一种氮化硅复相陶瓷耐高温复合材料薄壁曲面结构件加工方法与流程

本发明属于薄壁曲面结构件的加工领域，具体涉及一种氮化硅复相陶瓷耐高温复合材料薄壁曲面结构件加工方法。

背景技术：

零件材料氮化硅复相陶瓷耐高温复合材料为高硬高脆陶瓷材料，有关加工的报道较少，因此对该材料加工特性的了解还有赖于传统陶瓷加工方法和工艺。传统加工方式刀具磨损严重，耐用度低，大大提高了产品的加工成本。尤其对精度较高的尺寸，刀具磨损导致难以实现精确加工，尺寸不稳定。该材料在加工中易产生崩边破坏，对于该缺陷目前无较好的修补方法。

氮化硅复相陶瓷耐高温复合材料薄壁曲面结构件，最大外形尺寸200mm×160mm×27mm，壁厚0.5mm，厚度方向精度要求0.014mm。该曲面结构件由方料加工完成，加工量较大，若用采用磨削加工，工作效率较低。由于该材料硬脆的特点，且加工中壁厚逐渐变薄，因此不易直接采用虎钳或压板装夹，容易产生加工缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种能够实现氮化硅耐高温复合材料薄壁曲面结构件高效低损伤的加工方法。通过设计合理的工艺流程、选择适用的刀具、专用工艺装备与数控程序，对氮化硅复相陶瓷耐高温复合材料薄壁曲面结构件进行加工。具体技术方案如下：

一种氮化硅复相陶瓷耐高温复合材料结构件的加工工艺，包括如下步骤：

1.将氮化硅复相陶瓷耐高温复合材料放在数控加工中心上，利用工艺装备进行粘接装夹；所述的工艺装备为模胎形式，模胎型面与零件凹面型面贴合，为保证模胎型面与型面充分贴合，在模胎型面处加工0.5mm下陷用于粘接剂的填充，下陷边缘留量5mm，便于与零件型面搭接。模胎型面上加工有沟槽，便于粘接剂流动，模胎旁边加工注射孔与排气孔，用于注射粘接剂。销轴用于外形基准找正。

2.利用金刚石立铣刀与金刚石球头刀进行粗加工。粗加工参数为转速均为5000r/min，铣加工进给量为2500mm/min，加工切深为1mm；

3.粗加工数控程序，凹面采用往复刀轨，从中间进刀，即零件最低点，向两侧圆弧顶部加工。粗加工凸面时，采用相反的走刀方式。

4.利用金刚石铣磨头进行精加工。磨加工进给量为1500mm/min，球头刀切深0.5mm，留量0.5mm后切深改为0.02mm。

5.精加工数控程序采用跟随周边走刀方式，刀具旋转与刀具进给方向一致。

本发明的有益效果

本发明提供的一种加工氮化硅复相陶瓷材料薄壁曲面结构件的方法，通过设置合理的工艺参数，采用相适应的刀具与走刀方式，设计专用工装，可以避免该材料的加工缺陷。采用本发明可加工出氮化硅复相陶瓷薄壁曲面结构。

附图说明

本发明共有2幅附图

图1为氮化硅复相陶瓷耐高温复合材料薄壁曲面结构件示意图；

图2为专用工艺装备示意图。

模胎设计为与零件凹面型面贴合，为保证模胎与型面充分贴合，在型面处加工0.5mm下陷用于粘接剂的填充，下陷边缘留量5mm，便于与型面搭接。型面上加工有沟槽，便于粘接剂流动，模胎旁边加工注射孔与排气孔，用于注射粘接剂。销轴用于外形基准找正。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

一种氮化硅复相陶瓷耐高温复合材料结构件的加工工艺，包括如下步骤：

1.将氮化硅复相陶瓷耐高温复合材料毛坯粘接铝块上，利用pcd金刚石铣加工零件凹面，留量5mm。

2.粗加工凹面时，采用往复刀轨，从中间进刀，即零件最低点，向两侧圆弧顶部加工，粗加工参数为转速均为5000r/min，进给量为2500mm/min，加工切深为1mm。该方法避免扎刀崩边现象，且延长刀具寿命。

3.利用pcd金刚石铣磨头加工凹面到模型尺寸。

4.精加工时，采用跟随周边走刀方式，刀具旋转与刀具进给方向一致，磨加工进给量为1500mm/min，切深0.5mm，留量0.5mm后切深改为0.02mm。该方法避免周圈崩边现象。

5.加工凸面时，利用图2所示模胎装夹，销轴找正基准，将已加工的凹面与模胎贴合，利用模胎旁边的注射孔注射粘接剂，固化后，在进行凸面的加工。所述的模胎设计为与零件凹面型面贴合，为保证模胎与型面充分贴合，在型面处加工0.5mm下陷用于粘接剂的填充，下陷边缘留量5mm，便于与型面搭接。型面上加工有沟槽，便于粘接剂流动，模胎旁边加工注射孔与排气孔，用于注射粘接剂。销轴用于外形基准找正。

6.利用pcd金刚石铣加工模胎凸面留量5mm。再加工外形，留量2mm。

7.粗加工凸面时，采用与加工凹面相反的走刀方式。参数同凹面加工。

8.利用金刚石铣磨头精加工壁厚到尺寸。参数同凹面加工。

9.最后加工外形边缘到尺寸。

10.利用丙酮溶解粘接剂，将零件取下。

本发明采用该工艺流程与刀具，可提高加工效率；采用专用工艺装备，可以有效实现稳定装夹；采用数控程序中的走刀方式，可有效避免加工缺陷。该方法有效地提高工作效率。有效避免了加工损伤。

技术特征：

技术总结
本发明属于薄壁曲面结构件的加工领域，具体涉及一种氮化硅复相陶瓷耐高温复合材料薄壁曲面结构件加工方法。将氮化硅复相陶瓷耐高温复合材料放在数控加工中心上，利用专用工艺装备进行粘接装夹；利用金刚石立铣刀与金刚石球头刀进行粗加工，凹面采用往复刀轨，从中间进刀，即零件最低点，向两侧圆弧顶部加工。粗加工凸面时，采用相反的走刀方式。利用金刚石铣磨头进行精加工，精加工数控程序采用跟随周边走刀方式，刀具旋转与刀具进给方向一致。本发明提供的一种加工氮化硅复相陶瓷材料薄壁曲面结构件的方法，通过设置合理的工艺参数，采用相适应的刀具与走刀方式，设计专用工装，可以避免该材料的加工缺陷。

技术研发人员：安文洁;陈臣
受保护的技术使用者：北京星航机电装备有限公司
技术研发日：2018.11.08
技术公布日：2019.03.15