用于振动抛光复合材料层压零件的方法和系统的制作方法
用于振动抛光复合材料层压零件的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及复合材料层压零件的加工。更具体地，本公开涉及一种使用自动振动去毛刺处理来抛光复合材料层压零件的方法和系统。
【背景技术】
[0002]在各种制造过程中，期望的是在它们已经被机器制造或经受其他处理步骤之后将所制造的零件去毛刺。通过浇铸、机器制造、层压和其他制造技术生产的零件总是具有在最终产品中不被认为是可接受的毛刺和表面粗糙度。对这类物件的抛光可以包括毛刺的去除和表面抛光的修饰。为了提供具有所期望抛光特性的零件，去毛刺是给予用于使零件边缘变圆或光滑并且从它们去除毛刺的各种处理的一般术语。
[0003]传统地，所制造零件的去毛刺已涉及大量手工劳力，使用研磨机和其他工具使零件的边缘和表面光滑。最近，已开发出用于去除毛刺和使大量制造的物件的表面光滑的振动去毛刺工艺。在这些处理中，待抛光的物件与可以是研磨剂材料的抛光介质颗粒一起通常被放置在诸如振动槽或碗的振动抛光设备中。抛光介质在槽中被搅拌，使抛光介质的颗粒重复接触待抛光物件的边缘和表面。抛光介质可以包括具有能够进入物件的凹槽和裂缝的相对尖的点或角的颗粒，从而使物件光滑并且去除毛刺和尖边缘。在一些情况下，抛光介质可以具有清洁或表面抛光效应。在许多情况下，振动去毛刺工艺产生看起来稍微打磨的表面。
[0004]虽然所制造零件的振动去毛刺减少了涉及去毛刺的手工劳力并且能够提供更一致的结果，但是其主要应用于金属零件，并且由于各种原因而不考虑应用于层压复合材料零件。因此，已被机器制造或加工的先进复合材料层压零件的去毛刺通常依然使用手工去毛刺工具和方法来执行。不幸地，这些手工处理趋于非常密集的劳力，并且可能产生导致一些零件过度去毛刺的不规则结果并且提供不满足针对边缘削弱和表面抛光的技术规范的零件。
[0005]本公开旨在针对以上问题的一个或多个。
【发明内容】
[0006]根据其一个方面，本公开提供了一种用于振动抛光复合材料层压零件的方法。该方法包括将在合成的粘合料中包括二氧化钛磨料的振动介质的颗粒放置到振动抛光机的槽中；将复合材料层压零件放置到所述槽中并且基本沉浸在所述振动介质中；以及以40Hz至50Hz的振动频率运行具有布置在所述槽中的所述振动介质和所述复合材料层压零件的所述振动抛光机。
[0007]根据其另一方面，本公开提供了一种用于使复合材料层压零件去毛刺的方法。该方法包括将在合成的丙烯酸粘合料中包括二氧化钛磨料的振动介质的颗粒放置到振动抛光机的槽中；将复合材料层压零件放置到所述槽中并且基本沉浸在所述振动介质的颗粒中；将冲洗水以每小时每立方英尺所述抛光介质体积约0.35至0.50加仑的速率施加至所述振动介质；以及经由具有接近10%离心旋转的旋转轴，以40Hz至50Hz的振动频率运行具有布置在所述槽中的所述振动介质和所述复合材料层压零件的所述振动抛光机45至60分钟的时段。
[0008]根据其又一方面，本公开提供了一种用于抛光复合材料层压零件的系统，包括振动抛光机，具有适宜体积的槽以包含复合材料层压零件；振动介质颗粒体块，设置在所述槽中；以及水入口。所述槽被配置为以40Hz至50Hz的频率振动。所述振动介质颗粒是在合成的粘合料中的二氧化钛磨料。所述水入口被配置为将处理水提供到所述槽中，同时所述振动抛光机与基本沉浸在所述振动介质颗粒中的所述复合材料层压零件一起振动，由此所述复合材料层压零件通过与所述振动介质颗粒接触而基本被去毛刺。
【附图说明】
[0009]结合通过举例的方式一起示出本发明的特征的附图，本发明的额外的特征和优势将从随后的详细说明中清晰可见。
[0010]图1是盆或槽型振动抛光机的透视图。
[0011]图2是示出驱动轴和偏置配重的振动抛光机的槽的截面图。
[0012]图3是装载有抛光介质和具有在其中被抛光的零件的槽类振动抛光机的特写视图。
[0013]图4A和图4B是根据本公开的能够被用于去毛刺工艺的各种尺寸和形状的介质颗粒的立体图。
[0014]图5是示出根据本公开的已经过振动去毛刺工艺的一块复合材料的边缘削弱的部分截面图。
[0015]图6是概述根据本公开的在使层压复合材料零件去毛刺的处理的实施方式中的步骤的逻辑流程图。
[0016]虽然本公开易受各种修改和替换形式的影响，但是附图中通过示例示出【具体实施方式】，并在下文中将进行详细描述。然而，应理解，本公开不旨在限于所公开的特定形式。相反，目的是涵盖落入由所附权利要求所限定的本发明范围内的所有修改、等效物和替代。
【具体实施方式】
[0017]如以上所述，大量抛光或“振动抛光”是应用于抛光部件部分的机械和/或化学工艺。振动抛光工艺能够去除毛刺并且使大量制造的物件的表面光滑。然而，虽然振动去毛刺减少了手工劳动并且能比手工去毛刺提供更一致的结果，但是它主要仅应用于金属零件。例如，振动抛光设备的制造商承认金属零件是针对该技术的应用的主要领域，并且承认大量抛光技术也用于木头、橡胶、石头和塑料。应注意，并不相信振动抛光已应用于层压复合材料零件。一个原因是典型的振动抛光介质不与复合材料相容。另一原因是复合材料层压零件趋于“漂浮”在振动介质之上，并且本身自然地不沉浸在介质中。此外，商用的振动抛光机以不适宜抛光层压复合材料零件的固定频率和幅度的振动运行。因此，已知的振动抛光系统和方法不仅没有教导抛光层压复合材料零件，而且也没有教导以能够使它们适于抛光层压复合材料零件的方式可调节的系统。
[0018]有利地，如本文中所公开，已开发出用于将振动去毛刺工艺应用于层压复合材料零件的系统和方法。该工艺利用具有特定的去毛刺介质、特定的RPM和处理时间的自动振动去毛刺机来使这些零件去毛刺，这消除了对许多复合材料零件的手工单个零件去毛刺的需求。这节省了时间、金钱并且消除了利用手工去毛刺可能出现的许多人体工程学问题。利用某些介质的初步测试已示出了满足严格规范的优异结果。
[0019]在图1和图2中示出的是槽类振动抛光装置100，诸如从Battle Creek Michigan的Rosier America和其他制造商商业购得。已用于这类工艺的另一商业购得的振动抛光机是由 Kalamazoo Michigan 的 Hammond Roto Finish 制造的型号 SVP-5。该振动抛光机 100包括接收以104总体表示的抛光介质的大的盆或槽102和待处理的物件106。槽102支撑在弹簧108上并且附接至驱动定位在槽102以下的驱动轴112的电机110。驱动轴112利用轴承114附接至安装弹簧的槽102并且设置有偏置或偏离中心的配重(counterweight，称锤)116，使得驱动轴112旋转的同时振动，并因此将该振动通过轴承114传送到槽102。这种构造使槽102以取决于驱动轴112旋转速度的频率和取决于配重116的重量和偏置位置(即配重偏离中心多少)的幅度来振 动。
[0020]如图2所示，如箭头118所示，驱动轴112的旋转和振动使槽102以总体上为椭圆的运动来振动。如箭头120所示，槽102的这种振动使抛光介质104的单个颗粒(在图4A、4B中为136)和正被抛光的零件106以小圆圈的运动在槽102内独立旋转，并且如箭头122所示，使所有大量的介质104围绕水平轴沿一个方向以“滚动”运动同时旋转或搅动。
[0021]先前，在图1和2中示出的普通类型的振动抛光机通常具有固定的振动速度。实际上，根本没有出现商业可获得具有可调节速度的这类振动抛光机，并且所有商业可获得的那些振动抛光机均以2100RPM的速度运行。不幸地，由于以上论述的原因，以该速度运行的这类振动抛光机对于复合材料而言是高度无效的。
[0022]有利地，本文中描述的振动抛光系统与复合材料相兼容，并且已经开发了它的运行参数，具体为振动频率和振动幅度，并且优化了它们。在一个实施方式中，振动抛光机100包括电机RPM控制器124和转速计126两者，以允许用户调整并验证确定振动频率的电机110的RPM。无论是复合材料零件还是其他类型零件，这种速度调整机构均允许用户改变RPM以找到针对待抛光的零件106的最佳RPM。如果期望，这不仅允许用户找到用于抛光复合材料零件的适宜速度，而且也能够允许单个振动抛光机针对使用金属零件、复合材料零件和其他类型的零件而被选择性地调整。
[0023]在一个实施方式中，已经发现约2700RPM的电机频率与设置在驱动轴112上的偏置配重116 —起将以40-50HZ范围内的频率(诸如45Hz的特定频率)来振动槽。已发现在这个范围内的频率针对复合材料是有效的，然而现有的振动抛光机的典型的35Hz频率针对复合材料是无效的。
[0024]如图1和2所示，振动抛光机100能够被配置为允许配重116的增加或减少以允许用户创建期望的偏置，(结合所选择的RPM)使得振动具有期望的幅度。本领域技术人员将认识到，振动频率是驱动轴112的旋转速度的函数，而振动幅度是配重116的质量与槽102、振动介质104和零件106所组成的质量相比的函数。反过来，这些后者的特性受槽102的尺寸和容积的影响。在一种测试实施方式中，Hammond SVP-5振动抛光机根据本公开来修改并且被用于抛光复合材料零件。如以上论述，修改的机器包含具有5立方英尺容积的槽，并且被修改为以2700RPM运转。这种机器包含四个472镑的配重116。如图2中所示，这些重量分别增加172镑，则提供了四个6镑的配重(总共24磅)被偏心定位在驱动轴上。将这种额外的重量施加在权重机制上有助于利用较轻重量的去毛刺介质提供针对去毛刺运动的令人满意的幅度。
[0025]使用所描述的修改的配重系统，如在图2中的虚线圆圈140所示，已发现随着驱动轴以2700RPM的速度旋转，该轴显示出约10%的离心旋转(相对于轴的直径)。例如，当旋转时，设置有适宜配重116的3”直径驱动轴112将描述约3.3”的离心旋转运动(即大于轴直径10% )。以40-50HZ的频率振动的该幅度在单独的摩擦介质颗粒136中产生约0.001”的振动。应认为该振动的幅度能够适于任何尺寸的零件和任何尺寸的振动抛光机。因此，将显而易见的是，随着振动抛光机100的尺寸、体积和质量增加或减少，配重116的质量也可以增加或减少以便以相同的振动频率提供期望的振动幅度。
[0026]在图3中提供了装载有抛光介质104和具有在其中被抛光的零件106的槽102的特写视图。在槽102的振动运动下，抛光介质104在槽102中被搅拌，并且趋于表现为几乎类似于液体。随着抛光介质的颗粒重复接触它的边缘和表面，沉浸在抛光介质104中的零件106逐渐在介质内滚动和翻滚，逐渐去除毛刺并且使粗糙的边缘和表面平滑，并且也使零件的边缘变圆。
[0027]振动抛光机100还包括一个或多个水入口 128，该水入口 128将流动的处理水提供至摩擦介质104的体块。处理水，有时与少量温和的液体肥皂(例如，30:1水与肥皂比例)一起，慢慢地融入介质104中以提供流动性、一些润滑性和洗涤动作以洗掉和去除基板的介质肩和摩擦颗粒。如图2所示，槽102在它的较低外部包括出口或排水口 130和允许处理水排尽的排水管132。滤网(strainer)、过滤器(filter)等(未示出)可以被放置在排水管132中或者与排水管132相关联以去除通过处理水洗掉的基板的介质肩和颗粒。在将废水被排出之前，机器100可以被配置为将这些颗粒沉淀到废盆(未示出)中。用于添加处理水和相关联的废盆的系统可以是通常包含在商业可获得的振动抛光系统中的标准部件。
[0028]如图3所示，单独的槽102可以设置有间隔物134，使得多个零件106能够在单个槽102的独立的部分中同时被抛光。在图1中，在抛光机100的槽102中也示出了间隔物134。根据零件尺寸、形状和在抛光工艺期间多个零件106彼此偶然接触是否能被容忍或能被容忍到什么程度，多个零件106能够同时被放置在振动抛光槽102的单个或未隔开部分或区域中，并且一起被抛光。
[0029]如上所述，抛光介质104包括独立的摩擦颗粒136。在图4A和4B中示出了根据本公开的能够用于去毛刺工艺的独立抛光介质颗粒136的立体图。抛光介质104可以包括具有各种形状和尺寸的颗粒136。例如，在图4A中示出的颗粒136a具有四面体形状，然而在图4B中示出的颗粒136b具有圆锥形状。也可以使用其他形状。这些颗粒136在它们的最大尺寸方面可以在从约1/4”至约2%”的尺寸范围内。也可以使用其他尺寸。如图4A和4B所示，颗粒136可以具有趋于进入正被抛光的零件106的凹槽和裂缝中的相对尖的点或角138，从而使物件光滑并且在外部零件表面上去除毛刺和尖边缘。
[0030]抛光介质104的颗粒136由两部分组成:磨料和粘合料。在一个实施方式中，磨料包括二氧化钛，并且粘合料是合成的丙烯酸。在更具体的实施方式中，介质是约10% -20%的二氧化钛，保持在构成颗粒104的80% -90%体积的合成脲醛树脂的粘合料中。例如，具有这种普通制剂的振动抛光介质在来自加利福尼亚、洛杉矶的Vibra-Finish C0.的产品标记SY下是商业可获得的。
[0031 ] 如本文中所公开的，针对复合材料零件的振动抛光，考虑期望的是抛光介质的比重为从约1.5至2.0，使得颗粒136的总体积的截面密度接近等于待抛光的复合材料层压零件106的截面密度。振动抛光介质104的该方面允许复合材料零件106自然“渗透(sink，沉浸)”在介质中，而不是“漂浮”在其上，因此允许零件基本上沉浸在介质中。
[0032]这种介质制剂不同于用于抛光金属和其他零件普遍使用的标准介质。具体地，许多振动抛光介质制剂使用氧化铝作为与复合材料总体上不相容的磨料。另一方面，已发现二氧化钛磨料与复合材料零件较好地起作用。然而，应认为之前并不知晓针对复合材料的这类摩擦介质的适宜性。此外，作为合成物的粘合料不需要针对抛光工艺的任何处理的化 合物(例如，肥皂)。反而，处理液体可以是普通水，留下无肥皂的零件，在工艺的最后仅接受水漂洗和毛巾吸干。
[0033]介质104的摩擦颗粒136遍及它们的体积总体上是恒定组成的，因此当每个颗粒136随着使用而逐渐磨损时，甚至当其改变形状和尺寸时，它的表面也保持相同的摩擦性质。即，在使用期间，摩擦颗粒136的表面将逐渐磨损，暴露出具有基本上相同摩擦性质和特性的下层材料。这样，摩擦颗粒136在使用期间随着它们逐渐磨损而保持它们的操作特性，直至它们是被考虑期望以新的、全尺寸的颗粒替换它们的尺寸。通过周期性地加入新颗粒136能够有效地完成替换磨损颗粒136，从而维持更大的全尺寸颗粒的给定百分比。
[0034]采用该抛光介质的振动去毛刺工艺在复合材料上产生看起来轻微打磨的表面。使用本文中公开的装置和方法对零件振动去毛刺的一个额外方面是在零件上提供边缘削弱或边缘减缓。在制造中已熟知的是，在机械零件上的尖边在许多情况下是不希望的，但却是各种制造和/或机械加工处理的自然副产物。在图5中示出的是复合材料零件200的端部202的部分截面图。在去毛刺之前，零件200的端202包括尖边204。在根据本公开的振动抛光之后，使尖边204平滑为圆形轮廓206。期望的边缘削弱(edge break)或边缘减缓(edge relief)的程度从一种情况到另一情况将改变。使用本系统和方法，边缘削弱或约0.005”的圆弧能够被设置在复合材料零件的暴露边缘上。显而易见的是边缘削弱的幅度将至少部分地取决于振动处理的长度和摩擦介质104的研磨水平。
[0035]在图6中提供了概述根据本公开的用于去毛刺和抛光层压复合材料零件的方法500的实施方式中的步骤的逻辑流程图。首先，振动机的槽填充有抛光介质颗粒(步骤502)。考虑期望的是填充槽不多于约80%满体积，但是不少于约50%满体积。接下来，打开处理水流(步骤504)。处理水可以是没有任何添加剂(诸如肥皂等)的普通水。处理水洗涤脱离抛光介质颗粒体块的碎片、通过去除已脱离零件的残余物来增强抛光工艺、并且去除已脱离抛光介质颗粒的摩擦粉尘。用于该工艺的处理水流是通常用于振动抛光金属零件的水流的约两倍的量。通常，认为能够使用每小时每立方英尺抛光介质体积0.35-0.50加仑的处理水流。在一个实施方式中，使用具有5立方英尺体积的槽，已使用每小时2加仑的处理水流。
[0036]在处理水流动之后，可以起动机器(步骤506)，即，能够以所期望的频率开始振动。接下来，待去毛刺的零件可以被放置到抛光机的槽中(步骤508)，且使该零件沉浸在抛光介质中。已发现期望的是为了避免零件彼此接触造成的损坏和/或避免零件不被充分抛光，放置到槽中的零件体积不超过槽总体积的约10% ο然后，零件在设定的时间内留在振动槽中(步骤510)，同时工艺向前进行。在一个实施方式中，已发现能够以良好的结果处理零件约60分钟。通常，认为对于约45-60分钟的振动抛光可能是充分的。本领域技术人员将能够确定针对任何给定零件和介质组合的最佳设置以提供期望的边缘削弱和表面处理。
[0037]在零件的充分处理之后，能够从机器中去除抛光的零件(步骤512)有利地，能够从槽中去除零件且同时运行机器，这能够有助于加快批处理流。替换地，在零件的移除之前或之后，能够关闭机器和处理水流(步骤514)。在处理之后，能够利用新的水漂洗零件(步骤516)并且干燥，使它们准备使用。整个复合材料层压零件将示出去毛刺的标记，其在零件上留下轻微钝、打磨的外观，并且在零件的“工具侧”上是特别显而易见的(即，保持形状或“工具”且同时被处理的复合材料零件的边侧)。相比于以本文中公开的方式处理的零件，复合材料零件未去毛刺的工具侧将显得有光泽。在以这种方式已经抛光零件或一批零件之后，如果需要，可以通过将更多的零件放置到槽中(步骤508)或返回至先前步骤之一来重复工艺。如以上所述，抛光介质颗粒136随着使用逐渐磨损。因此，期望的是通过去除在某些较低的阈值尺寸以下的颗粒并且以可比较体积的新颗粒替换去除的颗粒来周期性地更新振动介质(步骤518)，使得颗粒尺寸分布保持在期望的范围内。这能够通过将所有颗粒从槽倾倒到根据使用的滤网的尺寸筛选出在某些尺寸以下的所有颗粒的振动滤网机制(未示出)来完成，因此去除最小的颗粒。在尺寸方面比使用的滤网更大的剩余颗粒能够返回到槽中继续使用，并且某体积的新颗粒(或适宜尺寸的颗粒)能够被放置到槽中以使颗粒体积回到期望的“满”的水平(步骤502)。在一个实施方式中，振动介质颗粒的更新涉及去除尺寸方面在约1/2”以下的颗粒，并且利用I”至21//’尺寸的可比较体积的颗粒来替换它们。
[0038]本文中公开的工艺通过将具体开发的机器运行参数和处理时间与具体和独特的振动抛光介质制剂相结合而成为可能，以允许特定的去毛刺介质应用于复合材料基板。过去在复合材料工业中，认为因为没有开发如何在复合材料基板上使用摩擦介质的技术理解，所以没有尝试过这类工艺。
[0039]装置和方法提供了复合材料零件的自动分批处理、去除出现在外部零件表面上的毛刺。自动抛光的使用允许许多零件分批处理、消除在毛刺上的人为失误并且降低或消除经常与手动去毛刺相关联的人体工学问题的可能性，诸如腕管综合症。本文中公开的工艺通过提供更多的成本效率具有节省大量时间和金钱的潜力以及进行和将进行的使大量复合材料零件去毛刺的安全方法。通过将手工集中的手工去毛刺转变为自动设备将高度减少手工成本。
[0040]虽然已示出并且描述了各种实施方式，但是本公开不如此限制，并且应当理解为包括对本领域技术人员清晰可见的所有这类变形和变体。此外，本公开包括根据下列项目的实施方式:
[0041]项目1.一种用于振动抛光复合材料层压零件的方法，包括:
[0042]将在合成的粘合料中包括二氧化钛磨料的振动介质的颗粒放置到振动抛光机的槽中；
[0043]将复合材料层压零件放置到所述槽中并且基本沉浸在所述振动介质中；以及
[0044]以40Hz至50Hz的振动频率运行具有布置在所述槽中的所述振动介质和所述复合材料层压零件的所述振动抛光机。
[0045]项目2.根据项目I所述的方法，其中，所述振动介质的所述粘合料包括合成的丙烯酸。
[0046]项目3.根据项目I所述的方法，其中，所述振动介质的颗粒在从约1/4”至约21//’的尺寸范围内，并且具有约1.5至约2.0的比重。
[0047]项目4.根据项目I所述的方法，其中，在所述槽中的所述振动介质的颗粒的总体积具有接近等于所述复合材料层压零件的截面密度的截面密度。
[0048]项目5.根据项目I所述的方法，其中，所述振动介质的颗粒在合成的脲醛树脂的粘合料中包括约10%至20%的二氧化钛磨料。
[0049]项目6.根据项目I所述的方法，进一步包括运行所述振动抛光机45至60分钟的时段。
[0050]项目7.根据项目I所述的方法，进一步包括将冲洗水以每小时每立方英尺抛光介质体积约0.35-0.50加 仑的速率施加至所述振动介质。
[0051]项目8.根据项目I所述的方法，其中，运行所述振动抛光机包括旋转耦接至所述槽的驱动轴，所述驱动轴具有使所述驱动轴接近10%离心旋转的偏置配重。
[0052]项目9.根据项目I所述的方法，进一步包括调整所述振动抛光机的所述振动频率。
[0053]项目10.根据项目I所述的方法，进一步包括通过去除约1/2”以下尺寸的磨损颗粒并且用I”至272”尺寸的可比较体积的颗粒替换所述磨损颗粒来更新所述振动介质。
[0054]项目11.一种用于抛光复合材料层压零件的方法，包括:
[0055]将在合成的丙烯酸粘合料中包括二氧化钛磨料的振动介质的颗粒放置到振动抛光机的槽中；
[0056]将复合材料层压零件放置到所述槽中并且基本沉浸在所述振动介质的颗粒中；
[0057]将冲洗水以每小时每立方英尺所述抛光介质体积约0.35-0.50加仑的速率施加至所述振动介质；以及
[0058]经由具有接近10%离心旋转的旋转轴，以40Hz至50Hz的振动频率运行具有布置在所述槽中的所述振动介质和所述复合材料层压零件的所述振动抛光机45至60分钟的时段。
[0059]项目12.根据项目11所述的方法，其中，所述振动介质的颗粒在从约1/4”至约21//’的尺寸范围内，并且具有约1.5至约2.0的比重。
[0060]项目13.根据项目11所述的方法，其中，所述振动介质的颗粒具有接近等于所述复合材料层压零件的截面密度的截面密度。
[0061]项目14.根据项目11所述的方法，进一步包括通过去除约1/2”以下尺寸的颗粒并且用I”至272”尺寸的可比较体积的颗粒替换来更新所述振动介质。
[0062]项目15.根据项目11所述的方法，进一步包括从所述槽中移除所述零件并且用水漂洗所述零件。
[0063]项目16.—种用于抛光复合材料层压零件的系统，包括:
[0064]振动抛光机，具有适宜体积的槽以包含复合材料层压零件，且被配置为以40Hz至50Hz的频率振动；>[0065]振动介质颗粒体块，设置在所述槽中，且包括在合成的粘合料中的二氧化钛磨料；以及
[0066]水入口，被配置为将处理水提供到所述槽中，同时所述振动抛光机与基本沉浸在所述振动介质颗粒中的所述复合材料层压零件一起振动，由此所述复合材料层压零件通过与所述振动介质颗粒接触而基本被去毛刺。
[0067]项目17.根据项目16所述的系统，其中，所述振动介质颗粒在从1/4”至约21//’的尺寸范围内，并且具有约1.5至约2.0的比重(specific gravity)。
[0068]项目18.根据项目16所述的系统，进一步包括速度调整机构，被配置为允许所述振动抛光机的所述振动频率的调整。
[0069]项目19.根据项目16所述的系统，进一步包括旋转驱动轴，耦接至所述槽、以约2700RPM旋转且具有使所述驱动轴接近10%离心旋转的偏置配重。
[0070]项目20.根据项目16所述的系统，其中，所述水入口被配置为以每小时每立方英尺所述抛光介质体积高达约0.5加仑的速率施加冲洗水，并且所述系统进一步包括水出口，设置在所述槽中，且被配置为从所述槽中排出冲洗水。
【主权项】
1.一种用于振动抛光复合材料层压零件的方法，包括: 将在合成的粘合料中包括二氧化钛磨料的振动介质的颗粒放置到振动抛光机的槽中； 将复合材料层压零件放置到所述槽中并且基本沉浸在所述振动介质中；以及以40Hz至50Hz的振动频率运行具有布置在所述槽中的所述振动介质和所述复合材料层压零件的所述振动抛光机。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述振动介质的所述粘合料包括合成的丙烯酸。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述振动介质的颗粒在从约1/4”至约2V2"的尺寸范围内，并且具有约1.5至约2.0的比重。4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述槽中的所述振动介质的颗粒的总体积具有接近等于所述复合材料层压零件的截面密度的截面密度。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述振动介质的颗粒在合成的脲醛树脂的粘合料中包括约10%至20%的二氧化钛磨料。6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使所述振动抛光机运行45至60分钟的时段。7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将冲洗水以每小时每立方英尺抛光介质体积约0.35-0.50加仑的速率施加至所述振动介质。8.根据权利要求1所述的方法，其中，运行所述振动抛光机包括旋转耦接至所述槽的驱动轴，所述驱动轴具有使所述驱动轴接近10 %离心旋转的偏置配重。9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括调整所述振动抛光机的所述振动频率。10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过去除约1/2”以下尺寸的磨损颗粒并且用I”至272”尺寸的相当体积的颗粒替换所述磨损颗粒来更新所述振动介质。11.一种用于抛光复合材料层压零件的系统，包括: 振动抛光机，具有适宜体积的槽以包含复合材料层压零件，且被配置为以40HZ至50Hz的频率振动； 振动介质颗粒体块，设置在所述槽中，且包括在合成的粘合料中的二氧化钛磨料；以及水入口，被配置为将处理水提供到所述槽中，同时所述振动抛光机与基本沉浸在所述振动介质颗粒中的所述复合材料层压零件一起振动，由此所述复合材料层压零件通过与所述振动介质颗粒接触而基本被去毛刺。12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述振动介质颗粒在从1/4”至约272”的尺寸范围内，并且具有约1.5至约2.0的比重。13.根据权利要求11所述的系统，进一步包括速度调整机构，被配置为允许所述振动抛光机的所述振动频率的调整。14.根据权利要求11所述的系统，进一步包括旋转驱动轴，所述驱动轴耦接至所述槽、以约2700RPM旋转且具有使所述驱动轴接近10%离心旋转的偏置配重。15.根据权利要求11所述的系统，其中，所述水入口被配置为以每小时每立方英尺所述抛光介质体积高达约0.5加仑的速率施加冲洗水，并且所述系统进一步包括水出口，设置在所述槽中，且被配置为从所述槽中排出冲洗水。
【专利摘要】本发明提供了一种用于振动抛光复合材料层压零件的方法和系统，该方法包括：将在合成的粘合料中包括二氧化钛磨料的振动介质的颗粒放置到振动抛光机的槽中；将复合材料层压零件放置到所述槽中并且基本沉浸在所述振动介质中；以及以40Hz至50Hz的振动频率运行具有布置在所述槽中的所述振动介质和所述复合材料层压零件的所述振动抛光机。
【IPC分类】B24B31/14, B24B31/06, B24B31/12
【公开号】CN104889877
【申请号】CN201510100812
【发明人】布赖恩·K·霍维克
【申请人】波音公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月6日
【公告号】EP2915628A1, US20150251291...
【技术领域】
[0001]本公开涉及复合材料层压零件的加工。更具体地，本公开涉及一种使用自动振动去毛刺处理来抛光复合材料层压零件的方法和系统。
【背景技术】
[0002]在各种制造过程中，期望的是在它们已经被机器制造或经受其他处理步骤之后将所制造的零件去毛刺。通过浇铸、机器制造、层压和其他制造技术生产的零件总是具有在最终产品中不被认为是可接受的毛刺和表面粗糙度。对这类物件的抛光可以包括毛刺的去除和表面抛光的修饰。为了提供具有所期望抛光特性的零件，去毛刺是给予用于使零件边缘变圆或光滑并且从它们去除毛刺的各种处理的一般术语。
[0003]传统地，所制造零件的去毛刺已涉及大量手工劳力，使用研磨机和其他工具使零件的边缘和表面光滑。最近，已开发出用于去除毛刺和使大量制造的物件的表面光滑的振动去毛刺工艺。在这些处理中，待抛光的物件与可以是研磨剂材料的抛光介质颗粒一起通常被放置在诸如振动槽或碗的振动抛光设备中。抛光介质在槽中被搅拌，使抛光介质的颗粒重复接触待抛光物件的边缘和表面。抛光介质可以包括具有能够进入物件的凹槽和裂缝的相对尖的点或角的颗粒，从而使物件光滑并且去除毛刺和尖边缘。在一些情况下，抛光介质可以具有清洁或表面抛光效应。在许多情况下，振动去毛刺工艺产生看起来稍微打磨的表面。
[0004]虽然所制造零件的振动去毛刺减少了涉及去毛刺的手工劳力并且能够提供更一致的结果，但是其主要应用于金属零件，并且由于各种原因而不考虑应用于层压复合材料零件。因此，已被机器制造或加工的先进复合材料层压零件的去毛刺通常依然使用手工去毛刺工具和方法来执行。不幸地，这些手工处理趋于非常密集的劳力，并且可能产生导致一些零件过度去毛刺的不规则结果并且提供不满足针对边缘削弱和表面抛光的技术规范的零件。
[0005]本公开旨在针对以上问题的一个或多个。
【发明内容】
[0006]根据其一个方面，本公开提供了一种用于振动抛光复合材料层压零件的方法。该方法包括将在合成的粘合料中包括二氧化钛磨料的振动介质的颗粒放置到振动抛光机的槽中；将复合材料层压零件放置到所述槽中并且基本沉浸在所述振动介质中；以及以40Hz至50Hz的振动频率运行具有布置在所述槽中的所述振动介质和所述复合材料层压零件的所述振动抛光机。
[0007]根据其另一方面，本公开提供了一种用于使复合材料层压零件去毛刺的方法。该方法包括将在合成的丙烯酸粘合料中包括二氧化钛磨料的振动介质的颗粒放置到振动抛光机的槽中；将复合材料层压零件放置到所述槽中并且基本沉浸在所述振动介质的颗粒中；将冲洗水以每小时每立方英尺所述抛光介质体积约0.35至0.50加仑的速率施加至所述振动介质；以及经由具有接近10%离心旋转的旋转轴，以40Hz至50Hz的振动频率运行具有布置在所述槽中的所述振动介质和所述复合材料层压零件的所述振动抛光机45至60分钟的时段。
[0008]根据其又一方面，本公开提供了一种用于抛光复合材料层压零件的系统，包括振动抛光机，具有适宜体积的槽以包含复合材料层压零件；振动介质颗粒体块，设置在所述槽中；以及水入口。所述槽被配置为以40Hz至50Hz的频率振动。所述振动介质颗粒是在合成的粘合料中的二氧化钛磨料。所述水入口被配置为将处理水提供到所述槽中，同时所述振动抛光机与基本沉浸在所述振动介质颗粒中的所述复合材料层压零件一起振动，由此所述复合材料层压零件通过与所述振动介质颗粒接触而基本被去毛刺。
【附图说明】
[0009]结合通过举例的方式一起示出本发明的特征的附图，本发明的额外的特征和优势将从随后的详细说明中清晰可见。
[0010]图1是盆或槽型振动抛光机的透视图。
[0011]图2是示出驱动轴和偏置配重的振动抛光机的槽的截面图。
[0012]图3是装载有抛光介质和具有在其中被抛光的零件的槽类振动抛光机的特写视图。
[0013]图4A和图4B是根据本公开的能够被用于去毛刺工艺的各种尺寸和形状的介质颗粒的立体图。
[0014]图5是示出根据本公开的已经过振动去毛刺工艺的一块复合材料的边缘削弱的部分截面图。
[0015]图6是概述根据本公开的在使层压复合材料零件去毛刺的处理的实施方式中的步骤的逻辑流程图。
[0016]虽然本公开易受各种修改和替换形式的影响，但是附图中通过示例示出【具体实施方式】，并在下文中将进行详细描述。然而，应理解，本公开不旨在限于所公开的特定形式。相反，目的是涵盖落入由所附权利要求所限定的本发明范围内的所有修改、等效物和替代。
【具体实施方式】
[0017]如以上所述，大量抛光或“振动抛光”是应用于抛光部件部分的机械和/或化学工艺。振动抛光工艺能够去除毛刺并且使大量制造的物件的表面光滑。然而，虽然振动去毛刺减少了手工劳动并且能比手工去毛刺提供更一致的结果，但是它主要仅应用于金属零件。例如，振动抛光设备的制造商承认金属零件是针对该技术的应用的主要领域，并且承认大量抛光技术也用于木头、橡胶、石头和塑料。应注意，并不相信振动抛光已应用于层压复合材料零件。一个原因是典型的振动抛光介质不与复合材料相容。另一原因是复合材料层压零件趋于“漂浮”在振动介质之上，并且本身自然地不沉浸在介质中。此外，商用的振动抛光机以不适宜抛光层压复合材料零件的固定频率和幅度的振动运行。因此，已知的振动抛光系统和方法不仅没有教导抛光层压复合材料零件，而且也没有教导以能够使它们适于抛光层压复合材料零件的方式可调节的系统。
[0018]有利地，如本文中所公开，已开发出用于将振动去毛刺工艺应用于层压复合材料零件的系统和方法。该工艺利用具有特定的去毛刺介质、特定的RPM和处理时间的自动振动去毛刺机来使这些零件去毛刺，这消除了对许多复合材料零件的手工单个零件去毛刺的需求。这节省了时间、金钱并且消除了利用手工去毛刺可能出现的许多人体工程学问题。利用某些介质的初步测试已示出了满足严格规范的优异结果。
[0019]在图1和图2中示出的是槽类振动抛光装置100，诸如从Battle Creek Michigan的Rosier America和其他制造商商业购得。已用于这类工艺的另一商业购得的振动抛光机是由 Kalamazoo Michigan 的 Hammond Roto Finish 制造的型号 SVP-5。该振动抛光机 100包括接收以104总体表示的抛光介质的大的盆或槽102和待处理的物件106。槽102支撑在弹簧108上并且附接至驱动定位在槽102以下的驱动轴112的电机110。驱动轴112利用轴承114附接至安装弹簧的槽102并且设置有偏置或偏离中心的配重(counterweight，称锤)116，使得驱动轴112旋转的同时振动，并因此将该振动通过轴承114传送到槽102。这种构造使槽102以取决于驱动轴112旋转速度的频率和取决于配重116的重量和偏置位置(即配重偏离中心多少)的幅度来振 动。
[0020]如图2所示，如箭头118所示，驱动轴112的旋转和振动使槽102以总体上为椭圆的运动来振动。如箭头120所示，槽102的这种振动使抛光介质104的单个颗粒(在图4A、4B中为136)和正被抛光的零件106以小圆圈的运动在槽102内独立旋转，并且如箭头122所示，使所有大量的介质104围绕水平轴沿一个方向以“滚动”运动同时旋转或搅动。
[0021]先前，在图1和2中示出的普通类型的振动抛光机通常具有固定的振动速度。实际上，根本没有出现商业可获得具有可调节速度的这类振动抛光机，并且所有商业可获得的那些振动抛光机均以2100RPM的速度运行。不幸地，由于以上论述的原因，以该速度运行的这类振动抛光机对于复合材料而言是高度无效的。
[0022]有利地，本文中描述的振动抛光系统与复合材料相兼容，并且已经开发了它的运行参数，具体为振动频率和振动幅度，并且优化了它们。在一个实施方式中，振动抛光机100包括电机RPM控制器124和转速计126两者，以允许用户调整并验证确定振动频率的电机110的RPM。无论是复合材料零件还是其他类型零件，这种速度调整机构均允许用户改变RPM以找到针对待抛光的零件106的最佳RPM。如果期望，这不仅允许用户找到用于抛光复合材料零件的适宜速度，而且也能够允许单个振动抛光机针对使用金属零件、复合材料零件和其他类型的零件而被选择性地调整。
[0023]在一个实施方式中，已经发现约2700RPM的电机频率与设置在驱动轴112上的偏置配重116 —起将以40-50HZ范围内的频率(诸如45Hz的特定频率)来振动槽。已发现在这个范围内的频率针对复合材料是有效的，然而现有的振动抛光机的典型的35Hz频率针对复合材料是无效的。
[0024]如图1和2所示，振动抛光机100能够被配置为允许配重116的增加或减少以允许用户创建期望的偏置，(结合所选择的RPM)使得振动具有期望的幅度。本领域技术人员将认识到，振动频率是驱动轴112的旋转速度的函数，而振动幅度是配重116的质量与槽102、振动介质104和零件106所组成的质量相比的函数。反过来，这些后者的特性受槽102的尺寸和容积的影响。在一种测试实施方式中，Hammond SVP-5振动抛光机根据本公开来修改并且被用于抛光复合材料零件。如以上论述，修改的机器包含具有5立方英尺容积的槽，并且被修改为以2700RPM运转。这种机器包含四个472镑的配重116。如图2中所示，这些重量分别增加172镑，则提供了四个6镑的配重(总共24磅)被偏心定位在驱动轴上。将这种额外的重量施加在权重机制上有助于利用较轻重量的去毛刺介质提供针对去毛刺运动的令人满意的幅度。
[0025]使用所描述的修改的配重系统，如在图2中的虚线圆圈140所示，已发现随着驱动轴以2700RPM的速度旋转，该轴显示出约10%的离心旋转(相对于轴的直径)。例如，当旋转时，设置有适宜配重116的3”直径驱动轴112将描述约3.3”的离心旋转运动(即大于轴直径10% )。以40-50HZ的频率振动的该幅度在单独的摩擦介质颗粒136中产生约0.001”的振动。应认为该振动的幅度能够适于任何尺寸的零件和任何尺寸的振动抛光机。因此，将显而易见的是，随着振动抛光机100的尺寸、体积和质量增加或减少，配重116的质量也可以增加或减少以便以相同的振动频率提供期望的振动幅度。
[0026]在图3中提供了装载有抛光介质104和具有在其中被抛光的零件106的槽102的特写视图。在槽102的振动运动下，抛光介质104在槽102中被搅拌，并且趋于表现为几乎类似于液体。随着抛光介质的颗粒重复接触它的边缘和表面，沉浸在抛光介质104中的零件106逐渐在介质内滚动和翻滚，逐渐去除毛刺并且使粗糙的边缘和表面平滑，并且也使零件的边缘变圆。
[0027]振动抛光机100还包括一个或多个水入口 128，该水入口 128将流动的处理水提供至摩擦介质104的体块。处理水，有时与少量温和的液体肥皂(例如，30:1水与肥皂比例)一起，慢慢地融入介质104中以提供流动性、一些润滑性和洗涤动作以洗掉和去除基板的介质肩和摩擦颗粒。如图2所示，槽102在它的较低外部包括出口或排水口 130和允许处理水排尽的排水管132。滤网(strainer)、过滤器(filter)等(未示出)可以被放置在排水管132中或者与排水管132相关联以去除通过处理水洗掉的基板的介质肩和颗粒。在将废水被排出之前，机器100可以被配置为将这些颗粒沉淀到废盆(未示出)中。用于添加处理水和相关联的废盆的系统可以是通常包含在商业可获得的振动抛光系统中的标准部件。
[0028]如图3所示，单独的槽102可以设置有间隔物134，使得多个零件106能够在单个槽102的独立的部分中同时被抛光。在图1中，在抛光机100的槽102中也示出了间隔物134。根据零件尺寸、形状和在抛光工艺期间多个零件106彼此偶然接触是否能被容忍或能被容忍到什么程度，多个零件106能够同时被放置在振动抛光槽102的单个或未隔开部分或区域中，并且一起被抛光。
[0029]如上所述，抛光介质104包括独立的摩擦颗粒136。在图4A和4B中示出了根据本公开的能够用于去毛刺工艺的独立抛光介质颗粒136的立体图。抛光介质104可以包括具有各种形状和尺寸的颗粒136。例如，在图4A中示出的颗粒136a具有四面体形状，然而在图4B中示出的颗粒136b具有圆锥形状。也可以使用其他形状。这些颗粒136在它们的最大尺寸方面可以在从约1/4”至约2%”的尺寸范围内。也可以使用其他尺寸。如图4A和4B所示，颗粒136可以具有趋于进入正被抛光的零件106的凹槽和裂缝中的相对尖的点或角138，从而使物件光滑并且在外部零件表面上去除毛刺和尖边缘。
[0030]抛光介质104的颗粒136由两部分组成:磨料和粘合料。在一个实施方式中，磨料包括二氧化钛，并且粘合料是合成的丙烯酸。在更具体的实施方式中，介质是约10% -20%的二氧化钛，保持在构成颗粒104的80% -90%体积的合成脲醛树脂的粘合料中。例如，具有这种普通制剂的振动抛光介质在来自加利福尼亚、洛杉矶的Vibra-Finish C0.的产品标记SY下是商业可获得的。
[0031 ] 如本文中所公开的，针对复合材料零件的振动抛光，考虑期望的是抛光介质的比重为从约1.5至2.0，使得颗粒136的总体积的截面密度接近等于待抛光的复合材料层压零件106的截面密度。振动抛光介质104的该方面允许复合材料零件106自然“渗透(sink，沉浸)”在介质中，而不是“漂浮”在其上，因此允许零件基本上沉浸在介质中。
[0032]这种介质制剂不同于用于抛光金属和其他零件普遍使用的标准介质。具体地，许多振动抛光介质制剂使用氧化铝作为与复合材料总体上不相容的磨料。另一方面，已发现二氧化钛磨料与复合材料零件较好地起作用。然而，应认为之前并不知晓针对复合材料的这类摩擦介质的适宜性。此外，作为合成物的粘合料不需要针对抛光工艺的任何处理的化 合物(例如，肥皂)。反而，处理液体可以是普通水，留下无肥皂的零件，在工艺的最后仅接受水漂洗和毛巾吸干。
[0033]介质104的摩擦颗粒136遍及它们的体积总体上是恒定组成的，因此当每个颗粒136随着使用而逐渐磨损时，甚至当其改变形状和尺寸时，它的表面也保持相同的摩擦性质。即，在使用期间，摩擦颗粒136的表面将逐渐磨损，暴露出具有基本上相同摩擦性质和特性的下层材料。这样，摩擦颗粒136在使用期间随着它们逐渐磨损而保持它们的操作特性，直至它们是被考虑期望以新的、全尺寸的颗粒替换它们的尺寸。通过周期性地加入新颗粒136能够有效地完成替换磨损颗粒136，从而维持更大的全尺寸颗粒的给定百分比。
[0034]采用该抛光介质的振动去毛刺工艺在复合材料上产生看起来轻微打磨的表面。使用本文中公开的装置和方法对零件振动去毛刺的一个额外方面是在零件上提供边缘削弱或边缘减缓。在制造中已熟知的是，在机械零件上的尖边在许多情况下是不希望的，但却是各种制造和/或机械加工处理的自然副产物。在图5中示出的是复合材料零件200的端部202的部分截面图。在去毛刺之前，零件200的端202包括尖边204。在根据本公开的振动抛光之后，使尖边204平滑为圆形轮廓206。期望的边缘削弱(edge break)或边缘减缓(edge relief)的程度从一种情况到另一情况将改变。使用本系统和方法，边缘削弱或约0.005”的圆弧能够被设置在复合材料零件的暴露边缘上。显而易见的是边缘削弱的幅度将至少部分地取决于振动处理的长度和摩擦介质104的研磨水平。
[0035]在图6中提供了概述根据本公开的用于去毛刺和抛光层压复合材料零件的方法500的实施方式中的步骤的逻辑流程图。首先，振动机的槽填充有抛光介质颗粒(步骤502)。考虑期望的是填充槽不多于约80%满体积，但是不少于约50%满体积。接下来，打开处理水流(步骤504)。处理水可以是没有任何添加剂(诸如肥皂等)的普通水。处理水洗涤脱离抛光介质颗粒体块的碎片、通过去除已脱离零件的残余物来增强抛光工艺、并且去除已脱离抛光介质颗粒的摩擦粉尘。用于该工艺的处理水流是通常用于振动抛光金属零件的水流的约两倍的量。通常，认为能够使用每小时每立方英尺抛光介质体积0.35-0.50加仑的处理水流。在一个实施方式中，使用具有5立方英尺体积的槽，已使用每小时2加仑的处理水流。
[0036]在处理水流动之后，可以起动机器(步骤506)，即，能够以所期望的频率开始振动。接下来，待去毛刺的零件可以被放置到抛光机的槽中(步骤508)，且使该零件沉浸在抛光介质中。已发现期望的是为了避免零件彼此接触造成的损坏和/或避免零件不被充分抛光，放置到槽中的零件体积不超过槽总体积的约10% ο然后，零件在设定的时间内留在振动槽中(步骤510)，同时工艺向前进行。在一个实施方式中，已发现能够以良好的结果处理零件约60分钟。通常，认为对于约45-60分钟的振动抛光可能是充分的。本领域技术人员将能够确定针对任何给定零件和介质组合的最佳设置以提供期望的边缘削弱和表面处理。
[0037]在零件的充分处理之后，能够从机器中去除抛光的零件(步骤512)有利地，能够从槽中去除零件且同时运行机器，这能够有助于加快批处理流。替换地，在零件的移除之前或之后，能够关闭机器和处理水流(步骤514)。在处理之后，能够利用新的水漂洗零件(步骤516)并且干燥，使它们准备使用。整个复合材料层压零件将示出去毛刺的标记，其在零件上留下轻微钝、打磨的外观，并且在零件的“工具侧”上是特别显而易见的(即，保持形状或“工具”且同时被处理的复合材料零件的边侧)。相比于以本文中公开的方式处理的零件，复合材料零件未去毛刺的工具侧将显得有光泽。在以这种方式已经抛光零件或一批零件之后，如果需要，可以通过将更多的零件放置到槽中(步骤508)或返回至先前步骤之一来重复工艺。如以上所述，抛光介质颗粒136随着使用逐渐磨损。因此，期望的是通过去除在某些较低的阈值尺寸以下的颗粒并且以可比较体积的新颗粒替换去除的颗粒来周期性地更新振动介质(步骤518)，使得颗粒尺寸分布保持在期望的范围内。这能够通过将所有颗粒从槽倾倒到根据使用的滤网的尺寸筛选出在某些尺寸以下的所有颗粒的振动滤网机制(未示出)来完成，因此去除最小的颗粒。在尺寸方面比使用的滤网更大的剩余颗粒能够返回到槽中继续使用，并且某体积的新颗粒(或适宜尺寸的颗粒)能够被放置到槽中以使颗粒体积回到期望的“满”的水平(步骤502)。在一个实施方式中，振动介质颗粒的更新涉及去除尺寸方面在约1/2”以下的颗粒，并且利用I”至21//’尺寸的可比较体积的颗粒来替换它们。
[0038]本文中公开的工艺通过将具体开发的机器运行参数和处理时间与具体和独特的振动抛光介质制剂相结合而成为可能，以允许特定的去毛刺介质应用于复合材料基板。过去在复合材料工业中，认为因为没有开发如何在复合材料基板上使用摩擦介质的技术理解，所以没有尝试过这类工艺。
[0039]装置和方法提供了复合材料零件的自动分批处理、去除出现在外部零件表面上的毛刺。自动抛光的使用允许许多零件分批处理、消除在毛刺上的人为失误并且降低或消除经常与手动去毛刺相关联的人体工学问题的可能性，诸如腕管综合症。本文中公开的工艺通过提供更多的成本效率具有节省大量时间和金钱的潜力以及进行和将进行的使大量复合材料零件去毛刺的安全方法。通过将手工集中的手工去毛刺转变为自动设备将高度减少手工成本。
[0040]虽然已示出并且描述了各种实施方式，但是本公开不如此限制，并且应当理解为包括对本领域技术人员清晰可见的所有这类变形和变体。此外，本公开包括根据下列项目的实施方式:
[0041]项目1.一种用于振动抛光复合材料层压零件的方法，包括:
[0042]将在合成的粘合料中包括二氧化钛磨料的振动介质的颗粒放置到振动抛光机的槽中；
[0043]将复合材料层压零件放置到所述槽中并且基本沉浸在所述振动介质中；以及
[0044]以40Hz至50Hz的振动频率运行具有布置在所述槽中的所述振动介质和所述复合材料层压零件的所述振动抛光机。
[0045]项目2.根据项目I所述的方法，其中，所述振动介质的所述粘合料包括合成的丙烯酸。
[0046]项目3.根据项目I所述的方法，其中，所述振动介质的颗粒在从约1/4”至约21//’的尺寸范围内，并且具有约1.5至约2.0的比重。
[0047]项目4.根据项目I所述的方法，其中，在所述槽中的所述振动介质的颗粒的总体积具有接近等于所述复合材料层压零件的截面密度的截面密度。
[0048]项目5.根据项目I所述的方法，其中，所述振动介质的颗粒在合成的脲醛树脂的粘合料中包括约10%至20%的二氧化钛磨料。
[0049]项目6.根据项目I所述的方法，进一步包括运行所述振动抛光机45至60分钟的时段。
[0050]项目7.根据项目I所述的方法，进一步包括将冲洗水以每小时每立方英尺抛光介质体积约0.35-0.50加 仑的速率施加至所述振动介质。
[0051]项目8.根据项目I所述的方法，其中，运行所述振动抛光机包括旋转耦接至所述槽的驱动轴，所述驱动轴具有使所述驱动轴接近10%离心旋转的偏置配重。
[0052]项目9.根据项目I所述的方法，进一步包括调整所述振动抛光机的所述振动频率。
[0053]项目10.根据项目I所述的方法，进一步包括通过去除约1/2”以下尺寸的磨损颗粒并且用I”至272”尺寸的可比较体积的颗粒替换所述磨损颗粒来更新所述振动介质。
[0054]项目11.一种用于抛光复合材料层压零件的方法，包括:
[0055]将在合成的丙烯酸粘合料中包括二氧化钛磨料的振动介质的颗粒放置到振动抛光机的槽中；
[0056]将复合材料层压零件放置到所述槽中并且基本沉浸在所述振动介质的颗粒中；
[0057]将冲洗水以每小时每立方英尺所述抛光介质体积约0.35-0.50加仑的速率施加至所述振动介质；以及
[0058]经由具有接近10%离心旋转的旋转轴，以40Hz至50Hz的振动频率运行具有布置在所述槽中的所述振动介质和所述复合材料层压零件的所述振动抛光机45至60分钟的时段。
[0059]项目12.根据项目11所述的方法，其中，所述振动介质的颗粒在从约1/4”至约21//’的尺寸范围内，并且具有约1.5至约2.0的比重。
[0060]项目13.根据项目11所述的方法，其中，所述振动介质的颗粒具有接近等于所述复合材料层压零件的截面密度的截面密度。
[0061]项目14.根据项目11所述的方法，进一步包括通过去除约1/2”以下尺寸的颗粒并且用I”至272”尺寸的可比较体积的颗粒替换来更新所述振动介质。
[0062]项目15.根据项目11所述的方法，进一步包括从所述槽中移除所述零件并且用水漂洗所述零件。
[0063]项目16.—种用于抛光复合材料层压零件的系统，包括:
[0064]振动抛光机，具有适宜体积的槽以包含复合材料层压零件，且被配置为以40Hz至50Hz的频率振动；
[0066]水入口，被配置为将处理水提供到所述槽中，同时所述振动抛光机与基本沉浸在所述振动介质颗粒中的所述复合材料层压零件一起振动，由此所述复合材料层压零件通过与所述振动介质颗粒接触而基本被去毛刺。
[0067]项目17.根据项目16所述的系统，其中，所述振动介质颗粒在从1/4”至约21//’的尺寸范围内，并且具有约1.5至约2.0的比重(specific gravity)。
[0068]项目18.根据项目16所述的系统，进一步包括速度调整机构，被配置为允许所述振动抛光机的所述振动频率的调整。
[0069]项目19.根据项目16所述的系统，进一步包括旋转驱动轴，耦接至所述槽、以约2700RPM旋转且具有使所述驱动轴接近10%离心旋转的偏置配重。
[0070]项目20.根据项目16所述的系统，其中，所述水入口被配置为以每小时每立方英尺所述抛光介质体积高达约0.5加仑的速率施加冲洗水，并且所述系统进一步包括水出口，设置在所述槽中，且被配置为从所述槽中排出冲洗水。
【主权项】
1.一种用于振动抛光复合材料层压零件的方法，包括: 将在合成的粘合料中包括二氧化钛磨料的振动介质的颗粒放置到振动抛光机的槽中； 将复合材料层压零件放置到所述槽中并且基本沉浸在所述振动介质中；以及以40Hz至50Hz的振动频率运行具有布置在所述槽中的所述振动介质和所述复合材料层压零件的所述振动抛光机。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述振动介质的所述粘合料包括合成的丙烯酸。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述振动介质的颗粒在从约1/4”至约2V2"的尺寸范围内，并且具有约1.5至约2.0的比重。4.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述槽中的所述振动介质的颗粒的总体积具有接近等于所述复合材料层压零件的截面密度的截面密度。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述振动介质的颗粒在合成的脲醛树脂的粘合料中包括约10%至20%的二氧化钛磨料。6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括使所述振动抛光机运行45至60分钟的时段。7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将冲洗水以每小时每立方英尺抛光介质体积约0.35-0.50加仑的速率施加至所述振动介质。8.根据权利要求1所述的方法，其中，运行所述振动抛光机包括旋转耦接至所述槽的驱动轴，所述驱动轴具有使所述驱动轴接近10 %离心旋转的偏置配重。9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括调整所述振动抛光机的所述振动频率。10.根据权利要求1所述的方法，进一步包括通过去除约1/2”以下尺寸的磨损颗粒并且用I”至272”尺寸的相当体积的颗粒替换所述磨损颗粒来更新所述振动介质。11.一种用于抛光复合材料层压零件的系统，包括: 振动抛光机，具有适宜体积的槽以包含复合材料层压零件，且被配置为以40HZ至50Hz的频率振动； 振动介质颗粒体块，设置在所述槽中，且包括在合成的粘合料中的二氧化钛磨料；以及水入口，被配置为将处理水提供到所述槽中，同时所述振动抛光机与基本沉浸在所述振动介质颗粒中的所述复合材料层压零件一起振动，由此所述复合材料层压零件通过与所述振动介质颗粒接触而基本被去毛刺。12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述振动介质颗粒在从1/4”至约272”的尺寸范围内，并且具有约1.5至约2.0的比重。13.根据权利要求11所述的系统，进一步包括速度调整机构，被配置为允许所述振动抛光机的所述振动频率的调整。14.根据权利要求11所述的系统，进一步包括旋转驱动轴，所述驱动轴耦接至所述槽、以约2700RPM旋转且具有使所述驱动轴接近10%离心旋转的偏置配重。15.根据权利要求11所述的系统，其中，所述水入口被配置为以每小时每立方英尺所述抛光介质体积高达约0.5加仑的速率施加冲洗水，并且所述系统进一步包括水出口，设置在所述槽中，且被配置为从所述槽中排出冲洗水。
【专利摘要】本发明提供了一种用于振动抛光复合材料层压零件的方法和系统，该方法包括：将在合成的粘合料中包括二氧化钛磨料的振动介质的颗粒放置到振动抛光机的槽中；将复合材料层压零件放置到所述槽中并且基本沉浸在所述振动介质中；以及以40Hz至50Hz的振动频率运行具有布置在所述槽中的所述振动介质和所述复合材料层压零件的所述振动抛光机。
【IPC分类】B24B31/14, B24B31/06, B24B31/12
【公开号】CN104889877
【申请号】CN201510100812
【发明人】布赖恩·K·霍维克
【申请人】波音公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月6日
【公告号】EP2915628A1, US20150251291...
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