蜂窩芯材料構件高速銑削專用機床的制作方法
【專利摘要】蜂窩芯材料構件高速銑削專用機床，屬于切削機床?，F(xiàn)有蜂窩芯材料工件加工無法像金屬零件那樣裝夾定位和切削。本實用新型是在專用機床上增加吸塵裝置和工件固持裝置，工件固持裝置設于兩個分立的作為床身的高架墻之間，包括底座、磁性件、上表面作為平臺板和裝于鐵粉容器內的鐵粉，底座上設置至少一個凹槽，平臺板主要由多塊間隔設置的純鐵條和鋁條緊密排列組成，純鐵條橫向厚度大于鋁條，平臺板蓋裝底座上，純鐵條軸向與凹槽長度方向不平行，磁性件包括滑座和多塊間隔固定鋪設于滑座上并與純鐵條和鋁條對應的純鐵塊和磁鋼塊，滑座兩側設置導向滑槽，磁性件由伺服電機和絲桿副組成的滑移驅動機構驅動在凹槽滑移。本實用新型提高了工作效率。
【專利說明】蜂窩芯材料構件高速銑削專用機床
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于切削機床，尤其與蜂窩芯材料構件高速銑削專用機床有關。
【背景技術】
[0002]蜂窩芯材料是一種仿照自然界蜜蜂筑建的六角形蜂巢結構原理制成的材料。紙基蜂窩芯材料具有重量輕、密度小、比強度比剛度高等優(yōu)點，具有良好的自熄性能、優(yōu)良的化學特性等特點，使其在近幾十年內被廣泛的應用在航空、航天和潛艇等設計要求較嚴格的結構上。
[0003]紙基蜂窩芯材料由于其特殊的材料性能和結構特點，在數控機床加工中存在不少難點:1、構件為多孔薄壁結構，橫向無法承受切削力；2、構件為柔性材料，無法象剛性材料那樣夾裝定位；3、應用于航空航天潛艇等結構上的蜂窩芯材料構件均具有曲面結構，又是非線形尺寸，加工要求高，質量控制無法使用常規(guī)手段保證；4、紙質材料經切削加工后容易產生大量的粉塵，影響加工機場本身和操作工人健康；5、紙基蜂窩芯材料構件不能出現(xiàn)油污，否則會使后續(xù)膠接過程出現(xiàn)脫膠現(xiàn)象。所以紙基蜂窩芯材料工件加工無法像金屬零件那樣裝夾定位和切削，為保證產品有較高的精度和表面質量，從而對數控加工機床、刀具、工裝、切削參數、編程方法、數控加工中的過程控制以及質量控制等方面均提出了專門性要求。目前，常用的紙基蜂窩芯材料工件的夾裝普遍采用雙面膠粘貼固定，在加工過程中容易脫開，導致局部翹起或整體脫落，影響加工。
實用新型內容
[0004]本實用新型目的旨在解決紙基蜂窩芯材料工件加工無法像金屬零件那樣裝夾定位和切削、加工過程中容易出現(xiàn)粉塵以及不能出現(xiàn)油污等技術問題，提供一種適合于蜂窩芯材料構件加工的高速銑削專用機床。
[0005]為此，本實用新型采用以下技術方案:蜂窩芯材料構件高速銑削專用機床，包括高架墻式床身、由床身上的導軌支撐在X軸方向移動的橫梁、驅動橫梁移動的直線電機、由橫梁上的導軌支撐在Y軸方向移動的拖板、與拖板通過導軌滑塊連接并在Z軸方向移動的滑枕、安裝于滑枕底端能實現(xiàn)C軸旋轉和A軸擺動的五軸頭和控制X、Y、Z、C、A五軸聯(lián)動的控制系統(tǒng)，拖板和滑枕的移動都采用伺服電機經絲桿副驅動，五軸頭包括C軸旋轉軸、A軸擺動軸和安裝于A軸擺動軸上用于驅動刀具運動的電主軸，C軸旋轉軸伸入滑枕內腔由軸承支撐安裝并由力矩電機驅動旋轉，A軸擺動軸由安裝在五軸頭叉形殼體兩側的一組力矩電機驅動旋轉，其特征是，所述的專用機床還包括吸塵裝置和工件固持裝置；工件固持裝置設于兩個分立的作為床身的高架墻之間，包括底座、磁性件、上表面作為工件支撐面的平臺板和裝于鐵粉容器內的鐵粉，底座上表面設置至少一個凹槽，平臺板主要由多塊間隔設置的純鐵條和鋁條緊密排列組成，純鐵條橫向厚度大于鋁條，平臺板蓋裝于底座上表面，純鐵條軸向與所述凹槽長度方向不平行，磁性件包括滑座和多塊間隔固定鋪設于滑座上表面并與所述純鐵條和鋁條對應的純鐵塊和磁鋼塊，滑座兩側設置導向滑槽，磁性件由主要由伺服電機和絲桿副組成的滑移驅動機構驅動在所述的凹槽中滑移，并由安裝于所述凹槽兩側側壁的滾輪嵌入滑座兩側的導向滑槽支撐導向，所述鐵粉容器底部設置開口和開關機構，鐵粉容器置于所述平臺板側方，在使用時由橫梁上的五軸頭提取移到平臺板上方撒鐵粉；所述的吸塵裝置包括吸塵器、吸塵罩、下連接環(huán)和上連接環(huán)，吸塵罩安裝于電主軸并設置開口朝向刀具環(huán)繞吸塵腔，上連接環(huán)和下連接環(huán)都設有一端開口的環(huán)形內腔，上連接環(huán)和下連接環(huán)的環(huán)形內腔腔壁開口端活動對配，使環(huán)形內腔連通，下連接環(huán)環(huán)繞固定于五軸頭殼體，隨五軸頭C軸旋轉，上連接環(huán)固定于滑枕，上連接環(huán)環(huán)形內腔腔壁上設置通孔通過管道與吸塵器連通，下連接環(huán)環(huán)形內腔腔壁上設置通孔通過管道與所述的吸塵腔連通；所述的吸塵器的動作和磁性件的滑移由所述的控制系統(tǒng)控制。
[0006]本實用新型使用時，先使磁性件上的純鐵塊和平臺板上的純鐵條錯開，關閉磁性固持功能，鋁條對應位于純鐵塊的中間位置；將待加工的蜂窩芯材料工件鋪設于平臺板上，提取鐵粉容器到工件上方，打開開關機構，將鐵粉容器內的鐵粉均勻撒入工件的蜂窩腔中，鐵粉達到一定厚度后關閉鐵粉容器的開關機構；然后，驅使磁性件在底座上表面的凹槽中移動，使純鐵塊與純鐵條對齊，磁鋼的磁力線穿透純鐵塊、純鐵條和鐵粉，形成閉環(huán)，打開磁性固持功能，鐵粉在磁力作用下緊密附著到平臺板表面，產生對蜂窩芯材料工件蜂窩腔表面的吸漲力和摩擦力，將工件固持，移開鐵粉容器開始加工；控制系統(tǒng)指令吸塵裝置開始工作，并根據加工程序控制五軸頭驅動刀具進行五軸聯(lián)動加工工件，在加工過程中產生的粉塵由吸塵器通過吸塵腔開口吸走；加工結束，驅使磁性件滑移，使純鐵塊錯開純鐵條，這時磁力線不再通過鐵粉填充區(qū)域，而是在純鐵塊、純鐵條和磁鋼塊形成閉合回路，從而達到關閉鐵粉區(qū)域磁場的目的，關閉磁性固持功能，待移走工件后回收鐵粉。
[0007]作為對上述技術方案的進一步完善和補充，本實用新型還包括以下技術特征。
[0008]所述的專用機床還包括刀庫，刀庫設置于作為床身的高架墻內。
[0009]所述的專用機床所有傳動采用油脂潤滑。
[0010]所述的吸塵裝置還包括安裝于所述吸塵罩吸塵腔口部的毛刷圈，圈圍粉塵，起到更好的吸塵效果。
[0011]所述用于驅動刀具運動的電主軸為速度高于20000rpm的高速電主軸。
[0012]所述的滾輪為軸承。
[0013]使用本實用新型可以達到以下有益效果:1、采用高架橋式橫梁支撐結構，使機床高速進給性能好；2、使用高轉速電主軸五軸頭，具備五軸聯(lián)動功能，可用于加工形狀復雜的曲面；3、使用磁性吸附鐵粉對蜂窩腔表面產生吸漲力和摩擦力進行固持并通過電機驅動控制磁鋼位置來控制開閉磁場磁性的工件固持裝置，適合夾裝蜂窩芯材料工件，并且工作效率高；4、采用油脂潤滑，避免了油汽潤滑對工件的油污污染。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的主視圖。
[0015]圖2是本實用新型的俯視圖。
[0016]圖3是本實用新型的左視圖。
[0017]圖4是圖3中a處的局部剖視放大圖。
[0018]圖5是本實用新型中工件固持裝置的俯視圖。[0019]圖6是圖5的A-A剖視圖。
[0020]圖7是圖6的B-B剖視圖。
[0021]圖8是圖6中b處的局部放大圖。
[0022]圖9是工件固持裝置磁性固持功能打開狀態(tài)原理圖。
[0023]圖10是工件固持裝置磁性固持功能關閉狀態(tài)原理圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細描述。
[0025]如圖1?圖8所示，本實用新型包括高架墻式床身1、由床身上的導軌支撐在X軸方向移動的橫梁3、驅動橫梁3移動的直線電機7、由橫梁3上的導軌支撐在Y軸方向移動的拖板2、與拖板2通過導軌滑塊連接并在Z軸方向移動的滑枕5、安裝于滑枕底端能實現(xiàn)C軸旋轉和A軸擺動的五軸頭8、吸塵裝置、刀庫、工件固持裝置6和控制X、Y、Z、C、A五軸聯(lián)動的控制系統(tǒng)；拖板2和滑枕5的移動都采用伺服電機經絲桿副驅動；五軸頭8包括C軸旋轉軸、A軸擺動軸和安裝于A軸擺動軸上用于驅動刀具運動的電主軸，電主軸為速度高于20000rpm的高速電主軸，C軸旋轉軸伸入滑枕內腔由軸承支撐安裝并由力矩電機驅動旋轉，A軸擺動軸由安裝在五軸頭叉形殼體兩側的一組力矩電機驅動旋轉；工件固持裝置6設于分立的兩個作為床身的高架墻之間，工件固持裝置6包括底座18、磁性件、上表面作為工件支撐面的平臺板16和裝于鐵粉容器12內的鐵粉，底座上表面設置至少一個凹槽，平臺板16主要由多塊間隔設置的純鐵條13和鋁條14緊密排列組成，純鐵條13橫向厚度大于鋁條14，平臺板16蓋裝于底座上表面，純鐵條13軸向與所述凹槽長度方向不平行，磁性件包括滑座17和多塊間隔固定鋪設于滑座上表面并與所述純鐵條13和鋁條14對應的純鐵塊19和磁鋼塊20，滑座兩側設置導向滑槽，磁性件由主要由伺服電機和絲桿副組成的滑移驅動機構驅動在所述的凹槽中滑移，并由安裝于所述凹槽兩側側壁的軸承15嵌入滑座17兩側的導向滑槽支撐導向，所述鐵粉容器底部設置開口和開關機構，鐵粉容器12置于所述平臺板側方，在使用時由橫梁上的五軸頭提取移到平臺板16上方撒鐵粉；所述的吸塵裝置包括吸塵器4、吸塵罩、毛刷圈11、下連接環(huán)10和上連接環(huán)9，吸塵罩安裝于電主軸并設置開口朝向刀具環(huán)繞吸塵腔，安裝于吸塵罩吸塵腔口部，上連接環(huán)9和下連接環(huán)10都設有一端開口的環(huán)形內腔，上連接環(huán)9和下連接環(huán)10的環(huán)形內腔腔壁開口端活動對配，使環(huán)形內腔連通，下連接環(huán)10環(huán)繞固定于五軸頭殼體，隨五軸頭C軸旋轉，上連接環(huán)9固定于滑枕，上連接環(huán)環(huán)形內腔腔壁上設置通孔通過管道與吸塵器4連通，下連接環(huán)環(huán)形內腔腔壁上設置通孔通過管道與所述的吸塵腔連通；刀庫設于高架墻內；所述的吸塵器4的動作和磁性件的滑移由所述的控制系統(tǒng)控制；機床所有的傳動采用油脂潤滑。
[0026]如圖9?圖10所示，根據磁場原理，當純鐵塊19與純鐵條13對齊時，磁鋼的磁力線穿透純鐵塊19、純鐵條13和鐵粉形成閉環(huán)，在平臺板16上表面產生磁場，當純鐵塊19和純鐵條13錯開時，鋁條14對應位于純鐵塊19的中間位置，磁力線無法穿過鋁條14，這時磁力線不再通過鐵粉填充區(qū)域，而是在純鐵塊19、純鐵條13和磁鋼塊20形成閉合回路，從而達到關閉鐵粉區(qū)域磁場的目的。本實用新型使用時，先使磁性件上的純鐵塊19和平臺板16上的純鐵條13錯開，關閉磁性固持功能，鋁條14對應位于純鐵塊的中間位置；將待加工的蜂窩芯材料工件鋪設于平臺板16上，提取鐵粉容器12到工件上方，打開開關機構，將鐵粉容器12內的鐵粉均勻撒入工件的蜂窩腔中，鐵粉達到一定厚度后關閉鐵粉容器12的開關機構；然后，驅使磁性件在底座上表面的凹槽中移動，使純鐵塊19與純鐵條13對齊，磁鋼的磁力線穿透純鐵塊、純鐵條13和鐵粉，形成閉環(huán)，打開磁性固持功能，鐵粉在磁力作用下緊密附著到平臺板表面，產生對蜂窩芯材料工件的吸漲力和摩擦力，將工件固持，移開鐵粉容器12開始加工；控制系統(tǒng)指令吸塵裝置開始工作，并根據加工程序控制五軸頭驅動刀具進行五軸聯(lián)動加工工件，在加工過程中產生的粉塵由吸塵器4通過吸塵腔開口吸走；加工結束，驅使磁性件滑移，使純鐵塊錯開純鐵條13，關閉磁性固持功能，待移走工件后回收鐵粉。
【權利要求】
1.蜂窩芯材料構件高速銑削專用機床，包括高架墻式床身(I)、由床身上的導軌支撐在X軸方向移動的橫梁(3)、驅動橫梁(3)移動的直線電機(7)、由橫梁(3)上的導軌支撐在Y軸方向移動的拖板(2 )、與拖板(2 )通過導軌滑塊連接并在Z軸方向移動的滑枕(5 )、安裝于滑枕底端能實現(xiàn)C軸旋轉和A軸擺動的五軸頭(8)和控制X、Y、Z、C、A五軸聯(lián)動的控制系統(tǒng)，拖板(2)和滑枕(5)的移動都采用伺服電機經絲桿副驅動，五軸頭包括C軸旋轉軸、A軸擺動軸和安裝于A軸擺動軸上用于驅動刀具運動的電主軸，C軸旋轉軸伸入滑枕內腔由軸承支撐安裝并由力矩電機驅動旋轉，A軸擺動軸由安裝在五軸頭叉形殼體兩側的一組力矩電機驅動旋轉，其特征在于:所述的專用機床還包括吸塵裝置和設于床身中間的工件固持裝置(6);工件固持裝置包括底座(18)、磁性件、上表面作為工件支撐面的平臺板(16)和裝于鐵粉容器內的鐵粉，底座(18)上表面設置至少一個凹槽，平臺板(16)主要由多塊間隔設置的純鐵條(13)和鋁條(14)緊密排列組成，純鐵條(13)橫向厚度大于鋁條(14)，平臺板(16)蓋裝于底座上表面，純鐵條軸向與所述凹槽長度方向不平行，磁性件包括滑座(17)和多塊間隔固定鋪設于滑座上表面并與所述純鐵條和鋁條對應的純鐵塊(19)和磁鋼塊(20)，滑座兩側設置導向滑槽，磁性件主要由伺服電機和絲桿副組成的滑移驅動機構驅動在所述的凹槽中滑移，并由安裝于所述凹槽兩側側壁的滾輪(15)嵌入滑座兩側的導向滑槽支撐導向，所述鐵粉容器底部設置開口和開關機構，鐵粉容器置于所述平臺板側方；所述的吸塵裝置包括吸塵器(4)、吸塵罩、下連接環(huán)(10)和上連接環(huán)(9)，吸塵罩安裝于電主軸并設置開口朝向刀具環(huán)繞吸塵腔，上連接環(huán)(9)和下連接環(huán)(10)都設有一端開口的環(huán)形內腔，上連接環(huán)(9)和下連接環(huán)(10)的環(huán)形內腔腔壁開口端活動對配，使環(huán)形內腔連通，下連接環(huán)(10)環(huán)繞固定于五軸頭殼體，上連接環(huán)(9)固定于滑枕(5)，上連接環(huán)環(huán)形內腔腔壁上設置通孔通過管道與吸塵器(4)連通，下連接環(huán)環(huán)形內腔腔壁上設置通孔通過管道與所述的吸塵腔連通；所述的吸塵器(4)的動作和磁性件的滑移由所述的控制系統(tǒng)控制。
2.根據權利要求1所述的蜂窩芯材料構件高速銑削專用機床，其特征在于:所述的專用機床還包括刀庫，刀庫設置于作為床身的高架墻內。
3.根據權利要求2所述的蜂窩芯材料構件高速銑削專用機床，其特征在于:所述的專用機床所有傳動采用油脂潤滑。
4.根據權利要求3所述的蜂窩芯材料構件高速銑削專用機床，其特征在于:所述的吸塵裝置還包括安裝于所述吸塵罩吸塵腔口部的毛刷圈(11)。
5.根據權利要求4所述的蜂窩芯材料構件高速銑削專用機床，其特征在于:所述用于驅動刀具運動的電主軸為速度高于20000rpm的高速電主軸。
6.根據權利要求5所述的蜂窩芯材料構件高速銑削專用機床，其特征在于:所述的滾輪(15)為軸承。
【文檔編號】B23Q11/00GK203579268SQ201320821903
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年12月12日 優(yōu)先權日:2013年12月12日
【發(fā)明者】王本善, 陸平山, 張小雨, 黃其煜, 傅春峰, 湯海鋒, 張錫軍, 梁星鑫 申請人:浙江日發(fā)精密機械股份有限公司