慢走絲線切割加工技術在雷達導引頭中的應用

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在雷達導引頭中的應用

王澤立 王建華 閆海龍 范永慶

（北京華航無線電測量研究所，北京100013）

針對雷達導引頭中異形大錐度喇叭結構的加工難題，對慢走絲線切割加工技術進行了研究和攻關，使用PEPS軟件對異形大錐度喇叭結構加工過程進行了仿真，為實際加工提供了技術參考；驗證了采用慢走絲線切割加工方法，可有效控制加工變形，解決了型號研制生產中的關鍵技術難題。

慢走絲線切割；雷達導引頭；大錐度喇叭結構

1 引言

隨著航空航天、國防工業的發展與進步，雷達導引頭中的零件逐步向高精度、異形、小尺寸等特點發展。對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]，自問世以來，得到飛速發展，應用領域也日趨擴大。目前，慢走絲線切割已經達到高速、高表面質量、微米級高精度加工，并在繼續提高指標[1]。

2 異形大錐度喇叭的結構特點及加工難點

隨著對雷達導引頭性能的要求越來越高，導引頭的結構件也向著異形、小尺寸等特點發展。其中應用到的結構之一是異形大錐度喇叭結構。零件材料為黃銅，牌號為H62，該結構有兩種零件形式，一種是普通異形大錐度喇叭，另一種為帶法蘭盤的異形錐度喇叭，其結構模型如圖1、圖2所示。此類零件的特點為上下波導口內外均呈錐度異形，且零件壁厚較薄，一般的喇叭結構壁厚僅有1mm。

圖1 上下波導口異形錐度喇叭

圖2 帶法蘭盤的異形錐度喇叭

此類零件的傳統加工方法一般有兩種。第一種是采用數控銑削加工成形，這種方法存在加工變形不易控制的缺點；另一種是拼接焊接的加工方法，將異形大錐度喇叭結構拆分成四片，經過銑削加工成形后，再進行焊接拼接，該方法需要設計制作拼接工裝，且焊接精度不好保證。

3 慢走絲線切割加工技術在雷達導引頭產品中的應用分析

3.1 慢走絲線切割加工技術特點

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]，加工過程中，在工件表面產生無數小坑，通過數控系統的控制使放電現象均勻一致，從而實現加工成形，目前精度可達0.005mm，表面質量接近磨削水平[2]。

3.2 慢走絲線切割加工技術在雷達導引頭零件加工中的應用優勢

采用慢走絲線切割加工技術加工異形大錐度喇叭結構，優化了現有加工工藝，簡化了加工工序流程，省去了拼接工裝的設計與制作，解決了由于焊接精度不高而帶來的零件超差問題，在加工過程中幾乎沒有加工變形，并使零件強度也大幅提高。

4 慢走絲線切割加工研究

在慢走絲線切割加工試驗中，對異形大錐度喇叭結構進行加工試驗，確定合理的加工工藝流程及工藝參數。

4.1 異形大錐度喇叭結構慢走絲線切割加工試驗

零件為上下矩形波導口內外錐度異形結構。需要采用帶有大錐度切割功能的五軸聯動慢走絲線切割加工，普通的快走絲線切割設備均無法實現天線中喇叭結構的加工。

4.1.1 普通喇叭切割試驗

普通喇叭是指上下均為矩形波導口、內腔和外形均為直紋面的通透型喇叭，見圖1。

a. 工藝方案

為了節約原材料和減少裝夾找正次數，特設計組件加工工藝方案，即多個零件共用一個組件毛坯，在組件毛坯上預留工藝夾頭，并按單個零件切割位置預鉆喇叭內腔和外形的穿絲孔，如圖3所示。實際切割過程為先切割第1個喇叭的錐度內腔，再切割第1個喇叭的錐度外形；再順次切割第2、3、4個喇叭的內腔和外形結構。

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：在喇叭內腔中心鉆穿絲孔6mm，用于內腔切割過程中的穿絲操作；在喇叭外形外的毛坯適當位置鉆穿絲孔6mm，用于外形切割過程中的穿絲操作；為了防止在切割外形過程中造成零件變形，切割點入絲位置需要設置在毛坯內部，而不能從毛坯外面開始切割。

采用自動編程軟件PEPS，繪制并指定待加工輪廓和具體穿絲點和起割點位置，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。

對于喇叭結構，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，機床工藝專家系統自動生成4次切割操作和相應的切割參數，見表1。

表1 銅材厚度52mm喇叭Φ0.25mm電極絲4刀切割參數

c. 五軸聯動數控編程技術

由于喇叭結構上下異形，需要機床上機頭帶動、軸運動，機床下機頭帶動、軸運動；由、、、軸的復合聯動帶動電極絲偏擺和運動，從而切割出空間直紋面結構。使用PEPS軟件對零件的內腔加工以及外形加工過程進行仿真，如圖4、圖5所示。分別指定需要切割的上下級子圖；嚴格設定錐面切割高度等，并以下級子圖所在平面設定為編程基準面，在實際零件裝夾過程中將編程基準面與裝夾定位基準面重合，即編程基準面必須安裝于機床的橫梁邊框（機床基準面）上。

a 內腔

b 外形

圖4 喇叭內腔、外形加工實體仿真

4.1.2 帶法蘭盤喇叭切割試驗

帶法蘭盤喇叭是指上下均為矩形波導口、內腔為直紋面、外形底部帶有法蘭盤結構的通透型喇叭，如圖5所示。

圖5 帶法蘭盤喇叭外形切割軌跡示意圖

內腔的切割工藝和方法與普通喇叭相同。對于外形結構的切割，可利用法蘭盤作為裝夾和定位基準，如圖6所示切割軌跡共翻轉裝夾2次，共切割4個軌跡曲線完成。

4.1.3 異形大錐度喇叭結構加工總結

由于錐度喇叭結構上下截面不同，編制數控加工程序需要分別指定上下級子圖。并通過數控系統對、軸同時進行插補運動控制，從而實現對零件進行加工的目的。經過對被加工零件的檢驗，零件的加工精度達到0.01mm，達到產品性能要求，實物圖如圖6所示。

圖6 大錐度喇叭加工實物圖

5 結束語

通過對異形錐度喇叭結構進行慢走絲線切割加工試驗，確定了合理的加工工藝路線及工藝參數；使用五軸數控編程仿真軟件PEPS進行數控加工程序的編寫和仿真，確定了加工方案的可行性，為實際加工過程提供了技術參考。最終驗證了采用慢走絲線切割加工方法，可有效控制加工變形，提高產品的可靠性。慢走絲線切割加工方法在雷達導引頭產品中有廣泛應用前景。

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用[J]. 防爆電機，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]. 科技創新導報，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，數控及機械加工專業；研究方向：精密數控加工。

2017-01-12