几何参数如螺纹牙型、螺纹直径、有效长度以及螺栓光杆部分的直径和螺纹的成型方法与螺栓强度有很大影响。虽然复合材料具有优异的热物理性能，然而其独特的非均质性、各向异性等特点，导致在钻孔、螺纹加工等过程中极易产生无法修复多尺度加工损伤，给高端空天装备的高可靠、长寿命的使役性能带来安全隐患。目前并没有合适的螺纹加工方法，可以减少材料损伤，提高螺纹的表面质量，从而提高螺纹使用寿命。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种陶瓷基复合材料微细内螺纹低损伤车削方法，通过低损伤车削刀具设计及车削加工工艺参数优化，陶瓷基复合材料微细内螺纹的牙型保持率、产品合格率及加工效率得到显著提高，更好的满足了螺纹连接件产品高精密、低损伤和高效率的迫切加工需求。

本发明解决技术的方案是：

一种陶瓷基复合材料微细内螺纹低损伤车削方法，包括如下步骤：

步骤一、制作用于陶瓷基复合材料微细内螺纹车削加工的聚晶金刚石刀具；

步骤二、通过聚晶金刚石刀具，采用变转速与变切深的刀路粗加工微细内螺纹；

步骤三、通过聚晶金刚石刀具，精加工微细内螺纹，成型。

在上述的一种陶瓷基复合材料微细内螺纹低损伤车削方法，所述步骤一中，聚晶金刚石刀具的制作方法为：

制作刀头和刀体，并将刀头焊接在刀体上；其中刀头采用聚晶金刚石材料；刀体采用K10的硬质合金材料。

在上述的一种陶瓷基复合材料微细内螺纹低损伤车削方法，所述刀头为水平放置的块状结构；刀头的后角a为10°，刀头的前角为0°，刀头的刃倾角为0°；刀头的轴向前端沿竖直方向设置有向后端的倾角b，倾角b为7°；刀头的刀尖角c为60°；且刀头的主偏角和副偏角均为60°；刀头的刀尖处设置有倒圆，倒圆半径r为0.11mm；所述刀头的刀尖处距刀体轴线的水平距离d为4mm；刀头的刀尖伸出长度e为1mm。

在上述的一种陶瓷基复合材料微细内螺纹低损伤车削方法，所述刀体为变径柱状结构；刀体的大径柱段直径L1为10mm；刀体的小径柱段直径L2为7mm；刀体的大径柱段与小径柱段对接处设置有椎体过渡段，椎体过渡段的夹角f为90°；刀头安装在刀体小径柱段的头端，且刀头外端面与刀体的大径柱段轴向端面的距离g大于16mm。

在上述的一种陶瓷基复合材料微细内螺纹低损伤车削方法，所述步骤二中，粗加工微细内螺纹加工的切削用量为：直线插补内公差与外公差均为0.03mm，进给量为微细内螺纹连接产品的螺距，旋转方向为正方向。