薄壁抛物面天线的精细加工实例

1.抛物面天线结构

抛物面天线结构外形图如图3-11所示，为铝合金精铣后镀纯金后抛光而成。此零件属于中空大直径曲面结构，壁厚与半径比为1∶32，是曲面型薄壁类零件，零件的曲面边缘有三处凸台，上有三个半球体凹腔，使零件的抛物面边缘刚性降低，主要尺寸如图3-12所示。

2.加工难点

1）直径大、壁薄、边缘刚性差。

2）工件材料去除率超过80%，加工过程中产生的内应力，使工件变形大。

图3-11 抛物面天线外形图

图3-12 抛物面天线主要尺寸

3）工件整个曲面只有边缘处有薄壁支撑，连接强度低，在加工过程中容易出现振动，从而导致反射面形状精度难以达到。

4）加工深度较深，最深处达到50mm，铣刀伸出量较大，加工过程中铣刀易产生抖动，影响加工表面质量。反射面与三个凸台连接处刚性差，连接处的表面质量不易保证。

5）抛物反射面的最高点到最低点的素线段曲率不一致，球头铣刀的进刀参数和路径的编程比较复杂。

3.加工工艺设计

1）加工工艺流程。设计工艺加强肋→粗铣正反面→热处理去应力→精铣非反射→精铣反射面→零件割断。(www.xing528.com)

2）工艺加强肋设计。要保证抛物面形状精度和表面粗糙度，在工件非反射面的凹腔内设3个厚度为10mm的工艺加强肋，如图3-13所示，用来加强连接部分的强度，提高连接处的刚性，减轻加工过程中的振动。

图3-13 三个加强肋的位置

4.粗铣抛物面

毛坯采用铝合金锻造成的板料，使用ϕ20mm×2齿平底立铣刀粗铣，铣刀转速n=9000r/min，每次背吃刀量为a_p=8mm，每齿进给量f_z=0.28mm/z，进给速度v_f=500mm/min。正面的抛物面单面留3mm余量，反面的抛物面（非反射面）留出3个10mm厚度的加强肋，抛物面留3mm余量。

5.非反射面的精铣

工件粗铣后进行人工失效去应力，先对非反射面进行半精铣，然后再进行精铣，其切削参数见表3-4。

表3-4 非反射面半精和精铣的切削参数

6.反射面的精铣

反射面经过除应力后，进行半精铣和精铣两道工序，精铣分三个阶段，从顶面0～5mm、5～10mm，10～37.3mm。将抛物面加工到设计尺寸，具体切削参数见表3-5。

表3-5 反射面半精和精铣切削参数