提高波導(dǎo)組件法蘭加工精度的加工工藝

□ 張恩平

中電科儀器儀表有限公司 山東青島 266555

1 存在的問題

波導(dǎo)腔是一種微波儀器中常用的信號傳輸載體,可以傳輸頻率較高的電磁波。波導(dǎo)腔一般由上下兩個腔體組合而成,大多數(shù)波導(dǎo)腔都需要通過波導(dǎo)口末端的法蘭來對接其它微波部件。波導(dǎo)組件法蘭的加工精度將直接影響信號指標(biāo)及后續(xù)測試工作。隨著波導(dǎo)頻段的提高,波導(dǎo)口的特征尺寸越來越小,對波導(dǎo)組件法蘭的加工精度要求也越來越高。當(dāng)矩形波導(dǎo)口尺寸小于一定值時,采用傳統(tǒng)的加工方法，將受到加工精度的限制,無法達(dá)到設(shè)計精度要求。

2 問題分析

波導(dǎo)組件法蘭如圖1所示，主要加工精度要求有法蘭面與波導(dǎo)管的垂直度、法蘭銷釘孔形位公差、波導(dǎo)口棱角毛刺、法蘭面粗糙度。隨著矩形波導(dǎo)口尺寸減小,受條件限制，加工法蘭銷釘孔時無法保證法蘭銷釘孔的位置度公差要求。

法蘭銷釘孔位置度的主要影響因素是加工對象的加工基準(zhǔn)。目前用于機(jī)床在線檢測的較為穩(wěn)定的探頭，最小直徑為1.00 mm。如圖2所示，當(dāng)待加工波導(dǎo)腔截面寬度B小于1 mm時,不能將探頭直接伸進(jìn)腔內(nèi)自動測量波導(dǎo)腔中心點(diǎn)，無法確認(rèn)加工前波導(dǎo)腔相對機(jī)床坐標(biāo)系的真實(shí)偏移角度,這是影響法蘭銷釘孔位置度的主要因素。

▲圖1 波導(dǎo)組件法蘭▲圖2 探頭直徑大于波導(dǎo)腔截面寬度

3 加工工藝

待加工波導(dǎo)腔截面寬度小于1 mm時，采用原有方法加工波導(dǎo)組件法蘭時，用線下萬能工具顯微鏡測量波導(dǎo)腔截面中心到零件邊的尺寸C,將實(shí)測數(shù)據(jù)輸入機(jī)床在線檢測系統(tǒng),確定波導(dǎo)口中心點(diǎn)位置。波導(dǎo)口偏移角度的確認(rèn)方法為通過保證單個波導(dǎo)腔零件的平行度在0.01 mm以內(nèi)來間接獲取,無法獲得波導(dǎo)口與機(jī)床坐標(biāo)系的真實(shí)偏移角度,加工后四個銷釘孔位置精度不穩(wěn)定,難以保證要求的0.025 mm以內(nèi)位置精度。經(jīng)過分析，主要原因?yàn)槿斯y量誤差和矩形波導(dǎo)腔在加工坐標(biāo)系中的偏移角度沒有直接準(zhǔn)確數(shù)據(jù)確認(rèn),導(dǎo)致四個銷釘孔位置精度無可控性。

經(jīng)過幾年的加工實(shí)踐,對加工工藝進(jìn)行了改進(jìn)。在加工上下波導(dǎo)腔零件時,在波導(dǎo)腔末端零件端面預(yù)留1.5 mm余量,加工出三處寬3.00 mm、深1.50 mm的工藝槽,作為組件加工時的工藝腔。工藝腔如圖3所示。要求三組工藝腔與波導(dǎo)腔一次性裝夾完成加工,保證三處工藝腔與波導(dǎo)腔在寬度、深度方向一致,粗糙度達(dá)到波導(dǎo)腔同等要求,且口部不能殘留毛刺。端面余量及三組工藝腔可根據(jù)機(jī)床實(shí)際使用的探頭直徑大小進(jìn)行調(diào)整,為了保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,可預(yù)留稍大一些。

▲圖3 工藝腔

在加工波導(dǎo)組件法蘭時,使用酒精清洗三組工藝腔,使腔內(nèi)表面無殘留物。使用在線測量探頭通過中間工藝腔自動探測波導(dǎo)腔中心位置，并自動反饋至數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系。通過上下兩組工藝腔自動校正波導(dǎo)口與機(jī)床坐標(biāo)系的實(shí)際偏移角度，并補(bǔ)償給加工坐標(biāo)系。這樣可以確定波導(dǎo)口的中心位置和實(shí)際矩形波導(dǎo)口偏移的真實(shí)角度,加工后滿足四個銷釘孔相對波導(dǎo)腔位置度精度在0.025 mm以內(nèi)的要求。工藝腔的作用如圖4所示。

▲圖4 工藝腔作用

4 結(jié)束語

影響波導(dǎo)組件法蘭加工精度的因素有很多,如組件裝配方法、法蘭面粗糙度、法蘭銷釘孔精度、法蘭面與波導(dǎo)傳輸線垂直度、加工后波導(dǎo)口部殘留毛刺、裝夾夾持力、法蘭銷釘孔位置度檢測方法等。筆者通過增加工藝腔，并將機(jī)床在線測量作為加工時的檢測手段,保證了法蘭銷釘孔的位置度精度要求。采用所介紹的加工工藝，基于三軸數(shù)控設(shè)備,使用四軸以上機(jī)床可一次性裝夾完成波導(dǎo)腔及波導(dǎo)組件法蘭的加工,也可通過精密工裝夾具實(shí)現(xiàn)三軸機(jī)床一次性加工,減小由多工序操作引起的不確定性誤差。