提高波導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。波導腔一般由上下兩個腔體組合而成,大多數(shù)波導腔都需要通過波導口末端的法蘭來對接其它微波部件。波導組件法蘭的加工精度將直接影響信號指標及后續(xù)測試工作。隨著波導頻段的提高,波導口的特征尺寸越來越小,對波導組件法蘭的加工精度要求也越來越高。當矩形波導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,無法達到設計精度要求。

2 問題分析

波導組件法蘭如圖1所示，主要加工精度要求有法蘭面與波導管的垂直度、法蘭銷釘孔形位公差、波導口棱角毛刺、法蘭面粗糙度。隨著矩形波導口尺寸減小,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。目前用于機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，當待加工波導腔截面寬度B小于1 mm時,不能將探頭直接伸進腔內(nèi)自動測量波導腔中心點，無法確認加工前波導腔相對機床坐標系的真實偏移角度,這是影響法蘭銷釘孔位置度的主要因素。

▲圖1 波導組件法蘭▲圖2 探頭直徑大于波導腔截面寬度

3 加工工藝

待加工波導腔截面寬度小于1 mm時，采用原有方法加工波導組件法蘭時，用線下萬能工具顯微鏡測量波導腔截面中心到零件邊的尺寸C,將實測數(shù)據(jù)輸入機床在線檢測系統(tǒng),確定波導口中心點位置。波導口偏移角度的確認方法為通過保證單個波導腔零件的平行度在0.01 mm以內(nèi)來間接獲取,無法獲得波導口與機床坐標系的真實偏移角度,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，主要原因為人工測量誤差和矩形波導腔在加工坐標系中的偏移角度沒有直接準確數(shù)據(jù)確認,導致四個銷釘孔位置精度無可控性。

經(jīng)過幾年的加工實踐,對加工工藝進行了改進。在加工上下波導腔零件時,在波導腔末端零件端面預留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腔一次性裝夾完成加工,保證三處工藝腔與波導腔在寬度、深度方向一致,粗糙度達到波導腔同等要求,且口部不能殘留毛刺。端面余量及三組工藝腔可根據(jù)機床實際使用的探頭直徑大小進行調(diào)整,為了保證數(shù)據(jù)的準確性,可預留稍大一些。

▲圖3 工藝腔

在加工波導組件法蘭時,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腔中心位置，并自動反饋至數(shù)控機床坐標系。通過上下兩組工藝腔自動校正波導口與機床坐標系的實際偏移角度，并補償給加工坐標系。這樣可以確定波導口的中心位置和實際矩形波導口偏移的真實角度,加工后滿足四個銷釘孔相對波導腔位置度精度在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、法蘭面與波導傳輸線垂直度、加工后波導口部殘留毛刺、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)控設備,使用四軸以上機床可一次性裝夾完成波導腔及波導組件法蘭的加工,也可通過精密工裝夾具實現(xiàn)三軸機床一次性加工,減小由多工序操作引起的不確定性誤差。