[0001] 本发明涉及吸波角锥加工技术领域，尤其涉及一种基于蜂窝材料的吸波角锥加工方法。

[0002] 吸波角锥是一种四棱锥零件，其对镜面波和表面波均具有良好的吸收特性。通常采用蜂窝材料进行加工，采用蜂窝材料加工的吸波角锥具有吸波性能好、散热效率高、结构
强度高等优点，广泛应用于航天航空、微波暗室等领域。数控超声切割机床是蜂窝材料的高
端加工装备，基于蜂窝材料的吸波角锥加工方法是依托数控超声切割机床为载体，能够对
吸波角锥进行高效、高质量加工的先进制造方法。

[0003] 目前，基于蜂窝材料吸波角锥的加工方式为：拼接法，即通过四块相同尺寸的三角蜂窝板粘结而得（如图1所示），然而，由于蜂窝材料是非连续材料（非连续材料是指：那些内
部结构不是连续分布的材料，这类材料的微观结构通常是由分散相和连续相组成的复合体
系，其中分散相以独立的颗粒或者纤维形式存在于连续相之中），存在大量空隙，尤其是在
三角蜂窝板的顶尖仅有少量纤维相连接，在超声切割三角蜂窝板时，会导致三角蜂窝板的
顶尖与母体脱落，加工完成后的吸波角锥不完整（即15mm‑25mm高的顶尖脱落），无法满足使
用要求，直接报废。

[0022] 现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

[0023] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“底板宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件
必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，
限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明
的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

[0024] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可
以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是
两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本
发明中的具体含义。

[0025] 如图2至图19所示，是本发明最优实施例，本实施例的基于蜂窝材料的吸波角锥加工方法，包括以下步骤：
S1、吸波角锥3锥尖1的加工：通过对尖刀部姿态的调整，并控制第一蜂窝毛坯件
101进行转动，依次对第一蜂窝毛坯件101进行内插切、外插切，以形成锥尖1；
S2、吸波角锥3锥台2的加工：通过对成型刀部姿态的调整，并控制第二蜂窝毛坯件
201的转动，依次对第二蜂窝毛坯件201进行内插切、外插切，以形成锥台2；
S3、吸波角锥3的加工：获取步骤S1中的锥尖1以及步骤S2中的锥台2，并将获取到
的锥尖1与锥台2进行拼接，以形成吸波角锥3；
S4、吸波角锥矩阵4的加工：获取步骤S3中的吸波角锥3，并将多个吸波角锥3与基
板5进行拼接，以形成具有 个吸波角锥3的吸波角锥矩阵4；其中：吸波角锥矩阵4上
吸波角锥3的行数为 、列数为 。由此，通过先加工锥尖1、锥台2，再将锥尖1与锥台2进行拼
接形成吸波角锥3的加工方式，相比于现有通过四块三角蜂窝板进行拼接的方式，由于锥尖
1为四棱锥结构，存在顶尖，且吸波角锥3通过蜂窝材料制备而得，除其最高处蜂窝孔以外，
总会有蜂窝侧壁相连接，该方式加工形成的吸波角锥3，其顶点处的蜂窝材料不会出现大面
积的脱落，从而保证了吸波角锥3顶尖的完整性，能够避免其顶尖的脱落，以提高吸波角锥3
加工的合格率。

[0026] 换言之，由于蜂窝材料的非连续特性，现有加工方式，四块三角蜂窝板的顶尖极易与母体之间发生脱落（由于蜂窝材料非连续特性，每个三角蜂窝板的顶尖均会发生脱落，且
四块的脱落形态不一致，会导致会中加工后的吸波角锥3顶尖发生脱落，且由于拼接前的脱
落不一致，拼接后的脱落往往很大，同时，拼接后的脱落形态难以控制好），致使吸波角锥3
不完成（即顶尖脱落），而本加工方式，不会将锥尖1切割开（即整个锥尖1实体不会分开为若
干个小块），如此，在加工时，除其最高处蜂窝孔以外，总会有蜂窝侧壁相连接，该方式加工
形成的吸波角锥3，其顶点处的蜂窝材料不会出现大面积的脱落（即只会因蜂窝材料非连续
特性，若最高处为蜂窝材料实体，则必然会存在顶尖，若最高处为蜂窝材料的蜂窝孔（蜂窝
孔相对整个吸波角锥3尺寸很小），则仅仅会导致最高处发生一丁点脱落，该脱落忽略不
计），从而保证了吸波角锥3顶尖的完整性，能够避免其顶尖的脱落，以提高吸波角锥3加工
的合格率。

[0027] 需要说明的是：插切是一种将尖刀从工件的侧面插入工件实体中进行切割的方式，能够提高切割速度和效率，降低切割距离以及尖刀的磨损，提高加工质量；内插切是指：
插切后，内侧为切屑，外侧为切割后所需的工件；外插切是指：插切后，内侧为切割后所需的
工件，外侧为切屑。

[0028] 在本实施例中，在步骤S1中，锥尖1下表面的长度和宽度均为L1，锥尖1的高度为H1、底板宽度为B1、倾斜角度为α1；
第一蜂窝工件102的长度和宽度均为L1A、高度为H1A；
锥尖孔103下表面的长度和宽度均为L11，锥尖孔103的高度为H11、倾斜角度为α2；
其中：
；
步骤S1包括以下步骤：
S1‑1、第一蜂窝工件102的切割：控制第一蜂窝毛坯件101进行转动，依次对第一蜂
窝毛坯件101的六个面进行切割，以切割形成长度和宽度均为L1A、高度为H1A的第一蜂窝工
件102；
S1‑2、第一蜂窝工件102的内插切：通过对第一尖刀6姿态的调整，并控制第一蜂窝
工件102进行转动，对第一蜂窝工件102进行内插切，内插切完毕后，再将内插切后的切屑取
出，以形成具有锥尖孔103的第一蜂窝工件102；
S1‑3、具有锥尖孔103的第一蜂窝工件102的外插切：通过对第二尖刀7姿态的调
整，并控制具有锥尖孔103的第一蜂窝工件102进行转动，对具有锥尖孔103的第一蜂窝工件
102进行外插切，以形成锥尖1；
其中：尖刀部包括：第一尖刀6和第二尖刀7，第一尖刀6用于第一蜂窝工件102的内
插切，第二尖刀7用于第一蜂窝工件102的外插切；
步骤S1‑2包括以下步骤：
S1‑2‑1、第一尖刀6姿态的调整：将第一尖刀6置于第一蜂窝工件102第一表面中心
点O1点上方的O2点，并将第一尖刀6沿着Y轴方向进行平移，再控制第一尖刀6以第一尖刀6
的刀尖为原点、沿着YOZ面顺时针进行转动，最后将第一尖刀6沿着Z轴方向进行移动，以使
得第一尖刀6的刀尖与第一蜂窝工件102相接触；
S1‑2‑2、控制第一尖刀6对第一蜂窝工件102进行内插切；
S1‑2‑3、内插切完毕后，将第一尖刀6回到步骤S1‑2‑1第一尖刀6姿态调整后的位
置，再控制第一蜂窝工件102沿着XOY面转动90°；
S1‑2‑4、三次重复步骤S1‑2‑2和步骤S1‑2‑3；
S1‑2‑5、将内插切后的切屑取出，以形成具有锥尖孔103的第一蜂窝工件102；
其中：在步骤S1‑2‑1中，平移距离为L11/2，转动角度为α2；
步骤S1‑3包括以下步骤：
S1‑3‑1、获取步骤S1‑2‑5中内插切形成的具有锥尖孔103的第一蜂窝工件102；
S1‑3‑2、第二尖刀7姿态的调整：将第二尖刀7置于第一蜂窝工件102第一表面中心
点O1点上方的O2点，并将第二尖刀7沿着Y轴方向进行平移，再控制第二尖刀7以第二尖刀7
的刀尖为原点、沿着YOZ面顺时针进行转动，最后将第二尖刀7沿着Z轴方向进行移动，以使
得第二尖刀7的刀尖与第一蜂窝工件102相接触；
S1‑3‑3、控制第二尖刀7对具有锥尖孔103的第一蜂窝工件102进行外插切；
S1‑3‑4、外插切完毕后，控制第二尖刀7回到步骤S1‑3‑2第二尖刀7姿态调整后的
位置，再控制具有锥尖孔103的第一蜂窝工件102沿着XOY面转动90°；
S1‑3‑5、三次重复步骤S1‑3‑3和步骤S1‑3‑4，以形成锥尖1；
其中，在步骤S1‑3‑2中，平移距离为L1/2，转动角度为α1。

[0029] 需要说明的是：1、如图8所示，第一尖刀6XOZ面的截面形状与锥尖1孔内壁的截面形状相适配；
2、如图9所示，第二尖刀7XOZ面的截面形状与锥尖1侧壁的截面形状相适配；
3、第一表面是指：第一蜂窝工件102的下表面（即加工时，锥尖1成倒置式放置，锥
尖1的顶尖置于下方，而拼接时，锥尖1的顶尖置于上方）；
4、倒置式（即锥尖1的顶尖置于下方）的加工方式，一方面，能够便于第一尖刀6、第
二尖刀7的切割作业（若锥尖1的顶尖置于上方，则第一尖刀6、第二尖刀7难以设置，不易上
下移动进行切割），另一方面，该方式加工后的顶尖处不会因尖刀的设置方式而出现质量问
题（即若锥尖1的顶尖置于上方，则第一尖刀6、第二尖刀7必然会刀尖处朝上，刀尖处再与驱
动结构连接，刀尖处不尖锐，而是一个平面）。

[0030] 在本实施例中，在步骤S2中，锥台2上表面的长度和宽度均为L21，锥台2下表面的长度和宽度为L2，锥台2的高度为H2、底板宽度为B2、倾斜角度为β1；
第二蜂窝工件202的长度和宽度均为L2A、高度为H2；
锥台孔203上表面的长度和宽度均为L22，锥台孔203下表面的长度和宽度均为
L23，锥台孔203的倾斜角度为β2；
其中：
；
步骤S2包括以下步骤：
S2‑1、第二蜂窝工件202的切割：控制第二蜂窝工件202进行转动，依次对第二蜂窝
毛坯件201的六个面进行切割，以切割形成长度和宽度均为L2A、高度为H2的第二蜂窝工件
202；
S2‑2、第二蜂窝工件202的内插切：通过对第一成型刀8姿态的调整，并控制第二蜂
窝工件202进行转动，对第二蜂窝工件202进行内插切，内插切完毕后，再将内插切后的切屑
取出，以形成具有锥台孔203的第二蜂窝工件202；
S2‑3、具有锥台孔203的第二蜂窝工件202的外插切：通过对第二成型刀9姿态的调
整，并控制具有锥台孔203的第二蜂窝工件202进行转动，对具有锥台孔203的第二蜂窝工件
202进行外插切，以形成锥台2；
其中：成型刀部包括：第一成型刀8和第二成型刀9，第一成型刀8用于第二蜂窝工
件202的内插切，第二成型刀9用于第二蜂窝工件202的外插切；
步骤S2‑2包括以下步骤：
S2‑2‑1、第一成型刀8姿态的调整：将第一成型刀8置于第二蜂窝工件202第二表面
中心点O3点上方的O4点，并对第一成型刀8沿着Y轴方向进行平移，在控制第一成型刀8以第
一成型刀8的刀尖为原点、沿着YOZ面顺时针进行转动，最后将第一成型刀8沿着Z轴方向进
行移动，以使得第一成型刀8的水平切削刃与第二蜂窝工件202相接触；
S2‑2‑2、控制第一成型刀8对第二蜂窝工件202进行内插切；
S2‑2‑3、内插切完毕后，将第一成型刀8回到步骤S2‑2‑1第一成型刀8姿态调整后
的位置，再控制第二蜂窝工件202沿着XOY面转动90°；
S2‑2‑4、三次重复步骤S2‑2‑2和步骤S2‑2‑3；
S2‑2‑5、将内插切后的切屑取出，以形成具有锥台孔203的第二蜂窝工件202；
其中：在步骤S2‑2‑1中，平移距离为L23/2，转动角度为β2；
步骤S2‑3包括以下步骤：
S2‑3‑1、获取步骤S2‑2‑5中内插切形成的具有锥台孔203的第二蜂窝工件202；
S2‑3‑2、第二成型刀9姿态的调整：将第二成型刀9置于第二蜂窝工件202第二表面
中心点O3点上方的O4点，并将第二成型刀9沿着Y轴方向进行平移，再控制第二成型刀9以第
二成型刀9的尖刀为原点、沿着YOZ面顺时针进行转动，最后将第二成型刀9沿着Z轴方向进
行移动，以使得第二成型刀9的水平切削刃与第二蜂窝工件202相接触；
S2‑3‑3、控制第二成型刀9对具有锥台孔203的第二蜂窝工件202进行外插切；
S2‑3‑4、外插切完毕后，控制第二成型刀9回到步骤S2‑3‑2第二成型刀9姿态调整
后的位置，再控制具有锥台孔203的第二蜂窝工件202沿着XOY面转动90°；
S2‑3‑5、三次重复步骤S2‑3‑3和步骤S2‑3‑4，以形成锥台2；
其中：在步骤S2‑3‑2中，平移距离为L2/2，转动角度为β1。

[0031] 在本实施例中，在步骤S3中，吸波角锥3下表面的长度和宽度均为L3，吸波角锥3的高度为H3、底板宽度为B3，切斜角度为γ；
需要说明的是：1、如图15所示，第一成型刀8XOZ面的截面形状与锥台2孔内壁的截
面形状相适配；
2、如图16所示，第二成型刀9XOZ面的截面形状与锥台2侧壁的截面形状相适配；
3、第二表面是指：第二蜂窝工件202的下表面（即加工时，锥台2成倒置式放置，锥
台2的顶尖置于下方，而拼接时，锥台2的顶尖置于上方）；
4、倒置式（即台尖的顶尖置于下方）的加工方式，第一成型刀8、第二成型刀9的设
置方式均为倒置式（即第一成型刀8、第二成型刀9上方的尺寸长、下方的尺寸短），如此，在
切割后，第一成型刀8、第二成型刀9的取出不会破坏锥台2实体的其他位置，进而能够确保
切割形成锥台2的合格率，进而能够确保吸波角锥3的合格率。

[0032] 吸波角锥孔301下表面的长度和宽度均为L31，吸波角锥孔301的高度为H31；其中：
；
在步骤S3中，将获取到步骤S1中锥尖1的下表面与步骤S2中锥台2的上表面相抵
接，以拼接形成吸波角锥3。具体的，当 时，能够形成双锥度内孔的吸波角锥3，避
免锥尖1顶尖蜂窝材料的破损，改进角锥吸波性能。

[0033] 在本实施例中，在步骤S4中，将获取到的步骤S3中吸波角锥3的下表面与基板5的上表面相抵接，并将多个吸波角锥3按照 矩阵布置，以拼接形成具有 个吸
波角锥3的吸波角锥矩阵4。

[0034] 例如：在吸波角锥3、吸波角锥3矩阵的拼接过程中，可以通过胶水粘黏粘连处实现拼接。

[0035] 需要说明的是：1、第一尖刀6、第二尖刀7、第一成型刀8以及第二成型刀9在姿态调整的过程中，第一蜂窝工件102在转动的过程中，第一尖刀6、第二尖刀7均与第一蜂窝工件
102不接触，第二蜂窝工件202在转动的过程中，第一成型刀8、第二成型刀9均与第二蜂窝工
件202不接触，其目的是为了确保第一尖刀6、第二尖刀7不会划伤第一蜂窝工件102，以确保
锥尖1的加工质量，第一成型刀8、第二成型刀9不会划伤第二蜂窝工件202，以确保锥台2的
加工质量，最终确保吸波角锥3的合格率；
2、如图19所示，锥尖1、锥台2的加工依托与超声切割机构10执行，超声切割机构10
包括：回转平台11和切割执行机构12，回转平台11用于放置待加工的第一蜂窝工件102和第
二蜂窝工件202，且回转平台11内置转动件（图中未示出，例如：电机），用于控制第一蜂窝工
件102和第二蜂窝工件202旋转，切割执行机构12包括：变幅杆13、压电换能器14以及驱动件
15（例如：驱动件15采用六自由度机器人），第一尖刀6、第二尖刀7、第一成型刀8、第二成型
刀9与变幅杆13的输出端相连接（可根据加工需求进行更换），变幅杆13的输入端与压电换
能器14相连接，变幅杆13、压电换能器14均与驱动件15相连接，通过驱动件15、压电换能器
14、变幅杆13以及尖刀（第一尖刀6、第二尖刀7、第一成型刀8、第二成型刀9）的相互配合，以
实现锥尖1或者锥台2的加工。

[0036] 综上所述，本发明通过先加工锥尖1、锥台2，再将锥尖1与锥台2进行拼接形成吸波角锥3的加工方式，相比于现有通过四块三角蜂窝板进行拼接的方式，由于锥尖1为四棱锥
结构，存在顶尖，且吸波角锥3通过蜂窝材料制备而得，除其最高处蜂窝孔以外，总会有蜂窝
侧壁相连接，该方式加工形成的吸波角锥3，其顶点处的蜂窝材料不会出现大面积的脱落，
从而保证了吸波角锥3顶尖的完整性，能够避免其顶尖的脱落，以提高吸波角锥3加工的合
格率。

[0037] 以上所述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技
术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要如权利要求范围来确定其技术性范围。