本發(fā)明屬于機械加工技術領域，特別涉及一種陶瓷基復合材料艙段組件的加工方法。

背景技術：

近年來，隨著科學技術的不斷進步，材料技術得到飛速發(fā)展。復合材料已經(jīng)逐漸成為主導材料之一。復合材料具有質量輕，較高比強度、比模量，抗腐蝕、耐高溫、耐燒蝕性等特點，是飛機、導彈、航天飛行器等武器的理想材料?！敖饘?復合材料”是目前在導彈武器系統(tǒng)中比較通用的一類結構件，目前主要采用纏繞、套裝等技術制造。陶瓷基復合材料作為一種新興的復合材料，其抗腐蝕、耐高溫的性能更加強大。隨著航空航天產(chǎn)品的更新?lián)Q代，對飛行時間、馬赫數(shù)的要求越來越高，對防熱復合材料的性能等要求不斷提高，需求也越來越大。

現(xiàn)有復合材料艙段組件的加工步驟如下為：(1)以端面銷孔為基準加工工件外形；(2)粗、精加工工件外形至尺寸；(3)精加工各開口至尺寸。由于陶瓷基復合材料的硬度高、脆性大，加工易起層、掉渣，銳邊易崩塊；刀具磨損快，加工易變形，壁厚均勻性、加工余量等與理論狀態(tài)有較大差異?，F(xiàn)有復合材料艙段組件的加工方法始終使用端面銷孔為基準進行加工會出現(xiàn)加工變形，應用于陶瓷基復合材料艙段組件的加工又無法全面協(xié)調加工余量，因此現(xiàn)有復合材料艙段組件的加工方法用于加工陶瓷基復合材料艙段組件時難以控制加工變形帶來的壁厚不均。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供的一種陶瓷基復合材料艙段組件的加工方法，解決了現(xiàn)有加工方法用于加工陶瓷基復合材料艙段組件時難以控制加工變形帶來的壁厚不均的技術問題。

本發(fā)明實施例提供了一種陶瓷基復合材料艙段組件的加工方法，包括依次執(zhí)行的如下步驟：

以工件的金屬端面為基準，找平所述金屬端面的平面度小于或等于第一預設值；

以所述工件上已加工出的銷孔底孔為基準初定工件中心，進行粗加工出工件外形至留有加工余量，其中，所述銷孔底孔加工在所述工件的金屬端面上：

渦流檢測所述加工余量是否均勻；

在所述渦流檢測的結果確認所述加工余量均勻后，精加工所述工件外形至尺寸；

以所述金屬端面為基準找平所述金屬端面的平面度小于或等于第二預設值；

以精加工至尺寸后的所述工件外形為基準再次確定工件中心，進行加工所述金屬端面至尺寸。

優(yōu)選的，所述以所述工件上已加工出的銷孔底孔為基準初定工件中心，進行粗加工出工件外形至留有加工余量，包括：

從所述工件的小端到大端進行試切所述工件外形的加工面至留有均勻余量；

采用多晶體金剛石銑刀按最終狀態(tài)留余量沿陶瓷基復合材料的纏繞方向順銑加工所述工件外形的所述加工面均見光。

優(yōu)選的，所述最終狀態(tài)留余量為0.5～1mm。

優(yōu)選的，所述精加工所述工件外形至尺寸，具體為：

采用單晶體金剛石銑刀沿陶瓷基復合材料的纏繞方向順銑加工所述工件外形至尺寸。

優(yōu)選的，所述以精加工至尺寸后的所述工件外形為基準再次確定工件中心，進行加工所述金屬端面至尺寸，包括依次執(zhí)行的如下步驟：

金屬端面加工步驟：先采用金剛石涂層銑刀的側刃切削所述金屬端面至留有余量，后采用所述金剛石涂層銑刀的底刃分層切削所述金屬端面至尺寸；

端面密封凸臺加工步驟：先采用所述金剛石涂層銑刀的側刃切削端面密封凸臺加工位置至單面留余量，后采用所述金剛石涂層銑刀的底刃從上向下順銑分層切削所述端面密封凸臺加工位置至單面留余量，再采用所述金剛石涂層銑刀精加工所述端面密封凸臺加工位置至尺寸；

鏜加工端面銷孔至尺寸。

優(yōu)選的，在所述進行加工所述金屬端面至尺寸之后，所述加工方法還包括：

壓板從所述金屬端面至外形側面將待加工U型槽的U型槽邊壓緊后，采用螺旋下刀方式進行分段、分層加工出U型槽口；

壓板從所述金屬端面至所述外形側面將待加工開口下陷的開口下陷邊壓緊后，采用所述螺旋下刀方式進行分段、分層加工出開口下陷；

壓板從所述金屬端面至所述外形側面將待加工密封槽的密封槽邊壓緊后，采用所述螺旋下刀方式進行分段、分層加工出密封槽。

優(yōu)選的，在所述采用所述螺旋下刀方式進行分段、分層加工出密封槽之后，所述加工方法還包括：

檢測所述工件的線性尺寸；

渦流檢測所述金屬端面中防熱層的壁厚；

以所述金屬端面及已經(jīng)加工至尺寸的端面銷孔為基準進行檢測所述工件的形位公差；

通過兩端的所述端面銷孔固定防護板。

優(yōu)選的，所述第一預設值與所述第二預設值均為0.05。

本發(fā)明實施例提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優(yōu)點：

1、先以加工出的銷孔底孔為基準粗加工工件外形，再用渦流檢測方法確定加工余量均勻性后精加工所述工件外形至尺寸，再以工件外形為基準精加工金屬端面及各開口，從而渦流檢測與基準轉換相結合確定各步驟的加工坐標系，可全面分析陶瓷基復合材料艙段組件的加工余量，從而準確控制加工變形帶來的壁厚不均，并且結合了加工不同特征時為不同加工基準，解決了現(xiàn)有加工方法用于加工陶瓷基復合材料艙段組件時難以控制加工變形帶來的壁厚不均的技術問題，有效提高了陶瓷基復合材料艙段組件的產(chǎn)品精度，以保證滿足產(chǎn)品裝配要求。

2、由于壓板從金屬端面至外形側面將待加工U型槽的U型槽邊壓緊后加工出U型槽口；壓板從金屬端面至外形側面將待加工開口下陷的開口下陷邊壓緊后加工出開口下陷；壓板從金屬端面至所述外形側面將待加工密封槽的密封槽邊壓緊后加工出密封槽，加工不同特征對應采用不同的裝夾位置，避免了加工過程中金屬端面的防熱層棱邊起層、掉渣，能保證殼體質量。

3、由于采用了防護板固定在金屬端面，保護了金屬端面的防熱層棱邊及密封凸臺。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例中陶瓷基復合材料艙段組件的立體圖；

圖2為本發(fā)明實施例中陶瓷基復合材料艙段組件的俯視圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

本發(fā)明實施例提供的一種陶瓷基復合材料艙段組件的加工方法，需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

如圖1和圖2所示，陶瓷基復合材料艙段組件為薄壁菱形結構，毛坯材料由石墨型鑄造而成，該陶瓷基復合材料艙段組件的加工方法包括依次執(zhí)行的如下步驟：

步驟1、以工件的金屬端面1為基準找平金屬端面1的平面度小于或等于第一預設值。

比如，第一預設值為0.05mm，則以工件的金屬端面1為基準找平金屬端面1的平面度≤0.05mm。根據(jù)具體實施過程中的加工需求，第一預設值設置為其他大于或小于0.05mm的其他近似值也屬于本發(fā)明的保護范圍，比如，0,04～0.06均可。

步驟2、以工件上已加工出的銷孔底孔為基準初定工件中心，進行粗加工出工件外形至留有加工余量，其中，銷孔底孔加工在工件的金屬端面1上。

具體的，依次執(zhí)行如下試切步驟和粗銑步驟進行粗加工出工件外形至留有加工余量。

試切步驟為：從工件的小端到大端進行試切工件外形的加工面至留有均勻余量。

粗銑步驟為：采用多晶體金剛石銑刀按最終狀態(tài)留余量沿陶瓷基復合材料的纏繞方向順銑加工至工件外形的加工面均見光。

具體的，在粗銑步驟中，采用鉆頭直徑的多晶體金剛石銑刀，按最終狀態(tài)留余量為0.5～1mm沿陶瓷基復合材料的纏繞方向順銑加工至工件外形的加工面均見光。在粗銑步驟中，加工參數(shù)具體可以為：機床主軸轉速F3000，機床進給速度S1000，切寬3mm，切深0.5mm。在具體實施過程中，還可以檢查粗銑步驟后的工件外形的加工面是否全部見光以及確認加工余量是否足夠。

步驟3、渦流檢測加工余量是否均勻。

在步驟3中，通過渦流檢測陶瓷基復合材料的壁厚確認工件外形的各加工面的加工余量是否均勻。具體來講：將通有交流電的線圈置于粗銑后的工件上或套在粗銑后的工件外，工件內會感應出渦流，線圈電流受渦流影響會發(fā)生變化，則線圈電流的變化能夠反應加工余量是否均勻，電流大小變化越小，則加工余量越均勻。

步驟4、在渦流檢測的結果確認加工余量均勻后，精加工工件外形至尺寸。

具體的，設定一預設電流大小變化閾值，渦流檢測到的電流大小變化值小于或等于預設電流大小變化閾值時確認為加工余量均勻，否則粗加工的工件外形留有的加工余量不均勻。具體實施過程中，電流大小變化值為最大電流與最小電流之間的電流差值。在渦流檢測時線圈不需與被測工件直接接觸，因此可進行高速檢測。

具體的，精加工工件外形至尺寸的步驟中，具體為：采用單晶體金剛石銑刀沿陶瓷基復合材料的纏繞方向順銑加工工件外形至尺寸。比如，采用鉆頭直徑φ32mm或其他替代直徑規(guī)格的單晶體金剛石銑刀。

在具體實施過程中，精加工工件外形至尺寸步驟中，切削參數(shù)具體可以為：機床主軸轉速F3000，機床進給速度S1000，切寬1mm，切深0.5mm。通過上述工件外形的粗加工與精加工通過不同的刀具、不同的切削參數(shù)，使得更合適每個加工步驟，從而進一步保證產(chǎn)品質量。

步驟5、以金屬端面1為基準找平金屬端面1的平面度小于或等于第二預設值。

比如，第二預設值與第一預設值相同，也為0.05mm，則以工件的金屬端面1為基準找平金屬端面1的平面度≤0.05mm。根據(jù)具體實施過程中的加工需求，第一預設值設置為其他大于或小于0.05mm的其他近似值也屬于本發(fā)明的保護范圍。

步驟6、以精加工至尺寸后的工件外形為基準再次確定工件中心，進行加工金屬端面1至尺寸。

進行加工金屬端面1至尺寸，具體為依次執(zhí)行如下步驟6A～步驟6C：

步驟6A為加工金屬端面1：先采用金剛石涂層銑刀的側刃切削金屬端面1至留有余量，后采用金剛石涂層銑刀的底刃分層切削金屬端面1至尺寸。

具體來講，金屬端面1的加工所包括防熱層及金屬面的加工，步驟6A中所采用為鉆頭直徑倒角R0.5的金剛石涂層銑刀。金剛石涂層銑刀的側刃切削時，加工參數(shù)具體可以為：機床主軸轉速F1000，機床進給速度S2000，切寬8mm，切深0.3mm。金剛石涂層銑刀的底刃分層切削時，加工參數(shù)具體可以為：機床主軸轉速F500，機床進給速度S2000。

步驟6B為端面密封凸臺加工：先采用金剛石涂層銑刀的側刃切削端面密封凸臺加工位置至單面留余量，后采用金剛石涂層銑刀的底刃從上向下順銑分層切削端面密封凸臺加工位置至單面留余量，再采用金剛石涂層銑刀精加工端面密封凸臺加工位置至尺寸。

在步驟6B中采用鉆頭直徑φ12mm、倒角R0.5的金剛石涂層銑刀。側刃切削端面密封凸臺加工位置時的加工參數(shù)具體可以為：機床主軸轉速F1000，機床進給速度S2000，切深6mm，切寬0.3mm。底刃從上向下順銑分層切削端面密封凸臺加工位置時的加工參數(shù)具體可以為：機床主軸轉速F500，機床主軸轉速S2000。

步驟6C、鏜加工端面銷孔至尺寸。

通過上述步驟2～步驟6中，不同的加工特征采用不同的切削參數(shù)，更合理、可靠，從而進一步提高了加工精度。

步驟7、為各開口加工。

具體的，各開口加工包括分別執(zhí)行的步驟7A～步驟7C，但是不限定7A～步驟7C的加工順序：

步驟7A、壓板從金屬端面1至外形側面5將待加工U型槽的U型槽邊壓緊后，采用螺旋下刀方式進行分段、分層加工出U型槽口2；

步驟7B、壓板從金屬端面1至外形側面5將待加工開口下陷3的開口下陷3邊壓緊后，采用螺旋下刀方式進行分段、分層加工出開口下陷3；

步驟7C、壓板從金屬端面1至外形側面5將待加工密封槽4的密封槽4邊壓緊后，采用螺旋下刀方式進行分段、分層加工出密封槽4，密封槽在開口下陷面上。

步驟7A～步驟7C中，通過不同的特征加工采用不同的裝夾方式，能夠防止加工U型槽口2、開口下陷3及密封槽4時材料掉渣、起層、崩塊，保證殼體質量。

步驟8：產(chǎn)品檢測：

檢測工件的線性尺寸；渦流檢測金屬端面1中防熱層的壁厚；以金屬端面1及端面銷孔為基準進行檢測工件的形位公差。

在具體實施過程中，所檢測的形位公差包括產(chǎn)品內、外形輪廓度等，工件的形位公差可以通過三維檢測方法進行檢測，三維檢測工件的形位公差。具體可以參考現(xiàn)有技術，為了說明書的簡潔，本文不再贅述。

步驟9：通過兩端的端面銷孔固定防護板。具體的，制作防護板，通過兩端的端面銷孔將防護板固定在金屬端面1上，保護防熱層棱邊及端面密封凸臺。

通過上述描述的本發(fā)明實施例采用的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優(yōu)點：

1、先以加工出的銷孔底孔為基準粗加工工件外形，再用渦流檢測方法確定加工余量均勻性后精加工所述工件外形至尺寸，再以工件外形為基準精加工金屬端面及各開口，從而渦流檢測與基準轉換相結合確定各步驟的加工坐標系，可全面分析陶瓷基復合材料艙段組件的加工余量，從而準確控制加工變形帶來的壁厚不均，并且結合了加工不同特征時為不同加工基準，解決了現(xiàn)有加工方法用于加工陶瓷基復合材料艙段組件時難以控制加工變形帶來的壁厚不均的技術問題，有效提高了陶瓷基復合材料艙段組件的產(chǎn)品精度，以保證滿足產(chǎn)品裝配要求。

2、由于壓板從金屬端面至外形側面將待加工U型槽的U型槽邊壓緊后加工出U型槽口；壓板從金屬端面至外形側面將待加工開口下陷的開口下陷邊壓緊后加工出開口下陷；壓板從金屬端面至所述外形側面將待加工密封槽的密封槽邊壓緊后加工出密封槽，加工不同特征對應采用不同的裝夾位置，避免了加工過程中金屬端面的防熱層棱邊起層、掉渣，能保證殼體質量。

3、由于采用了防護板固定在金屬端面，保護了金屬端面的防熱層棱邊及密封凸臺。

盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領域內的技術人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對這些實施例作出另外的變更和修改。所以，所附權利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。

顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。