一种纤维复合材料特种加工设备及其工作方法

专利2026-06-28  1


本发明属于重工制造业行业设计领域,具体为一种纤维复合材料特种加工设备及其工作方法。


背景技术:

1、纤维复合材料是一种将高强度纤维与树脂基体结合的复合材料,具有高比强度、高比模量、耐腐蚀性和耐久性等显著特性。纤维复合材料的应用已从航空航天扩展到轨道交通、新能源汽车、工业基础设施等新兴产业。未来,纤维复合材料将在更多领域实现应用,推动相关产业的持续进步,也为现代工业提供了更轻、更强、更耐用的解决方案,具有巨大的发展潜力。但是,纤维复合材料属于难加工材料,随着对纤维复合材料需求以及精度要求的提高,纤维复合材料加工设备及加工工艺也需要不断革新,以提高纤维复合材料加工效率和质量。

2、以加工芳纶纤维复合材料为例:芳纶纤维复合材料具有低密度、耐疲劳、抗冲击、生命周期长等优点,已成为航空航天与装甲防护等领域高端装备的优选材料。由于芳纶纤维复合材料具有高强度、高韧性,因此加工难度大,容易出现烧蚀、分层、毛刺等问题,切削效率低下,影响加工质量。因此提供一种能够解决上述问题的特种加工设备及其工作方法具有积极意义。


技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题主要在于克服上述现有技术之不足,具体为提供一种纤维复合材料特种加工设备。

2、按照本发明所提供的一种纤维复合材料特种加工设备采用的主要技术方案为:所述特种加工设备包括激光加工设备、磨料气射流、机床主轴;所述激光加工设备与磨料气射流由机器人连接;所述机器人包括了基座、转台、大臂、小臂;所述机床主轴包括了主轴箱体、主轴、驱动装置、刀具夹持装置、刀具。

3、本发明所提供的一种纤维复合材料特种加工设备还采用如下附属技术方案:

4、所述纤维复合材料特种加工设备依靠激光加工设备、磨料气射流、机床主轴组成。

5、所述纤维复合材料特种加工设备中的激光加工设备、磨料气射流、机床主轴可以自由组合或单独工作。

6、所述激光加工设备与其中一个机器人小臂连接;所述磨料气射流与另一个机器人小臂连接;所述两个机器人通过基座与机床相连于机床两侧。

7、所述激光加工设备,可用于激光制孔、激光切割、激光热处理、激光打标、激光焊接、激光雕刻等。

8、所述磨料气射流,可用于制孔、微切割、表面抛光、材料去除、表面纹理化等。

9、所述机器人依靠基座、转台、大臂、小臂依次相连。

10、所述基座固定于机床,且与转台相连;所述转台可绕基座进行转动;所述大臂与转台相连;所述小臂与大臂相连。

11、所述机床主轴与导轨相连,导轨固定于机床;所述刀具通过刀具夹持装置与主轴相连。

12、所述机床主轴,加装不同刀具,可用于铣削加工、钻削加工、磨削加工等。

13、按照本发明所提供的一种纤维复合材料特种加工设备与现有技术相比具有如下优点:第一,纤维复合材料特种加工设备中的激光加工设备、磨料气射流、机床主轴自由组合,同时工作,可以提高生产效率;第二,多个加工步骤在一个设备上完成,避免工件在不同机床之间的转移,可以减少加工时间;第三,工件通常只经过一次装夹,减少由于多次装夹带来的累积误差,提高加工精度;第四,减少由于多次装夹和运输造成的工件损伤,提高工件加工质量;第五,激光加工设备、磨料气射流、机床主轴配合工作,可以减少或消除工件加工过程中出现的烧蚀、分层、毛刺等加工缺陷;第六,纤维复合材料特种加工设备具有更高的灵活性,能够适应不同的加工需求和生产批量。



技术特征:

1.一种纤维复合材料特种加工设备,其特征在于:包括激光加工设备、磨料气射流设备、机床主轴;所述特种加工设备中的激光加工设备和磨料气射流设备通过机器人与机床连接;所述机器人包括了基座、转台、大臂、小臂、激光加工设备或磨料气射流设备;所述机床主轴包括了主轴箱体、主轴、驱动装置、刀具夹持装置、刀具。

2.根据权利要求1所述的一种纤维复合材料特种加工设备,其特征在于:三种加工设备可以自由组合或单独工作。

3.根据权利要求1所述的一种纤维复合材料特种加工设备,其特征在于:由机器人连接激光加工设备和磨料气射流设备,保证激光加工设备和磨料气射流设备的工作灵活性。

4.根据权利要求1所述的一种纤维复合材料特种加工设备,其特征在于:机器人的基座固定于机床。

5.根据权利要求1所述的一种纤维复合材料特种加工设备,其特征在于:所述机器人依靠基座、转台、大臂、小臂依次相连。

6.根据权利要求1所述的一种纤维复合材料特种加工设备,其特征在于:激光加工设备可用于激光制孔、激光切割、激光热处理等。

7.根据权利要求1所述的一种纤维复合材料特种加工设备,其特征在于:磨料气射流可用于制孔、微切割、表面抛光等。

8.根据权利要求1所述的一种纤维复合材料特种加工设备,其特征在于:机床主轴可加装各种刀具用于加工工件。

9.根据权利要求3所述的一种纤维复合材料特种加工设备,其特征在于:保证三种加工设备工作时互不干涉。

10.根据权利要求1所述的一种纤维复合材料特种加工设备及其工作方法,其特征在于:工作时,机床主轴夹持刀具进行旋转,机床主轴由导轨和主轴外壳组合运动送达工作位置,机床主轴对工件进行加工;激光加工设备由机器人小臂、大臂、转台、基座组合运动送达工作位置,激光加工设备对工件进行加工;磨料气射流由机器人小臂、大臂、转台、基座组合运动送达工作位置,磨料气射流对工件进行加工;假设需要激光加工设备、磨料气射流设备、机床主轴三种加工设备,则三种加工设备组合加工工件;假设激光加工设备、磨料气射流设备、机床主轴三种加工设备中,需要两种加工设备,则两种加工设备组合工作,不需要的加工设备不工作;假设激光加工设备、磨料气射流设备、机床主轴三种加工设备中,需要一种加工设备,则上述加工设备单独工作,不需要的两种加工设备不工作。


技术总结
本发明属于重工制造业行业设计领域,具体为一种纤维复合材料特种加工设备及其工作方法。所述特种加工设备包括了激光加工设备、磨料气射流设备、机床主轴;所述特种加工设备中的激光加工设备和磨料气射流设备通过机器人与机床连接。本发明所提供的纤维复合材料特种加工设备及其工作方法的有益效果为:在加工纤维复合材料期间,所述特种加工设备便能够按需组合完成加工任务,或单独完成加工任务。与现有加工设备相比,能够有效解决加工过程中产生的缺陷,具有效能高、工作可靠、自动化程度高的优点,能够提高加工效率并保证零件的加工质量。

技术研发人员:石文天,温振杨,张小青,马通,李杰
受保护的技术使用者:北京工商大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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