铝合金LF 21对可见光、热和电磁波具有较强的反射能力,LF 21波导细缝阵列结构被广泛应用于波导雷达天线中。雷达天线的电气性能直接受细缝阵列结构侧壁表面粗糙度影响。然而,铝合金LF 21强度和硬度较低,塑性较高,在切削力作用下易发生塑性流动而产生挤压、堆积等缺陷。细缝阵列结构刚度较低,在切削力、夹紧力、切削热和残余应力等作用下,易发生变形。常规铣削加工工艺难以满足波导细缝侧壁表面粗糙度要求。微铣削技术能实现复杂几何特征介观尺度零件/结构高精密加工,是波导细缝阵列结构的潜在有效加工技术手段。但微铣刀直径较小、刚度较低,每齿进给量与刀尖圆弧半径相当,微铣刀易磨损。再加上微铣削过程动态特性复杂,细缝阵列结构侧壁表面形貌形成机理复杂,表面粗糙度难以预测。此外,微铣削过程中的材料弹性回复现象、最小切削厚度现象、金属切削死区的摩擦作用等对加工表面形貌的影响也不容忽略。因此,本文对铝合金LF 21微铣削表面形貌仿真及表面粗糙度预测进行了研究。具体研究内容如下:将切削加工理论与过程仿真技术相结合,建立了基于DEFORM 3D的铝合金LF 21微铣削过程仿真模型,实现了铝合金LF 21微铣削加工刀具磨损预测,并推导出刀尖圆弧半径和刀具磨损之间的量化关系。建立以最小切削厚度为界,考虑刀具磨损及刀具跳动的微铣削力模型。结合微铣削成形机理和特点,建立了系统动力学模型;采用动柔度耦合法,结合Timoshenko悬臂梁理论与锤击实验,求解整个系统的刀尖频响函数,通过模态识别获得系统动力学模型参数;在次摆线理论基础上,考虑刀具磨损、跳动、变形、振动等影响因素,推导出任意刀刃上轴向微元离散点切削轨迹模型。以时间步长为增量,求解出所有刀刃上轴向微元轨迹点,基于刃形复映原理,获得微铣侧壁表面形貌;利用MATLAB的APP设计工具,开发了细缝阵列结构侧壁表面形貌仿真软件,实现了微铣削力信号预处理、微铣削力与刀具径向跳动模型参数识别、细缝侧壁表面形貌仿真及表面粗糙度预测等功能。本文研究可实现任意切削参数下的LF 21波导细缝阵列结构侧壁表面形貌仿真和表面粗糙度预测,为波导细缝加工切削参数优化提供理论和技术基础,有利于LF 21微铣削技术的产业化推广应用。