本發(fā)明屬于航空銑切加工領(lǐng)域，具體涉及一種連接平面碳纖維犧牲層銑切加工方法。

背景技術(shù)：

飛機(jī)后機(jī)身前段與垂尾連接方式采用平面對接和螺栓緊固的方法，對接平面位于后機(jī)身前段上壁板上表面，材料為碳纖維復(fù)合材料。由于碳纖維復(fù)合材料零件成形后變形大，零件厚度不易控制，厚度公差為±5％，很難保證工程對對接平面0.25輪廓度的要求。為了保證輪廓度要求，確保后機(jī)身前段和垂尾順利對接，工程對對接平面預(yù)留2mm犧牲層，采用裝配后精加工銑切對接平面的工藝方法，以滿足工程輪廓度要求，此種工藝方法在國內(nèi)尚屬首例。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種連接平面碳纖維犧牲層銑切加工方法，用于飛機(jī)復(fù)合材料后機(jī)身與垂尾連接平面，保證后機(jī)身前段與垂尾連接平面輪廓度要求，實(shí)現(xiàn)后機(jī)身前段與垂尾順利對接，使用銑切設(shè)備，研究銑切工藝方法和工藝參數(shù)，用于對接平面銑切，保證對接平面輪廓度。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種連接平面碳纖維犧牲層銑切加工方法，用于飛機(jī)復(fù)合材料后機(jī)身與垂尾連接的對接平面碳纖維犧牲層的銑切加工，包括如下步驟：

(1)將后機(jī)身前段裝配件進(jìn)行定位，后機(jī)身前段產(chǎn)品裝配完成后不下架，與裝配工裝一起在平面銑切設(shè)備的加工區(qū)域內(nèi)進(jìn)行定位；

(2)選擇平面銑切的加工刀具，刀具樣式為盤式銑刀，刀具材料為硬質(zhì)合金；

(3)確定加工工藝，利用銑切設(shè)備進(jìn)行對刀、確定銑切余量、確定刀具加工的進(jìn)給方向；

(4)確定加工工藝參數(shù)；

(5)使用銑切設(shè)備對對接平面進(jìn)行銑切，使用激光跟蹤儀檢查對接平面的輪廓度。

所述的銑切加工方法，步驟(1)中定位具體為：采用杯錐定位器進(jìn)行定位，在加工區(qū)域布置錐定位器、在產(chǎn)品和/或裝配工裝上布置杯定位器，定位時利用杯定位器落到錐定位器上，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品/裝配工裝的定位。

所述的銑切加工方法，至少采用4套杯錐定位器進(jìn)行定位，其中1套杯錐定位器約束產(chǎn)品的X軸，1套杯錐定位器約束產(chǎn)品的Z軸，兩套杯錐定位器約束產(chǎn)品的Y軸。

所述的銑切加工方法，步驟(2)的刀具直徑為φ50-60mm，刀片數(shù)量為5-6片。

所述的銑切加工方法，步驟(3)中對刀采用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方式進(jìn)行對刀，取裝配工裝/產(chǎn)品上的3點(diǎn)，對裝配工裝/產(chǎn)品進(jìn)行找正；所述確定銑切余量為使用銑切設(shè)備所配套的探頭分別在犧牲層和產(chǎn)品表面進(jìn)行厚度測量；所述厚度測量為犧牲層和產(chǎn)品表面各取80個點(diǎn)來計算銑切平面深度；確定刀具加工的進(jìn)給方向?yàn)檠雍较蚍较蚣庸ぁ?/p>

所述的銑切加工方法，步驟(3)還包括利用支撐機(jī)構(gòu)工裝防止加工過程中產(chǎn)品/裝配工裝發(fā)生震顫；所述支撐機(jī)構(gòu)工裝設(shè)置在機(jī)身內(nèi)部，采用一端通過與產(chǎn)品/裝配工裝連接，另一端固定在加工區(qū)工作平臺上，避免加工過程中產(chǎn)品變形/震顫。

所述的銑切加工方法，所述支撐機(jī)構(gòu)工裝具有底座；底座上安裝伸縮桿，用于調(diào)節(jié)該支撐機(jī)構(gòu)工裝的高度；伸縮桿上安裝鎖緊裝置，用于鎖定高度；鎖緊裝置上安裝角度調(diào)整裝置，用于調(diào)整并鎖定該支撐機(jī)構(gòu)工裝的角度；角度調(diào)整裝置上安裝有用于連接產(chǎn)品/裝配工裝的夾具機(jī)構(gòu)。

所述的銑切加工方法，所述夾具機(jī)構(gòu)包括用于和飛機(jī)上壁板連接的真空吸盤，用于連接飛機(jī)框架的框夾緊裝置，和用于連接固定飛機(jī)垂尾的垂尾對接孔連接螺栓。

所述的銑切加工方法，步驟(4)選擇刀具轉(zhuǎn)速為3500-4000轉(zhuǎn)/分，每刀進(jìn)給量為0.2-0.4mm，進(jìn)給速度為0.1-0.2米/分的工藝參數(shù)進(jìn)行銑切加工。

本發(fā)明具有以下有益效果：

為保證對接平面的輪廓度，實(shí)現(xiàn)垂尾順利對接，使用銑切設(shè)備對對接平面進(jìn)行銑切，由于設(shè)備具有很高的穩(wěn)定性、加工精度高、銑切進(jìn)給速度恒定等優(yōu)點(diǎn)，因此能夠保證對接平面的工程要求。

為了滿足對接平面的工程要求，采用裝配完成后精加工平面的方法，后機(jī)身前段裝配完成后不下架，連同裝配工裝一起定位到銑切設(shè)備區(qū)域，減少了二次定位造成的誤差；由于復(fù)合材料屬于難加工材料，且極易造成損傷和分層等質(zhì)量缺陷，因此要選擇好銑切刀具的材料和樣式，確定銑切工藝方法和設(shè)備加工工藝參數(shù)，以上技術(shù)問題確定后要使用試驗(yàn)件進(jìn)行多次試切，試驗(yàn)合格后再進(jìn)行產(chǎn)品加工，最后使用激光跟蹤儀進(jìn)行平面輪廓度的測量，檢查是否合格。這樣才可以保證對接平面輪廓度的要求。

保證后機(jī)身前段與垂尾連接平面輪廓度要求，實(shí)現(xiàn)后機(jī)身前段與垂尾順利對接。通過優(yōu)化銑切工藝方法和工藝參數(shù)，用于對接平面銑切，保證對接平面輪廓度。此種加工方法，不但可以滿足對接平面輪廓度的要求，同時提高對接平面表面質(zhì)量，提升客戶和適航滿意度，最終交付給客戶合格的產(chǎn)品，每架份為公司創(chuàng)造收入大約200萬元。

附圖說明

圖1為銑切對接平面的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1所示銑切對接平面的放大圖。

圖3為杯錐定位器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為盤式刀具的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為支撐機(jī)構(gòu)工裝的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1-2所示，飛機(jī)后機(jī)身前段與垂尾連接方式采用平面對接和螺栓緊固的方法，對接平面6位于后機(jī)身前段上壁板7上表面，上壁板7前側(cè)有壓力框8，后側(cè)有79框9，右側(cè)為右壁板10，左側(cè)為左壁板11。對接平面6材料為碳纖維復(fù)合材料，工程要求對接平面6輪廓度為0.25，為了保證輪廓度要求，確保后機(jī)身前段和垂尾順利對接，工程對對接平面6預(yù)留2mm犧牲層。由于輪廓度公差僅為0.25mm,銑切區(qū)域長2米，寬0.6米，銑切難度很大，因此采用本發(fā)明的銑切加工方法，為保證對接平面6的輪廓度，實(shí)現(xiàn)垂尾順利對接，使用自動鉆銑設(shè)備對對接平面6進(jìn)行銑切，由于自動鉆銑設(shè)備具有很高的穩(wěn)定性、加工精度高、銑切進(jìn)給速度恒定等優(yōu)點(diǎn)，因此能夠保證對接平面6的工程要求。

一種連接平面碳纖維犧牲層銑切加工方法，包括如下步驟：

1)后機(jī)身前段裝配件的定位

后機(jī)身前段裝配完成后不下架，與裝配工裝一起在平面銑切設(shè)備的加工區(qū)域內(nèi)使用4套如圖3所示的杯錐定位器進(jìn)行定位，減少了機(jī)身二次定位造成的誤差。具體地，在平面銑切加工區(qū)域布置4個錐定位器2，在裝配工裝上布置4個杯定位器1；定位時，4個杯定位器1落到4個錐定位器2上，實(shí)現(xiàn)裝配工裝和產(chǎn)品(后機(jī)身前段)的定位。這4套杯錐定位器，其中1套杯錐定位器用于約束產(chǎn)品(或裝配工裝)的X軸和Z軸，1套定位器用于約束產(chǎn)品(或裝配工裝)的Z軸，兩套定位器用于約束產(chǎn)品(或裝配工裝)的Y軸，避免了產(chǎn)品(或裝配工裝)的過定位。

2)設(shè)計平面銑切加工刀具

碳纖維復(fù)合材料屬于難加工材料，硬度高、容易損傷和分層。因此，刀具材料的選擇、刀具樣式的設(shè)計至關(guān)重要。經(jīng)過多次的銑切試驗(yàn)，最終確定了刀具的參數(shù)如下：如圖4所示刀具樣式為盤式銑刀，具有刀柄3，盤式刀體4和刀片5；該刀具的材料為硬質(zhì)合金，盤式刀體4的直徑為φ50mm，刀片數(shù)量為5片。

3)確定加工工藝方法

產(chǎn)品定位后設(shè)備要進(jìn)行對刀、確定銑切余量大小、采取措施防止加工過程中材料的震顫造成輪廓度超差以及選擇進(jìn)給方向。具體地，對刀方法：在加工前需要通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換(取裝配工裝/后機(jī)身前段上壁板上的3點(diǎn))對產(chǎn)品進(jìn)行找正，之后進(jìn)行加工。確定銑切余量大小：使用設(shè)備所配套的探頭分別在犧牲層和產(chǎn)品表面進(jìn)行厚度測量，犧牲層和產(chǎn)品表面各取80個點(diǎn)來計算銑切平面(深度)。

為防止材料震顫的方法為在機(jī)身內(nèi)部設(shè)置支撐機(jī)構(gòu)工裝如圖5所示，該支撐機(jī)構(gòu)工裝具有底座12；底座12上安裝伸縮桿13，用于調(diào)節(jié)該支撐機(jī)構(gòu)工裝的高度；伸縮桿13上安裝鎖緊裝置14，用于鎖定高度；鎖緊裝置14上安裝角度調(diào)整裝置15，用于調(diào)整并鎖定該支撐機(jī)構(gòu)工裝的角度；角度調(diào)整裝置15上安裝有夾具機(jī)構(gòu)，該夾具機(jī)構(gòu)包括用于和上壁板7連接的真空吸盤16，用于連接74、75、76框的框夾緊裝置17，用于連接固定垂尾的垂尾對接孔連接螺栓18。利用該支撐機(jī)構(gòu)工裝一端的夾具機(jī)構(gòu)與產(chǎn)品連接，另一端固定在加工區(qū)工作平臺上，起到在加工過程中的避免產(chǎn)品變形(震顫)的功能。

刀具加工的進(jìn)給方向?yàn)檠雍较蚍较蚣庸ぁ?/p>

4)確定加工工藝參數(shù)

自動鉆銑設(shè)備加工參數(shù)設(shè)置的是否合理對于平面加工后的輪廓度、粗糙度影響很大，并且加工參數(shù)設(shè)置不合理也有造成碳纖維材料過燒的故障，帶來產(chǎn)品報廢的風(fēng)險。經(jīng)過大量的銑切加工試驗(yàn)，摸索出了加工工藝參數(shù)，刀具轉(zhuǎn)速為3500轉(zhuǎn)/分，每刀進(jìn)給量為0.2mm，進(jìn)給速度為0.1米/分。

5)使用自動鉆銑設(shè)備對對接平面6進(jìn)行銑切，使用激光跟蹤儀檢查對接平面6的輪廓度。