[发明专利]一种复合材料构件受限空间大跨距内腔加工装置

说明书

本发明公开了一种复合材料构件受限空间大跨距内腔加工装置，包括伺服电机、减速机、弹性联轴器、传动轴、轴承、工具轴、传动轴支撑壳体和工具轴支撑壳体；所述的伺服电机经减速机固接在传动轴支撑壳体上；所述的传动轴安装在传动轴支撑壳体内部；所述的工具轴通过轴承安装在传动轴支撑壳体内部；所述的传动轴支撑壳体与工具轴支撑壳体串联在一起构成整个装置的壳体。本发明采用外部壳体支撑与内部轴传动组合的结构，结构刚度大。本发明的传动轴通过弹性联轴器A与减速机输出轴连接，消除了减速机的回转误差；工具轴通过弹性联轴器B与传动轴连接，消除了传动轴的回转误差和挠度误差，保证了工具轴较小挠度和高精度回转。

技术领域

本发明涉及一种复合材料加工装置，属于复合材料加工技术领域，尤其是涉及一种复合材料构件受限空间内大跨距内腔的加工装置。

背景技术

在航空航天领域，复合材料由于其比重小、比强度大、耐疲劳等特点，而得到越来越广泛的应用，复合材料可设计性强，可根据使用性能要求制备成结构复杂的整体构件，使整个部件获得较好的使役性能高，但复杂结构常常为机械加工带来巨大的困难。在受限空间内进行大跨距的内腔加工是复合材料构件常见的加工特征，例如直径Ф250mm内，跨距为1500mm的内腔磨削加工，加工工具需要高速旋转(转速>2000r/min)，且加工精度要求高，常规加工工艺由于可达性极差，使得此类特征成为制约复合材料构件生产的瓶颈难题。

针对大跨距加工特征通常采用加长刀杆形式，用以传递动力和进行加工，然后针对复合材料受限空间内大跨距内腔加工，存在的局限性如下：

1、受限空间内难以实现工具进给和动力传递；

2、大跨距加工使得加长刀杆的长径比大，存在较大的挠度变形，工具回转精度低和加工过程中受力作用震颤幅度大等问题；

3、刀杆回转时刀杆越长对于刀杆的制造精度要求越高，针对1.5米大跨距加工，刀杆制造难度极高；

4、加工稳定性差，导致被加工件加工精度差。

在文献资料及专利检索中，尚未发现针对受限空间内大跨距内腔复合材料加工的方法与装置。河南理工大学设计了一种适用于硬脆材料的深腔加工系统(申请公开号CN105033780A)，公开了一种用于深腔硬脆材料构件的加工系统，该系统采用了超声振动砂轮磨削的加工方法，设置有自动冷却装置，但该系统结构尺寸大，加工长度小，主要用于加工大直径构件的加工，不适用于大长径比复合材料构件深腔内表面的加工；中航贵州飞机有限责任公司设计了一种数控深腔零件加工用的装置(申请公开号：CN105710688A)，公开了一种用于深腔零件数控加工的方法及装置，采用了主轴头与刀柄结合的方式，尽可能缩短工具长度，但该方法用于轴向小圆孔的钻削加工，且为了保证刚性，装置长径比较小，不能满足大长径比深腔内表面的加工要求；沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司设计了一种曲面结构深腔车削工具及其使用方法(申请公开号CN106513723A)，公开了一种用于航空发动机鼓筒内腔加工的方法与装置，该方法采用车削加工的方式，采用了适应航空发动机鼓筒内腔复杂表面的特制工具，但该方法不能用于复合材料深腔构件内表面的连续加工，且工具的结构刚度较差，不能满足大长径比复合材料构件深腔的加工要求。如何实现复合材料构件受限空间大跨距内腔的高精度高效率加工，是目前企业急需解决的问题。

发明内容

本发明是以复合材料构件受限空间内大跨距内腔高精度加工为目的，针对现有的空间受限、加长刀杆刚度不足、工具回转精度差、挠曲变形大、制造难度大的问题，设计一种结构紧凑、大跨距动力传递和高精度工具回转的复合材料构件受限空间大跨距内腔加工装置，实现复合材料构件受限空间内大跨距内腔的高精度加工，且装置本身易于制造。

本发明的所采用的技术方案是：

一种复合材料构件受限空间大跨距内腔加工装置，包括伺服电机、减速机、弹性联轴器、传动轴、轴承、工具轴、传动轴支撑壳体和工具轴支撑壳体；