加速度計(jì)線圈骨架的高效精密加工方法及專用工裝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種加速度計(jì)線圈骨架的高效精密加工方法及專用工裝，本發(fā)明將五軸數(shù)控旋轉(zhuǎn)超聲方法應(yīng)用到高精度硬脆材料盲孔薄壁件加速度計(jì)線圈骨架的加工中，優(yōu)化了現(xiàn)有工藝流程，將原有采用兩次裝夾依次完成內(nèi)孔及環(huán)槽的加工工藝優(yōu)化為在一次裝夾中依次完成零件環(huán)槽及內(nèi)孔的加工，設(shè)計(jì)了專用的調(diào)平及加工工裝，并選擇粘接方法作為零件的裝夾方法，設(shè)計(jì)專用的粘接工裝。采用本發(fā)明能夠降低加工難度、降低制造成本、提高加工效率、加工精度以及產(chǎn)品合格率。
【專利說(shuō)明】加速度計(jì)線圈骨架的高效精密加工方法及專用工裝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及加速度計(jì)線圈骨架精密加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種加速度計(jì)線圈骨架的高效精密加工方法及專用工裝。

【背景技術(shù)】
[0002]高精度、高分辨率加速度計(jì)核心零件線圈骨架所用材料為硬脆材料工程陶瓷99%氧化鋁陶瓷，屬于盲孔式結(jié)構(gòu)。除此之外，該零件具有尺寸形位精度高、壁薄及剛性低的特點(diǎn)，導(dǎo)致其加工難度較大，圖1所示為該零件實(shí)物圖。
[0003]目前，該零件的加工由普通手動(dòng)平磨結(jié)合內(nèi)磨、外磨完成，工藝流程為:1)平磨(完成左、右端面的加工)；2)內(nèi)磨(以端面定位完成內(nèi)孔的加工)；3)外磨(以內(nèi)孔定位完成外圓及環(huán)槽的加工)。該方案的缺點(diǎn)是:1、為避免零件脆性斷裂，只能盡量采用較小的切削力，且零件內(nèi)孔及外圓、環(huán)槽的加工在不同的工序中由手動(dòng)磨床完成，生產(chǎn)效率較低；
2、采用間隙芯軸工裝加工環(huán)槽時(shí)易出現(xiàn)環(huán)槽底部脆性斷裂問(wèn)題，且加工外圓時(shí)易出現(xiàn)邊緣破損問(wèn)題，成活率較低。
[0004]通過(guò)文獻(xiàn)檢索，國(guó)內(nèi)尚無(wú)以五軸數(shù)控旋轉(zhuǎn)超聲方法加工硬脆材料盲孔薄壁件高精度加速度計(jì)線圈骨架的高效加工方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠大幅顯著提高硬脆材料盲孔薄壁件加速度計(jì)線圈骨架加工效率和成活率、降低制造成本、提高零件加工精度的加工方法及專用工裝。
[0006]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種加速度計(jì)線圈骨架的高效精密加工方法的專用工裝，其特征在于:包括安裝底座、調(diào)平工裝、加工工裝、第一粘接工裝、第二粘接工裝和第三粘接工裝，
[0008]安裝底座上制出多個(gè)底座安裝過(guò)孔，安裝底座上同軸安裝一個(gè)調(diào)平工裝，該調(diào)平工裝和安裝底座采用微調(diào)螺釘連接，每個(gè)微調(diào)螺釘上均套裝一個(gè)位于調(diào)平工裝和安裝底座之間的彈性墊圈，調(diào)平工裝的上表面為加工工裝定位基準(zhǔn)，調(diào)平工裝的軸心同軸制出一個(gè)加工工裝安裝螺孔，該加工工裝安裝螺孔上安裝加工工裝；該加工工裝由兩個(gè)圓柱狀筒體同軸制成，上筒體的直徑大于下筒體，上筒體的上表面為粘接面，上筒體的下底面為基準(zhǔn)面；
[0009]第一粘接工裝包括一個(gè)筒狀主體，該筒狀主體的軸心同軸制出一個(gè)階梯臺(tái)狀的軸孔；
[0010]第二粘接工裝包括一個(gè)圓柱臺(tái)，該圓柱臺(tái)的下底面制出一個(gè)用于固定工件的安裝凹槽，圓柱臺(tái)的上表面同軸制出一個(gè)頂桿；
[0011]第三粘接工裝由上下兩個(gè)同軸制出的圓柱體構(gòu)成，該兩個(gè)圓柱體的軸心同軸制出一個(gè)用于插裝第二粘接工裝頂桿的中心通孔。
[0012]而且，所述的底座安裝過(guò)孔沿圓周方向均布設(shè)置在安裝底座靠近外邊緣的位置。
[0013]而且，所述的安裝底座上沿圓周方向均布制出多個(gè)微調(diào)螺釘孔，調(diào)平工裝上沿圓周方向均布制出多個(gè)微調(diào)螺釘過(guò)孔，該微調(diào)螺釘孔和微調(diào)螺釘過(guò)孔位置相對(duì)應(yīng)且采用微調(diào)螺釘連接。
[0014]而且，所述的彈性墊圈為圓錐臺(tái)狀，其側(cè)壁上制出一個(gè)與中心孔連通的側(cè)開口，該墊圈為合金彈簧鋼65Mn彈性墊圈。
[0015]一種加速度計(jì)線圈骨架的高效精密加工方法，其特征在于:包括以下步驟:
[0016](I).首先采用平磨完成零件兩端面的加工，并保證兩端面的平行度；
[0017](2).將安裝底座通過(guò)底座安裝孔與五軸數(shù)控旋轉(zhuǎn)超聲加工機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)連接，然后采用6個(gè)微調(diào)螺釘將6個(gè)彈性墊圈和調(diào)平工裝與安裝底座連接在一起，并保證調(diào)平工裝上端面與主軸的垂直度不大于0.02mm ；
[0018](3).在零件與加工工裝之間放置專用膠，然后將其放入第一粘接工裝中，保證加工工裝基準(zhǔn)面與第一粘接工裝定位面接觸良好；之后將第二粘接工裝壓入第一粘接工裝，并壓緊零件上端面；最后旋入第三粘接工裝并壓緊第二粘接工裝；待膠層冷卻后即可取出加工工裝和零件，保證零件上端面與加工工裝基準(zhǔn)面的平行度不大于0.03mm ；
[0019](4).將加工工裝與調(diào)平工裝通過(guò)螺紋連接在一起，保證兩工裝端面接觸良好，然后在微調(diào)螺釘擰緊的狀態(tài)下調(diào)平工件上端面，保證其上端面與主軸垂直度不大于
0.005mm ;
[0020](5).最后采用五軸數(shù)控旋轉(zhuǎn)超聲加工機(jī)床依次完成零件外圓、環(huán)槽和內(nèi)孔的加工；
[0021](6).完成加工后將零件和加工工裝放入酒精中將零件取下。
[0022]而且，步驟(5)還包括，在零件加工過(guò)程中可以重復(fù)步驟⑶進(jìn)行后續(xù)零件的粘接。
[0023]而且，還包括步驟(7):重復(fù)步驟⑷-(6)，進(jìn)行下一個(gè)零件的加工。
[0024]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0025]1、本加工工藝采用五軸數(shù)控旋轉(zhuǎn)超聲方法加工高精度硬脆材料盲孔薄壁件加速度計(jì)線圈骨架，可以顯著提高加工效率。
[0026]2、本加工工藝根據(jù)工程陶瓷材料抗壓不抗拉的特性，將原有采用兩次裝夾依次完成內(nèi)孔及環(huán)槽的加工工藝優(yōu)化為在一次裝夾中依次完成零件環(huán)槽及內(nèi)孔的加工，并設(shè)計(jì)了調(diào)平及加工工裝。采用優(yōu)化后的工藝流程和加工工裝可以有效減少零件的環(huán)槽底部脆性斷裂問(wèn)題，同時(shí)可以顯著提高零件的加工效率和加工精度，降低制造成本。
[0027]3、由于本零件屬于盲孔結(jié)構(gòu)，且軸向尺寸較小，因此選擇粘接方法作為零件的裝夾方法，顯著減小了裝夾力，同時(shí)由膠層作為零件的支承材料，增強(qiáng)了零件的抗剪強(qiáng)度，可以減輕零件的邊緣破損程度；由于不用降低加工速度就能保證零件的邊緣質(zhì)量，因此也能明顯提高零件的加工效率。此外，采用設(shè)計(jì)的粘接工裝可以保證零件上端面與加工工裝基準(zhǔn)面的平行度不大于0.03mm，而設(shè)計(jì)的調(diào)平工裝則可以進(jìn)一步將零件上端面與主軸的垂直度控制在0.005mm以內(nèi)，從而保證了零件的加工精度。
[0028]4、本專用工裝中的調(diào)平工裝及安裝底座利用金屬材料的彈性變形原理及細(xì)牙螺紋的自鎖原理設(shè)計(jì)，兼具調(diào)平及夾緊功能、粗調(diào)及微調(diào)功能，因此使用本裝置能降低加工難度、提高加工精度、提高產(chǎn)品合格率、加快加工速度、提高工作效率。
[0029]5、本發(fā)明是一種基于五軸數(shù)控旋轉(zhuǎn)超聲的加速度計(jì)線圈骨架的高效精密加工方法及專用工裝，采用本加工工藝和專用工裝解決了加速度計(jì)線圈骨架加工效率及成活率低的問(wèn)題，可以在一次裝夾中由五軸數(shù)控旋轉(zhuǎn)超聲機(jī)床同時(shí)完成外圓和環(huán)槽的加工，并且不用降低加工速度就可以保證零件的邊緣質(zhì)量，因此可以顯著提高加工效率和加工精度，降低制造成本。此外，本加工方法還可以用于其它硬脆材料盲孔薄壁件的高效精密加工。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1是加速度計(jì)線圈骨架的示意圖；
[0031]圖2是加速度計(jì)線圈骨架裝夾示意圖；
[0032]圖3是加速度計(jì)線圈骨架加工工裝立體圖；
[0033]圖4是加速度計(jì)線圈骨架粘接示意圖；
[0034]圖5是加速度計(jì)線圈骨架安裝底座示意圖；
[0035]圖6是加速度計(jì)線圈骨架彈性墊圈示意圖；
[0036]圖7是加速度計(jì)線圈骨架調(diào)平工裝示意圖；
[0037]圖8是加速度計(jì)線圈骨架微調(diào)螺釘示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合附圖詳細(xì)敘述本發(fā)明的實(shí)施例；需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例是敘述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0039]為了便于闡述加工工藝流程，首先對(duì)需要使用的專用加工工裝的結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述:一種加速度計(jì)線圈骨架的高效精密加工方法的專用工裝，包括安裝底座9、調(diào)平工裝7、加工工裝6、第一粘接工裝14、第二粘接工裝13和第三粘接工裝12。
[0040]安裝底座上制出多個(gè)底座安裝過(guò)孔15，底座安裝過(guò)孔沿圓周方向均布設(shè)置在安裝底座靠近外邊緣的位置，用于與機(jī)床連接。安裝底座上同軸安裝一個(gè)調(diào)平工裝，該調(diào)平工裝和安裝底座采用微調(diào)螺釘20連接，其具體結(jié)構(gòu)為:安裝底座上沿圓周方向均布制出多個(gè)微調(diào)螺釘孔16，調(diào)平工裝上沿圓周方向均布制出多個(gè)微調(diào)螺釘過(guò)孔17，該微調(diào)螺釘孔和微調(diào)螺釘過(guò)孔位置相對(duì)應(yīng)且采用微調(diào)螺釘連接。微調(diào)螺釘數(shù)量不限，其根據(jù)安裝底座及調(diào)平工裝的直徑大小、螺紋孔數(shù)量多少而確定。
[0041]每個(gè)微調(diào)螺釘上均套裝一個(gè)位于調(diào)平工裝和安裝底座之間的彈性墊圈8，彈性墊圈為圓錐臺(tái)狀，其側(cè)壁上制出一個(gè)與中心孔連通的側(cè)開口，該墊圈采用合金彈簧鋼65Mn制成。調(diào)平工裝的上表面為加工工裝定位基準(zhǔn)18，調(diào)平工裝的軸心同軸制出一個(gè)加工工裝安裝螺孔19，該加工工裝安裝螺孔上安裝加工工裝。該加工工裝由兩個(gè)圓柱狀筒體同軸制成，上筒體的直徑大于下筒體，上筒體的上表面為粘接面10，上筒體的下底面為基準(zhǔn)面11 ；
[0042]第一粘接工裝包括一個(gè)筒狀主體，該筒狀主體的軸心同軸制出一個(gè)階梯臺(tái)狀的軸孔。
[0043]第二粘接工裝包括一個(gè)圓柱臺(tái)，該圓柱臺(tái)的下底面制出一個(gè)用于固定工件的安裝凹槽，圓柱臺(tái)的上表面同軸制出一個(gè)頂桿。
[0044]第三粘接工裝由上下兩個(gè)同軸制出的圓柱體構(gòu)成，該兩個(gè)圓柱體的軸心同軸制出一個(gè)用于插裝第二粘接工裝頂桿的中心通孔。
[0045]一種加速度計(jì)線圈骨架的高效精密加工方法，包括以下步驟:
[0046](I).首先采用平磨完成零件5兩端面的加工，并保證兩端面的平行度；
[0047](2).將安裝底座通過(guò)底座安裝孔與五軸數(shù)控旋轉(zhuǎn)超聲加工機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)連接，然后采用6個(gè)微調(diào)螺釘將6個(gè)彈性墊圈和調(diào)平工裝與安裝底座連接在一起，并保證調(diào)平工裝上端面與主軸的垂直度不大于0.02mm，如圖2所示(此時(shí)包含加工工裝和零件)；
[0048](3).在零件與加工工裝之間放置專用膠，然后將其放入第一粘接工裝中，保證加工工裝基準(zhǔn)面與第一粘接工裝定位面(如圖4所示與加工工裝基準(zhǔn)面相接觸的端面)接觸良好；之后將第二粘接工裝壓入第一粘接工裝，并壓緊零件上端面；最后旋入第三粘接工裝并壓緊第二粘接工裝；待膠層冷卻后即可取出加工工裝和零件；由于粘接工裝的精度較高，因此可以保證零件上端面與加工工裝基準(zhǔn)面的平行度不大于0.03mm ；
[0049](4).將加工工裝與調(diào)平工裝通過(guò)螺紋連接在一起，如圖2所示，保證兩工裝端面接觸良好，然后在微調(diào)螺釘擰緊的狀態(tài)下調(diào)平工件上端面，保證其上端面與主軸垂直度不大于 0.005mm ；
[0050](5).最后采用五軸數(shù)控旋轉(zhuǎn)超聲加工機(jī)床依次完成零件的外圓2、環(huán)槽4和內(nèi)孔I的加工，在零件加工過(guò)程中可以重復(fù)步驟⑶進(jìn)行后續(xù)零件的粘接；
[0051](6).完成加工后將零件和加工工裝放入酒精中將零件取下。
[0052](7).重復(fù)步驟⑷_(6)，進(jìn)行下一個(gè)零件的加工。
[0053]在優(yōu)化后的工藝流程中，為減小零件環(huán)槽底部3脆性斷裂的問(wèn)題，根據(jù)工程陶瓷材料抗壓不抗拉的特性首先完成了零件的外圓和環(huán)槽加工，最后完成零件內(nèi)孔的加工。采用該工藝流程加工零件內(nèi)孔時(shí)不宜采用壓緊的方法裝夾，最終選擇粘接方法進(jìn)行裝夾，此時(shí)可以在一次裝夾中由五軸數(shù)控旋轉(zhuǎn)超聲機(jī)床同時(shí)完成外圓和環(huán)槽的加工，并且不用降低加工速度就可以保證零件的邊緣質(zhì)量，因此可以顯著提高加工效率和加工精度，降低制造成本。
[0054]設(shè)計(jì)的調(diào)平工裝利用了金屬材料的彈性變形原理及細(xì)牙螺紋的自鎖原理，兼具了快速調(diào)平及夾緊功能，能夠保證零件的加工精度。
[0055]該方法也可以用于其它高精度硬脆材料盲孔薄壁件的高效機(jī)械加工。
【權(quán)利要求】
1.一種加速度計(jì)線圈骨架的高效精密加工方法的專用工裝，其特征在于:包括安裝底座、調(diào)平工裝、加工工裝、第一粘接工裝、第二粘接工裝和第三粘接工裝， 安裝底座上制出多個(gè)底座安裝過(guò)孔，安裝底座上同軸安裝一個(gè)調(diào)平工裝，該調(diào)平工裝和安裝底座采用微調(diào)螺釘連接，每個(gè)微調(diào)螺釘上均套裝一個(gè)位于調(diào)平工裝和安裝底座之間的彈性墊圈，調(diào)平工裝的上表面為加工工裝定位基準(zhǔn)，調(diào)平工裝的軸心同軸制出一個(gè)加工工裝安裝螺孔，該加工工裝安裝螺孔上安裝加工工裝；該加工工裝由兩個(gè)圓柱狀筒體同軸制成，上筒體的直徑大于下筒體，上筒體的上表面為粘接面，上筒體的下底面為基準(zhǔn)面； 第一粘接工裝包括一個(gè)筒狀主體，該筒狀主體的軸心同軸制出一個(gè)階梯臺(tái)狀的軸孔； 第二粘接工裝包括一個(gè)圓柱臺(tái)，該圓柱臺(tái)的下底面制出一個(gè)用于固定工件的安裝凹槽，圓柱臺(tái)的上表面同軸制出一個(gè)頂桿； 第三粘接工裝由上下兩個(gè)同軸制出的圓柱體構(gòu)成，該兩個(gè)圓柱體的軸心同軸制出一個(gè)用于插裝第二粘接工裝頂桿的中心通孔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加速度計(jì)線圈骨架的高效精密加工方法的專用工裝，其特征在于:所述的底座安裝過(guò)孔沿圓周方向均布設(shè)置在安裝底座靠近外邊緣的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加速度計(jì)線圈骨架的高效精密加工方法的專用工裝，其特征在于:所述的安裝底座上沿圓周方向均布制出多個(gè)微調(diào)螺釘孔，調(diào)平工裝上沿圓周方向均布制出多個(gè)微調(diào)螺釘過(guò)孔，該微調(diào)螺釘孔和微調(diào)螺釘過(guò)孔位置相對(duì)應(yīng)且采用微調(diào)螺釘連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加速度計(jì)線圈骨架的高效精密加工方法的專用工裝，其特征在于:所述的彈性墊圈為圓錐臺(tái)狀，其側(cè)壁上制出一個(gè)與中心孔連通的側(cè)開口，該墊圈為合金彈簧鋼65Mn彈性墊圈。
5.一種使用權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的加速度計(jì)線圈骨架的高效精密加工方法，其特征在于:包括以下步驟: (1).首先采用平磨完成零件兩端面的加工，并保證兩端面的平行度； (2).將安裝底座通過(guò)底座安裝孔與五軸數(shù)控旋轉(zhuǎn)超聲加工機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)連接，然后采用6個(gè)微調(diào)螺釘將6個(gè)彈性墊圈和調(diào)平工裝與安裝底座連接在一起，并保證調(diào)平工裝上端面與主軸的垂直度不大于0.02mm ； ⑶.在零件與加工工裝之間放置專用膠，然后將其放入第一粘接工裝中，保證加工工裝基準(zhǔn)面與第一粘接工裝定位面接觸良好；之后將第二粘接工裝壓入第一粘接工裝，并壓緊零件上端面；最后旋入第三粘接工裝并壓緊第二粘接工裝；待膠層冷卻后即可取出加工工裝和零件，保證零件上端面與加工工裝基準(zhǔn)面的平行度不大于0.03mm ； ⑷.將加工工裝與調(diào)平工裝通過(guò)螺紋連接在一起，保證兩工裝端面接觸良好，然后在微調(diào)螺釘擰緊的狀態(tài)下調(diào)平工件上端面，保證其上端面與主軸垂直度不大于0.005mm ； (5).最后采用五軸數(shù)控旋轉(zhuǎn)超聲加工機(jī)床依次完成零件外圓、環(huán)槽和內(nèi)孔的加工； (6).完成加工后將零件和加工工裝放入酒精中將零件取下。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種加速度計(jì)線圈骨架的高效精密加工方法，其特征在于:步驟(5)還包括，在零件加工過(guò)程中可以重復(fù)步驟⑶進(jìn)行后續(xù)零件的粘接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種加速度計(jì)線圈骨架的高效精密加工方法，其特征在于:還包括步驟⑴:重復(fù)步驟⑷-(6)，進(jìn)行下一個(gè)零件的加工。
【文檔編號(hào)】B28D7/04GK104441256SQ201410548480
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】李立杰, 張燕, 高建明, 班維煦, 王曉靖, 郭路寶, 呂振玉, 楊智勇 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七0七研究所