[发明专利]一种透波性陶瓷天线窗的铣削加工方法

摘要

一种透波性陶瓷天线窗的铣削加工方法，旨在于克服目前透波性陶瓷天线窗铣削加工效率低、废品率高、加工质量差的问题，其技术要点是：一、得到刀具切削刃与工件表面的接触关系；求解刀具切削刃尖端的应力场强度，并得出临界铣削深度，再根据临界铣削深度确定工件的加工工艺参数；二、刀具加工路径遵循针对同一平面的不同加工区域采用不同刀路规划的原则，实现加工边缘的切应力方向指向材料内部；三、通孔采用两端进刀工艺，即同一个通孔正反两面依次加工的方式，保持截刀位置处于通孔内部。本发明可实现透波性陶瓷天线窗加工表面无凹坑、微观裂纹、边缘破损、孔崩边等损伤，足以满足透波性陶瓷天线窗的工作要求。

主权项

1.一种透波性陶瓷天线窗的铣削加工方法，其特征在于由以下步骤构成：步骤一、根据平面铣削中整体立铣刀与材料接触原理，沿竖直平面分割刀具与工件表面的接触区域，通过变换刀具切削刃与工件的接触关系的坐标，将XOZ坐标转化为X′OZ′后，得到刀具切削刃与工件表面的接触关系；在切削力作用下，接触处工件内部为非均匀应力场，在非均匀应力作用下求解刀具切削刃尖端的应力场强度，并得出临界铣削深度，再根据临界铣削深度确定工件的加工工艺参数，在水平集中载荷力和垂直集中载荷力综合作用下，材料内部所受的Z′方向应力可表示为：其中Ft为水平集中载荷力；Fn为垂直集中载荷力；R为距离接触点半径；μ为工件材料泊松比；x′为X′方向坐标值、z′为Z′方向坐标值；垂直载荷与材料表面压痕特征尺寸和材料硬度间关系可表示为：Fn＝απ(c×tanθ)2H                             (2)其中α为压头形状因子，取值π/2；c为切削刃压入深度；θ为刀具切削刃棱角；H为材料硬度值；水平集中载荷力Ft和垂直集中载荷力Fn之比存在一个摩擦系数η，水平集中载荷力可表示为：Ft＝ηFn                                    (3)根据坐标变换角度关系，摩擦系数η与切削力Fx和Fz间关系表示为下式，其中，Fx为X′方向的切削力；Fz为z′方向的切削力；将刀具切削刃简化为尖锐锥形压头，刀具切削刃棱角表示为：θ＝0.5(π/2‑β‑λo)                         (5)在X′OZ′坐标系内，切削刃与材料接触界线处，x′与z′关系可表示为下式，其中c为切削刃压入深度：x'＝tanθ(c‑z')                              (6)刀具切削刃尖端的应力场强度表示为：其中m为修正因子，m的取值为1.12，当KI＝KIc时，其中KI表示刀具切削刃尖端应力场强度，KIc为材料断裂韧性值，切削刃临界压入深度用c*表示，此时临界切削深度h*表示为：根据陶瓷材料参数和刀具参数，可求得透波性Si3N4陶瓷铣削临界切削深度h*；根据临界切削深度值，选择不同转速和进给速度，采用正交实验进行加工工艺参数优化，得到透波性陶瓷天线窗的最优加工工艺参数；步骤二、刀具加工路径遵循针对同一平面的不同加工区域采用不同刀路规划的原则，保证刀具转动运动矢量与进给运动矢量方向成‑90℃，实现加工边缘的切应力方向指向材料内部；步骤三、通孔采用两端进刀工艺，保持截刀位置处于通孔内部。