[发明专利]一种加工陶瓷基复合材料型面的复合式机床

说明书

技术领域

本发明涉及一种加工陶瓷基复合材料型面的复合式机床，属于加工高硬度、高脆性材料回转体型面、特别是天线罩产品的加工设备领域。

背景技术

随着导弹武器向机动控制、远距离精确方向发展，弹头天线罩作为集热、力、电性能多种功能于一体的关键部件，越来越成为影响装备发展的重要因素，在导弹武器系统技术攻关中，天线罩材料及制备技术被列为关键技术之首。

目前，用陶瓷基复合材料加工天线罩产品，还没有现成的加工经验可以借鉴。与传统产品相比，新型弹头天线罩产品技术含量高、生产难度大，就加工而言，其难度主要体现在：（1）产品价值高，不能出现任何失误； (2) 切削性能差，陶瓷基材料的加工不同于金属材料或传统玻璃钢材料，需要对刀具材质、切削要素等进行研究；（3）型面加工困难，尤其是天线罩体内型面的加工深度接近1米或以上，增加了型面加工的难度。

若采用传统加工方式，其表面粗糙度、加工精度及工效都不尽人意；需要车磨工序同时加工一个金属部件，通常的作法是：先在车床上进行精加工，预留0.18mm 的磨削余量，然后卸掉工件，再到磨床上进行磨削，最终达到产品图纸的设计要求。若工件的表面质量要求不是很高时，则可只进行车削加工即可，不必再进行磨削加工。

而对陶瓷基材料而言，只用车削的方式无法满足设计要求。因为这种陶瓷基材料的成型方式是先成型一种编织物，烧结复合后，工件表面会有大量的排列有序的织物编织“坑”，加工时，会出现纤维组织与其相结合的凹陷区域交错出现的情况；在车削加工的过程中，会出现明显的峰谷交错现象，严重影响产品的表面质量，而且，车削加工的工效很低。同时，又由于陶瓷基复合材料本身所具有的脆性、热稳定性、大硬度等特性，给如天线罩产品类似的具有的回转型型面产品的加工带来相当大的难度。具体表现在：1）型面切削性能差，且只可用车削的方式，加工表面质量不平整，无法达到设计要求；2）用导热性能差的刀具材料车削加工时对刀具的损耗严重，特别是天线罩体内型面的加工深度需达L=980mm以上，普通型刀杆的刚性无法满足加工要求；3）该陶瓷基复合材料属于脆性材料，处于应力状态时，会产生裂纹，甚至断裂而导致该材料失效。4）该材料属于耐高温、防热、透波兼承载一体化的高性能天线罩材料，比强度高、硬度大，车削加工性能差。

至目前为止，还没有看到有能够符合加工陶瓷基复合材料回转体产品特殊要求的机加工设备的相关报道。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种可提高陶瓷基复合材料型面的加工精度、提高工效、简化操作并可有效降低成本、适用于陶瓷基复合材料型面加工的复合式机床。     为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种加工陶瓷基复合材料型面的复合式机床，包括一卧式数控车床，在卧式数控车床前端的床头箱和后端尾座之间的车床床身上装有一可随该机床床身上的导轨进行X向位移的大托板，以及固装于大托板上方与X向垂直设置的丝杠及燕尾槽结构连接的电动四工位刀架；该电动四工位刀架由刀架支座和与其上方固接的刀台组装而成；其特点为，它还设置有：

一直角板式的基座支架，两个互为垂直的板面上各设有2个纵向设置的矩形通槽；该垂直板面用螺栓通过其上的矩形通槽与刀架支座的一侧面固定连接；

一电动磨削系统总成，包括依次连接的车磨削刀具、传动轴、轴承箱和交流伺服电机；其中，轴承箱固装于基座支架的水平板面上；

在轴承箱位于基座支架与刀架支座相接面一侧外壁上，水平固装有一直角形的装夹支架，该装夹支架的直角边同时与刀台四周中部水平设置的刀柄槽卡装固定；电动磨削系统总成通过该装夹支架和基座支架与电动四工位刀架组装构成一刚性组合体；该刚性组合体底端通过燕尾槽结构在大托板顶部随其丝杆传递的动力进行Z向位移。

上述的电动磨削系统总成从前至后依次设置有车磨削刀具、传动轴、轴承箱和交流伺服电机；其中，车磨削刀具的尾端与传动轴的轴头相接；传动轴的尾端通过一套筒式联轴节与穿设于轴承箱内腔的连接轴的前端固接，位于套筒式联轴节的轴承箱的前端处装有一连接法兰；连接轴的尾端通过一连轴节与交流伺服电机的驱动轴连接；在轴承箱的后端通过一马达连轴节外壳体与交流伺服电机的壳体连接。

上述传动轴的外侧套装有一刀杆体；该刀杆体的前端位于车磨削刀具与传动轴相接处装有一端盖，在端盖的内侧装有支撑刀杆体和传动轴的滚动轴承；刀杆体的尾端与连接法兰固接；在连接轴与轴承箱壳体之间装有支撑连接轴的轴承。