本發(fā)明涉及一種機(jī)械領(lǐng)域蜂窩芯材Nomex蜂窩零件的加工制造工藝，尤其是薄壁芳綸紙基蜂窩芯的加工方法。

技術(shù)背景

蜂窩材料作為一種多孔材料與實(shí)體材料有著很大的區(qū)別，它的力學(xué)性能除了依賴于基體材料本身的性能，更取決于蜂窩材料微觀孔隙、蜂窩孔格形狀的幾何拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。局部特征單元的結(jié)構(gòu)參數(shù)影響著蜂窩宏觀力學(xué)性能，不同胞元的蜂窩芯材有著不同的性能。在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中芯材通常使用鋁蜂窩泡沫或玻璃布夾芯，其蜂窩具有壓縮模量高和重量輕的優(yōu)點(diǎn)，它們是飛機(jī)結(jié)構(gòu)廣泛使用的夾芯材料。蜂窩夾芯或蜂窩芯材是用浸漬樹脂膠液改性環(huán)氧膠黏劑或改性酚醛膠黏劑等為膠接材料的片材,如紙、玻璃布、金屬箔等做成蜂窩狀，作為夾層結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)芯材，其結(jié)構(gòu)參數(shù)主要是邊長、壁厚、蜂窩高度及容量。盡管早期作為蜂窩夾層夾芯的鋁合金夾芯、玻璃布夾芯等蜂窩夾層結(jié)構(gòu)在性能上比金屬板金結(jié)構(gòu)有突出的優(yōu)點(diǎn)，鋁合金夾芯、玻璃布夾芯等蜂窩夾芯材料在使用過程中仍然存在一系列的問題：鋁蜂窩芯力學(xué)性能好、耐久性好、導(dǎo)熱、工藝成熟但復(fù)雜，與碳纖維復(fù)合材料面板直接接觸時(shí)會出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕，剛性的鋁合金蜂窩與復(fù)合材料面板膠結(jié)起來困難，機(jī)械加工對面板和蜂窩芯的加工精度要求高、工藝復(fù)雜。鋁合金蜂窩與作為面板的玻璃纖維復(fù)合材料、碳纖維復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)相差較大，薄壁蜂窩鋁芯在深度，對邊距不同時(shí)受共面載荷作用下的應(yīng)力強(qiáng)度小，制造和使用過程中在熱應(yīng)力的作用下容易造成開裂、變形和扭曲等現(xiàn)象。鋁合金蜂窩與碳纖維復(fù)合材料面板直接膠結(jié)接觸，還會出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。玻璃布夾芯也因工藝復(fù)雜而限制了其應(yīng)用。隨著航空工業(yè)的發(fā)展以及對飛機(jī)性能提高的需要，在軍、民機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，越來越多地采用了新材料、新技術(shù)，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)技術(shù)就是其中的一種。根據(jù)國外文獻(xiàn)報(bào)道，在A380飛機(jī)設(shè)計(jì)中復(fù)合材料約占25％的比例，波音787飛機(jī)復(fù)合材料的應(yīng)用率已經(jīng)達(dá)到總重量的50％的比例。機(jī)上大型的翼盒壁板、蒙皮、固定前后緣、中央翼、內(nèi)外襟翼、各種各樣形狀的長桁、梁、肋等Nomex蜂窩零件均可被設(shè)計(jì)為復(fù)合材料Nomex蜂窩零件。紙基蜂窩芯的應(yīng)用已經(jīng)不只局限于襟翼、前緣、后緣、方向舵整流罩尾翼等結(jié)構(gòu)件上，這些蜂窩零件多采用波紋型、正方形、三角形、四邊形、正六邊形、圓形等多種形態(tài)的碳纖維、芳綸纖維、蜂窩芯等材料，在種類眾多的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中，夾芯結(jié)構(gòu)是較為常見的一種，它由兩側(cè)面板及中間的夾芯材料組成。而由芳綸紙基疊塊經(jīng)過拉伸成型后，浸涂符合要求的酚醛樹脂而得到具有特定蜂格尺寸和形狀?yuàn)A芯材料的紙基芳綸Nomex蜂窩芯就是該結(jié)構(gòu)中常用的一種芯材。芳綸紙蜂窩芯作為一種多孔結(jié)構(gòu)材料具有質(zhì)量小、比強(qiáng)度高、比剛度高、比剛度一般為鋼的9倍，耐腐蝕、抗沖擊，在相同的密度下，Nomex蜂窩芯材料的壓縮強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度與玻璃布蜂窩相當(dāng)，并且有較高的韌性和沖擊性，因其良好的自熄性、優(yōu)異的隔絕性等優(yōu)良性能，被廣泛應(yīng)用。Nomex紙基蜂窩由于密封空氣體積大，具有較高的比強(qiáng)度和比剛度，以及空氣的隔熱、隔音性能優(yōu)于任何固體材料，在飛機(jī)的襟翼、前緣、后緣、方向舵、尾翼，衛(wèi)星的整流罩等部位有著大量應(yīng)用。由于具有隔音、隔熱和自熄性能等性能，在飛機(jī)、艦船、高速列車的內(nèi)壁板、裝飾板、行李架等應(yīng)用廣泛。由于具有優(yōu)良的透電磁波特性，在飛機(jī)雷達(dá)罩和雷達(dá)天線等部件得到應(yīng)用。隨著Nomex紙基蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的廣泛而深入應(yīng)用，目前正逐漸取代鋁蜂窩夾層板。Nomex蜂窩夾芯Nomex蜂窩零件的加工與固持現(xiàn)狀Nomex蜂窩具有一系列優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也伴隨著一個(gè)重要的缺點(diǎn)：由于Nomex蜂窩是一種薄壁多孔結(jié)構(gòu)，壁厚僅為0.06～0.1mm，孔格的邊長一般在2-5mm之間，使得蜂窩在沿著孔格軸向具有很高的強(qiáng)度，而在面內(nèi)的等效強(qiáng)度很小。由于受力無方向性，在很小的面內(nèi)力的作用下就會產(chǎn)生很大的變形，甚至被壓潰，因此Nomex等紙基蜂窩材料，不能采用傳統(tǒng)的實(shí)體工件通過夾持實(shí)現(xiàn)固定的方法。蜂窩結(jié)構(gòu)主要由面板、蜂窩芯和膠結(jié)劑組成,蜂窩芯材料是由具有重量輕、密度小、比強(qiáng)度比剛度高，具有良好的自熄性能，優(yōu)異的絕緣性能，優(yōu)良的化學(xué)特性的聚芳酰胺纖維制成的紙基蜂窩芯。很多Nomex蜂窩芯零件均為由兩種或多種不同密度的蜂窩芯組成，且蜂窩芯理論外形采用雙向鋪層結(jié)構(gòu)且其鋪層界線為復(fù)合材料蒙皮的位置線，鋪層臺階面安排在理論型面上，鋪層區(qū)域不規(guī)則交叉，鋪層之間的過渡區(qū)域及其特征尺寸非常小，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。其典型結(jié)構(gòu)是上下兩層面板之間夾蜂窩芯,由膠粘劑粘接并經(jīng)過壓、拉、熱合等加工方法復(fù)合而成。面板材料主要有玻璃纖維、Kevlar纖維、碳纖維等復(fù)合材料和各種金屬。由于蜂窩芯的外形及輪廓要配合部件外形，生產(chǎn)中通常會對蜂窩芯進(jìn)行機(jī)械加工，在實(shí)際應(yīng)用中需進(jìn)行大量銑削、鉆削等切削加工。由于切削加工中易產(chǎn)生毛刺、拉絲、分層等現(xiàn)象，且刀具磨損嚴(yán)重，而蜂窩板的切削加工質(zhì)量又直接決定了蜂窩板的整體性能，屬于典型的難加工材料。

目前，芳綸紙蜂窩板板零件的加工成型方法主要有三種：膠接成型、共固化成型以及切削加工成型。膠接成型是采用先固化蜂窩板的上下面板，再根據(jù)零件的尺寸要求對蜂窩芯及面板進(jìn)行切削加工，最后在熱壓罐中，在模具上一次固化成型，是當(dāng)前蜂窩板成型較為常見的一種方法。缺點(diǎn)是工序復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，對型面復(fù)雜夾層結(jié)構(gòu)零件的制造存在不方便的諸多弊端。共固化成型是將處于未固化狀態(tài)的面板和蜂窩芯在模具上一次固化成型，再通過后期的切削加工進(jìn)行修整，得到蜂窩板零件。該方法得到蜂窩板零件各部位同步固化，粘結(jié)強(qiáng)度高，工藝步驟簡單，生產(chǎn)周期短，適用于球面、殼體等面型復(fù)雜的零件生產(chǎn)。缺點(diǎn)是生產(chǎn)過程表面質(zhì)量較難控制，表面質(zhì)量差。切削加工成型是通過切割、銑削、鉆削等機(jī)械加工，將已成型的蜂窩按尺寸要求裁剪、切削成所需零件。目前，在紙蜂窩板、鋁蜂窩板以及其他一些金屬材料蜂窩板零件的加工成型中應(yīng)用較多。該方法生產(chǎn)周期短，不需要模具，能夠滿足多變的生產(chǎn)需求。缺點(diǎn)是加工質(zhì)量較難保證。

紙基芳綸Nomex是由芳香族纖維通過縱橫交錯(cuò)的鋪層后浸膠造紙而成，實(shí)際上是一種混合型的復(fù)合材料。芳輪纖維目前是復(fù)合材料中機(jī)械加工最難的材料，特別容易分層、起毛。選用的刀具不合適，會使切割后的邊緣分層、起毛、燒焦等。Nomex蜂窩芯毛坯在制作完成后，為滿足后續(xù)的裝配，需要進(jìn)行一定的銑削加工。由于Nomex蜂窩只能承受較大的軸向力，而在面內(nèi)幾乎一壓即扁，使其固持方法與傳統(tǒng)實(shí)體材料有很大不同，只能固定蜂窩底面孔格邊實(shí)現(xiàn)線接觸，固持力較小，使得Nomex蜂窩加工中經(jīng)常出現(xiàn)固持力不足，蜂窩被刀具拉起，發(fā)生過切、報(bào)廢的現(xiàn)象。

Nomex蜂窩芯零件的加工涉及到兩個(gè)關(guān)鍵性的技術(shù)和問題：NOMEX蜂窩的固持、工裝技術(shù)。Nomex蜂窩的銑削加工蜂窩曲線加工型面的主要方法為高速數(shù)控加工。高速數(shù)控機(jī)床加工蜂窩的加工性能往往取決于蜂窩專用刀具。由于芳綸紙蜂窩芯類蜂窩周邊一周為薄壁，薄壁厚度一般在0.2mm-0.5mm，是由特殊的制造工藝將芳綸紙制成正六邊形的蜂窩結(jié)構(gòu)，其軸向材料組成連續(xù)，剛度最大的方向可以承受很大的壓力，而在垂直于軸向平面內(nèi)，材料組成不連續(xù)，剛性很小，切削性很差。蜂窩曲線加工型面的彎曲剛度單向受力的蜂窩力學(xué)性能，以及薄壁蜂窩內(nèi)側(cè)表面及其蜂窩較的大孔隙發(fā)生的局部破壞，蜂窩側(cè)壁在正壓力的作用下會產(chǎn)生摩擦力阻礙蜂窩芯的運(yùn)動(dòng)，給加工帶來了很大的難題。多孔薄壁結(jié)構(gòu)的芳綸紙蜂窩芯，單個(gè)條帶剛性非常差，在條帶方向和垂直條帶的方向剛度都很差情況下，抵抗變形的能力很弱。條帶間又是通過樹脂膠接而成，承受切削力能力差的無法像剛性材料那樣機(jī)械夾持固定，這給紙蜂窩芯的加工帶來了很多難點(diǎn)。因此，紙蜂窩機(jī)械加工方面的研究近年也越來越多。這些Nomex蜂窩芯Nomex蜂窩零件由于其特殊的材料性能以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，為保證無法像金屬Nomex蜂窩零件裝夾定位和切削的產(chǎn)品有較高的精度和表面質(zhì)量，蜂窩芯Nomex蜂窩零件的加工要求由數(shù)控機(jī)床加工出并保證理論外形及鋪層界限，以保證與復(fù)合材料蒙皮以及其余骨架Nomex蜂窩零件等相配合形成的部件蜂窩芯的質(zhì)量。因此，對數(shù)控加工機(jī)床、刀具、工裝、切削參數(shù)、程編方法、數(shù)控加工中的過程控制以及質(zhì)量控制等方面均提出了很高的要求。傳統(tǒng)的切削工藝不能適應(yīng)新的Nomex蜂窩芯Nomex蜂窩零件的加工模式，蜂窩芯Nomex零件對加工機(jī)床的要求蜂窩結(jié)構(gòu)件為紙質(zhì)材料，多孔薄壁結(jié)構(gòu)，這就決定了其加工方法同其它金屬結(jié)構(gòu)件不同。常用的金屬Nomex蜂窩零件的數(shù)控加工方法對Nomex蜂窩芯NOMEX蜂窩零件的加工已經(jīng)不再適用。

芳綸紙蜂窩復(fù)合材料為柔性高分子材料粘結(jié)整合成型，在刀具沖擊載荷作用下，粘結(jié)點(diǎn)局部受力過大易導(dǎo)致脫離破壞，薄壁結(jié)構(gòu)材質(zhì)軟、柔韌強(qiáng)、耐撕裂，受橫向切削力易倒伏受損，加工后芯條較長。刀具切削時(shí)，切削加工性差，當(dāng)受切削力作用時(shí)，蜂窩芯條受力發(fā)生彎曲產(chǎn)生彎曲避讓，刀具很難從根部將其有效切斷。蜂窩材料柔性質(zhì)軟，導(dǎo)熱性差，切削時(shí)，摩擦熱產(chǎn)生較多，切削區(qū)溫度升高會加快刀具磨損，蜂窩芯條切斷難，屬于較難加工材料。Nomex蜂窩芯零件在數(shù)控加工中存在如下難點(diǎn)。(1)作為承載構(gòu)件的填充材料的Nomex蜂窩零件材料是一種集輕質(zhì)、高比強(qiáng)度和比剛度于一體的功能結(jié)構(gòu)一體化材料，為多孔薄壁結(jié)構(gòu)，橫向很難承受外壓縮和沖擊性能的切削力；(2)材料柔性的無法像剛性材料那樣定位；(3)蜂窩芯實(shí)體部分的面積很小，對于向壓縮、失穩(wěn)的雙型面雙向鋪層結(jié)構(gòu)加工要求高。己有的對于蜂窩結(jié)構(gòu)的壓縮和沖擊力學(xué)行為的研究表明，蜂窩面外力學(xué)行為對蜂窩相對密度非常敏感，蜂窩面內(nèi)受壓縮和沖擊時(shí)，呈現(xiàn)的力學(xué)行為是蜂窩坍塌而導(dǎo)致的蜂窩結(jié)構(gòu)局部化變形；(4)Nomex蜂窩零件是非線形尺寸，靜態(tài)壓縮應(yīng)力應(yīng)變曲線要經(jīng)歷線彈性、屈曲平臺和密實(shí)化三階段，蜂窩胞元的形狀和排布及材料本身性能對蜂窩面內(nèi)壓縮和沖擊力學(xué)性能影響較大，隨著沖擊速度的增加，形蜂窩表現(xiàn)出不同的變形模式,其沖擊響應(yīng)的力-位移曲線包含了具有明顯不同特征的4個(gè)階段，對于給定結(jié)構(gòu)參數(shù)的蜂窩，在不同沖擊速度下會呈現(xiàn)出不同的變形模式，質(zhì)量控制很難使用常規(guī)手段保證。必須采用高轉(zhuǎn)速切削才能加工，主軸轉(zhuǎn)速必須超過2000r/mim，否則就很難進(jìn)行切削。由于Nomex蜂窩胞元方向?yàn)楫惷娣较颍疃绕叫忻鎯?nèi)，蜂窩材料所表現(xiàn)出來的性能稱為共面性能；應(yīng)力作用面不在平行于它的面內(nèi)應(yīng)變?yōu)楣裁娣较蛏厦軐?shí)化開始時(shí)的密實(shí)化應(yīng)變，共面屈服強(qiáng)度及其共面塑性坍塌應(yīng)力使得蜂窩芯蜂窩零件具有全型面雙向鋪層的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。為保證加工后的型面質(zhì)量，加工中必須采用五坐標(biāo)切削。在加工過程中，Nomex蜂窩零件如果有油污或者冷卻液等的浸入，將會導(dǎo)致后續(xù)的膠接過程中出現(xiàn)脫膠現(xiàn)象，故加工機(jī)床必須具有完善的防油裝置，才能保證NOMEX蜂窩零件的正常加工。在Nomex蜂窩加工過程中，尤其是粗加工過程中，由于切削量大，產(chǎn)生大量的蜂窩碎片和粉塵，這些粉碎的纖維和樹脂粉塵會對人體產(chǎn)生極大的危害。這些粉塵侵入高精度的數(shù)控機(jī)床的潤滑系統(tǒng)，嚴(yán)重威脅到機(jī)床的壽命。產(chǎn)生粉塵的主要原因是：蜂窩加工組合銑切刀具的上部鋸齒切刀部分將已切割斷的蜂窩粉碎。為避免粉塵等對其原部件的影響.必須帶有全封閉防護(hù)裝置和完備的吸塵裝置的專用高速蜂窩銑，以防止在加工中產(chǎn)生的大量有毒粉塵對操作工人、周圍環(huán)境及加工設(shè)備產(chǎn)生危害。Nomex蜂窩芯零件在銑削加工時(shí)，蜂窩芯材沿孔格的軸向強(qiáng)度高，橫向伸縮性大，在共面壓縮載荷作用下易被壓潰，一般會先后發(fā)生線彈性、塑性屈服、平臺區(qū)和密實(shí)化的變形，導(dǎo)致刀具的前刀面對工件存在擠壓、摩擦，這種擠壓力、摩擦力及其產(chǎn)生的刀具磨損機(jī)理會導(dǎo)致蜂窩芯晶格的變形倒塌。決定蜂窩材料能量吸收能力的主要因素是蜂窩格多孔材料應(yīng)力的密實(shí)化應(yīng)變。這種特性使得屬蜂窩芯材具有很高的切削吸能效應(yīng)。由于金屬蜂窩芯材的共面峰應(yīng)力與其結(jié)構(gòu)參數(shù)和刀具的沖擊速度有關(guān)，刀具初始進(jìn)入的彈性變形小，能量吸收少，當(dāng)應(yīng)力首先達(dá)到初始峰值時(shí)，對應(yīng)的初始應(yīng)變進(jìn)入平臺區(qū)，平臺區(qū)過后開始密實(shí)，密實(shí)化變形時(shí)吸收的能量也不多。當(dāng)應(yīng)力急劇增加，能量吸收集中在平臺區(qū)，平臺區(qū)動(dòng)態(tài)峰應(yīng)力在刀具沖擊過程中加劇密實(shí)化應(yīng)變和單位體積密實(shí)化的能量吸收。Nomex蜂窩芯是由剛度低、韌性強(qiáng)的芳綸紙材料構(gòu)成的薄壁結(jié)構(gòu)，切斷性差，易破損，這些蜂窩結(jié)構(gòu)加工的特殊性，使其切削性差，在加工中易出現(xiàn)撕裂、壓塌、芯格變形、毛刺、外形缺損等缺陷，在加工中刀具易磨損，加之實(shí)現(xiàn)高速沖擊的設(shè)備很昂貴，沖擊力學(xué)性能局限性太強(qiáng)，很難找到適合加工方法。因此，蜂窩芯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和力學(xué)性能決定了蜂窩芯的加工必須使用特殊的刀具。刀具的結(jié)構(gòu)、切削性能及其加工順序非常重要。為解決蜂窩芯橫向無法承受切削力的問題，傳統(tǒng)的加工方法在加工Nomex蜂窩芯零件時(shí)通常選用一種專用的人字齒硬質(zhì)合金銑刀組合銑切蜂窩刀具，用人字齒銑刀左右交錯(cuò)螺旋效抑制毛刺，而交叉齒銑刀則由于刀具鋒利性差，導(dǎo)致其碎屑性差于菱齒銑刀。此外，常用的刀還有波浪形圓錐盤回片銑刀、有齒圓盤銑刀和無齒回片銑刀。目前常用的刀具類型采用由刀柄、刀盤和刀片組合而成組合刀具，其中，參與切削的只有切斷蜂窩刀片、切刀鋸齒部分和刀片的楔角，切刀鋸齒的螺旋角以及前角和后角。刀柄不參與切削，刀盤螺旋刃主要用來打碎蜂窩。蜂窩切削過程中，工件的塑性變形能、刀具的前刀面與切屑以及后刀面與工件已加工表面之間的摩擦?xí)D(zhuǎn)化為熱量，這些熱量在工件和刀具之間傳導(dǎo)，與空氣之間進(jìn)行輻射，切削應(yīng)力與熱應(yīng)力相互作用、相互影響，是一個(gè)強(qiáng)耦合過程。蜂窩的導(dǎo)熱系數(shù)較小，熱量主要傳導(dǎo)給刀具，刀具溫度升高，影響刀具的使用壽命。蜂窩芯的加工工藝方法主要采用先在整個(gè)蜂窩曲線加工型面粗加工，去除多余的蜂窩材料，留約2mm的余量進(jìn)行最后一層精加工。銑削時(shí)一般采用雙面膠將蜂窩芯黏結(jié)在工裝上,即在蜂窩芯和Nomex蜂窩零件的非加工面和工裝之間鋪一層雙面膠帶，然后采用圓盤銑刀將蜂窩芯型面和輪廓加工到位。采用這種傳統(tǒng)的蜂窩類加工方法，往往會經(jīng)常出現(xiàn)薄壁被拉起、產(chǎn)生過切現(xiàn)象，從而導(dǎo)致蜂窩芯的報(bào)廢。其主要原因：1、蜂窩類薄壁Nomex蜂窩零件在加工過程中，當(dāng)?shù)毒咧饘蛹庸とコ笥嗔繒r(shí)，會產(chǎn)生大量粉塵，粉塵落在黏結(jié)蜂窩的膠上會對膠的黏性有很大的影響，造成蜂窩脫膠現(xiàn)象；2、蜂窩組合刀具的刀盤是呈現(xiàn)螺旋狀，且每個(gè)齒的形狀是梯形的，在打碎蜂窩的時(shí)候?qū)Ψ涓C芯有向上拉的作用力，向上拉的作用力容易造成蜂窩被拉起過切的現(xiàn)象。

傳統(tǒng)的切削加工是一個(gè)切屑形成和切離的過程，即待加工材料受到刀具前刀面的擠壓而產(chǎn)生以滑移為主的塑性變形進(jìn)而形成切屑的過程。由于紙蜂窩材料的相關(guān)特性，銑削加工時(shí)刀具磨損與銑削用量，如按傳統(tǒng)思維進(jìn)行刀具旋轉(zhuǎn)機(jī)加，紙蜂窩必然會產(chǎn)生局部讓刀現(xiàn)象，從而在加工面產(chǎn)生大量毛刺。這種紙基蜂窩設(shè)計(jì)切削輕質(zhì)材料組合銑刀，切到發(fā)泡膠時(shí)，由于發(fā)泡膠疏松多孔，且孔分布不均勻，發(fā)泡膠和Nomex蜂窩的強(qiáng)度不一致，切削到密實(shí)的部位，切削力會升高，切削過程中，切屑排出不均勻，切削刀具NOMEX蜂窩進(jìn)入發(fā)泡肢拼縫時(shí)，切削力突變.切削力驟然增大及其切削力的突變會引起打刀和節(jié)點(diǎn)開膠現(xiàn)象，因此切削力的突增非常容易出現(xiàn)“打刀”現(xiàn)象，導(dǎo)致刀具破損嚴(yán)重，有時(shí)甚至將蜂窩拉起，造成Nomex蜂窩零件報(bào)廢。切削刀具的破損絕大部分是因切削發(fā)泡膠造成的。由于發(fā)泡膠兩邊為型號不同的Nomex蜂窩，且發(fā)泡膠縫的寬度也不嚴(yán)格的保持一致，兩邊的Nomex蜂窩即有可能為蜂窩壁，也有可能為蜂窩孔，這使得發(fā)泡膠被切削后，排出的環(huán)境不一樣，這樣同樣會導(dǎo)致切削力的波動(dòng)，切削力的劇烈波動(dòng)為切削力的后續(xù)切削帶來一定的困難。NOMEX蜂窩芯并不像金屬材料那樣，具有較強(qiáng)的塑性，存在黏性摩擦區(qū)域。在切削過程中，被切削部位如不能形成碎屑，必然擠壓或者撕扯蜂窩形成帶狀形態(tài)纏繞刀具，進(jìn)一步撕扯未加工面形成撕裂、缺口等缺陷。為了解決這一問題，工程應(yīng)用中，利用切削刃始終和切割方向一致的帶鋸旋轉(zhuǎn)刀具刃口，加工紙蜂窩材料，通過擠壓為線性刀具對材料的切割，割斷蜂格完成加工。由于帶鋸的切削速度低且鋸條有顫動(dòng)，加工的蜂窩表面質(zhì)量較差，毛刺依然很多。毛刺會影響蜂窩后續(xù)的膠接效果，需要人工打磨處理。而且?guī)т彽膽?yīng)用面有限，對于復(fù)雜輪廓及型面的蜂窩無法進(jìn)行加工。刀具旋轉(zhuǎn)完成的切削不能使切下來的蜂窩變成切屑，在遇到大面積Nomex蜂窩零件需要多路徑加工時(shí)，會干涉刀具的前進(jìn)，切下來的蜂窩甚至?xí)p繞主軸。

紙基蜂窩芯零件的成型方法主要是采用高速銑削加工，在高速銑削加工中紙蜂窩芯的機(jī)械加工存在固持難、切削性能差和易撕裂三大難點(diǎn)。紙基蜂窩芯零件的產(chǎn)品合格率很低。在高速銑削加工過程中所采用的固持方法都不同程度的使用了粘結(jié)材料。實(shí)踐證明，現(xiàn)有固持方法的固持穩(wěn)定性和可靠性較差，在高速銑削成型過程中無法達(dá)到可靠固持紙基蜂窩芯材料的目的。Nomex蜂窩芯NOMEX蜂窩零件加工具有非常典型的工藝流程。在Nomex蜂窩芯Nomex蜂窩零件典型工藝流程中，Nomex蜂窩芯零件的固持的情況決定著Nomex蜂窩芯Nomex蜂窩零件在加工過程中的狀態(tài)，如果固持狀態(tài)不理想，將會在加工過程中出現(xiàn)脫黏現(xiàn)象而導(dǎo)致將Nomex蜂窩芯拉起切傷的情況，Nomex蜂窩芯型面工裝的要求蜂窩芯用膠帶固持在墊板上，其主要步驟為：①清洗墊板或型面工裝表面；②將雙面膠帶鋪在墊板或型面工裝表面；③將蜂窩芯放置在墊板或型面工裝上；④因Nomex蜂窩芯零件為全型面結(jié)構(gòu)，并且Nomex蜂窩芯為一種柔性易變形的材料，故其定位基準(zhǔn)完全依靠型面工裝。為保證和后續(xù)膠接狀態(tài)時(shí)的對比檢查狀態(tài)，在保留蜂窩芯數(shù)控加工后數(shù)字量測量的同時(shí)，需要增設(shè)模擬量檢查的外形卡板，采用雙重控制措施來保證蜂窩芯型面的連續(xù)、光順，又能夠較為直觀地控制后續(xù)膠接時(shí)關(guān)注的蜂窩芯高度。

目前國內(nèi)關(guān)于蜂窩結(jié)構(gòu)的加工研究大都集中在順銑方法上，主要以理論和試驗(yàn)為主研究確定蜂窩材料各項(xiàng)動(dòng)、靜態(tài)力學(xué)性能和加工參數(shù)的方法。主要研究方法有實(shí)驗(yàn)法和有限元法。利用實(shí)驗(yàn)方法研究雙壁厚蜂窩材料共面壓縮的力學(xué)規(guī)律問題。對于動(dòng)態(tài)沖擊載荷下蜂窩芯材力學(xué)性能的反常規(guī)的逆銑方法幾乎沒有相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。在《機(jī)電機(jī)械》圖分類號：TP242文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：151-5519(2015)10-0224-021概論，上海飛機(jī)制造有限公司王倫公開的芳綸紙蜂窩芯的機(jī)械加工工藝分析文獻(xiàn)中，公開了對芳綸紙蜂窩芯切削力分解及切屑產(chǎn)生過程的分析，公開了根據(jù)理論研究，結(jié)合實(shí)踐分析的蜂窩加工時(shí)固持方案優(yōu)缺點(diǎn)的研究結(jié)果，認(rèn)為順銑比逆銑加工效果好，且原片刀以及帶粉碎體的原片刀能獲得質(zhì)量較好的蜂窩加工表面。認(rèn)為順銑時(shí)，切削力在與刀具主軸垂直面內(nèi)，可分解為兩個(gè)相互垂直：與刀具前進(jìn)方向相反的Fa的力，垂直與加工面向材料內(nèi)部的Fv的力。逆銑時(shí)，切削力在與刀具主軸垂直面內(nèi)，可分解為兩個(gè)相互垂直的力：與刀具前進(jìn)方向相同的Fa，垂直與加工面向材料外部的Fv，銑削加工蜂窩逆銑會產(chǎn)生一個(gè)撕裂蜂窩的力，而順銑則不會，主張加工蜂窩選擇順銑好。因此Nomex蜂窩零件加工順序是按圖5所示橫向區(qū)域①-橫向區(qū)域⑥，從上自下逐層向下加工的，最后到達(dá)蜂窩曲線加工型面的底部薄邊3。專用蜂窩組合刀具由橫向區(qū)域①上表面橫向進(jìn)給，逐層從橫向區(qū)域①向底層⑥加工的順序進(jìn)行銑切。然而螺旋刃圓柱銑刀12順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，刀具上升螺旋刃切削力產(chǎn)生的向上分力F2對蜂窩有向上的拉力,在拉力的作用下蜂窩薄邊容易被拉起并銑傷。由于Nomex蜂窩與金屬加工原理的不同，Nomex的切削力的產(chǎn)生機(jī)理復(fù)雜。在圖5所示的順銑加工順序顯示的受力中，銑削Nomex的刀具旋轉(zhuǎn)的銑削力由兩部分組成，一部分為底部圓盤銑刀產(chǎn)生的切割力，另一部分為上部鋸齒切削刃粉碎蜂窩產(chǎn)生的切削力，隨著切削量的不同，兩部分力的比例不斷的變化，單個(gè)切削因素的影響規(guī)律未知，各個(gè)因素之間是否存在交互的影響規(guī)律也不能確定，因而Nomex蜂窩的切削力規(guī)律呈現(xiàn)復(fù)雜性的特點(diǎn)，這給NOMEX蜂窩加工的數(shù)據(jù)處理帶來一定的難度。在刀具旋轉(zhuǎn)對蜂窩的受力分析中，P點(diǎn)為刀具旋轉(zhuǎn)切削Nomex蜂窩零件的時(shí)候蜂窩的受力。根據(jù)分力變化范圍可以發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)給方向Y，P點(diǎn)切削力的最大值和變化范圍是最小的，切削用量的變化對進(jìn)給方向切削力的影響最?。籞方向切削力F2的最大值和變化范圍是最大的，切削用量的變化對Z向切削力F2的影響最大。這是因?yàn)榻M合銑刀的呈45°螺旋刃，在垂直于進(jìn)給方向和z向的方向上撕扯力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于進(jìn)給方向。在X方向，切削寬度對方向切削力F1影響最顯著并且貢獻(xiàn)最大，隨著進(jìn)給速度的增加，切削力逐漸增加。主軸轉(zhuǎn)速對Y向切削力有顯著影響，主軸轉(zhuǎn)速的提高，切削力減小以及進(jìn)給速度的提高，切削力有小幅減少的趨勢。從切削力各個(gè)軸上變化的幅度來看，切削寬度對Z向力的影響更為顯著?？梢姡邢鲗挾葘η邢髁Φ挠绊懶Ч笥谶M(jìn)給速度的作用，切削寬度為影響切削力的主要因素；隨著切削深度的增加，切削力增大。隨著進(jìn)給速度的增加，切削寬度的等高線的間距增加，進(jìn)給速度的增加使得切削寬度對Z向力的影響強(qiáng)度減少，即兩者有負(fù)的交互作用。主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度對各個(gè)方向的影響規(guī)律不盡相同。若單純從減少Z向切削力的角度出發(fā)，在選擇切削用量時(shí)，首先考慮的是切削寬度，其次為切削深度，進(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)速的影響。它們是改變切削力方向的主要因素。經(jīng)初步分析，這是Nomex蜂窩銑刀高速旋轉(zhuǎn)，刀具與蜂窩接觸時(shí)形成作用力，動(dòng)態(tài)的剪切力和正壓力，在剪切力的作用下纖維被切斷，分離切屑。在正壓力的作用下，輕質(zhì)的蜂窩壁會發(fā)生變形，物體的變形是應(yīng)力在內(nèi)部傳遞的結(jié)果。應(yīng)力的傳遞速度與材料的波速有關(guān)系。由于蜂窩切削速度非常高，正壓力傳遞范圍較小，而隨著進(jìn)給速度的提高，單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)給量增大，相當(dāng)于單位時(shí)間內(nèi)動(dòng)態(tài)應(yīng)力傳播的速度快，材料的變形相應(yīng)增加，在切削速度不變的情況下，產(chǎn)生的毛刺就會增加。從上面的理論分析可以看出，蜂窩的相對變形實(shí)際上與切削速度與進(jìn)給速度的比值有一定的聯(lián)系，而且刀具螺旋刃需要傾斜的角度與型面的曲率半徑和刀具底面半徑有關(guān)。由于刀具底部的幾何尺寸較大，在切削的基平面內(nèi)，刀具的軸線不能與曲面的曲率半徑共線，而是要傾斜一定的角度，否則就會出現(xiàn)過切或者漏切的現(xiàn)象。另外，刀具螺旋刃傾斜時(shí)，刀具上部等效螺旋角也會發(fā)生變化。這些變化改變了刀具的有效切削參數(shù)，對切削力產(chǎn)生影響。根據(jù)蜂窩制造工藝特性，蜂窩在面內(nèi)呈各向異性，在Y方向和X方向的等效模量不同，刀具沿著不同方向進(jìn)給時(shí)，實(shí)際的切削過程也不同。切削過程中，切削力并不是固定的，即使在一個(gè)周期內(nèi)，也是有波動(dòng)的，這是因?yàn)镹omex蜂窩是Nomex紙粘結(jié)而成的，Nomex在制造過程中纖維鋪層并不均勻，纖維的方向也是隨機(jī)的。切削過程中，纖維的斷裂和切屑的分離不均勻，切削力必然會產(chǎn)生波動(dòng)。另外，切削力在周期末達(dá)到最大值時(shí)，波動(dòng)最為劇烈，原因大概有以下幾個(gè)方面：蜂窩由單倍壁厚過渡到雙倍壁厚，進(jìn)給方向上的蜂窩厚度發(fā)生變化導(dǎo)致刀具的沖擊。切削過程中，蜂窩紙板的壓縮破壞主要與紙蜂窩芯的結(jié)構(gòu)和蜂窩胞壁的屈曲有關(guān),在刀具邊緣，蜂窩芯格遭到破壞時(shí)留下切斷的蜂窩壁，它們失去了芯格整體狀態(tài)下的受力平衡，垂直于蜂窩壁的切削力必然會使蜂窩產(chǎn)生讓刀，致使表面毛刺太多且切削尺寸不準(zhǔn)確。雙倍蜂窩壁厚處是由兩層Nomex紙粘結(jié)而成的，粘結(jié)的時(shí)候浸膠工藝較難控制，浸膠的不均勻性也會導(dǎo)致切削力的波動(dòng)。圓盤銑刀只是將底都切斷，實(shí)際上側(cè)面并沒有切割，這樣在切削層中，沿著蜂窩孔格方向，已切割的部分與未加工部分的蜂窩依然連接在一起，被切割的蜂窩無法分離。切割后的已加工蜂窩層與圓盤銑刀的刀柄碰撞，阻礙刀具的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

蜂窩結(jié)構(gòu)本身是一種結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，這種結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的加工方式與傳統(tǒng)的方式不同，涉及到材料學(xué)、力學(xué)、熱學(xué)等多學(xué)科交叉的很多關(guān)鍵性技術(shù)。由于Nomex蜂窩加工是一個(gè)極度非線性的耦合過程，其中涉及到Nomex纖維力學(xué)性能的非線性、蜂窩幾何形狀的非線性、加工中邊界條件的非線性，并且還涉及強(qiáng)烈的熱力耦合，摩擦，接觸問題。對于這么復(fù)雜的系統(tǒng)級的非線性問題，非專注于非線性分析的強(qiáng)大軟件平臺很難解決。作為主要填充材料的蜂窩芯Nomex蜂窩零件，沿著軸向的上下型面為復(fù)雜的自由曲面，需要進(jìn)行雙面加工。Nomex蜂窩芯零件的加工技術(shù)作為一種新技術(shù)，存在著不斷發(fā)展完善的過程。而常用的Nomex蜂窩芯的幾何形狀都是正六邊形，選擇不同銑削方式，銑削力的方向和分解也不相同，這對各向異性的蜂窩材料來說至關(guān)重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處和現(xiàn)有技術(shù)存在的偏見，提供一種銑削效率高，在現(xiàn)有加工條件下減少加工過程中產(chǎn)生粉塵和提高加工效率，能夠延長蜂窩專用組合式銑刀壽命的薄壁蜂窩芯材曲線加工型面的加工方法，該方法不需要引進(jìn)先進(jìn)加工設(shè)備。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種薄壁蜂窩芯材曲線加工型面的加工方法，其特征在于包括如下步驟：在蜂窩曲線加工型面的加工過程中，將Nomex蜂窩零件毛坯2通過雙面膠帶4固持在工裝或墊板5上，并靜壓蜂窩毛坯；在蜂窩加工前期雙面膠帶4固持狀態(tài)好時(shí)，換用帶有圓錐盤回片銑刀15的蜂窩專用組合銑切刀具7進(jìn)行切削，改變蜂窩專用組合銑切刀具7的旋轉(zhuǎn)方向，由順時(shí)針旋轉(zhuǎn)切削改為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的方式對蜂窩芯材進(jìn)行切削；刀具和刀柄采用3°～5°的刀具擺角10，根據(jù)刀具加工型面軌跡9高速旋轉(zhuǎn)進(jìn)給，從上至下漸入豎向豎層加工區(qū)①，按①～⑥…豎層加工區(qū)順序逐層銑削蜂窩曲線加工型面；采用直徑大于蜂窩專用組合銑切的螺旋刃圓柱銑刀12端面直徑的圓錐盤回片銑刀15，按刀具旋轉(zhuǎn)方向8的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方式進(jìn)行切割粗加工；圓錐盤回片銑刀15首先進(jìn)入蜂窩曲線加工型面厚度方向底部薄邊上部的豎層加工區(qū)①，其次位于圓錐盤回片銑刀15上部的螺旋刃圓柱銑刀12，以3°～5°的刀具擺角10，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)進(jìn)入豎層加工區(qū)①上部，銑切已被圓錐盤回片銑刀15下傾斜切縫后的上面層，利用其螺旋銑刀刃上的鋸齒刃銑切豎層加工區(qū)①上部豎面蜂窩層，將已經(jīng)切斷部分銑切出3°～5°刀具擺角10的斜坡，將容易被拉起銑傷的，且位于蜂窩曲線加工型面底部的薄邊3最薄的豎面層蜂窩切削輪廓1先加工完，然后，以上述同理的加工方式，逐層按②～⑥…豎層加工區(qū)順序的加工分區(qū)，升程加工蜂窩曲線加工型面的其它部分。

發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果。

銑削效率高。本發(fā)明根據(jù)數(shù)控機(jī)床刀具既可以正向旋轉(zhuǎn)又可以逆向旋轉(zhuǎn)的特點(diǎn)和對蜂窩加工刀具結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,改變Nomex蜂窩零件加工的切削路線，選用非常規(guī)的逆向旋轉(zhuǎn),先加工曲線加工型面的薄邊①，在加工過程中采取逆向加工順序提高加工精度和表面質(zhì)量，薄邊豎層加工區(qū)①加工完后，按厚度方向逐層按②～⑥…豎層加工區(qū)順序的加工分區(qū)加工蜂窩曲線加工型面，升程逐層加工其它部分的加工順序，向不易銑傷的蜂窩曲線加工型面的厚邊區(qū)域加工,提高了加工效率、減少了加工損耗，通過加工過程中3°～5°的刀具擺角10對蜂窩的壓力，達(dá)到了蜂窩曲線加工型面薄邊不易被拉起并銑傷的效果。隨著圓錐盤回片銑刀15刀具楔角楔入的增加，螺旋刃圓柱銑刀12對已切割的豎向蜂窩條的縱向擠壓切削作用增強(qiáng)，刀具切入寬度、深度增加，利用螺旋銑刀刃上的鋸齒刃完成銑切豎層加工區(qū)①上部豎面蜂窩層，不僅銑削效率高，粉塵少，提高了功效和加工合格率，而且解決了蜂窩曲線加工型面薄邊易被拉起并銑傷的問題。

克服現(xiàn)有技術(shù)順銑比逆銑加工效果好偏見。且原片刀以及帶粉碎體的原片刀能獲得質(zhì)量較好的蜂窩加工表面。本發(fā)明采用蜂窩專用組合銑切刀具由順時(shí)針旋轉(zhuǎn)切削改為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的方式對蜂窩芯材進(jìn)行切削，刀具和刀柄采用3°～5°的刀具擺角10；根據(jù)刀具加工型面軌跡9高速旋轉(zhuǎn)進(jìn)給，從上至下漸入豎向豎層加工區(qū)①，按①～⑥…豎層加工區(qū)順序逐層銑削蜂窩曲線加工型面，蜂窩專用組合銑切刀具以3°～5°的刀具擺角，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)進(jìn)入銑切已被圓錐盤回片銑刀15下傾斜切縫后的豎層，利用其螺旋銑刀刃上的鋸齒刃銑切加工區(qū)①上部豎面蜂窩層，將已經(jīng)切斷部分銑切出3°～5°刀具擺角10的斜坡，相當(dāng)于在已被圓錐盤回片銑刀15傾斜切割后的上部蜂窩層的三角形豎面蜂窩條和切縫之間，形成了一個(gè)三角形豎面蜂窩條的楔子狀的張力懸臂，圓錐盤回片銑刀15的切入，使得未加工的蜂窩更容易被螺旋刃圓柱銑刀12鋸齒刃銑切斷裂，這就像在物體的兩端加上外力，使得物體更容易被鋸齒刃銑切剪斷一樣快捷的顯著效果。圓錐盤回片銑刀15刀具逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，克服了刀具對蜂窩有向上的壓力。3°～5°的刀具擺角壓力形成的銑切三角形區(qū)域，能保護(hù)蜂窩曲線加工型面薄邊不被拉起，減少了蜂窩曲線加工型面薄邊的破損。隨著進(jìn)給速度的增加，進(jìn)給速度提高，三個(gè)方向的切削力都會減少，單位切削長度所需要的時(shí)間縮短。螺旋刃圓柱銑刀12刀具與已被圓錐盤回片銑刀15下傾斜切縫的蜂窩條之間的摩擦減少。蜂窩曲線加工型面最薄邊加工完后，采用操作簡單易行且只需在加工區(qū)域粘貼雙面膠帶，加工前的準(zhǔn)備時(shí)間大大縮短。

減少了加工過程中產(chǎn)生的粉塵。本發(fā)明首先用硬質(zhì)合金螺旋刃立銑刀，將蜂窩試樣銑削成深度為10mm，槽間距為10mm的一系列的槽，然后換用蜂窩專用組合銑切刀具，采用圓錐盤回片銑刀15進(jìn)行銑削，機(jī)床回片銑刀具中心向來加工的槽橫向偏移Irma，切削過程中，切屑為整體式豎面蜂窩條，利用回片銑刀，己切削蜂窩條自動(dòng)分離，極少量被粉碎，幾乎不產(chǎn)生粉塵，蜂窩條兩頭稍微翹曲，并且能夠顯著改善粉塵問題。其次通過改變加工順序,將膠帶固持狀態(tài)不穩(wěn)定,經(jīng)常容易拉起的蜂窩曲線加工型面薄邊區(qū)域先加工到位,避免了加工一段時(shí)間后粉塵的大量積累導(dǎo)致脫膠現(xiàn)象,減少了Nomex蜂窩零件加工過程中的質(zhì)量隱患，能極大地提高固持效率。由于粘貼區(qū)域面積小，幾乎很少出現(xiàn)一塊雙面膠帶不夠用的情況，這樣就大大減少了膠帶與膠帶之間的對接部分。因此在目前的銑削參數(shù)下，在粗加工這種需要大量去除材料的工序中，利用其30°～45°螺旋角螺旋銑刀刃上的鋸齒刃銑切豎層加工區(qū)①上部豎面蜂窩層，銑切出3°～5°刀具擺角10的斜坡，將容易被拉起銑傷的，且位于蜂窩曲線加工型面底部的薄邊3最薄的豎面層蜂窩切削輪廓1先加工完，然后，以上述同理的加工方式，逐層按②～⑥…豎層加工區(qū)順序分區(qū)加工蜂窩曲線加工型面，升程加工其它部分，粗加工這種材料去除較多的工序，30°～45°螺旋角螺旋銑刀刃以較大的螺旋角實(shí)際增大的前角減小切削力，在一定程度上減緩前角質(zhì)點(diǎn)的磨損，切斷率明顯提高，毛刺變得短而稀，蜂窩芯條短而整齊，蜂窩結(jié)構(gòu)也尚未破損，幾乎不產(chǎn)生毛刺。能夠解決Nomex蜂窩加工中的粉塵多.危害大的問題。成本低、效果明顯。解決了目前很多企業(yè)為了保證薄邊加工的加工質(zhì)量,引進(jìn)價(jià)格昂貴的超聲波加工設(shè)備,節(jié)約了大量的成本，節(jié)約成本效果明顯。

延長了蜂窩專用組合式銑刀的壽命。本發(fā)明針對具有發(fā)泡膠縫隙的拼接Nomex蜂窩加工中經(jīng)常出現(xiàn)打刀，刀具破損嚴(yán)重，切削表面質(zhì)量差等現(xiàn)象，根據(jù)蜂窩曲線加工型面的要求，采用數(shù)控編程的方式，利用螺旋刃立銑刀銑削發(fā)泡膠縫隙，使用硬質(zhì)合金螺旋刃立銑刀首先加工發(fā)泡膠縫隙，硬質(zhì)合金螺旋刃立銑刀具有較高的剛度，蜂窩專用銑刀切過發(fā)泡膠縫時(shí)，銑削發(fā)泡膠縫隙后，后續(xù)加工刀具不會碰到發(fā)泡膠縫和出現(xiàn)打刀的現(xiàn)象及刀具破損嚴(yán)重的情況，切削力就不會突增，這就極大的延長了Nomex紙基蜂窩零件、蜂窩專用組合式銑刀的壽命，提高了加工過程的表面質(zhì)量和刀具的壽命，相比現(xiàn)有技術(shù)蜂窩專用組合式銑刀，沒有現(xiàn)有技術(shù)順銑切削刃粉碎已加工部分，避免了撕扯現(xiàn)象。接著換用蜂窩加工專用銑刀，加工Nomex蜂窩，切削力不會突變，出現(xiàn)突然拉起Nomex蜂窩零件的情況。

本發(fā)明在保證蜂窩邊緣質(zhì)量時(shí)，采用30°～45°刀具的楔角讓切削力分解到沿著蜂窩曲線加工型面厚度的方向。在刀具的底面，沒有讓刀現(xiàn)象，底面毛刺較少，蜂窩芯芯格保持完好，蜂窩加工后狀態(tài)很穩(wěn)定。

附圖說明

圖1是本發(fā)明薄壁蜂窩芯材曲線加工型面的加工示意圖。

圖2是圖1刀具逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)及受力狀態(tài)的示意圖。

圖3是本發(fā)明蜂窩專用組合式銑刀的構(gòu)造示意圖。

圖4為現(xiàn)有技術(shù)刀具順時(shí)針旋轉(zhuǎn)及其受力狀態(tài)的示意圖。

圖5是現(xiàn)有技術(shù)常規(guī)加工順序示意圖。

圖中：1切削輪廓，2 Nomex蜂窩零件毛坯，3蜂窩曲線加工型面薄邊，4雙面膠帶，5工裝或墊板，6加工區(qū)域，7蜂窩專用組合銑切刀具，8刀具旋轉(zhuǎn)方向，9刀具加工軌跡,10刀具刀具擺角10,11刀柄,12螺旋刃圓柱銑刀,13平鍵,14 T形座螺紋檔圈,15圓錐盤回片銑刀16圓錐片銑刀楔角。

具體實(shí)施方式

參閱圖1-圖3。在以下描述的實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明，加工機(jī)床選用五坐標(biāo)高速銑床，基于大型非線性有限元軟件ABAQUS，利用PYTHON語言進(jìn)行二次開發(fā)，編寫多種蜂窩幾何建模和網(wǎng)格劃分的ABAQUS插件，調(diào)用ABAQUS內(nèi)核，實(shí)現(xiàn)幾何建模和網(wǎng)格劃分的自動(dòng)化。程序編制時(shí)利用CATIA軟件構(gòu)成的加工模塊、VERICUT模塊和VERICUT軟件開發(fā)的由NC程序驗(yàn)證模塊、機(jī)床運(yùn)動(dòng)仿真模塊、優(yōu)化路徑模塊、多軸模塊、高級機(jī)床特征模塊、實(shí)體比較模塊和CAD/CAM接口等模塊組成數(shù)控加工仿真系統(tǒng)進(jìn)行NC程序優(yōu)化。針對目前應(yīng)用較多的組合式蜂窩加工專用銑刀，在加工蜂窩前，先利用硬質(zhì)合金螺旋刃立銑刀單獨(dú)加工發(fā)泡膠，將Nomex蜂窩零件的待加工部分切槽，然后利用圓錐盤回片銑刀15進(jìn)行切削，解決組合銑刀發(fā)泡膠導(dǎo)致刀具破損嚴(yán)重的問題。

在蜂窩曲線加工型面的加工過程中，將Nomex蜂窩零件毛坯2通過雙面膠帶4固持在工裝或墊板5上，將固持好蜂窩芯毛坯材料的上表面固持平臺放置在機(jī)床工作臺面上，并靜壓蜂窩毛坯；在蜂窩加工前期雙面膠帶4固持狀態(tài)好時(shí)，換用帶有圓錐盤回片銑刀15的蜂窩專用組合銑切刀具7，改變蜂窩專用組合銑切刀具7的旋轉(zhuǎn)方向，啟動(dòng)加工程序進(jìn)行銑削，由順時(shí)針旋轉(zhuǎn)切削改為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的方式對蜂窩芯材進(jìn)行切削；刀具和刀柄采用3°～5°的刀具擺角10，根據(jù)刀具加工型面軌跡9高速旋轉(zhuǎn)進(jìn)給，從上至下漸入豎向豎層加工區(qū)①，按①～⑥…豎層加工區(qū)順序逐層銑削蜂窩曲線加工型面；采用直徑大于蜂窩專用組合銑切的螺旋刃圓柱銑刀12端面直徑的圓錐盤回片銑刀15，按刀具旋轉(zhuǎn)方向8的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)方式進(jìn)行切割粗加工；圓錐盤回片銑刀15首先進(jìn)入蜂窩曲線加工型面厚度方向底部薄邊上部的豎層加工區(qū)①，其次位于圓錐盤回片銑刀15上部的螺旋刃圓柱銑刀12，以3°～5°的刀具擺角10，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)進(jìn)入豎層加工區(qū)①上部，銑切已被圓錐盤回片銑刀15下傾斜切縫后的上面層，利用其螺旋銑刀刃上的鋸齒刃銑切豎層加工區(qū)①上部豎面蜂窩層，將已經(jīng)切斷部分銑切出3°～5°刀具擺角10的斜坡，將容易被拉起銑傷的，且位于蜂窩曲線加工型面底部的薄邊3最薄的豎面層蜂窩切削輪廓1先加工完，然后，以上述同理的加工方式，逐層按②～⑥…豎層加工區(qū)順序的加工分區(qū)，升程加工蜂窩曲線加工型面的其它部分。

固持平臺只有固持底面為平面的Nomex蜂窩芯零件的通用平臺和平臺表面為特殊型面的專用固持平臺兩種，用于加工第一個(gè)型面時(shí)可以選用通用平臺，對于兩面都為型面的Nomex蜂窩零件，加工第二個(gè)型面時(shí)，可以采用第二種專用固持平臺，必要時(shí)可以選用通用性強(qiáng)的磁性平臺。固持工藝有雙面帶固定法、聚乙二醇固持方法、真空吸附固持法和基于磁場和摩擦學(xué)原理的固持方法四種之一，本實(shí)施例選用雙面帶固定法。雙面帶固定法雖然提供的固持力較小，在蜂窩削加工過程中經(jīng)常出現(xiàn)固持力不足，蜂窩曲線加工型面蜂窩被拉起缺陷，由于雙面粘結(jié)帶法操作和原理比較簡單，因此可以考慮利用雙面膠帶的一面粘結(jié)蜂窩底面，一面粘結(jié)工裝平臺實(shí)現(xiàn)固定，將Nomex蜂窩零件毛坯2通過雙面膠帶4固持在工裝或墊板5上,通過沙袋對蜂窩毛坯進(jìn)行靜壓30分鐘。蜂窩芯Nomex蜂窩零件的固持方法主要取決于蜂窩芯Nomex蜂窩零件的面積大小。采用的固持方法時(shí)，不排除聚乙二醇固持方法和基于磁場和摩擦學(xué)原理的固持方法，或者當(dāng)蜂窩芯總體面積相對較大時(shí)，加工區(qū)域仍然采用雙面膠連接Nomex蜂窩零件與工作臺，非加工區(qū)域上表面覆蓋一層薄膜，通過真空的吸附力來完成對Nomex蜂窩零件的固持。

在蜂窩芯的加工過程中，先用沙袋對固持在工裝或墊板(5)上的蜂窩毛坯(2)進(jìn)行之多30分鐘的靜壓；蜂窩毛坯(2)靜壓后，用硬質(zhì)合金螺旋刃立銑刀刀具在待加工層，切出寬度大于或等于螺旋刃立銑刀刀柄直徑，一系列的槽間距W小于等于螺旋刃立銑刀半徑R的切槽。

圓錐盤回片銑刀15粗加工選用楔角30°～45°的無齒銑刀片，精加工過程中的外形加工和型面加工選用金剮石刀片。

為了解決組合銑刀加工發(fā)泡膠導(dǎo)致刀具破損嚴(yán)重的問題，根據(jù)蜂窩曲線加工型面的要求，采用數(shù)控編程的方式，用整體硬質(zhì)合金螺旋刃立銑刀單獨(dú)加工發(fā)泡膠，蜂窩芯Nomex蜂窩零件第一面以拼縫線和毛坯邊界為基準(zhǔn)找正后，將Nomex蜂窩零件固持在墊板上加工，第二面加工時(shí)以第一面加工出的型面為基準(zhǔn)，將Nomex蜂窩零件固持在專用的型面銑夾上，利用螺旋刃立銑刀銑削發(fā)泡膠縫隙；加工發(fā)泡膠縫隙完畢后，換用帶有圓錐盤回片銑刀15的蜂窩專用組合銑切刀具7進(jìn)行切削，機(jī)床中心向加工的切槽橫向偏移Irma，刀柄沿著切槽方向以3°～5°的刀具擺角10，按①～⑥…豎層加工區(qū)加工分區(qū)順序進(jìn)給進(jìn)行銑削。

硬質(zhì)合金螺旋刃立銑刀的刀具參數(shù)選用圓片直徑D40mm-501mm，刀柄直徑D8mm-13mm，刀具的總高度為50-70mm。為了保證一次的切割寬度至少為一個(gè)蜂窩孔格，切削深度的最大值不大于所選刀具刀柄的高度與夾持高度之差，切削深度為5mm-30mm，切削寬度大于5mm。螺旋刃立銑刀將蜂窩銑NOMEX蜂窩零件的待加工部分削成深度至少為10mm，槽間距至少為10mm的一系列的切槽，然后換用圓錐盤回片銑刀15進(jìn)行切削，機(jī)床中心向加工的槽橫向偏移Irma，刀柄沿著切槽方向進(jìn)給，進(jìn)給圓片銑蜂窩層通過高速旋轉(zhuǎn)，圓錐盤回片銑刀15以很小楔角對NOMEX蜂窩進(jìn)行線縫切割，將豎層加工區(qū)切割成相當(dāng)于懸臂粱的銳角三角形蜂窩豎條，使蜂窩在較小的變形和較高的應(yīng)變率狀態(tài)下把蜂窩切斷，這樣可以避免已加工蜂窩層阻礙刀具的進(jìn)給和已加工蜂窩曲線加工型面與未加工蜂窩曲線加工型面難以分離的問題。采用圓錐盤回片銑刀15進(jìn)行銑削時(shí)，圓錐盤回片銑刀15按刀具旋轉(zhuǎn)方向8的逆時(shí)針，高速旋轉(zhuǎn)的同時(shí)沿著同一方向作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，將刀具繞軸線的旋轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)化為弧度，約束軸線在非進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向的平動(dòng)自由度，按刀具加工軌跡9對蜂窩曲線加工型面薄邊區(qū)域①進(jìn)行粗精加工，高速旋轉(zhuǎn)的底部圓錐盤回片銑刀15沿著蜂窩孔格方向?qū)⒎涓C曲線加工型面Nomex蜂窩芯，將蜂窩曲線加工型面底部纖維切斷，使切削加工中的材料進(jìn)入高應(yīng)變和高應(yīng)變率的階段發(fā)生彈性變形及其塑性變形，直至最終切斷纖維將被切割的蜂窩切屑分離，切割不產(chǎn)生粉塵。蜂窩加工組合銑切刀具刃端鋸齒部分將圓錐盤回片銑刀15切割斷的三角區(qū)蜂窩粉碎，避免切斷后的三角帶狀蜂窩條阻礙刀柄的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和加工部分纏繞主軸。粗精加工刀具旋轉(zhuǎn)速度n＝3000轉(zhuǎn)/分-20000r/min，進(jìn)給速度f＝1200mm轉(zhuǎn)/分；圓錐盤回片銑刀15盤片刀加工的轉(zhuǎn)速可以為333r/s，盤片刀的半徑R＝30mm，最大靜摩擦因數(shù)μ＝0.5；為了保證一次的切割寬度至少為一個(gè)蜂窩孔格，切削深度的最大值不大于所選刀具刀柄的高度與夾持高度之差，切削深度為5mm-30mm，切削寬度大于5mm。

參閱圖4。蜂窩專用組合銑切刀具7包括正反向T形對合的刀柄11和圓柱體周向上制有螺旋傾斜切削刃的螺旋刃圓柱銑刀12，以及從所述螺旋刃圓柱銑刀底部端面臺階孔伸入，通過T形座螺紋檔圈14鏍接的可換圓錐片銑刀15，其中，螺旋刃圓柱銑刀12通過平鍵13固聯(lián)在刀柄11的T形圓柱上，且所述的螺旋傾斜切削刃12刃口上制有鋸齒刃。

本發(fā)明特別參照優(yōu)選的實(shí)施例來說明和展示，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，可以在形式上和內(nèi)容上作出改型而不偏離本發(fā)明精神和范圍。