[发明专利]弹性支架数控加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种弹性支架的数控加工方法，尤其是涉及高轨道卫星光学敏感器产品轴系组件实现长寿命、高可靠性能的关键方法。

背景技术

摆动式红外地球敏感器应用于高轨道卫星平台上的众多卫星，需求量大。轴系是该类型红外地球敏感器上的重要组成部分。提高轴系的长寿命、高可靠是五院“十五”可靠性增长项目。而弹性支架又是摆动式红外地球敏感器轴系组件中的重要零件，支撑摆镜，它的质量是能否实现整个红外地球敏感器实现长寿命、高可靠的关键。

1)弹性支架形状复杂，(如图1所示)，弹簧片厚度薄，易变形，关键尺寸即弹簧片的厚度的公差要求严格，尺寸控制比较难。

2)内外圆弧需要用非标准的成型铣刀加工出圆角，(如图2所示)，且要求内外圆弧处与平面平滑过渡。

3)由于弹性支架的需求量与日俱增，要进行批量生产，这就要求有稳定的工艺，有较高的合格率，且加工的零件尺寸一致性好。

弹性支架以往曾进行过多个回合的加工，一直是采用传统的手工加工方式。但由于受客观条件所限，加工出的零件，不论是合格率，还是质量都远远不能满足型号的需要。

1)传统加工尺寸控制不稳定，波动大，超差严重，合格率低。

我们曾对用传统方法加工的某批次弹性支架的弹簧片的厚度1、厚度2和厚度4(见表1)的123个计量结果进行了分析。

结果：X_max＝48mm，X_min＝35mm，极差R＝13mm，将数据分为14组，即k＝14mm，则组距h＝R/k＝13/14＝0.92≈1，因为最小测量单位是1，所以取界限值为0.5，将各计量数据对号入座，得各组尺寸频数分布表：

表1 传统加工方法某批次弹性支架关键尺寸频数分布表

分别按数据值和频数值比例画横坐标和纵坐标，画直方图，如图3所示，从图中可以看出，尺寸波动大，且有一大部分落在了公差范围外。经统计，合格尺寸约占66％。但综合考虑其它因素，则该批次合格率不足20％。

2)传统加工很难保证拐角处的壁厚要求，也很难保证内外圆弧处的平滑过渡。

3)传统加工受人为因素影响比较大，加工者的经验、身体状况、情绪等因素都会影响到加工的质量。由于弹性支架的尺寸精度要求高，加工者的注意力需要长时间保持高度集中，难免会产生疲劳。加上批量化的要求，很难保证尺寸的一致性和零件的合格率。

4)由于手动设备本身的局限性，加工时冷却不充分，加工产生的热量散不出去，造成加工应力比较大。因此工艺上需要进行多次的热处理以消除加工应力，这就造成了加工周期长，效率低，很难保证进度的要求。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种弹性支架的数控加工方法，该方法能够保证弹性支架的合格率达到85％，并能够批量生产。

本发明的技术解决方案是：弹性支架数控加工方法，所述的弹性支架为一个圆环连接三个均布的异型弹簧片，中心处为空心轴，空心轴的上半部分为锥面；步骤如下：

(1)对待加工棒料按照弹性支架的设计图纸进行粗车，其中，外圆尺寸单边留0.5±0.1mm余量，轴向留0.75±0.05mm余量，留工艺夹头长度大于8mm，空心轴内孔留余量0.5±0.01mm；

(2)对粗车后得到的工件进行时效处理，去除应力；

(3)夹住工艺夹头，对经过步骤(2)处理后的工件进行数控精车，去除步骤(1)中所述的余量，并在外圆端面精镗出六个均布的铣工安装孔，加工完成后切段工艺夹头；

(4)对步骤(3)处理后的工件进行高低温循环处理，稳定工件尺寸及进一步消除机加应力；

(5)将步骤(4)处理后的工件安装在胎具上进行数控精铣，精铣时先采用内圆弧刀具铣弹性支架的弹簧片的内圆弧，然后采用外圆弧刀具铣削弹性支架的弹簧片的外圆弧，要求铣削过程中，对三个弹簧片循环进行铣削，并且刀具在每个弹簧片的铣削方向一致；最后铣去弹簧片之间的三个扇形区，采用尖角刀具去除铣削时产生的毛刺；

精铣过程中，切削深度不大于0.2mm，精铣余量不高于0.05mm，主轴转速高于5000r/min，进给速度小于250mm/min；

所述的胎具包括底座、安装片、组合压板，底座具有三角稳固支撑的结构，工件的六个铣工安装孔配装在安装片的中心安装孔上，安装片固定在底座上，组合压板外圈安装在安装片上，固定在外圈的楔形块将工件压紧；

所述的刀具采用成型刀具，包括内圆弧刀具、外圆弧刀具和尖角刀具，要求刀具圆角与弹性支架上弹簧片的内、外圆弧要求一致；