專利名稱：非鐵磁蜂窩芯材料高速銑削固持平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非鐵磁蜂窩芯材料高速銑削固持平臺(tái)裝置。
背景技術(shù)：
蜂窩芯材料是一種先進(jìn)的復(fù)合材料，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、密度低等優(yōu)點(diǎn)而且根據(jù)需要可以在較大范圍內(nèi)按照密度進(jìn)行選擇與調(diào)整，以Nomex蜂窩為芯材制成的夾層結(jié)構(gòu)件，其比強(qiáng)度、比剛度約為鋼材的9倍。同時(shí)蜂窩材料具有耐腐蝕、抗沖擊、抗疲勞、吸收振動(dòng)能量和熱穩(wěn)定性好以及優(yōu)良的絕緣性能和透電磁波等一系列優(yōu)良特性。目前，蜂窩芯材料在各種飛機(jī)和航天器上已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。
蜂窩芯材料由于具有獨(dú)特的外形結(jié)構(gòu)和特殊的各向異性力學(xué)性能，所以在高速銑削加工過(guò)程中所采用的固持方法與傳統(tǒng)金屬材料的固持方法也完全不同。目前，國(guó)內(nèi)外廣泛采用的固持工藝方法有三種，第一種是聚乙二醇法；第二種是雙面粘結(jié)帶法；第三種是真空吸附法。采用這三種工藝方法對(duì)蜂窩芯材料進(jìn)行固持時(shí)，固持穩(wěn)定性和可靠性都無(wú)法得到保證。在我國(guó)目前的加工條件下，產(chǎn)品報(bào)廢率高，加工效率低，無(wú)法適應(yīng)批量生產(chǎn)的要求。為此我們基于磁場(chǎng)和摩擦吸附原理，提出一種新型的非鐵磁蜂窩芯材料高速銑削固持平臺(tái)裝置，這種裝置在蜂窩芯零件高速銑削過(guò)程中可以穩(wěn)定、可靠的對(duì)蜂窩芯零件進(jìn)行固持。與目前國(guó)內(nèi)廣泛采用的雙面粘結(jié)帶固持方法相比，加工效率可以提高兩倍，固持成本僅為雙面粘結(jié)帶的1/50，而且對(duì)人體健康沒(méi)有任何危害。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種非鐵磁蜂窩芯材料高速銑削固持平臺(tái)裝置。
它具有底座，在底座上方設(shè)有運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、面板，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有滑座，在滑座上方的兩端分別設(shè)有純鐵定位塊、純鐵壓板，在滑座上純鐵定位塊、純鐵壓板之間間隔設(shè)有運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)純鐵、磁鋼，在滑座下方設(shè)有絲桿、絲桿螺母、導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上設(shè)有滑塊，面板間隔設(shè)有與運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)純鐵、磁鋼相對(duì)應(yīng)的純鐵、不銹鋼，在面板上填充有30目～200目的還原鐵粉。
所述的磁鋼為NdFeB磁鋼，牌號(hào)為N-48，(BH)max＝357.1KJ/m3，Hcj＝1112KA/m。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)移動(dòng)的步距為磁鋼厚度與純鐵厚度總和的一半。面板與運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上表面之間的間隙為0.5mm～0.8mm。還原鐵粉的填充高度為4mm～10mm。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)(1)采用這套設(shè)備對(duì)非鐵磁蜂窩芯材料進(jìn)行固持時(shí)可以有效的減少輔助裝夾時(shí)間，與雙面粘結(jié)帶法相比，輔助裝夾時(shí)間由4個(gè)小時(shí)減少到半個(gè)小時(shí)；(2)采用這套設(shè)備對(duì)非鐵磁蜂窩芯材料進(jìn)行固持時(shí)可以明顯的提高加工效率，采用原有固持方法時(shí)，由于固持力不夠，刀具的進(jìn)給速度控制在1.5m/min以內(nèi)，采用這套設(shè)備進(jìn)行固持時(shí)，刀具的進(jìn)給速度可以達(dá)到6m/min；(3)采用這套設(shè)備對(duì)非鐵磁蜂窩芯材料進(jìn)行固持時(shí)，不采用任何對(duì)人體有害的化學(xué)物質(zhì)，是一種綠色、環(huán)保的非鐵磁蜂窩芯材料固持設(shè)備；(4)采用這套設(shè)備對(duì)非鐵磁蜂窩芯材料進(jìn)行固持時(shí)，使用還原鐵粉作為力的傳遞介質(zhì)，而且還原鐵粉可以循環(huán)使用，拋棄了原有固持方法中所使用的國(guó)外進(jìn)口一次性粘結(jié)帶材料，固持成本由原先每架飛機(jī)的3.7萬(wàn)元人民幣降低到0.2萬(wàn)元人民幣。
圖1是本發(fā)明的磁路控制示意圖；圖2是本發(fā)明的磁鋼的磁極分布示意圖；圖3是非鐵磁蜂窩芯材料高速銑削固持平臺(tái)裝置結(jié)構(gòu)主視圖；圖4是非鐵磁蜂窩芯材料高速銑削固持平臺(tái)裝置俯視圖；圖5是非鐵磁蜂窩芯材料高速銑削固持平臺(tái)裝置結(jié)構(gòu)剖面視圖；圖6是本發(fā)明的底座零件結(jié)構(gòu)主視圖；圖7是本發(fā)明的底座零件結(jié)構(gòu)剖面視圖；圖8是本發(fā)明的底座零件結(jié)構(gòu)俯視圖；圖9是本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖；圖10是本發(fā)明的面板結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本發(fā)明的面板純鐵和不銹鋼連結(jié)示意圖；圖12是本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與底座連結(jié)示意圖；圖13是本發(fā)明的定位裝置示意圖；圖14是本發(fā)明的面板與底座連結(jié)示意圖。
具體實(shí)施例方式
非鐵磁蜂窩芯材料高速銑削固持平臺(tái)裝置具有底座9，在底座9上方設(shè)有運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7、面板6，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7具有滑座16，在滑座16上方的兩端分別設(shè)有純鐵定位塊11、純鐵壓板12，在滑座16上純鐵定位塊11、純鐵壓板12之間間隔設(shè)有運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)純鐵4、磁鋼5，在滑座16下方設(shè)有絲桿13、絲桿螺母14、導(dǎo)軌15，在導(dǎo)軌15上設(shè)有滑塊8，面板6間隔設(shè)有與運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)純鐵4、磁鋼5相對(duì)應(yīng)的面板純鐵2、面板不銹鋼3，在面板6上填充有30目～200目的還原鐵粉1。
固持平臺(tái)磁路開(kāi)啟、關(guān)閉的原理如圖1所示。在原理示意圖上，整個(gè)原理系統(tǒng)從上到下由填充鐵粉1、面板6和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7三個(gè)部分組成。面板由面板純鐵2和面板不銹鋼3組成，它們按照一定的間距間隔排列。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7由運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)純鐵4和磁鋼5組成，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)純鐵4和磁鋼5的厚度分別與面板6中面板純鐵2、面板不銹鋼3的厚度相同，它們也按照相同的間距間隔排列。面板6中面板不銹鋼3的厚度和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7中磁鋼5的厚度都是純鐵厚度的一半。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7中磁鋼5磁極的方向如圖2所示，在每一個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)純鐵4的兩側(cè)，磁鋼5的磁極同為N極或者同為S極。當(dāng)面板純鐵2和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)純鐵4在垂直方向上完全重疊時(shí)，填充鐵粉1中有磁力線通過(guò)，這時(shí)，磁場(chǎng)處于開(kāi)啟狀態(tài)；當(dāng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7在水平方向上移動(dòng)一個(gè)步距(純鐵與磁鋼厚度總和的一半)時(shí)，填充鐵粉1中沒(méi)有磁力線通過(guò)，這時(shí)，磁場(chǎng)處于關(guān)閉狀態(tài)。
固持平臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖3、4、5所示，整個(gè)裝置由面板6，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7和底座9三個(gè)部分組成。
底座9采用ZL108材料整體鑄造，底座零件結(jié)構(gòu)如圖6、7、8所示。整個(gè)底座分為上下兩層，分別為上腔體和下腔體，上腔體中盛放運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，下腔體為“井”字加強(qiáng)筋，用來(lái)承受整個(gè)平臺(tái)的重量，保證整個(gè)平臺(tái)的剛性。在底座的尾部有六邊形的異形孔，這個(gè)位置可以方便運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7的裝配。
運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7如圖9所示，由滑座16、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)純鐵4、純鐵定位塊11、純鐵壓板12、磁鋼5、絲桿13、絲桿螺母14、定位裝置10、導(dǎo)軌15和滑塊8組成?；?6由鋁合金板制成，在滑座16上表面頭部安裝有純鐵定位塊11，由不銹鋼制成，這個(gè)定位塊用來(lái)限定運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)純鐵4的起始位置和相互之間的平行度；在純鐵定位塊的后面是運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)純鐵4和磁鋼5間隔排列；在滑座16的尾部是純鐵壓板12，由不銹鋼制成，這個(gè)壓板用來(lái)將運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)純鐵4和磁鋼5壓緊。在滑座的下表面安裝有直線導(dǎo)軌15，與之相配合的滑塊8安裝在底座9上，導(dǎo)軌15和滑塊8采用HIWIN-HG30成組產(chǎn)品。
面板6如圖10所示是由面板純鐵2和面板不銹鋼3間隔排列組成，面板純鐵2的厚度與運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的純鐵4厚度相同，面板不銹鋼3厚度與磁鋼5的厚度相同。面板中純鐵2和不銹鋼3的連結(jié)如圖11所示，是由兩端帶有螺紋孔的銷桿17連結(jié)，緊固。
非鐵磁蜂窩芯材料高速銑削固持平臺(tái)裝置具有相連接的底座9、面板6、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7。底座與運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的連結(jié)是通過(guò)螺栓18將運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的滑塊8與底座9連結(jié)，如圖12所示。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7通過(guò)導(dǎo)軌15在滑塊8中作定向的直線運(yùn)動(dòng)。采用這種方式實(shí)現(xiàn)了底座9與運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7的連結(jié)。
運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7在裝配過(guò)程中，首先將導(dǎo)軌15安裝在滑座16的下表面上，與底座9上的滑塊8進(jìn)行試裝配，確保導(dǎo)軌15與滑塊8之間的配合精度。第二步，安裝純鐵定位塊11，純鐵定位塊11是采用不銹鋼制造的。純鐵定位塊11的安裝是為了保證運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)純鐵4在安裝的過(guò)程中與面板中的純鐵2在垂直方向上位置完全重合而設(shè)置的。第三步是安裝運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)純鐵4和磁鋼5，純鐵4和磁鋼5的安裝以純鐵4定位塊為基準(zhǔn)，依次緊密排列。第四步安裝絲桿螺母14。第五步安裝定位裝置10，定位裝置10如圖13所示是由一個(gè)定位座19和兩個(gè)定位螺栓20組成的，定位螺栓20的伸出長(zhǎng)度可以根據(jù)移動(dòng)行程的要求進(jìn)行調(diào)整。這樣就完成了一組運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的裝配，將運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)7通過(guò)導(dǎo)軌15與滑塊8的配合安裝于底座9上。最后，將絲桿組件13依次安裝在運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，安裝在底座上。
底座9與面板6的連結(jié)如圖14所示，是通過(guò)“T”形槽21連結(jié)在一起，在裝配過(guò)程中，首先將“T”形槽21與底座9通過(guò)螺栓連結(jié)，然后將面板按照純鐵2、不銹鋼3依次嵌入“T”形槽21中，每完成一組裝配，利用頂緊螺絲將整組面板壓緊，依次完成所有面板鑲塊的裝配。
本發(fā)明使用方法的主要步驟為1)利用旋轉(zhuǎn)手柄驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)作水平移動(dòng)，將固持平臺(tái)中的磁場(chǎng)封閉在工作臺(tái)面以下；2)將蜂窩芯材料定位放置于固持平臺(tái)的工作臺(tái)面上；3)利用鐵粉填充系統(tǒng)將鐵粉以一定的填充高度灌入蜂窩芯孔格中，鐵粉高度控制在4～10mm之間；4)利用旋轉(zhuǎn)手柄驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)作水平移動(dòng)，將固持平臺(tái)中的磁場(chǎng)開(kāi)啟，使得磁場(chǎng)經(jīng)過(guò)填充鐵粉，形成閉合回路，達(dá)到對(duì)蜂窩芯材料的固持；5)利用高速銑削機(jī)床對(duì)蜂窩芯零件進(jìn)行銑削加工；6)利用三座標(biāo)測(cè)量機(jī)對(duì)蜂窩芯零件的外形尺寸進(jìn)行檢測(cè)；7)檢測(cè)合格后，利用旋轉(zhuǎn)手柄驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)作水平移動(dòng)，將固持平臺(tái)中的磁場(chǎng)封閉在工作臺(tái)面以下；8)將蜂窩芯零件從固持平臺(tái)上取下；9)對(duì)固持平臺(tái)上的鐵粉進(jìn)行清理、回收。
權(quán)利要求
1.一種非鐵磁蜂窩芯材料高速銑削固持平臺(tái)裝置，其特征在于，它具有底座(9)，在底座(9)上方設(shè)有運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)、面板(6)，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)具有滑座(16)，在滑座(16)上方的兩端分別設(shè)有純鐵定位塊(11)、純鐵壓板(12)，在滑座(16)上純鐵定位塊(11)、純鐵壓板(12)之間間隔設(shè)有運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)純鐵(4)、磁鋼(5)，在滑座(16)下方設(shè)有絲桿(13)、絲桿螺母(14)、導(dǎo)軌(15)，在導(dǎo)軌(15)上設(shè)有滑塊(8)，面板(6)間隔設(shè)有與運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)純鐵(4)、磁鋼(5)相對(duì)應(yīng)的純鐵(2)、不銹鋼(3)，在面板(6)上填充有30目～200目的還原鐵粉(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非鐵磁蜂窩芯材料高速銑削固持平臺(tái)裝置，其特征在于，所述的磁鋼(5)為NdFeB磁鋼，牌號(hào)為N-48，(BH)max＝357.1KJ/m3，Hcj＝1112KA/m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非鐵磁蜂窩芯材料高速銑削固持平臺(tái)裝置，其特征在于，所述的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)移動(dòng)的步距為磁鋼(5)厚度與純鐵(2)厚度總和的一半。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非鐵磁蜂窩芯材料高速銑削固持平臺(tái)裝置，其特征在于，所述的面板(6)與運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(7)上表面之間的間隙為0.5mm～0.8mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非鐵磁蜂窩芯材料高速銑削固持平臺(tái)裝置，其特征在于，所述的還原鐵粉(1)的填充高度為4mm～10mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非鐵磁蜂窩芯材料高速銑削固持平臺(tái)裝置，其特征在于，所述的面板純鐵(2)和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)純鐵(4)的厚度為磁鋼(5)厚度的兩倍。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種非鐵磁蜂窩芯材料高速銑削固持平臺(tái)裝置。它具有底座，在底座上方設(shè)有運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、面板，運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有滑座，在滑座上方的兩端分別設(shè)有純鐵定位塊、純鐵壓板，在滑座上純鐵定位塊、純鐵壓板之間間隔設(shè)有運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)純鐵、磁鋼，在滑座下方設(shè)有絲桿、絲桿螺母、導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上設(shè)有滑塊，面板間隔設(shè)有與運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)純鐵、磁鋼相對(duì)應(yīng)的面板純鐵、不銹鋼，在面板上填充有30目～200目的還原鐵粉。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)可以有效地減少輔助裝夾時(shí)間；(2)可以明顯的提高加工效率；(3)可以顯著的降低固持成本；(4)固持過(guò)程中，不采用任何對(duì)人體有害的化學(xué)物質(zhì)；(5)采用該裝置固持時(shí)，蜂窩芯零件的最小厚度可以達(dá)到1.5mm。
文檔編號(hào)B23Q1/25GK1775467SQ20051006186
公開(kāi)日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2005年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月7日
發(fā)明者劉剛, 柯映林 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)