專利名稱：脆性復(fù)合陶瓷材料柔性裝夾加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于陶瓷材料機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種脆性復(fù)合陶瓷材料柔性裝 夾加工方法。
背景技術(shù)：
石英纖維織物增強(qiáng)的SiO2基、Si3N4基、BN基等脆性復(fù)合陶瓷材料是近幾年研究較 多的多功能新型透波材料，由于其高耐溫性、優(yōu)良的透波性、抗熱震性和對內(nèi)部裂紋不敏感 等特性，目前廣泛應(yīng)用于耐高溫、抗燒蝕、透波天線罩、天線窗領(lǐng)域。復(fù)合陶瓷材料雖然性能優(yōu)異，但由于密度不高(1. 5g/cm3 1. 8g/cm3)、多孔結(jié)構(gòu) 等固有的特性，存在強(qiáng)度偏低、受力易變形、脆性大的缺點。同時，天線罩、天線窗產(chǎn)品為達(dá) 到理想的透波性能，一般設(shè)計成高尺寸精度的薄壁結(jié)構(gòu)，且產(chǎn)品形狀復(fù)雜，如天線罩為子彈 外形的腔體，天線窗為盒狀腔體，因此復(fù)合陶瓷的機(jī)械加工需突破兩個技術(shù)難點，具體為①復(fù)合陶瓷機(jī)械加工裝夾技術(shù)，要求提高裝夾定位精度，避免裝夾變形，甚至破壞
女口
廣 PFt ο②復(fù)合陶瓷加工精度控制技術(shù)，要求產(chǎn)品透波面壁厚尺寸公差最小，表面質(zhì)量好。針對脆性陶瓷類加工技術(shù)，裝夾方式有卡盤直接裝夾，卡盤間接裝夾兩種，加工采 用普通數(shù)控磨、車等設(shè)備加工，條件較好的企業(yè)擁有能實時三維測量的數(shù)控加工中心，以保 證加工精度。直接裝夾需控制夾緊力，減小切削力，存在破裂風(fēng)險系數(shù)高、易變形影響加工 精度、生產(chǎn)效率低的問題；由于復(fù)合陶瓷的脆性材料特性及薄壁結(jié)構(gòu)造成裝夾十分困難，因 此多采用間接裝夾，通過設(shè)計專用夾具，將產(chǎn)品裝在夾具上定位，一般采用真空吸附和壓緊 產(chǎn)品上特殊的定位面進(jìn)行緊固，但是存在真空吸附設(shè)備復(fù)雜、可靠性差，形狀復(fù)雜的產(chǎn)品缺 乏合適定位面，裝夾力不足，存在應(yīng)力集中的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種脆性復(fù)合陶瓷材料柔性裝夾加工方法，實現(xiàn)零裝夾應(yīng)力 避免變形，具有定位精度高，裝夾力大能滿足大切削量，能適用多種復(fù)雜產(chǎn)品形狀的特點， 降低了陶瓷破裂的風(fēng)險，提高了加工精度和生產(chǎn)效率。本發(fā)明的技術(shù)方案本發(fā)明的脆性復(fù)合陶瓷材料柔性裝夾加工方法步驟如下1)制作產(chǎn)品毛胚，與產(chǎn)品毛胚第一側(cè)面相適配的產(chǎn)品第一固定夾具，第一固定夾 具包括與加工機(jī)械卡盤相匹配的卡頭部分和型面部分；2)將產(chǎn)品第一固定夾具通過卡頭部分固定在加工機(jī)械卡盤上，找正后，采用粘接 方式將產(chǎn)品的相適配面第一側(cè)面與第一固定夾具的型面貼合，常溫固化，固定在第一固定 夾具上；3)使用刀具完成產(chǎn)品第二側(cè)面的切削加工；4)使用溶液將膠粘劑去除，取出產(chǎn)品；5)采用與產(chǎn)品毛胚已加工的第二側(cè)面相適配的產(chǎn)品第二固定夾具，第二固定夾具包括與加工機(jī)械卡盤相匹配的卡頭部分和型面部分，將產(chǎn)品第二固定夾具固定在加工機(jī)械 卡盤上，找正后，采用粘接方式將產(chǎn)品第二側(cè)面與第二固定夾具的型面貼合，常溫固化，固 定在第二固定夾具上；6)使用刀具完成產(chǎn)品第一側(cè)面的切削加工；7)使用溶劑將膠粘劑去除，取出產(chǎn)品。進(jìn)一步地，所述的步驟2)和步驟5)的膠粘劑采用橡膠型膠粘劑，膠層厚度為 0. 1 0. 15mm。進(jìn)一步地，所述的步驟2)和步驟5)的膠粘劑常溫固化是在壓力為0. 1 0. 2Mpa 環(huán)境進(jìn)行。進(jìn)一步地，所述的步驟4)和步驟7)去除膠粘劑采用的溶劑是有機(jī)溶劑。進(jìn)一步地，所述的第一固定夾具和第二固定夾具的型面部分包括貼合面和間隙部 分，貼合面占型面部分的20% 50%。本發(fā)明的優(yōu)點在于(1)裝夾無應(yīng)力集中，任何型面的接觸定位由于加工誤差，都只能是點接觸或線接 觸，采用膠粘劑粘接實現(xiàn)了面接觸，避免了脆性陶瓷產(chǎn)品加工過程中的存在應(yīng)力集中；(2)可實現(xiàn)大切削量，粘接力可達(dá)到5MPa左右，大切削量帶來的切削力不會造成 產(chǎn)品移動，提高了生產(chǎn)效率；(3)裝夾無變形，實現(xiàn)了產(chǎn)品“零”應(yīng)力裝夾，避免變形，保證加工精度；(4)十分適合形狀復(fù)雜產(chǎn)品裝夾，對無平面定位基準(zhǔn)的產(chǎn)品尤其適合。本發(fā)明改善了復(fù)合陶瓷產(chǎn)品裝夾受力情況，產(chǎn)品精度可達(dá)到士0. 04，尺寸穩(wěn)定性 好，每件產(chǎn)品經(jīng)X射線檢查，未出現(xiàn)微裂紋質(zhì)量問題，能夠滿足系統(tǒng)質(zhì)量一致性要求。


圖1是第一種實施例天線罩外型面加工示意圖。圖2是第一種實施例天線罩內(nèi)型面加工示意圖。圖3是第二種實施例天線窗內(nèi)型面加工示意圖。圖4是第二種實施例天線窗外型面加工示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明根據(jù)產(chǎn)品毛坯形狀、尺寸，選擇合適的定位型面，設(shè)計制作型面相同的夾 具。將夾具固定在卡盤上，在夾具定位型面上涂上膠粘劑，控制膠層厚度，將產(chǎn)品毛坯粘在 夾具上，常溫固化。通過打表測量產(chǎn)品基準(zhǔn)面，調(diào)整卡盤移動夾具位置，找正產(chǎn)品，完成切削 加工后，使用有機(jī)溶液將膠粘劑去除，取出產(chǎn)品。本發(fā)明的一種脆性復(fù)合陶瓷材料柔性裝夾加工方法步驟如下1)制作產(chǎn)品毛胚，與產(chǎn)品毛胚1第一側(cè)面Ia相適配的產(chǎn)品第一固定夾具2，第一 固定夾具2包括與加工機(jī)械卡盤相匹配的卡頭部分和型面部分；2)將產(chǎn)品第一固定夾具2通過卡頭部分固定在加工機(jī)械卡盤上，找正后，采用粘 接方式將產(chǎn)品的相適配面第一側(cè)面Ia與第一固定夾具2的型面貼合，常溫固化，固定在第 一固定夾具2上；
3)使用刀具完成產(chǎn)品第二側(cè)面Ib的切削加工；4)使用溶液將膠粘劑去除，取出產(chǎn)品；5)采用與產(chǎn)品毛胚1已加工的第二側(cè)面Ib相適配的產(chǎn)品第二固定夾具3，第二固 定夾具3包括與加工機(jī)械卡盤相匹配的卡頭部分和型面部分，將第二固定夾具3固定在加 工機(jī)械卡盤上，找正后，采用粘接方式將產(chǎn)品第二側(cè)面Ib與第二固定夾具3的型面貼合，常 溫固化，固定在第二固定夾具3上；6)使用刀具完成產(chǎn)品第一側(cè)面Ia面的切削加工；7)使用溶劑將膠粘劑去除，取出產(chǎn)品。進(jìn)一步地，所述步驟2)和步驟5)的膠粘劑采用橡膠型膠粘劑，膠層厚度為0. 1 0. 15mm。進(jìn)一步地，所述的步驟2)和步驟5)的膠粘劑常溫固化是在壓力為0. 1 0. 2Mpa 環(huán)境進(jìn)行。進(jìn)一步地，所述的步驟4)和步驟7)去除膠粘劑采用的溶劑是有機(jī)溶劑。進(jìn)一步地，所述的第一固定夾具2和第二固定夾具3的型面部分包括貼合面和間 隙部分，貼合面占型面部分的20% 50%。本發(fā)明采用間接裝夾設(shè)計制造專用夾具，將夾具固定在卡盤上，找正后，再將產(chǎn) 品固定在夾具上；專用夾具設(shè)計根據(jù)產(chǎn)品形狀，制作型面相同的夾具，依靠型面定位；采用粘接方式將產(chǎn)品固定在夾具上在夾具定位型面上涂上膠粘劑，控制膠層厚 度，將產(chǎn)品粘在夾具上，常溫固化；找正產(chǎn)品通過打表測量產(chǎn)品基準(zhǔn)面，調(diào)整卡盤移動夾具位置，找正產(chǎn)品；使用刀具完成切削加工；使用特種溶液將膠粘劑去除，取出產(chǎn)品。如圖1、圖 2:實施例1 :Si02f/Si02天線罩柔性裝夾加工。圖中1是待加工產(chǎn)品，Ia是產(chǎn)品的第一側(cè)面，Ib是產(chǎn)品的第二側(cè)面；2是產(chǎn)品第 一固定夾具，2a是粘結(jié)貼合面，2b是間隙部分，2c是卡頭部分；3是產(chǎn)品第二固定夾具，3a 是粘結(jié)貼合面，3b是間隙部分，3c是卡頭部分。天線罩1的形狀為子彈腔體，采用兩次裝夾。如圖1 首先加工外型面第二側(cè)面lb，將第一固定夾具2裝夾在卡盤上，將膠粘劑 涂在夾具的貼合面2a上，將天線罩1套在第一固定夾具2上，第一側(cè)面Ia與第一固定夾具 2型面貼合粘接成一體，在壓力為0. 1 0. 2Mpa環(huán)境下常溫固化后，用刀具加工天線罩外型 面第二側(cè)面Ib和大端面，完成后用有機(jī)溶劑浸泡，將膠粘劑溶解后取下天線罩；如圖2 加工內(nèi)型面第一側(cè)面la，將天線罩1裝入第二固定夾具3中，將產(chǎn)品第二 側(cè)面Ib與第二固定夾具3貼合面3a貼合，在壓力為0. 1 0. 2Mpa環(huán)境下常溫固化，固定 在第二固定夾具3上；粘接成一體后，找正大端面定位基準(zhǔn)后切削內(nèi)型面第一側(cè)面la，完成加工后，溶解 膠粘劑后取下天線罩。通過尺寸終檢，天線罩壁厚精度可達(dá)到士0. 04，開口圓度達(dá)到0. 05。實施例2 氮化硅天線窗柔性裝夾加工
天線窗的形狀為盒狀腔體，采用兩次裝夾。如圖3、圖4:圖中圖中1是待加工產(chǎn)品，Ia是產(chǎn)品的第一側(cè)面，Ib是產(chǎn)品的第二 側(cè)面；2是產(chǎn)品第一固定夾具，2a是粘結(jié)貼合面，2b是間隙部分，2c是卡頭部分；3是產(chǎn)品第 二固定夾具，3a是粘結(jié)貼合面，3b是間隙部分，3c是卡頭部分。圖3 首先加工內(nèi)型面第一側(cè)面la，將第一固定夾具2裝夾在卡盤上，將膠粘劑涂 在第一固定夾具2的貼合面2a上，將天線窗套1嵌在第一固定夾具2上，第一側(cè)面Ia與第 一固定夾具2型面貼合粘接成一體，在壓力為0. 1 0. 2Mpa環(huán)境下常溫固化后，用刀具加 工天線窗套內(nèi)型面即第一側(cè)面Ia和大端面，完成后用有機(jī)溶劑浸泡，將膠粘劑溶解后取下
天線罩。如圖4加工外型面lb，將第二固定夾具3裝夾在卡盤上，將膠粘劑涂在夾具的貼 合面3a上，將天線窗1套在第二固定夾具3上，第一側(cè)面Ia與第二固定夾具3型面貼合粘 接成一體，在壓力為0. 1 0.2Mpa環(huán)境下常溫固化后，用刀具加工天線窗外型面即第二側(cè) 面lb，完成后用有機(jī)溶劑浸泡，將膠粘劑溶解后取下天線罩；通過X射線檢測，天線窗凸臺 邊緣未出現(xiàn)微裂紋。 有機(jī)溶劑采用酒精污染最小。上述實施例僅給出兩個加工面的實施例。不難看出，本發(fā)明也適合多個加工面，只 要合理分隔加工面，設(shè)計相應(yīng)的固定夾具，均可實現(xiàn)。因此，本發(fā)明不限于上述實施例。綜上所述，本發(fā)明的核心是采用粘接方式將產(chǎn)品固定在夾具上。因此，凡是采用粘 接方式將產(chǎn)品固定在夾具上的任何改變，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種脆性復(fù)合陶瓷材料柔性裝夾加工方法，步驟如下1)制作產(chǎn)品毛胚，與產(chǎn)品毛胚(1)第一側(cè)面(1a)相適配的產(chǎn)品第一固定夾具(2)，第一固定夾具(2)包括與加工機(jī)械卡盤相匹配的卡頭部分和型面部分；2)將產(chǎn)品第一固定夾具(2)通過卡頭部分固定在加工機(jī)械卡盤上，找正后，采用粘接方式將產(chǎn)品的相適配面第一側(cè)面(1a)與第一固定夾具(2)的型面貼合，常溫固化，固定在第一固定夾具(2)上；3)使用刀具完成產(chǎn)品第二側(cè)面(1b)的切削加工；4)使用溶液將膠粘劑去除，取出產(chǎn)品；5)采用與產(chǎn)品毛胚(1)已加工的第二側(cè)面(1b)相適配的產(chǎn)品第二固定夾具(3)，第二固定夾具(3)包括與加工機(jī)械卡盤相匹配的卡頭部分和型面部分，將第二固定夾具(3)固定在加工機(jī)械卡盤上，找正后，采用粘接方式將產(chǎn)品的第二側(cè)面(1b)與第二固定夾具(3)的型面貼合，常溫固化，固定在第二固定夾具(3)上；6)使用刀具完成產(chǎn)品第一側(cè)面(1a)的切削加工；7)使用溶劑將膠粘劑去除，取出產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脆性復(fù)合陶瓷材料柔性裝夾加工方法，其特征在于所述步 驟2)和步驟5)的膠粘劑采用橡膠型膠粘劑，膠層厚度為0. 1 0. 15mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的脆性復(fù)合陶瓷材料柔性裝夾加工方法，其特征在于所 述步驟2)和步驟5)的膠粘劑常溫固化是在壓力為0. 1 0. 2Mpa環(huán)境進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的脆性復(fù)合陶瓷材料柔性裝夾加工方法，其特征在于步 驟4)和步驟7)去除膠粘劑采用的溶劑是有機(jī)溶劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的脆性復(fù)合陶瓷材料柔性裝夾加工方法，其特征在于第 一固定夾具(2)和第二固定夾具(3)的型面部分包括貼合面和間隙部分，貼合面占型面部 分的20% 50%。
全文摘要
本發(fā)明公開一種脆性復(fù)合陶瓷材料柔性裝夾加工方法，步驟如下1)制作產(chǎn)品毛胚，與產(chǎn)品毛胚第一側(cè)面相適配的產(chǎn)品固定夾具，固定夾具包括與加工機(jī)械卡盤相匹配的卡頭部分和型面部分；2)將固定夾具通過卡頭部分固定在加工機(jī)械卡盤上，找正后，采用粘接方式將產(chǎn)品的相適配面第一側(cè)面與夾具型面貼合，常溫固化，固定在夾具上；3)使用刀具完成產(chǎn)品第二側(cè)面的加工；4)使用溶液將膠粘劑去除，取出產(chǎn)品；5)采用與產(chǎn)品毛胚已加工的第二側(cè)面相適配的產(chǎn)品固定夾具，將固定夾具固定在加工機(jī)械卡盤上，找正后，采用粘接方式將產(chǎn)品第二側(cè)面與夾具型面貼合，固定在夾具上；6)使用刀具完成產(chǎn)品第一側(cè)面的切削加工；7)使用溶劑將膠粘劑去除，取出產(chǎn)品。
文檔編號B28D1/00GK101979229SQ20101026524
公開日2011年2月23日 申請日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月27日
發(fā)明者佘平江, 張軍, 張志斌, 胡良元 申請人:國營江北機(jī)械廠