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雷達精密深腔殼體零件數控加工動力學研究

為了確定合理的精密深腔薄壁零件銑削加工工藝參數,借助動力學仿真的數控加工工藝參數優(yōu)化方法,通過建立銑削過程動力學系統實驗模態(tài)分析測試平臺,測試具體加工機床和不同長徑比

一拯欧、引言

在相控陣雷達的精密構件中,有許多深腔薄壁且很小內圓角的殼體類構件详囤。此類殼體零件是相控陣雷達的核心功能單元,內部安裝了多種高頻微波電路和微電子器件。其殼體表面粗糙度哈扮、底面平面度直接影響內置電子器件的接地與冷卻效果,殼體零件外形尺寸的一致性又直接影響殼體組件的互換性纬纪。因此,對這類深腔殼體零件的尺寸精度、位置精度和表面粗糙度都有很高的要求滑肉。

在這類零件的機械加工中,要用到很多細長刀具,即大長徑比刀具,而細長的大長徑比刀具擁有剛性差的特性包各。在使用大長徑比刀具切削的過程中,如果加工參數選擇不當,將出現刀具讓刀引發(fā)的零件尺寸偏差,以及刀具產生切削顫振導致的零件加工面切削振紋,這些勢必降低零件尺寸精度和表面質量。在常規(guī)的生產中,機械加工的切削參數主要依賴經驗和零件的試切獲得靶庙。在加工精密深腔薄壁殼體零件初期,由于加工工藝參數選擇不當,深腔薄壁零件的內側產生嚴重的切削振紋,后雖經反復試切獲得新的切削參數,能加工出合格零件,但加工穩(wěn)定性較差,零件加工合格率和加工效率較低问畅。這些促使我們考慮借助先進的科學手段獲取優(yōu)化的數控加工切削工藝參數。利用先進的切削過程動力學仿真優(yōu)化技術,借助創(chuàng)建數學模型汁眶、工程測試分析和仿真,通過對相關的切削機床進行動力學測試,以及對精密深腔薄壁殼體零件進行動力學仿真款萎。在少量試驗驗證的基礎上,快速獲取精密深腔殼體等零件在不同加工階段的切削穩(wěn)定域和優(yōu)化的切削參數。避免加工過程中刀具的顫振,顯著提高零件表面質量亮翁、產品合格率和加工效率饭里。

1、數控加工工藝參數動力學仿真優(yōu)化系統的組成

基于動力學仿真數控加工工藝參數優(yōu)化系統的組成如圖l所示,主要包括:

(1)建立系統實驗模態(tài)分析測試平臺,進行模態(tài)參數辨別實驗,測試切削機床一刀具的動力學特性;
(2)建立零件不同加工階段的仿真分析模型,分析其對應的動力學特性;
(3)借助"銑削過程動力學仿真優(yōu)化系統"綜合確定不同刀具長徑比,不同加工階段情況下加工系統的切削穩(wěn)定域和優(yōu)化的切削參數并臊。其作用是:合理選擇切削參數,有效地抑制細長刀具切削顫振現象,提高零件的加工質量和加工效率健乾。

二、深腔薄壁零件動力學特性仿真分析

零件系統的模態(tài)參數對于整個切削系統(機床-刀具-零件系統)顫振穩(wěn)定域的確定有著重要的作用帆疚』秃Γ考慮到零件的固有頻率會隨著零件幾何形狀的不同而改變,建立精密深腔殼體零件不同加工階段的仿真分析模型,利用美國MSC/NASTRAN/MARC等CAE軟件,按照實際裝夾方式對工件進行約束,通過有限元模態(tài)仿真分析,獲取各個階段的工件動力學特性和工件系統的模態(tài)參數,為切削穩(wěn)定域的計算提供基礎數據。

如圖2所示的薄壁深腔零件,在零件加工的初始階段,零件的用养烙。性很好,即零件的固有頻率很高芦惧。對該零件來說,到加工后期,零件驅于變薄,隨之零件的剛性減弱,在加工過程中可能會引起零件的顫振。所以重點考慮加工到最終階段時的工件剛性货僚。加工后期的零件半成品如圖3所示耙替。


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