La antena de bocina actúa como antena de superficie reflectante del conjunto de alimentación, que puede mecanizarse mediante CNC. Presenta características destacadas, como una amplia frecuencia de operación, gran capacidad de potencia, alta ganancia y un centro de fase estable.
Debido a estas características, la antena de bocina se utiliza ahora ampliamente en los campos de las comunicaciones, el radar y las contramedidas electrónicas.
La suspensión automática evitará más esfuerzos de cobro de deudas de antenas Un producto aeroespacial requiere un tamaño compacto y peso ligero. Para cumplir con estos requisitos, los diseñadores integraron múltiples antenas de bocina.
Estas antenas están conectadas eléctrica y mecánicamente a través de una sección de transición de guía de ondas compleja (ver Figura 1).
Se montan varias antenas de bocina en la sección de transición de la guía de ondas.
Luego, las señales electromagnéticas ingresan a la transmisión back-end a través de la sección de transición de guía de ondas.
Para garantizar una transmisión eficiente de señales electromagnéticas, la precisión de la cavidad interna y de la brida de montaje de la sección de transición de la guía de ondas es crucial.
Esto aumenta significativamente la dificultad de procesamiento de la sección de transición de la guía de ondas.
Requisitos de precisión del procesamiento
La sección de transición de la guía de ondas es una guía de ondas de cuatro vías con requisitos de alta precisión de procesamiento, que se reflejan principalmente en los siguientes aspectos.
(1) La tolerancia dimensional, el paralelismo y la perpendicularidad entre la brida de la guía de ondas y la brida deben ser de ±0.05 mm.
(2) El orificio escalonado de la sección de transición de la guía de ondas tiene 73.18 mm de largo y el valor de rugosidad de la superficie de la pared interna es Ra = 3.2 μm.
(3) La tolerancia del tamaño de la boca de la guía de ondas en la brida de la guía de ondas es de ± 0.03 mm y el valor de rugosidad de la superficie es Ra = 3.2 μm.
Análisis de las dificultades de procesamiento
Luego del análisis, existen las siguientes dificultades en el procesamiento de la sección de transición de la guía de ondas.
(1) La precisión posicional no es fácil de garantizar.
La sección de transición de la guía de ondas es una guía de ondas de cuatro vías. El fresado CNC convencional utiliza utillajes de uso general y un enfoque de mecanizado de 3 ejes.
Esto requiere múltiples sujeciones y posicionamientos para procesar desde diferentes direcciones.
Como resultado, es difícil garantizar la precisión posicional relativa entre las bridas.
(2) La precisión dimensional del agujero profundo y la rugosidad de la superficie no son fáciles de garantizar.
La sección de transición de la guía de ondas tiene dos ranuras circulares largas en el lateral, con un ancho de 5 mm y una profundidad de 82 mm.
La relación profundidad-ancho es demasiado grande. Los cuatro agujeros escalonados tienen un diámetro pequeño y una profundidad de 73.18 mm. Las herramientas comunes no pueden procesar estos agujeros eficazmente, por lo que se requieren herramientas extendidas personalizadas.
Sin embargo, debido a la larga sujeción de la herramienta, la fuerza de corte es deficiente, lo que provoca temblores en la herramienta y otros problemas. Además, la profundidad del agujero dificulta la evacuación de la viruta.
Como resultado, garantizar la precisión dimensional de los orificios escalonados y la rugosidad de la superficie de los orificios se vuelve un desafío.
La rugosidad de la superficie interior del agujero también es difícil de mantener.
(3) Las características de diseño individuales requieren el uso de tecnología de procesamiento especial.
El puerto de guía de ondas en la brida 8 pasa a través de la cavidad en ángulos rectos, el uso de Proceso de fresado CNC No se puede procesar en el lugar.
Solución general
Para abordar las dificultades del proceso mencionadas anteriormente, se tomaron varias medidas durante el desarrollo del flujo del proceso.
Esto incluyó la optimización de los métodos de proceso, el diseño de accesorios especiales y la realización de simulaciones de mecanizado de máquinas herramienta.
Se realizaron múltiples pasos de procesamiento para verificar el diseño, asegurando que el objeto final cumpla con los requisitos de diseño del dibujo (ver Figura 2).
Formular el flujo del proceso
A través del análisis se desarrolló el siguiente flujo de proceso:
Perfil de desbaste de fresado CNC, dejando 0.5 mm en un lado → posición de sujeción de pestaña redonda de fresado (sujeción de tornillo de banco) → Mecanizado de 5 ejes además de la cara del mandril del resto de la forma de las características, desbaste del extremo del orificio escalonado y del orificio largo → Mecanizado de 3 ejes de la cara del mandril, desbaste del orificio escalonado del otro extremo → Mecanizado de 4 ejes de orificios escalonados → Mecanizado EDM de orificios largos y sus ángulos rectos.
“El proceso de mecanizado principal utiliza un centro de mecanizado de 5 ejes con sujeción de mandril autocentrante.
Todas las cavidades, ranuras, orificios escalonados y bridas en la superficie superior de la superficie A y en todos sus alrededores se mecanizan con una sola sujeción.
El desbaste y el acabado se realizan por separado para garantizar que la tolerancia de tamaño relativo entre las cuatro bridas, así como la rugosidad de la superficie, el paralelismo y la perpendicularidad, cumplan con los requisitos de tolerancia de ± 0.05 mm.
Este método garantiza mejor la precisión posicional de cada brida con respecto a las demás.
El uso de desbaste y acabado de 5 ejes puede garantizar mejor la precisión de la forma y el tamaño y mejorar significativamente la calidad del procesamiento.
Además, el uso del proceso especial EDM puede realizar el procesamiento de 8 cavidades en ángulo recto.
Método de proceso optimizado
Al mecanizar las dos ranuras largas y redondas pasantes en el lateral, las ranuras son estrechas y profundas.
Se utiliza una fresa de cabeza plana extendida personalizada y se adopta un mecanizado de dos caras.
Sin embargo, este método dio como resultado muchas fresas rotas y una rugosidad superficial muy pobre.
Al cambiar el método de mecanizado y modificar los parámetros de la herramienta, se utiliza una combinación de una fresa de cabeza plana D4 estándar ordinaria y una fresa de cabeza plana extendida D4 personalizada.
Este enfoque garantiza que se cumplan las tolerancias dimensionales de la ranura pasante y los requisitos de rugosidad de la superficie.
El programa original de procesamiento de agujeros escalonados:
Broca D7 para pre-golpeo → Broca D10 para expansión aproximada de agujeros de 10.8 mm → Fresa de cabeza plana extendida D8 para agujeros de 10.8 mm y agujeros de 8.8 mm para acabado → Fresa de cabeza plana extendida D6 para agujeros de 7.2 mm para acabado.
Fresa de cabeza plana extendida D6 para acabado de agujeros de 7.2 mm.
5.4 m Los agujeros de los escalones no se pudieron mecanizar y se dejaron junto con la superficie inferior (lado D).
Una vez finalizado el mecanizado, los orificios del escalón de la mesa presentaban vibraciones y solturas debido a la sujeción prolongada de la herramienta y a la escasa fuerza de corte.
La evacuación de virutas también fue deficiente, y las paredes laterales fueron extruidas por virutas. Como resultado, la rugosidad superficial fue Ra > 6.3 μm y el diámetro del orificio superó los 0.1-0.2 mm, lo que no cumplía con los requisitos técnicos.
El método optimizado utiliza mecanizado de 5 ejes para procesar todas las cavidades, ranuras y bridas del lado A y todo su alrededor en una sola sujeción y conformado.
Mientras tanto, los agujeros de los escalones solo se mecanizan de manera aproximada utilizando brocas D7 y D10.
Al mecanizar la superficie D, la broca de desbloqueo, el escalón y la ranura se mecanizan en su lugar.
El orificio del escalón, con un diámetro de 5.4 mm, se fresa de forma basta después de haber sido perforado previamente.
Esto garantiza que el orificio del escalón penetre en ambos lados, lo que facilita la eliminación de virutas de la herramienta durante el mecanizado de acabado.
Por último, el orificio del escalón está mecanizado para terminar, lo que ayuda a garantizar mejor la precisión.
Diseño de luminarias especiales
En el orificio de paso de acabado de 4 ejes, a través del diseño de accesorios especiales, se utiliza la rotación del eje C del centro de mecanizado de 4 ejes en el orificio de paso para el acabado de dos caras.
El dispositivo de acabado de orificios escalonados se muestra en la Figura 3. Después del mecanizado, la coaxialidad de los cuatro orificios escalonados es de 0.03 mm.
La rugosidad superficial es Ra <3.2 μm y el diámetro del orificio cumple con los requisitos técnicos de los planos. Esto se confirmó tras la inspección por CMM.
Simulación de mecanizado virtual
Para mejorar la seguridad y confiabilidad de los productos de la sección de transición de guía de ondas durante el proceso de mecanizado, se utiliza el software VERICUT para la simulación del mecanizado CNC (ver Figura 4).
Esta simulación ayuda a evitar colisiones de herramientas y optimizar los parámetros del proceso.
Al final de la simulación de todo el proceso de mecanizado, se puede utilizar la función AU TO-D IFF para comparar la simulación del modelo mecanizado con el modelo original de la pieza.
Esta comparación ayuda a identificar áreas donde se pudo haber producido sobrecorte o subcorte. De esta manera, se pueden corregir errores a tiempo, mejorando así la precisión y la fiabilidad de los programas de mecanizado CNC.
Conclusión
A través del análisis de las características estructurales y las dificultades técnicas de la sección de transición de la guía de ondas, se puede desarrollar un proceso de mecanizado razonable.
Se debe optimizar el método del proceso, diseñar y producir accesorios y herrajes especiales y seleccionar herramientas de mecanizado CNC y parámetros de herramientas razonables.
Además, se puede utilizar la tecnología de simulación virtual para simular el proceso con el fin de evitar riesgos de mecanizado y garantizar que se pueda controlar el proceso de mecanizado del producto.
Después de la verificación del procesamiento real, el método de mecanizado CNC de la sección de transición de la guía de ondas puede garantizar eficazmente la precisión dimensional y la tolerancia geométrica del producto.
Este método permite un mecanizado de alta precisión de la sección de transición de la guía de ondas y también proporciona una referencia para el procesamiento de tipos de piezas similares.
PREGUNTAS MÁS FRECUENTES:
Una antena de bocina es un tipo de antena de matriz de alimentación con amplio rango de frecuencia, alta ganancia y centro de fase estable. El mecanizado CNC garantiza la precisión de sus complejas características estructurales, garantizando así su rendimiento en aplicaciones de comunicación, radar y contramedidas electrónicas.
Las antenas de bocina son las preferidas en la industria aeroespacial por su pequeño tamaño, diseño ligero y alta capacidad de potencia. La integración de múltiples antenas de bocina mediante secciones de transición de guía de ondas proporciona una transmisión de señal eficiente, cumpliendo a la vez con los estrictos requisitos de la industria aeroespacial.
La sección de transición de la guía de ondas conecta múltiples antenas de bocina tanto mecánica como eléctricamente. Garantiza la transmisión precisa de la señal electromagnética, lo que hace que la precisión del mecanizado sea crucial para su cavidad interna, bridas y orificios escalonados.
Los desafíos incluyen garantizar la precisión de la posición de la brida, mecanizar orificios escalonados profundos con tolerancias estrictas, mantener la rugosidad de la superficie (Ra ≤ 3.2 μm) y procesar ranuras estrechas y profundas que requieren herramientas personalizadas y técnicas especiales.
El mecanizado CNC de 5 ejes permite procesar todas las cavidades, bridas y orificios escalonados con una sola sujeción, garantizando un control de tolerancia de ±0.05 mm. Esto reduce los errores de posicionamiento y mejora la precisión dimensional en comparación con el mecanizado tradicional de 3 ejes.
La electroerosión se utiliza para mecanizar cavidades pasantes en ángulo recto y características estructurales complejas que no se pueden lograr con el fresado convencional. Garantiza una alta precisión, manteniendo los requisitos de diseño.
Los accesorios de diseño personalizado permiten un acabado preciso de múltiples caras, manteniendo la coaxialidad de los orificios escalonados dentro de 0.03 mm. Minimizan los errores de sujeción y garantizan que todas las tolerancias dimensionales y geométricas cumplan con los estándares aeroespaciales.
Las optimizaciones incluyen el uso de una combinación de fresas de cabeza plana extendidas, tanto estándar como personalizadas, la modificación de los parámetros de la herramienta y el ajuste de las estrategias de mecanizado. Estas mejoras reducen la vibración, previenen la acumulación de viruta y mejoran el acabado superficial.
La simulación de mecanizado virtual (p. ej., el software VERICUT) detecta colisiones de herramientas, valida las trayectorias de las herramientas y compara los modelos terminados con los datos CAD. Esto evita sobrecortes, subcortes y errores de mecanizado antes de que comience la producción real.
El mecanizado CNC garantiza una producción de alta precisión con excelente control dimensional, calidad superficial y fiabilidad. Proporciona a los fabricantes aeroespaciales componentes de antena consistentes y de alto rendimiento, a la vez que reduce los riesgos de mecanizado y las repeticiones de trabajos.
