[发明专利]一种蜂窝芯材料构件加工设备

说明书

技术领域

本发明属于切削机床，尤其与一种蜂窝芯材料构件加工设备有关。

背景技术

蜂窝芯材料是一种仿照自然界蜜蜂筑建的六角形蜂巢结构原理制成的材料。纸基蜂窝芯材料具有重量轻、密度小、比强度比刚度高等优点，具有良好的自熄性能、优良的化学特性等特点，使其在近几十年内被广泛的应用在航空、航天和潜艇等设计要求较严格的结构上。

纸基蜂窝芯材料由于其特殊的材料性能和结构特点，在数控机床加工中存在不少难点 ：1、构件为多孔薄壁结构，横向无法承受切削力；2、构件为柔性材料，无法象刚性材料那样夹装定位；3、应用于航空航天潜艇等结构上的蜂窝芯材料构件均具有曲面结构，又是非线形尺寸，加工要求高，质量控制无法使用常规手段保证；4、纸质材料经切削加工后容易产生大量的粉尘，影响加工机场本身和操作工人健康；5、纸基蜂窝芯材料构件不能出现油污，否则会使后续胶接过程出现脱胶现象。所以纸基蜂窝芯材料工件加工无法像金属零件那样装夹定位和切削，为保证产品有较高的精度和表面质量，从而对数控加工机床、刀具、工装、切削参数、编程方法、数控加工中的过程控制以及质量控制等方面均提出了专门性要求。目前，常用的纸基蜂窝芯材料工件的夹装普遍采用双面胶粘贴固定，在加工过程中容易脱开，导致局部翘起或整体脱落，影响加工。 

发明内容

本发明目的旨在解决纸基蜂窝芯材料工件加工无法像金属零件那样装夹定位和切削、加工过程中容易出现粉尘以及不能出现油污等技术问题，提供一种适合于蜂窝芯材料构件加工设备。

为此，本发明采用以下技术方案：一种蜂窝芯材料构件加工设备，包括高架墙式床身、由床身上的导轨支撑在X轴方向移动的横梁、驱动横梁移动的直线电机、由横梁上的导轨支撑在Y轴方向移动的拖板、与拖板通过导轨滑块连接并在Z轴方向移动的滑枕、安装于滑枕底端能实现C轴旋转和A轴摆动的五轴头和控制X、Y、Z、C、A五轴联动的控制系统，拖板和滑枕的移动都采用伺服电机经丝杆副驱动，五轴头包括C轴旋转轴、A轴摆动轴和安装于A轴摆动轴上用于驱动刀具运动的电主轴，C轴旋转轴伸入滑枕内腔由轴承支撑安装并由力矩电机驱动旋转，A轴摆动轴由安装在五轴头叉形壳体两侧的一组力矩电机驱动旋转，其特征是，所述的加工设备还包括吸尘装置和工件固持装置；工件固持装置设于两个分立的作为床身的高架墙之间，包括底座、磁性件、上表面作为工件支撑面的平台板和装于铁粉容器内的铁粉，底座上表面设置至少一个凹槽，平台板主要由多块间隔设置的纯铁条和铝条紧密排列组成，纯铁条横向厚度大于铝条，平台板盖装于底座上表面，纯铁条轴向与所述凹槽长度方向不平行，磁性件包括滑座和多块间隔固定铺设于滑座上表面并与所述纯铁条和铝条对应的纯铁块和磁钢块，滑座两侧设置导向滑槽，磁性件由主要由伺服电机和丝杆副组成的滑移驱动机构驱动在所述的凹槽中滑移，并由安装于所述凹槽两侧侧壁的滚轮嵌入滑座两侧的导向滑槽支撑导向，所述铁粉容器底部设置开口和开关机构，铁粉容器置于所述平台板侧方，在使用时由横梁上的五轴头提取移到平台板上方撒铁粉；所述的吸尘装置包括吸尘器、吸尘罩、下连接环和上连接环，吸尘罩安装于电主轴并设置开口朝向刀具环绕吸尘腔，上连接环和下连接环都设有一端开口的环形内腔，上连接环和下连接环的环形内腔腔壁开口端活动对配，使环形内腔连通，下连接环环绕固定于五轴头壳体，随五轴头C轴旋转，上连接环固定于滑枕，上连接环环形内腔腔壁上设置通孔通过管道与吸尘器连通，下连接环环形内腔腔壁上设置通孔通过管道与所述的吸尘腔连通；所述的吸尘器的动作和磁性件的滑移由所述的控制系统控制。

本发明使用时，先使磁性件上的纯铁块和平台板上的纯铁条错开，关闭磁性固持功能，铝条对应位于纯铁块的中间位置；将待加工的蜂窝芯材料工件铺设于平台板上，提取铁粉容器到工件上方，打开开关机构，将铁粉容器内的铁粉均匀撒入工件的蜂窝腔中，铁粉达到一定厚度后关闭铁粉容器的开关机构；然后，驱使磁性件在底座上表面的凹槽中移动，使纯铁块与纯铁条对齐，磁钢的磁力线穿透纯铁块、纯铁条和铁粉，形成闭环，打开磁性固持功能，铁粉在磁力作用下紧密附着到平台板表面，产生对蜂窝芯材料工件蜂窝腔表面的吸涨力和摩擦力，将工件固持，移开铁粉容器开始加工；控制系统指令吸尘装置开始工作，并根据加工程序控制五轴头驱动刀具进行五轴联动加工工件，在加工过程中产生的粉尘由吸尘器通过吸尘腔开口吸走；加工结束，驱使磁性件滑移，使纯铁块错开纯铁条，这时磁力线不再通过铁粉填充区域，而是在纯铁块、纯铁条和磁钢块形成闭合回路，从而达到关闭铁粉区域磁场的目的，关闭磁性固持功能，待移走工件后回收铁粉。