高頻微波印制板高性能切削關鍵技術研究.pdf

1、高頻微波印制板是一種新型的聚四氟乙烯基陶瓷顆粒增強的復合材料，在雷達、通訊以及其他電子行業(yè)具有廣泛的應用前景。但是，高頻微波印制板介質層是由陶瓷與聚四氟乙烯組成，由于陶瓷材料的高硬度以及聚四氟乙烯的低導熱性，使得高頻微波印制板介質層成為一種典型的難加工材料，針對電子工業(yè)中高頻微波印制板加工出現(xiàn)的振紋、銅箔翻邊和刀具磨損嚴重等問題，本文通過對微波印制板加工機理和關鍵技術的研究，進行了切削參數的優(yōu)化，研究了微波印制板難加工材料的切削規(guī)律，提

2、高了微波印制板的加工效率，改善了微波印制板的加工質量，為高頻微波印制板的高性能切削加工奠定了基礎。
　　本文完成的主要工作和取得的成果如下:
　?、龠M行了高速銑削微波印制板切削力的研究。研究了銑削參數、冷卻方式以及刀具涂層對高速銑削微波印制板切削力的影響;基于多元回歸理論，建立了切削力的曲面響應方程模型;基于綠色制造的理念，采用低溫噴霧冷卻改善高頻微波印制板的加工性，有效的改善切削區(qū)域的冷卻潤滑條件，顯著降低了切削力。

3、>　?、谶M行了小直徑立銑刀動態(tài)特性數值模擬分析以及高速銑削顫振穩(wěn)定域的研究。使用Pro/E對整體硬質合金立銑刀進行了三維精確建模，在ABAQUS軟件中進行動態(tài)特性的數值模擬分析，得到了小直徑整體硬質合金立銑刀的動態(tài)特性。研究結果顯示，立銑刀懸伸量和切寬對于立銑刀顫振穩(wěn)定域的臨界切深有著明顯的影響，隨著懸伸量的增加，臨界切深明顯降低，隨著切寬的增加，臨界切深也明顯降低。通過小直徑立銑刀顫振穩(wěn)定域的研究，提高了銑削過程的穩(wěn)定性，消除了微波印

4、制板銑削振紋。
　?、垩芯苛烁咚巽娤魑⒉ㄓ≈瓢暹^程中的切削熱產生與傳遞，以及切削溫度的分布變化規(guī)律。本文基于熱源法建立了高速銑削微波印制板溫度場有限元模型，使用ANSYS對微波印制板的高速銑削溫度場進行了數值模擬，通過測溫實驗驗證了有限元模型的有效性。研究結果表明:印制板的切削溫度隨進給速度和主軸轉速的增加而增加，轉速的影響更為顯著;在低溫噴霧冷卻條件下，高速銑削微波印制板時切削速度不宜超過150m/min，否則會導致切削區(qū)域溫度

5、過高，容易使聚四氟乙烯介質熔化，降低介質與銅箔的結合力，產生毛刺和翹皮，影響加工質量。
　?、芡ㄟ^高速銑削實驗，研究了加工高頻微波印制板介質層復合材料的刀具磨損特性和磨損機理等。TiN涂層的硬質合金刀具切削高頻微波印制板介質層時，刀具的磨鈍標準為VB=40μm。刀具經過磨損后，涂層脫落、WC顆粒脫落造成刀刃被磨鈍，從而導致微波印制板容易產生翻邊;使用低溫噴霧冷卻有助于降低切削溫度，減少擴散磨損和粘結磨損，有效的提高刀具壽命，產品合

6、格率從70％提高到98％，生產效率提高了46％，顯著降低了生產成本。
　?、萁⒘烁哳l微波印制板的銑削參數優(yōu)化模型。基于遺傳-粒子群算法對高頻微波印制板的銑削參數優(yōu)化方法展開了研究，以最大生產率為優(yōu)化目標，轉速n與進給量f(z)為優(yōu)化變量，建立了優(yōu)化目標函數;從機床、刀具、工件、加工要求等多個方面建立了約束條件方程。研究了遺傳-粒子群算法在微波印制板銑削參數優(yōu)化中的應用，建立了優(yōu)化流程，提出了有實際意義的適應度函數表達式，并給出了

7、算法中的各個主要參數，獲得了微波印制板銑削的優(yōu)化參數;并對微波印制板數控加工工藝進行了優(yōu)化，顯著提高了產品的質量與效率。
　?、拊O計和開發(fā)了基于B/S模式的銑削參數數據庫系統(tǒng)。對數據庫系統(tǒng)進行了需求分析、概念設計、邏輯設計，給出了具體的數據庫表，實現(xiàn)了系統(tǒng)功能;對數據庫系統(tǒng)與CAM的集成方法進行了研究。給出了系統(tǒng)的功能模塊及B/S的設計結構，建立系統(tǒng)的E-R模型，基于Microsoft SQL Server數據庫設計了系統(tǒng)的數據表