[发明专利]复合材料受限空间矩形非连续内壁涂层抛光装置及方法

说明书

本发明公开了一种复合材料受限空间矩形非连续内壁涂层抛光装置，所述的装置包括砂带机运动部件、夹具和床身部件，砂带机运动部件具有X、Z轴运动机构，夹具用于夹持复合材料构件并实现分度运动，床身部件用于固定夹具且具有Y轴运动机构；砂带机运动部件安装在床身部件上。本发明采用高刚度整体工具结构形式、超长切削区和小尺寸工具头部结构实现受限空间大长径比的矩形非连续内壁表面涂层抛光；通过小尺寸砂带机构和复合材料构件360°回转分度专用夹具实现一次装夹内完成矩形内壁四面加工，且内壁四角处无圆角过渡呈90°。本发明提高了矩形内壁尺寸精度、位置精度，减少装夹次数，在保证涂层表面质量的同时，极大地缩短了加工周期。

技术领域

本发明涉及一种加工方法及装置，属于复合材料机械加工领域，尤其是涉及一种复合材料受限空间大长径比矩形非连续内壁涂层抛光装置及方法。

背景技术

复合材料构件因具有轻质高强、可设计性等优势，在航空航天等领域得到广泛应用。复合材料构件表层常涂覆0.5-2mm厚度的树脂涂层，为满足构件间装配要求，需要对表面涂层进行打磨抛光，当复合材料构件结构复杂，尤其是在截面宽40mm、高40mm和长220mm的矩形内壁表面涂层加工时，由于受限空间和大长径比(＞5)，常规工艺可达性差，为其自动化高效加工带来极大的困难。

目前，复合材料矩形内壁涂层的抛光存在加工自动化程度低，加工效率低，尺寸精度、位置精度以及表面质量难以保证等问题，尤其对于受限空间、大长径比和内壁表面非连续的特征构件，常规工艺方法因尺寸受限、大长径比工具刚度不足和非连续面刀具适应性差而难以实现自动化加工，实际生产中不得已采用手工打磨方式，加工质量难以保证。

在文献资料及专利检索中，尚未发现针对复合材料受限空间大长径比矩形内壁涂层的表面加工方法及装置。航天材料及工艺研究所设计了一种碳纤维复合材料大深度不贯通方孔加工装置及方法(申请公开号CN103950065)，公开了一种用于复合材料方孔加工的装置及方法，该方法采用铣削刀具加工复合材料筒体端部外表面上的若干径向方孔，不能用于轴向深孔的加工，且采用圆柱形刀具，在方孔转角处因存在圆弧过渡而无法实现直角切削；此外，航天材料及工艺研究所还设计了一种复合材料筒体端框自动钻孔装置(申请公开号CN 104175364 A)，公开了一种用于带有端框的复合材料筒体的轴向钻孔装置及方法，但该方法用于轴向小圆孔钻削加工，无法实现深腔方孔加工；哈尔滨工业大学设计了一种加工方孔的电火花加工装置的主轴执行机构及采用该执行机构实现的加工方法(申请公开号CN 106041232 A)，公开了一种电火花方孔加工装置及方法，但无法胜任长径比较大的方孔，且电火花加工无法实现复合材料表面涂层加工；沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司设计了一种航空发动机零件封严涂层的加工方法(申请公开号CN105312643 A)，公开了一种零件表面涂层的加工方法，采用铣削刀具去除多余涂层，但由于采用传统机床，无法胜任受限空间大长径比内孔的涂层加工。如何实现复合材料大长径比矩形内壁涂层抛光加工及保证其加工质量是企业亟待解决的难题。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种能克服现有复合材料大长径比矩形非连续内壁涂层抛光技术困难，特别是受限空间内壁涂层表面打磨抛光难题的复合材料受限空间矩形非连续内壁涂层抛光装置及方法。

本发明所采用的技术方案如下：

复合材料受限空间矩形非连续内壁涂层抛光装置，包括砂带机运动部件、夹具和床身部件，所述的砂带机运动部件具有X、Z轴运动机构，所述的夹具用于夹持复合材料构件并实现分度运动，所述的床身部件用于固定夹具且具有Y轴运动机构；所述的砂带机运动部件安装在床身部件上；