在这些零件的机械加工中，使用了许多细长的工具，即大直径比工具，而细长直径比工具具有刚性差的特点。在使用大直径比工具切割的过程中，如果加工参数选择不当，刀具造成的零件尺寸偏差和刀具切割振动引起的零件加工表面切割振动，必然会降低零件尺寸精度和表面质量。在常规生产中，机械加工的切割参数主要依靠经验和零件的试切。在精密深腔薄壁外壳零件加工初期，由于加工工艺参数选择不当，深腔薄壁零件内部产生严重的切割振动线。虽然经过反复试切，可以加工合格零件，但加工稳定性差，零件加工合格率低，加工效率低。这些促使我们考虑使用先进的科学手段来获得优化的数控加工切割工艺参数。利用先进的切割过程动力学仿真优化技术，通过创建数学模型、工程测试分析和仿真，通过相关切削机床的动力学测试，以及精密深腔薄壁外壳零件的动力学仿真。在少量试验验证的基础上，快速获得不同加工阶段精密深腔外壳等零件的切削稳定域和优化切削参数。避免加工过程中刀具的振动，显著提高零件的表面质量、产品合格率和加工效率。
1.数控加工工艺参数动力学仿真优化系统的组成基于动力学仿真数控加工工艺参数优化系统的组成，如图所示，主要包括：（1）建立系统实验模态分析测试平台，进行模态参数识别实验，测试切的动力学特性；(2)建立不同零件加工阶段的仿真分析模型，分析其相应的动力学特性；(3)借助铣削工艺动力学仿真优化系统，综合确定不同刀具的长径比、不同加工阶段加工系统的切削稳定区和优化的切削参数。其功能是合理选择切削参数，有效抑制细长刀具的切削振动，提高零件的加工质量和效率。
2.深腔薄壁零件动力学特性模拟分析零件系统的模态参数对确定整个切削系统（机床、刀具、零件系统）的振动稳定区具有重要作用。考虑到零件的固有频率会随着零件几何形状的不同而变化，建立不同加工阶段精密深腔壳体零件的模拟分析模型，利用美国MSC/NASTRAN/MARC等CAE软件，根据实际夹紧方法对工件进行约束，通过有限元模拟分析阶段工件动力学特性和工件系统的模态参数，为切削稳定区的计算提供基础数据。
如所示的薄壁深腔零件，在零件加工的初始阶段，零件的刚度非常好，即零件的固有频率非常高。对于零件，在加工后期，零件驱动变薄，然后零件的刚度减弱，在加工过程中可能会引起零件的振动。因此，重点关注加工到最后阶段的工件刚度。加工后期的零件半成品如下。此时，零件有少量的加工余量，采用压板压紧夹紧方案。通过MSC软件分析，前10阶模式如下。本阶段的加工是铣削加工余量，以获得最终零件。
从模态分析结果来看，前两阶固有频率低于1000Hz，可能在高速切割时引起振动。从振型云图的角度来看，有明显的局部模态，这与局部压缩有关，使工件的某些位置振动较大。在实际加工中，考虑增加压板与工件之间的接触面积，并在一定程度上限制局部模态。在后续加工振动稳定区和优化切割参数时，应考虑零件的动力学特性。
3.切割机动力学特性测试切割机动力学特性测试可分为软硬件两部分。其中，硬件部分主要用于机床的振动模态实验。
振动模态分析的根本目的是找到激励与响应之间的动力学关系，并建立一个能够反映系统本身固有动力学特性的模型。为了准确模拟铣削过程中刀具的振动，需要获得准确反映刀具响应的预测模型或频率响应函数φ（jω）。在切削振动稳定域分析过程中，加工系统传递函数分析是稳定域分析的基础。机床系统动力学特性分析主要研究机床工具系统的振动模态，并在此基础上进行综合分析。
对于机床工具系统，考虑到机床和工具系统的复杂性，不适合通过模拟分析获得模态参数。因此，通过对机床工具系统中铣刀尖端的力锤冲击试验。通过模态参数识别方法获取频率响应实验数据，计算实际系统固有频率ωn.阻尼比。刚度系数k和其他动态模型参数，得到反映实际机床工具系统的传输函数，为加工稳定域的计算提供必要条件。模态分析结果如下，并对系统进行振动稳定域分析。
4机床工具系统颤振稳定域分析采用北京航空航天大学自主开发的铣削过程动力学仿真优化系统软件。通过对几台机床颤振稳定域仿真结果的比较分析，可以发现工具悬浮量的变化严重影响了整个机床系统的动态性能，直径相同。当工具的悬浮量不同时，其颤振稳定域的*小极限切深差异很大，每个稳定瓣对应的主轴转速范围也不同。
在同一台机床上，相同直径、相同材质的铣刀和振动稳定区的小极限切割深度会随着悬架量的增加而减小；随着悬架量的增加，振动稳定区的主稳定瓣将从高速段向低速段偏移，这在悬架量差异较大时更为明显。当工具悬架达到一定值时，机床工具系统的动态性能也发生了特殊变化。
5实验证明，在分析部件动力学特性的基础上，对雷达精密薄壁深腔壳体零件（腔深52mm，腔壁厚度1.2mm）进行、腔壁厚度1.2mm）进行了加工系统颤阵稳定域的仿真分析，其中机床和刀具为：机床型号：MIKRONHSM700。刀具（复合刀具的开发和应用）型号：FRAISA。圆柱螺旋立铣刀材料：硬质合金。直径=10mm。刀齿数=2。悬架量=61.6mm。仿真结果如下。
仿真得到的机床工具振动稳定域图分析如下:主轴转速N=22000~23000r/min3000r/min；进给速度VF=4500(mm/min)；轴向切深Ap≤1.5mm；径向切深Ae≤5mm。前期加工上述精密深腔薄壁用的工艺参数:主轴转速N=1600r/min；进给速度VF=8000mm/min；轴向切深Ap=0.8~1mm；径向切深Ae=0.1~0.6mm。这组加工参数值落在仿真图谱次选稳定域的边缘。稳定域分析图清楚地解释了为什么加工精密深腔薄壁壳体零件时加工性能不稳定，零件侧壁容易振动。
当参数锁定在主轴转速N=22000r/min时，进给速度VF=4500mm/min；轴向切深Ap=1.40mm；径向切深Ae=4.00mm。p=1.40mm；径向切深Ae=4.00mm。它不仅提高了精密深腔薄壁壳体零件的加工质量稳定性，而且将零件的加工合格率提高到95%以上。而且改变了长期认定的高速铣削必须采用高速少切削的理念。在提高主轴转速的同时，增加刀具的切削量，充分利用刀具的侧刃进行加工，可以显著提高切削效率。
在所示的颤振稳定域图中标出了动态仿真前后两组加工数据。左边的一组数据是我们根据经验通过试切获得的数据，右边的两组数据是参照颤振稳定域图进行试切的数据。从切割参数的获取和试验结果来看，通过动态仿真获得的数控加工切割参数更快、更优化。它不仅保证了精密深腔零件的加工质量，而且提高了零件的加工效率。
6结语
为了快速确定合理的精密深腔薄壁零件铣削加工工艺参数，借助动态仿真数控加工工艺参数优化方法，通过建立铣削工艺动态系统实验模态分析测试平台，测试具体加工机床和不同长径比工具的动态特性，然后应用“切削工艺动态仿真优化系统”获取不同刀具特性、不同加工阶段加工系统切削稳定区和优化切削参数。
在雷达精密深腔壳体等零件的数控加工中，借助动态仿真的数控加工参数优化方法，提高了零件材料的去除效率，有效抑制了细长刀具的切削振动现象，解决了铣削精密深腔薄壁壳体零件时侧壁产生切削振纹的问题。产品合格率达到95%以上，加工效率提高30%，优化切削参数的获取时间为常规试切的1/3。
