慢走絲線切割加工技術(shù)在雷達(dá)導(dǎo)引頭中的應(yīng)用

王澤立 王建華 閆海龍 范永慶

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慢走絲線切割加工技術(shù)在雷達(dá)導(dǎo)引頭中的應(yīng)用

王澤立 王建華 閆海龍 范永慶

（北京華航無(wú)線電測(cè)量研究所，北京100013）

針對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭中異形大錐度喇叭結(jié)構(gòu)的加工難題，對(duì)慢走絲線切割加工技術(shù)進(jìn)行了研究和攻關(guān)，使用PEPS軟件對(duì)異形大錐度喇叭結(jié)構(gòu)加工過(guò)程進(jìn)行了仿真，為實(shí)際加工提供了技術(shù)參考；驗(yàn)證了采用慢走絲線切割加工方法，可有效控制加工變形，解決了型號(hào)研制生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)難題。

慢走絲線切割；雷達(dá)導(dǎo)引頭；大錐度喇叭結(jié)構(gòu)

1 引言

隨著航空航天、國(guó)防工業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步，雷達(dá)導(dǎo)引頭中的零件逐步向高精度、異形、小尺寸等特點(diǎn)發(fā)展。對(duì)于加工制造水平提出了更高的要求。因此，電火花線切割加工作為電加工的一種重要方法[1]，自問(wèn)世以來(lái)，得到飛速發(fā)展，應(yīng)用領(lǐng)域也日趨擴(kuò)大。目前，慢走絲線切割已經(jīng)達(dá)到高速、高表面質(zhì)量、微米級(jí)高精度加工，并在繼續(xù)提高指標(biāo)[1]。

2 異形大錐度喇叭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及加工難點(diǎn)

隨著對(duì)雷達(dá)導(dǎo)引頭性能的要求越來(lái)越高，導(dǎo)引頭的結(jié)構(gòu)件也向著異形、小尺寸等特點(diǎn)發(fā)展。其中應(yīng)用到的結(jié)構(gòu)之一是異形大錐度喇叭結(jié)構(gòu)。零件材料為黃銅，牌號(hào)為H62，該結(jié)構(gòu)有兩種零件形式，一種是普通異形大錐度喇叭，另一種為帶法蘭盤(pán)的異形錐度喇叭，其結(jié)構(gòu)模型如圖1、圖2所示。此類零件的特點(diǎn)為上下波導(dǎo)口內(nèi)外均呈錐度異形，且零件壁厚較薄，一般的喇叭結(jié)構(gòu)壁厚僅有1mm。

圖1 上下波導(dǎo)口異形錐度喇叭

圖2 帶法蘭盤(pán)的異形錐度喇叭

此類零件的傳統(tǒng)加工方法一般有兩種。第一種是采用數(shù)控銑削加工成形，這種方法存在加工變形不易控制的缺點(diǎn)；另一種是拼接焊接的加工方法，將異形大錐度喇叭結(jié)構(gòu)拆分成四片，經(jīng)過(guò)銑削加工成形后，再進(jìn)行焊接拼接，該方法需要設(shè)計(jì)制作拼接工裝，且焊接精度不好保證。

3 慢走絲線切割加工技術(shù)在雷達(dá)導(dǎo)引頭產(chǎn)品中的應(yīng)用分析

3.1 慢走絲線切割加工技術(shù)特點(diǎn)

慢走絲線切割以銅線作為工具電極，速度一般低于0.2m/s[2]，加工過(guò)程中，在工件表面產(chǎn)生無(wú)數(shù)小坑，通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)的控制使放電現(xiàn)象均勻一致，從而實(shí)現(xiàn)加工成形，目前精度可達(dá)0.005mm，表面質(zhì)量接近磨削水平[2]。

3.2 慢走絲線切割加工技術(shù)在雷達(dá)導(dǎo)引頭零件加工中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

采用慢走絲線切割加工技術(shù)加工異形大錐度喇叭結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了現(xiàn)有加工工藝，簡(jiǎn)化了加工工序流程，省去了拼接工裝的設(shè)計(jì)與制作，解決了由于焊接精度不高而帶來(lái)的零件超差問(wèn)題，在加工過(guò)程中幾乎沒(méi)有加工變形，并使零件強(qiáng)度也大幅提高。

4 慢走絲線切割加工研究

在慢走絲線切割加工試驗(yàn)中，對(duì)異形大錐度喇叭結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工試驗(yàn)，確定合理的加工工藝流程及工藝參數(shù)。

4.1 異形大錐度喇叭結(jié)構(gòu)慢走絲線切割加工試驗(yàn)

零件為上下矩形波導(dǎo)口內(nèi)外錐度異形結(jié)構(gòu)。需要采用帶有大錐度切割功能的五軸聯(lián)動(dòng)慢走絲線切割加工，普通的快走絲線切割設(shè)備均無(wú)法實(shí)現(xiàn)天線中喇叭結(jié)構(gòu)的加工。

4.1.1 普通喇叭切割試驗(yàn)

普通喇叭是指上下均為矩形波導(dǎo)口、內(nèi)腔和外形均為直紋面的通透型喇叭，見(jiàn)圖1。

a. 工藝方案

為了節(jié)約原材料和減少裝夾找正次數(shù)，特設(shè)計(jì)組件加工工藝方案，即多個(gè)零件共用一個(gè)組件毛坯，在組件毛坯上預(yù)留工藝夾頭，并按單個(gè)零件切割位置預(yù)鉆喇叭內(nèi)腔和外形的穿絲孔，如圖3所示。實(shí)際切割過(guò)程為先切割第1個(gè)喇叭的錐度內(nèi)腔，再切割第1個(gè)喇叭的錐度外形；再順次切割第2、3、4個(gè)喇叭的內(nèi)腔和外形結(jié)構(gòu)。

圖3 喇叭組件加工示意圖

b. 具體加工步驟

采用0.25mm 直徑的黃銅絲：在喇叭內(nèi)腔中心鉆穿絲孔6mm，用于內(nèi)腔切割過(guò)程中的穿絲操作；在喇叭外形外的毛坯適當(dāng)位置鉆穿絲孔6mm，用于外形切割過(guò)程中的穿絲操作；為了防止在切割外形過(guò)程中造成零件變形，切割點(diǎn)入絲位置需要設(shè)置在毛坯內(nèi)部，而不能從毛坯外面開(kāi)始切割。

采用自動(dòng)編程軟件PEPS，繪制并指定待加工輪廓和具體穿絲點(diǎn)和起割點(diǎn)位置，如圖3所示。給待加工輪廓制定切割工藝方案和具體切割參數(shù)。

對(duì)于喇叭結(jié)構(gòu)，零件材料為黃銅；板厚度52mm；電極絲直徑0.25mm；共切割4刀，即粗切1次，修復(fù)3次；切割后尺寸精度0.01mm，表面粗糙度為a0.8μm。輸入以上加工要求后，機(jī)床工藝專家系統(tǒng)自動(dòng)生成4次切割操作和相應(yīng)的切割參數(shù)，見(jiàn)表1。

表1 銅材厚度52mm喇叭Φ0.25mm電極絲4刀切割參數(shù)

c. 五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控編程技術(shù)

由于喇叭結(jié)構(gòu)上下異形，需要機(jī)床上機(jī)頭帶動(dòng)、軸運(yùn)動(dòng)，機(jī)床下機(jī)頭帶動(dòng)、軸運(yùn)動(dòng)；由、、、軸的復(fù)合聯(lián)動(dòng)帶動(dòng)電極絲偏擺和運(yùn)動(dòng)，從而切割出空間直紋面結(jié)構(gòu)。使用PEPS軟件對(duì)零件的內(nèi)腔加工以及外形加工過(guò)程進(jìn)行仿真，如圖4、圖5所示。分別指定需要切割的上下級(jí)子圖；嚴(yán)格設(shè)定錐面切割高度等，并以下級(jí)子圖所在平面設(shè)定為編程基準(zhǔn)面，在實(shí)際零件裝夾過(guò)程中將編程基準(zhǔn)面與裝夾定位基準(zhǔn)面重合，即編程基準(zhǔn)面必須安裝于機(jī)床的橫梁邊框（機(jī)床基準(zhǔn)面）上。

a 內(nèi)腔

b 外形

圖4 喇叭內(nèi)腔、外形加工實(shí)體仿真

4.1.2 帶法蘭盤(pán)喇叭切割試驗(yàn)

帶法蘭盤(pán)喇叭是指上下均為矩形波導(dǎo)口、內(nèi)腔為直紋面、外形底部帶有法蘭盤(pán)結(jié)構(gòu)的通透型喇叭，如圖5所示。

圖5 帶法蘭盤(pán)喇叭外形切割軌跡示意圖

內(nèi)腔的切割工藝和方法與普通喇叭相同。對(duì)于外形結(jié)構(gòu)的切割，可利用法蘭盤(pán)作為裝夾和定位基準(zhǔn)，如圖6所示切割軌跡共翻轉(zhuǎn)裝夾2次，共切割4個(gè)軌跡曲線完成。

4.1.3 異形大錐度喇叭結(jié)構(gòu)加工總結(jié)

由于錐度喇叭結(jié)構(gòu)上下截面不同，編制數(shù)控加工程序需要分別指定上下級(jí)子圖。并通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)對(duì)、軸同時(shí)進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)零件進(jìn)行加工的目的。經(jīng)過(guò)對(duì)被加工零件的檢驗(yàn)，零件的加工精度達(dá)到0.01mm，達(dá)到產(chǎn)品性能要求，實(shí)物圖如圖6所示。

圖6 大錐度喇叭加工實(shí)物圖

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)異形錐度喇叭結(jié)構(gòu)進(jìn)行慢走絲線切割加工試驗(yàn)，確定了合理的加工工藝路線及工藝參數(shù)；使用五軸數(shù)控編程仿真軟件PEPS進(jìn)行數(shù)控加工程序的編寫(xiě)和仿真，確定了加工方案的可行性，為實(shí)際加工過(guò)程提供了技術(shù)參考。最終驗(yàn)證了采用慢走絲線切割加工方法，可有效控制加工變形，提高產(chǎn)品的可靠性。慢走絲線切割加工方法在雷達(dá)導(dǎo)引頭產(chǎn)品中有廣泛應(yīng)用前景。

1 趙淑金，于海軍，宋全偉. 淺談慢走絲線切割在模具制造中的應(yīng)用[J]. 防爆電機(jī)，2001(4)：32～34

2 梁光偉. 影響線切割慢走絲加工精度的幾種因素[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010(13)：53

Application of Low-speed WEDM Technology in Radar Seeker

Wang Zeli Wang Jianhua Yan Hailong Fan Yongqing

(Beijing Huahang Radio Measurement Research Institute, Beijing 100013)

Aiming at the processing problem of the largetaper horn structure in the radar seeker, the processing technology of the low-speed WEDM is studied and researched. The PEPS software is used to simulate the process of the special taper horn structure, supporting technological reference for actual processing. The results show that the low-speed WEDM processing methods, can effectively control the processing deformation, and solve the key technical problems of the model development and production.

low-speed WEDM；radar seeker；large taper horn structure

王澤立（1990-），碩士，數(shù)控及機(jī)械加工專業(yè)；研究方向：精密數(shù)控加工。

2017-01-12