[发明专利]一种应用于折叠波导慢波结构的走刀轨迹规划方法

摘要

本发明涉及一种应用于折叠波导慢波结构的走刀轨迹规划方法，采用铣刀去除材料表面的氧化皮；选取直槽中心线上位于S形槽起始边外侧的一点作为对刀点；采用CCD对刀系统对工件进行Z向对刀；划分加工阶段并规划微铣刀的走刀轨迹，采用慢波结构在深度方向上分层加工的走刀方案；最后利用辅助工艺去除残留毛刺。本发明实现了一种多周期、大深宽比、薄壁复杂慢波结构件的超精密微铣削加工，解决了该类零件在超精密微铣削加工过程中，孤岛结构易发生弯曲、坍塌，直槽和S形槽交汇处形成的毛刺不易去除、深槽侧壁易倾斜等问题，以满足较为苛刻的加工要求。

主权项

1.一种应用于折叠波导慢波结构的走刀轨迹规划方法，慢波结构的S形槽的深宽比为255μm/100μm，直槽通道宽度为140μm，其特征是包括以下步骤：步骤1：在微铣削机床上，对半圆柱体弥散无氧铜工件进行定位和夹紧；工件的轴向剖面作为加工面，与微铣削机床的加工平台平行；采用铣刀铣削工件的加工面，去除弥散无氧铜材料表层的氧化皮，使加工面的粗糙度Ra达到优于60nm；步骤2：选取直槽中心线上位于S形槽起始边外侧的一点作为对刀点，并设置刀具所处对刀点位置为加工机床坐标系原点；步骤3：更换铣刀为超精密微铣削用微铣刀，利用刀具在位检测装置对刀具安装和使用状态进行实时监测；步骤4：设置并统一工件加工机床坐标系和加工程序坐标系，规划微铣刀的走刀轨迹，根据规划编辑加工程序的软件代码；采用慢波结构在深度方向上分层加工的走刀方案，每层均采用往复走刀的形式加工，每加工完一层进行刀具检测，保证垂直方向分段衔接处的结构连续性；对于单个S形槽或直槽而言，它的宽度是大于或等于铣刀的直径，即使宽度相等，铣刀直径选择的时候采用负偏差的刃径，所以需要两次走刀才能完成该部分槽的加工，加工中采用往复走刀的形式保证槽两侧均为顺铣状态；即单层S形槽加工时，先从首周期到末周期，顺序加工过去，然后再按末周期到首周期，逆序加工过来；单层直槽加工时，先从始端到末端的加工顺序过去，然后再从末端到始端的顺序加工过来；完成此往复过程后，刀具回到对刀点；步骤5：进行深度在0‑10μm之间的加工，该阶段S形槽和直槽交替加工，首先进行S形槽加工，每加工完一层S形槽后进行对应深度的直槽加工；采用直径Φ0.1mm的 MSES230P型号硬质合金平头微铣刀进行加工；切削参数为：主轴转速为35000‑45000r/min，进给速度为20‑25μm/min，背吃刀量为1‑1.5μm，采用酒精作为润滑冷却液；步骤6：进行深度在10‑60μm之间的加工，该阶段S形槽和直槽交替加工，首先进行S形槽加工，每加工完一层S形槽后进行对应深度的直槽加工；采用直径Φ0.1mm的 MSES230P型号硬质合金平头微铣刀进行加工；切削参数为：主轴转速为40000 ‑50000r/min，进给速度为25‑30μm/min，背吃刀量为1‑2μm，采用酒精作为润滑冷却液；步骤7：进行深度在60‑90μm之间的加工，该阶段只进行S形槽加工；采用直径Φ0.1mm的 MSES230P型号硬质合金平头微铣刀进行加工；切削参数为：主轴转速为40000 ‑50000r/min，进给速度为20‑30μm/min，背吃刀量为1‑3μm，采用酒精作为润滑冷却液；步骤8：进行深度在60‑70μm之间的剩余直槽加工；切削参数为：采用直径Φ0.1mm的 MSES230P型号硬质合金平头微铣刀进行加工；主轴转速为35000 ‑45000r/min，进给速度为20‑25μm/min，背吃刀量为1‑1.5μm，采用酒精作为润滑冷却液；步骤9：进行深度在90‑245μm之间的S形槽加工；采用直径Φ0.1mm的MHRH230型号硬质合金平头微铣刀进行加工；切削参数为：主轴转速为50000 ‑60000r/min，进给速度为30‑50μm/min，背吃刀量为2‑5μm，采用酒精作为润滑冷却液；步骤10：进行深度在245‑255μm之间的S形槽加工；采用直径Φ0.1mm的MHRH230型号硬质合金平头微铣刀进行加工；切削参数为：主轴转速为40000 ‑50000r/min，进给速度为30‑40 μm/min，背吃刀量为2‑3 μm，采用酒精作为润滑冷却液；步骤11：在慢波结构完整加工完毕之后，采用空走刀方式去除残留毛刺。