本發(fā)明涉及鋁基碳化硅加工領域，具體涉及高體積分數(shù)鋁基碳化硅加強棘爪的加工方法。

背景技術(shù)：

高體積分數(shù)鋁基碳化硅材料由于其密度小、剛度強、線性膨脹系數(shù)低等特性，在各類空間飛行器與武器裝備中得到廣泛應用，如用于探月工程月面巡視器行走機構(gòu)的加強棘爪零件。加強棘爪零件的幾何特征復雜，尺寸精度較高，其加強筋厚度僅1.5mm，屬薄壁類零件。該零件材料中的碳化硅顆粒增強相較多，體積分數(shù)達到55%，材料的硬脆性較大，目前使用金剛石涂層刀具進行加工時，碳化硅顆粒會造成刀具涂層剝落、刀刃崩碎，使加工中產(chǎn)生較大的銑削力，從而導致加強筋特征崩邊碎裂、已加工表面碳化硅顆粒脫落耕犁等加工缺陷。

銑磨加工作為一種新興的加工方法，以磨具代替銑刀，在多軸數(shù)控系統(tǒng)的驅(qū)動下，以類似銑削的方式完成復雜特征的加工。相較于傳統(tǒng)銑削加工，銑磨加工的多微刃切削特點有效降低了切削力，且磨具的耐磨損程度優(yōu)于銑刀，適用于無機復合材料等硬脆材料的加工。中國發(fā)明專利CN102717342A提及了一種可實現(xiàn)無機復合材料高效加工的銑磨工具，其將80目的金剛石磨料電鍍在鋼制刀柄上，并設計了四條均布的螺旋槽用于排屑。文獻“SiCp_Al窄槽的銑磨實驗研究_表面粗糙度”中指出，使用此類帶有排屑槽的銑磨工具加工鋁基碳化硅材料，在改善排屑效果，提高銑磨效率的同時，加工中的銑磨力波動較大，影響表面粗糙度，并有可能產(chǎn)生崩邊等加工缺陷。因此，需要從銑磨工具與加工工藝出發(fā)，提出適合高體積分數(shù)鋁基碳化硅加強棘爪特點的加工方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有加工技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種高體積分數(shù)鋁基碳化硅加強棘爪的加工方法。

本發(fā)明所提出的高體積分數(shù)鋁基碳化硅加強棘爪的加工方法包括如下步驟：步驟一，在快走絲線切割機床上切割毛坯；步驟二，在加工中心上使用電鍍金剛石銑磨工具進行型腔特征的粗加工 ；步驟三，在加工中心上使用陶瓷結(jié)合劑金剛石銑磨工具進行型腔特征的精加工；步驟四，在慢走絲線切割機床上切割加強筋與底面上的安裝孔，并割下工藝搭子。

進一步，所述的高體積分數(shù)鋁基碳化硅材料中，碳化硅顆粒增強相的體積分數(shù)為55%。

進一步，所述的加強棘爪毛坯加工，采用快走絲線切割工藝，所述的用于加工加強棘爪型腔特征的銑磨工藝，既具備磨削加工多微刃切削的優(yōu)勢，又具備銑削加工多軸運動的特點。

進一步，所述的型腔特征的銑磨粗加工，選用顆粒度為80目的電鍍金剛石銑磨工具，粗加工單邊余量0.5mm，銑磨線速度320m/min，銑磨深度0.5mm，進給速度200mm/min。

進一步，所述的型腔特征的銑磨精加工，選用顆粒度為240目的陶瓷結(jié)合劑金剛石銑磨工具，銑磨線速度240m/min，銑磨深度0.05mm，進給速度120mm/min。

進一步，所述的加強筋與底面安裝孔的加工，采用“割一修二”的慢走絲線切割工藝。

本發(fā)明以銑磨工藝取代銑削工藝進行加強棘爪型腔特征的加工，結(jié)合了磨削加工多微刃切削與銑削加工多軸運動的優(yōu)點，使用不同顆粒度的銑磨工具進行粗、精加工，有效降低加工過程中的銑磨力，提高了表面質(zhì)量，解決了加強棘爪加工中的加強筋崩邊碎裂問題；使用慢走絲線切割工藝加工安裝孔，避免了鉆孔時造成的出口崩裂現(xiàn)象。

附圖說明

圖1為高體積分數(shù)鋁基碳化硅加強棘爪三維模型與二維圖；

圖2為本發(fā)明所提供的高體積分數(shù)鋁基碳化硅加工棘爪加工方法的步驟圖；

圖3為銑磨加工示意圖，其中1為加工中心主軸，2為銑磨工具，3為工具，4為加工中心工作臺，n為主軸轉(zhuǎn)速，v為進給速度，a為銑磨深度；

圖4為用于加強棘爪型腔粗加工的電鍍金剛石銑磨工具，其中1為刀柄，2為退刀槽，3為鍍有金剛石磨粒的銑磨頭；4為銑磨頭上的容屑區(qū)。

圖5為用于加強棘爪型腔精加工的陶瓷結(jié)合劑金剛石銑磨工具，其中1為刀柄，2為陶瓷結(jié)合劑燒結(jié)金剛石磨粒的銑磨頭；3為銑磨頭上的容屑區(qū)。

具體實施方式

為詳細說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合實施例并配合附圖對本發(fā)明作詳細闡述。

結(jié)合圖1與圖2，本發(fā)明所提出的高體積分數(shù)鋁基碳化硅加工棘爪的加工方法，包括如下步驟：

步驟一，在快走絲線切割機床上切割毛坯。由于材料中的非導電性碳化硅顆粒存在“屏蔽作用”，因此切割中適當降低進給速度，防止斷絲。

步驟二，在加工中心上使用電鍍金剛石銑磨工具進行型腔特征的粗加工。結(jié)合圖3與圖4，該銑磨工具的金剛石磨粒顆粒度為80目，銑磨頭與刀柄直徑均為10mm，銑磨頭底面設有直徑4mm，深2mm的容屑區(qū)，用于容納銑磨過程中產(chǎn)生的磨屑。銑磨粗加工加強棘爪的兩處減輕腔與加強筋，單邊余量0.5mm，銑磨線速度為320m/min，銑磨深度0.5mm，進給速度200mm/min。

步驟三，在加工中心上使用陶瓷結(jié)合劑金剛石銑磨工具進行型腔特征的精加工。結(jié)合圖3與圖5，該銑磨工具的金剛石磨粒顆粒度為240目，陶瓷結(jié)合劑的熱穩(wěn)定性好，易于控制銑磨精度，銑磨頭直徑6mm，刀柄直徑10mm，錐度過渡，銑磨頭底面設有直徑2mm，深1mm的容屑區(qū)，用于容納銑磨過程中產(chǎn)生的磨屑。銑磨精加工加強棘爪的兩處減輕腔與加強筋，銑磨線速度240m/min，銑磨深度0.05mm，進給速度120mm/min。

步驟四，在慢走絲線切割機床上切割加強筋與底面上的安裝孔，并割下工藝搭子。首先采用電火花小孔機加工穿絲孔，然后采用“割一修二”的慢走絲線切割工藝完成安裝孔的切割，避免了鉆孔時造成的出口崩裂現(xiàn)象，最后將工藝搭子割下，完成加工。

試驗證明，加工中銑磨力無明顯波動，無明顯顫振，加工完成的加強棘爪樣件的加強筋無崩邊碎裂的缺陷，加工表面完整性好。經(jīng)檢測，零件的尺寸精度、形位公差與表面粗糙度均符合設計指標要求。

本發(fā)明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。