[发明专利]一种复合材料管状蜂窝曲面的超声辅助磨削加工方法

说明书

本发明公开了一种复合材料管状蜂窝曲面的超声辅助磨削加工方法，具有如下步骤：将复合材料管状蜂窝固定在工装上，将杯形砂轮安装到超声刀柄上，将超声刀柄安装到机床主轴上；在超声振动作用下沿刀轨对复合材料管状蜂窝曲面进行粗加工，获得具有阶梯形状的复合材料管状蜂窝构件；换用球头砂轮，将球头砂轮安装到超声刀柄上，将超声刀柄安装到机床主轴上，在超声振动作用下沿刀轨对复合材料管状蜂窝曲面进行精加工，去除阶梯和剩余加工余量，获得高质量的复合材料管状蜂窝构件加工曲面。本发明采用超声辅助磨削加工方法，具有加工损伤少、加工质量好、加工精度高、磨屑不容易堵塞砂轮的优点，可以实现复合材料管状蜂窝的低损伤高面形精度加工。

技术领域

本发明涉及复合材料管状蜂窝加工技术领域，尤其涉及一种复合材料管状蜂窝曲面的超声辅助磨削加工方法。

背景技术

传统天线反射面板多采用碳纤维复合材料蒙皮和铝蜂窝夹芯的夹层结构，但是异质结构反射面板在极端环境下的非均匀热变形会导致面形精度稳定性差。全碳纤维反射面板可以解决异质结构导致的非均匀热变形问题，满足天线反射面板的高精度稳定性要求。根据公开号为CN201810813952.3的专利文献所述，全碳纤维反射面板根据夹芯结构可以分为格栅结构反射面板、碳蜂窝夹层结构反射面板和复合材料管状蜂窝结构反射面板。其中，格栅结构稳定性和刚性较好，成型精度高，但其成型和设计难度较高；碳蜂窝夹层结构兼具格栅结构的优点，但由于国外的技术封锁，碳蜂窝价格极高，无法在国内实现大规模使用；复合材料管状蜂窝结构由碳纤维复合材料薄壁圆管经周期阵列排布后粘接成型而成，力学性能与前两种结构相似，在国内的理论研究和制造工艺比较成熟，成型难度较低，因此复合材料管状蜂窝结构是目前国内可实现天线反射面板的高精度高稳定性要求的一种较易实现的结构。

天线反射面板具有复杂型面，为实现蒙皮与夹芯的可靠胶接装配，需要对复合材料管状蜂窝夹芯进行二次加工。根据公开号为CN201710808999.6和CN201810157494.2的专利文献所述，针对复合材料和蜂窝结构，采用高速铣削的加工方法，由于复合材料管状蜂窝的面内刚度较弱，在切削力作用下极易出现蜂窝让刀变形、复合材料管脱粘、复合材料管压溃、管壁撕裂的现象，影响复合材料管状蜂窝的结构完整性和面形精度；同时高速铣削复合材料蜂窝加工出的表面会产生毛刺、分层等加工损伤，会影响阵列复材管与蒙皮胶接装配面的胶接可靠性。若采用传统磨削方式代替铣削，磨削产生的磨削又容易堵塞砂轮，导致滑擦产生的热量大幅增加，烧伤加工表面。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种复合材料管状蜂窝构件的超声辅助磨削加工方法。本发明采用的技术手段如下：

一种复合材料管状蜂窝构件的超声辅助磨削加工方法，包括如下步骤：

S1、将复合材料管状蜂窝固定在工装上，将杯形砂轮安装到超声刀柄上，将超声刀柄安装到机床主轴上，测量杯形砂轮的端面跳动，使杯形砂轮的端面跳动满足要求；

S2、根据所需的复合材料管状蜂窝曲面面形、砂轮尺寸、阶梯高度和精加工曲面的加工余量确定刀轨，在超声振动作用下沿刀轨对复合材料管状蜂窝曲面进行粗加工，获得具有阶梯形状的复合材料管状蜂窝构件；

S3、换用球头砂轮，将球头砂轮安装到超声刀柄上，将超声刀柄安装到机床主轴上，测量球头砂轮的端面跳动，使球头砂轮的端面跳动满足要求，根据所需的复合材料管状蜂窝曲面面形和砂轮尺寸确定刀轨，在超声振动作用下沿刀轨对复合材料管状蜂窝曲面进行精加工，去除阶梯和剩余加工余量，获得高质量的复合材料管状蜂窝构件加工曲面。

进一步地，所述杯形砂轮和所述球头砂轮均为电镀砂轮。

进一步地，所述步骤S1中，所述杯形砂轮的端面跳动满足要求指的是所述杯形砂轮的端面跳动范围小于等于3μm。