CN105397428B - 一种太赫兹波导耦合孔成型方法 - Google Patents

一种太赫兹波导耦合孔成型方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种太赫兹波导耦合孔成型方法，其包括如下步骤：a从直径小于0.2mm的铣刀中选择在显微镜下观察切削刃锋利的铣刀；b调整刀具装夹平衡，使刀具静态旋转直径与实测直径的差值小于设定阈值；c根据加工中心主轴转速的不同，合理设置加工中心的切削参数；d优化加工策略，具体措施有：1)耦合孔中心预钻孔；2)铣削时采取耦合孔中心下刀的方式；3)粗精铣削用刀分开；4)优化走刀方向和走刀路径。本发明成型方法基于现有加工中心，通过改善太赫兹波导耦合孔的成型工艺条件，实现了以下刀具±0.003mm尺寸精度和位置精度的加工。本发明成型方法有效降低了亚毫米、太赫兹波导结构件加工成本，提升了产能，加快了响应速度。

Description

一种太赫兹波导耦合孔成型方法
技术领域
本发明涉及一种太赫兹波导耦合孔成型方法。
背景技术
THz技术被誉为未来改变世界的十大技术之一，在卫星通信、天文观测、机场安检、无损检测等方面研究具有独特的优点，具有极其重要的研究价值，已经成为目前国内外竞相研究的技术热点，从而给THz测试技术带来了巨大的市场需求和发展机遇。我所紧盯太赫兹测试技术发展方向和市场需求，开展THz测试技术研究，产品实现过程中结构件加工达到机械加工极限，给精密机械加工带来巨大挑战。
本例Thz波导耦合孔直径从￠0.165～￠0.235mm规格不等，直径公差±0.003mm，中心位置公差X±0.005mm、Y±0.003mm，厚度0.2mm。根据微型合金铣刀切削线速度vc理论上通常为0.6m/s～1m/s，取最小值0.6m/s，要铣削加工￠0.165mm等直径耦合孔，选直径为0.15mm合金铣刀，加工中心转速需达到转/分钟。我所尝试选用所里最高转速50000转/分钟的EVO高速加工中心进行Thz波导耦合孔加工，精度符合要求，然而主轴转速50000转/分钟EVO高速加工中心设备成本高、产能有限，任务密集时不能满足节点要求，给任务研制带来困扰。此外，所里还有几台主轴转速稍小于50000转/分钟的高速加工中心，然而由于这些高速加工中心使用年限较长(8年以上)，导致丝杠精度下降较多，插补精度满足不了±0.003mm的尺寸精度、±0.003mm位置精度。由此可见，如何在现有加工中心的基础上通过改善加工工艺以达到实现￠0.2mm以下刀具±0.003mm尺寸精度和位置精度的加工成为本领域研究的重点。
发明内容
本发明的目的在于提出一种太赫兹波导耦合孔成型方法，利于实现￠0.2mm以下刀具±0.003mm尺寸精度和位置精度的加工。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种太赫兹波导耦合孔成型方法，包括如下步骤：
a筛选合适刀具
从直径小于0.2mm的铣刀中选择在显微镜下观察切削刃锋利的铣刀；
b调节刀具平衡
调整刀具装夹平衡，使刀具静态旋转直径与实测直径的差值小于设定阈值；
c合理设置切削参数
根据加工中心主轴转速的不同，合理设置加工中心的切削参数；
d优化加工策略
具体措施有：1)耦合孔中心预钻孔；2)铣削时采取耦合孔中心下刀的方式；3)粗精铣削用刀分开；4)优化走刀方向和走刀路径。
优选地，步骤a中，选用直径为0.15mm的铣刀；步骤d中，预钻孔的直径为0.15mm。
优选地，步骤c中，选用主轴转速小于25000转/分的加工中心。
优选地，步骤c中，切削参数包括进给速度、切削深度和切削宽度。
本发明具有如下优点：
本发明成型方法基于现有加工中心，通过改善太赫兹波导耦合孔的成型工艺条件实现了￠0.2mm以下刀具±0.003mm尺寸精度和位置精度的加工。本发明成型方法有效降低了亚毫米、太赫兹波导结构件加工成本，提升了产能，加快了响应速度。
附图说明
图1为本发明中一种太赫兹波导耦合孔成型方法的流程框图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
结合图1所示，一种太赫兹波导耦合孔成型方法，包括如下步骤：
a筛选合适刀具
微径铣刀的切削性能，制约着耦合孔的加工质量，国内品牌很少有生产微径铣刀的刀具厂家，国外品牌生产直径小于0.2mm规格微径铣刀的也不多。比较刀具的性能选择性购置后，不能直接使用，需在显微镜下观察刀具刃磨质量。
本发明实施例中选用直径￠为0.15mm的铣刀，相当于2倍头发丝粗细，由于刀具刃磨难度很大，在显微镜下观察刀具切削刃锋利方可使用。
b调节刀具平衡
加工中心刀柄通过弹簧夹头装夹刀具进行紧固，使用一段时间后，装刀后刀具中心和刀柄中心会有偏差，反应在微型铣刀会有放大作用，加工不平稳，切削质量差甚至刀具折断。
本发明实施例通过调整刀具装夹平衡，使刀具静态旋转直径与实测直径的差值小于设定阈值，进而保证刀具静态旋转直径接近实测直径。
c合理设置切削参数
根据加工中心主轴转速的不同，合理设置加工中心的切削参数；需要设置的切削参数包括进给速度、切削深度和切削宽度等。
本发明实施例中可以选用主轴转速小于25000转/分钟的加工中心，以降低成本。
d优化加工策略
优化的加工策略能减少刀具磨损、稳定保证加工质量，具体措施有：
1)耦合孔中心预钻孔，预钻孔的直径为0.15mm，减少铣削工作量；
2)铣削时采取耦合孔中心下刀的方式，避免轮廓边缘下刀造成“扎刀”形成的过切；
3)粗精铣削用刀分开，保证尺寸精度的稳定；
4)走刀方向和走刀路径的优化设计，减少毛刺的形成。
为了验证在本发明成型方法的前提下利用主轴转速小于25000转/分钟的加工中心可以实现￠0.2mm以下刀具±0.003mm尺寸精度和位置精度的加工，本发明选用主轴转速为10000转/分钟、重复定位精度0.005mm西安北村TC-S2DNz的加工中心进行测试。
经过认真反复实施得出，主轴转速10000转/分钟、重复定位精度0.005mm的TC-S2DNz加工中心很好实现了耦合孔尺寸精度和位置精度的稳定加工，达到了预期要求。
本发明也尝试换用其它高转速、高精度加工中心也能完成发明目的，不过成本偏高。
当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (4)

1.一种太赫兹波导耦合孔成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
a筛选合适刀具
从直径小于0.2mm的铣刀中选择在显微镜下观察切削刃锋利的铣刀；
b调节刀具平衡
调整刀具装夹平衡，使刀具静态旋转直径与实测直径的差值小于设定阈值；
c合理设置切削参数
根据加工中心主轴转速的不同，合理设置加工中心的切削参数；
d优化加工策略
具体措施有：1)耦合孔中心预钻孔；2)铣削时采取耦合孔中心下刀的方式；3)粗精铣削用刀分开；4)优化走刀方向和走刀路径。
2.根据权利要求1所述的一种太赫兹波导耦合孔成型方法，其特征在于，步骤a中，选用直径为0.15mm的铣刀；步骤d中，预钻孔的直径为0.15mm。
3.根据权利要求1所述的一种太赫兹波导耦合孔成型方法，其特征在于，步骤c中，选用主轴转速小于25000转/分的加工中心。
4.根据权利要求1所述的一种太赫兹波导耦合孔成型方法，其特征在于，步骤c中，切削参数包括进给速度、切削深度和切削宽度。
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