一種陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削裝置，包括安裝在車床刀架側(cè)面的支架和安裝在支架頂部的長軸電機，所述長軸電機的輸出軸端部固定連接有磨削砂輪，所述磨削砂輪由碗形鋁合金環(huán)和通過環(huán)氧樹脂膠粘劑粘接在碗形鋁合金環(huán)外圍的陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪構(gòu)成，所述陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的磨削面為錐面，所述支架的側(cè)面上安裝有保險裝置和按鈕開關(guān)，所述長軸電機的電源線通過保險裝置和按鈕開關(guān)與交流電源連接。另外，本發(fā)明還提供了一種利用該裝置進行陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削的方法。采用本發(fā)明的方法和裝置磨削加工螺紋的效率高，工作的可靠性和安全性高，所加工的螺紋牙型完整、強度高，加工成本低。
【專利說明】一種陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削方法及裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及螺紋加工【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削方法及
>J-U ρ?α裝直。
【背景技術(shù)】
[0002]陶瓷基復(fù)合材料是隨著航天技術(shù)發(fā)展而逐漸應(yīng)用的一種新型高溫材料，具有比強度高、比模量高、耐高溫性能好、熱膨脹小、抗氧化性好等優(yōu)點。陶瓷基復(fù)合材料螺栓常用于該類材料零部件的連接，但是由于它具有高硬度及脆性特性，采用常規(guī)的車削、板牙加工，刀具磨損很快，存在螺紋牙型掉渣、崩牙的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了連接強度，合格率低。
[0003]申請?zhí)枮?01210249387.5的中國發(fā)明專利公開了一種三維針刺碳/碳化硅復(fù)合材料螺栓的制備方法，該發(fā)明專利主要論述了碳纖維預(yù)制體制作、沉積熱解碳界面層、CVI法沉積碳化硅基體、二次沉積碳化硅基體、沉積碳化硅防氧化涂層等化學(xué)處理過程，對于螺紋的加工僅指出車床采用金剛石砂輪加工,給出了進給速度0.10mm/min~0.15mm/min等加工參數(shù)，但未說明具體加工方法及裝置，且按照所給的進給速度加工效率太低。申請?zhí)枮?01210186721.7的中國發(fā)明專利公開了一種碳纖維增強碳化硅復(fù)合材料螺釘?shù)闹苽浞椒ǎ彩窃敿氄撌隽颂祭w維預(yù)制體處理、毛坯件改性、致密化及抗氧化處理等化學(xué)處理工藝過程，對于螺紋加 工也僅指出采用金剛石砂輪配合螺母進行半成品螺釘加工，未說明具體方法及裝置。
[0004]申請?zhí)枮?7207329.9的中國發(fā)明專利公開了一種多功能磨削裝置，其磨頭座安裝在車床的中托板上，磨頭座與底座間依靠導(dǎo)軌副連接，電機和傳動變速機構(gòu)裝于磨頭座上，主軸部件前端有砂輪安裝部件，采用該裝置可以實現(xiàn)內(nèi)外圓磨削。但是該裝置安裝前需要拆卸車床的刀架部分，加工準(zhǔn)備時間太長，且頻繁拆卸車床刀架會影響車床加工精度。同時由于該裝置有傳動變速機構(gòu)、導(dǎo)軌副和主軸等部件，裝置外形尺寸大，不適合加工螺栓、螺釘?shù)容^小制品的螺紋。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、螺紋磨削加工效率高、工作的可靠性和安全性高的陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削裝置。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削裝置，其特征在于:包括安裝在車床刀架側(cè)面的支架和安裝在支架頂部的長軸電機，所述長軸電機的輸出軸端部固定連接有磨削砂輪，所述磨削砂輪由碗形鋁合金環(huán)和通過環(huán)氧樹脂膠粘劑粘接在碗形鋁合金環(huán)外圍的陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪構(gòu)成，所述陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的磨削面為錐面，所述支架的側(cè)面上安裝有保險裝置和按鈕開關(guān)，所述長軸電機的電源線通過保險裝置和按鈕開關(guān)與交流電源連接。
[0007]上述的一種陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削裝置，其特征在于:所述長軸電機上帶有電機底座，所述長軸電機的功率為60W~100W，轉(zhuǎn)速為1200r/min~2800r/min。[0008]上述的一種陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削裝置，其特征在于:所述支架的形狀為T形，所述支架的小端通過車床刀架螺釘安裝在車床刀架側(cè)面，所述支架的大端頂部設(shè)置有用于放置所述電機底座的方形沉孔，所述方形沉孔內(nèi)四個角上各設(shè)置有一個第一螺紋孔，所述長軸電機通過穿過所述電機底座并螺紋連接在第一螺紋孔中的連接螺栓安裝在支架的大端頂部，所述支架的大端側(cè)面上設(shè)置有用于安裝保險裝置的第二螺紋孔和用于安裝按鈕開關(guān)的第三螺紋孔。
[0009]上述的一種陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削裝置，其特征在于:所述方形沉孔的深度為3mm ?6mm ο
[0010]上述的一種陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削裝置，其特征在于:所述長軸電機的輸出軸上設(shè)置有用于對磨削砂輪進行定位的定位軸肩，所述長軸電機的輸出軸端部設(shè)置有外螺紋，所述磨削砂輪通過螺紋連接在長軸電機輸出軸端部的外螺紋上的緊固螺母固定連接在長軸電機的輸出軸端部。
[0011]上述的一種陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削裝置，其特征在于:所述陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪(2-1)濃度為150%?175%，陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪(2-1)金剛石粒度為230/270。
[0012]上述的一種陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削裝置，其特征在于:所述陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的磨削面的錐角為57°?60°。
[0013]本發(fā)明還提供了一種實現(xiàn)方便、所加工的螺紋牙型完整、強度高、加工成本低的采用該裝置進行陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削的方法，其特征在于該方法包括以下步驟:
[0014]步驟一、將所述陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削裝置放置在車床刀架側(cè)面；
[0015]步驟二、調(diào)整所述陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削裝置在車床刀架側(cè)面的放置位置，使得長軸電機的輸出軸與車床主軸平行后，采用車床刀架螺釘將所述陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削裝置固定在車床刀架側(cè)面；
[0016]步驟三、將待加工的陶瓷基復(fù)合材料螺栓毛坯件夾持在車床卡盤上并找正；
[0017]步驟四、根據(jù)待磨削加工的螺紋螺距調(diào)整好車床手柄的位置后，打開車床的切削液開關(guān)，車床按照給定加工參數(shù)在所述陶瓷基復(fù)合材料螺栓毛坯件上進行螺紋磨削加工，所述加工參數(shù)包括車床主軸轉(zhuǎn)速和螺紋磨削深度。
[0018]上述的方法，其特征在于:步驟四中所述螺紋螺距為1mm?3.5mm。
[0019]上述的方法，其特征在于:步驟四所述車床主軸轉(zhuǎn)速為60r/min?92r/min,所述螺紋磨削深度為0.05mm?0.1mm。
[0020]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:
[0021]1、本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)簡單，外形尺寸小，在車床刀架上的安裝調(diào)整方便，且直接安裝在車床刀架上后就能夠?qū)崿F(xiàn)螺紋磨削加工，不會影響車床性能，能夠有效地提供螺紋磨削加工效率。
[0022]2、本發(fā)明裝置中通過設(shè)置保險裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)長軸電機的過載保護，提高了本發(fā)明工作的可靠性和安全性。
[0023]3、本發(fā)明裝置中陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪的磨削面為錐面，錐角為57°?60°，能夠保證所加工的陶瓷基復(fù)合材料螺紋牙型完整。
[0024]4、本發(fā)明每個磨削砂輪可以加工約40件螺栓，且修整后磨削砂輪可以繼續(xù)使用，降低了加工成本。[0025]5、本發(fā)明所加工的螺栓的拉伸強度能夠達到256MPa，剪切強度能夠達到124MPa，較現(xiàn)有技術(shù)中的方法加工的同類材料螺栓強度有大幅調(diào)高。
[0026]綜上所述，本發(fā)明實現(xiàn)方便，螺紋磨削加工效率高，工作的可靠性和安全性高，所加工的螺紋牙型完整、強度高，加工成本低。
[0027]下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖2為本發(fā)明磨削砂輪的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖3為本發(fā)明支架的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖4為本發(fā)明定位軸肩和外螺紋在長軸電機輸出軸上的設(shè)置示意圖。
[0032]附圖標(biāo)記說明:
[0033]1 一緊固螺母；2—磨削砂輪；2-1—陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪；
[0034]2-2一碗形招合金環(huán)；3—支架；3-1—方形沉孔；
[0035]3-2一第一螺紋孔； 3-3—第二螺紋孔；3-4—第二螺紋孔；
[0036]4 一長軸電機；4-1—定位軸肩； 4-2—外螺紋；
[0037]5—保險裝置；6—按鈕開關(guān)；7—連接螺栓；
[0038]8一車床刀架；9一交流電源。
【具體實施方式】
[0039]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削裝置，包括安裝在車床刀架8側(cè)面的支架3和安裝在支架3頂部的長軸電機4，所述長軸電機4的輸出軸端部固定連接有磨削砂輪2，所述磨削砂輪2由碗形鋁合金環(huán)2-2和通過環(huán)氧樹脂膠粘劑粘接在碗形鋁合金環(huán)2-2外圍的陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪2-1構(gòu)成，所述陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪2-1的磨削面為錐面，所述支架3的側(cè)面上安裝有保險裝置5和按鈕開關(guān)6，所述長軸電機4的電源線通過保險裝置5和按鈕開關(guān)6與交流電源9連接。
[0040]本實施例中，所述長軸電機4上帶有電機底座，所述長軸電機4的功率為60W~100W,轉(zhuǎn)速為1200r/min~2800r/min。優(yōu)選地，所述長軸電機4的功率為60W，轉(zhuǎn)速為1400r/mino
[0041]結(jié)合圖3，本實施例中，所述支架3的形狀為T形，所述支架3的小端通過車床刀架螺釘安裝在車床刀架8側(cè)面，所述支架3的大端頂部設(shè)置有用于放置所述電機底座的方形沉孔3-1，所述方 形沉孔3-1內(nèi)四個角上各設(shè)置有一個第一螺紋孔3-2，所述長軸電機4通過穿過所述電機底座并螺紋連接在第一螺紋孔3-2中的連接螺栓7安裝在支架3的大端頂部，所述支架3的大端側(cè)面上設(shè)置有用于安裝保險裝置5的第二螺紋孔3-3和用于安裝按鈕開關(guān)6的第三螺紋孔3-4。所述方形沉孔3-1的深度為3mm~6mm。優(yōu)選地，所述方形沉孔3-1的深度為4mm。所述第一螺紋孔3_2為M10螺紋孔，所述第二螺紋孔3_3和第三螺紋孔3-4均為M4螺紋孔。
[0042]結(jié)合圖4，本實施例中，所述長軸電機4的輸出軸上設(shè)置有用于對磨削砂輪2進行定位的定位軸肩4-1，所述長軸電機4的輸出軸端部設(shè)置有外螺紋4-2，所述磨削砂輪2通過螺紋連接在長軸電機4輸出軸端部的外螺紋4-2上的緊固螺母1固定連接在長軸電機4的輸出軸端部。
[0043]本實施例中，所述陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪2-1金剛石粒度為230/270，陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪2-1濃度為150%?175%。優(yōu)選地，所述陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪2-1金剛石粒度為265，陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪2-1濃度為175%。
[0044]本實施例中，所述陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪2-1的磨削面的錐角為57°?60°。優(yōu)選地，所述陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪2-1的磨削面的錐角為58°。
[0045]本實施例以制備三維七向編織C/C-SiC陶瓷基復(fù)合材料的M10螺栓為例，材料密度為1.95g/cm3，待磨削加工的螺紋長度為30_，所采用的車床為C616型普通車床。
[0046]本發(fā)明的陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削方法，包括以下步驟:
[0047]步驟一、將所述陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削裝置放置在車床刀架8側(cè)面；
[0048]步驟二、調(diào)整所述陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削裝置在車床刀架8側(cè)面的放置位置，使得長軸電機4的輸出軸與車床主軸平行后，采用車床刀架螺釘將所述陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削裝置固定在車床刀架8側(cè)面；本實施例中，采用百分表檢測長軸電機4的輸出軸與車床主軸的平行度，當(dāng)檢測到的長軸電機4的輸出軸與車床主軸的平行度小于等于0.02mm后，判斷為長軸電機4的輸出軸與車床主軸平行；
[0049]步驟三、將待加工的陶瓷基復(fù)合材料螺栓毛坯件夾持在車床卡盤上并找正；本實施例中，待加工的陶瓷基復(fù)合材料螺栓毛坯件為桿形三維七向編織C/C-SiC陶瓷基復(fù)合材料；
[0050]步驟四、根據(jù)待磨削加工的螺紋螺距調(diào)整好車床手柄的位置后，打開車床的切削液開關(guān)，車床按照給定加工參數(shù)在所述陶瓷基復(fù)合材料螺栓毛坯件上進行螺紋磨削加工，所述加工參數(shù)包括車床主軸轉(zhuǎn)速和螺紋磨削深度。
[0051]本實施例中，步驟四中所述螺紋螺距為1mm?3.5mm。步驟四所述車床主軸轉(zhuǎn)速為60r/min?92r/min,所述螺紋磨削深度為0.05mm?0.1mm。優(yōu)選地,步驟四中所述螺紋螺距為1.5mm,步驟四所述車床主軸轉(zhuǎn)速為75r/min,所述螺紋磨削深度為0.08mm。
[0052]本發(fā)明的陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削方法及裝置磨削加工長度為30mm、螺紋螺距為
1.5mm的三維七向編織C/C-SiC陶瓷基復(fù)合材料的M10螺栓的時間僅5min，每個磨削砂輪2可以加工約40件螺栓，且修整后磨削砂輪2可以繼續(xù)使用，所加工的螺栓牙型完好，拉伸強度能夠達到256MPa，剪切強度能夠達到124MPa，較現(xiàn)有技術(shù)中的方法加工的同類材料螺檢效率和強度均有大幅調(diào)聞。
[0053]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削裝置，其特征在于:包括安裝在車床刀架(8)側(cè)面的支架(3 )和安裝在支架(3 )頂部的長軸電機(4 )，所述長軸電機(4 )的輸出軸端部固定連接有磨削砂輪(2 )，所述磨削砂輪(2 )由碗形鋁合金環(huán)(2-2 )和通過環(huán)氧樹脂膠粘劑粘接在碗形鋁合金環(huán)(2-2)外圍的陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪(2-1)構(gòu)成，所述陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪(2-1)的磨削面為錐面，所述支架(3)的側(cè)面上安裝有保險裝置(5)和按鈕開關(guān)(6)，所述長軸電機(4)的電源線通過保險裝置(5 )和按鈕開關(guān)(6 )與交流電源(9 )連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削裝置，其特征在于:所述長軸電機(4)上帶有電機底座，所述長軸電機(4)的功率為60W~100W，轉(zhuǎn)速為1200r/min~2800r/min。
3.按照權(quán)利要求2所述的一種陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削裝置，其特征在于:所述支架(3)的形狀為T形，所述支架(3)的小端通過車床刀架螺釘安裝在車床刀架(8)側(cè)面，所述支架(3 )的大端頂部設(shè)置有用于放置所述電機底座的方形沉孔(3-1)，所述方形沉孔(3-1)內(nèi)四個角上各設(shè)置有一個第一螺紋孔(3-2)，所述長軸電機(4)通過穿過所述電機底座并螺紋連接在第一螺紋孔(3-2)中的連接螺栓(7)安裝在支架(3)的大端頂部，所述支架(3)的大端側(cè)面上設(shè)置有用于安裝保險裝置(5)的第二螺紋孔(3-3)和用于安裝按鈕開關(guān)(6)的第三螺紋孔(3-4)。
4.按照權(quán)利要求3所述的一種陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削裝置，其特征在于:所述方形沉孔(3-1)的深度為3_~6_。
5.按照權(quán)利要求1所述的一種陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削裝置，其特征在于:所述長軸電機(4)的輸出軸上設(shè)置有用于對磨削砂輪(2)進行定位的定位軸肩(4-1)，所述長軸電機(4)的輸出軸端部設(shè)置有外螺紋(4-2)，所述磨削砂輪(2)通過螺紋連接在長軸電機(4)輸出軸端部的外螺紋(4-2)上的緊固螺母(1)固定連接在長軸電機(4)的輸出軸端部。
6.按照權(quán)利要求1所述的一種陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削裝置，其特征在于:所述陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪(2-1)濃度為150%~175%，陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪(2-1)金剛石粒度為230/270。
7.按照權(quán)利要求1所述的一種陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削裝置，其特征在于:所述陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪(2-1)的磨削面的錐角為57°~60°。
8.一種采用如權(quán)利要求1至7中任一權(quán)利要求所述裝置進行陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削的方法，其特征在于該方法包括以下步驟:步驟一、將所述陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削裝置放置在車床刀架(8)側(cè)面；步驟二、調(diào)整所述陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削裝置在車床刀架(8)側(cè)面的放置位置，使得長軸電機(4)的輸出軸與車床主軸平行后，采用車床刀架螺釘將所述陶瓷基復(fù)合材料螺紋磨削裝置固定在車床刀架(8)側(cè)面；步驟三、將待加工的陶瓷基復(fù)合材料螺栓毛坯件夾持在車床卡盤上并找正；步驟四、根據(jù)待磨削加工的螺紋螺距調(diào)整好車床手柄的位置后，打開車床的切削液開關(guān)，車床按照給定加工參數(shù)在所述陶瓷基復(fù)合材料螺栓毛坯件上進行螺紋磨削加工，所述加工參數(shù)包括車床主軸轉(zhuǎn)速和螺紋磨削深度。
9.按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于:步驟四中所述螺紋螺距為1mm~3.5mm。
10.按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于:步驟四所述車床主軸轉(zhuǎn)速為60r/min~92r/min，所述螺紋磨削深度為 0.05mm~0.1mm。
【文檔編號】B23G1/44GK103639542SQ201310731161
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】張波, 耿永強, 劉小建, 崔紅, 王春民, 夏艷, 宋麥麗, 王勁松 申請人:西安航天復(fù)合材料研究所