本發(fā)明屬于精密機(jī)械制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及整體波導(dǎo)型腔加工領(lǐng)域，尤其涉及一種整體波導(dǎo)型腔剖分加工的方法。加工中先將整體結(jié)構(gòu)按加工特征進(jìn)行剖分，再使用銷軸將加工出的若干個被剖分零件通過其上的定位銷孔進(jìn)行精密配合組裝，得到理想的整體波導(dǎo)型腔零件的一種方法。

背景技術(shù)：

毫米波雷達(dá)目前在制導(dǎo)、戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)通信、電子對抗等諸多方面得到了廣泛地應(yīng)用，且波導(dǎo)型腔作為毫米波雷達(dá)不可或缺的關(guān)重部件，是毫米波雷達(dá)等電子裝備中最為重要的部件，毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔其種類涵蓋面既廣且組成形式繁多，而波導(dǎo)型腔自身的腔體除了結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工精度要求高外，還要求其具備高導(dǎo)熱、高導(dǎo)電與高密封性等等特點(diǎn)。由于波導(dǎo)型腔加工精度要求高，加工難度大，因此上，給波導(dǎo)型腔的高精度、高質(zhì)量加工帶來了問題。

毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔由于種類繁多，且許多波導(dǎo)型腔往往外形規(guī)整而內(nèi)腔復(fù)雜，具有臺階面多、槽多、孔多、尺寸小且加工精度高和表面粗糙度要求高等加工方面的要求。一般情況下，對毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔的加工中，既需要使用高精密加工機(jī)床，還需要用到電火花、線切割等加工設(shè)備，而采用電火花、線切割等這樣的加工方法就造成了毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔在其整個加工過程中，不但其加工難度大、加工工藝復(fù)雜，且容易出現(xiàn)加工質(zhì)量問題。由于加工方法選擇上的不合理，因而就導(dǎo)致了毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔的加工過程中，極易出現(xiàn)成品率低、加工周期長、加工成本大幅度上升等等問題。為了解決上述在毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔加工中存在的諸多問題，就需要對毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔采用一種與眾不同的加工方法，從而使得毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔能夠以最佳、最合理、最有效的加工方法，來滿足毫米波雷達(dá)對其廣泛而大量地需求。

波導(dǎo)型腔毫米波組件是現(xiàn)代毫米波雷達(dá)等電子裝備的重要部件，由于其種類繁多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸精度要求高，因而它的制造加工難度大、成本高。

波導(dǎo)型腔的加工主要存在以下幾個難點(diǎn)：

1)高尺寸精度、高形狀位置精度和表面質(zhì)量要求；

毫米波組件波導(dǎo)腔體的面、槽、孔等幾何要素的尺寸精度和形位精度是電性能的重要設(shè)計(jì)參數(shù)和影響要素，由于零件工作于毫米波頻段，機(jī)電耦合的要求對腔體制造精度提出很高的要求，其尺寸精度要求多為it6～8級，而關(guān)鍵部位精度甚至要達(dá)到it5～6級。例如，8mm波導(dǎo)尺寸加工精度要求為±0.02mm，其中3mm波導(dǎo)腔體尺寸加工精度要求為±0.01mm以內(nèi)，有時甚至要求達(dá)到±0.005mm；毫米波組件波導(dǎo)腔的面、槽的表面粗糙度則多要求在ra0.8以下，其槽型、孔系的位置精度也有相當(dāng)嚴(yán)格的要求，在通常情況下，槽型與孔系相對于基準(zhǔn)的垂直度、位置度、對稱度等型位精度要求不大于0.02mm。

2)材料塑性高，精加工困難；

由于高導(dǎo)熱、高導(dǎo)電以及高密封性的使用需求，波導(dǎo)型腔多使用塑性較好的鋁合金或銅合金材料，由于整個微波系統(tǒng)結(jié)構(gòu)十分緊湊，對波導(dǎo)腔體的重量有嚴(yán)格的限制，故腔體零件多含薄壁、小孔、槽等復(fù)雜要素，這些都導(dǎo)致零件在定位、裝夾和加工時產(chǎn)生變形，難以獲得高的加工精度。

3)加工基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不一致

通常零件制造加工時，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、加工基準(zhǔn)和檢測基準(zhǔn)保持一致，容易獲得高的加工精度。毫米波組件腔體設(shè)計(jì)要求嚴(yán)格的對稱度和同軸度，其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)多為波導(dǎo)腔體幾何中心，而多數(shù)情況下，由于加工工藝的限制不能采用中心定位來裝夾，僅可采用外表面這些間接的加工基準(zhǔn)來定位進(jìn)行裝夾，這種裝夾方式相對于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)存在誤差。另外由于加工部位多，需要進(jìn)行多工步、多工序加工，基準(zhǔn)難以保持一致，這會導(dǎo)致零件加工可靠性差、生產(chǎn)效率低、質(zhì)量不夠穩(wěn)定和成品率低。

4)波導(dǎo)型腔的整體性要求高。

其整體性直接影響電磁波的波形與傳輸。為保證型腔的整體性，經(jīng)常需要用到電火花、線切割等特種加工設(shè)備，需要針對不同型腔制作不種電極和裝夾工裝，加大生產(chǎn)周期，增加制造成本。

加工整體波導(dǎo)型腔，傳統(tǒng)加工方法主要有兩種：一是在數(shù)控機(jī)床上加工出零件外形(留適量的精加工余量)——用線切割加工內(nèi)部腔型——在數(shù)控銑床上精加工外形與端面孔系——鉗工修拋型腔表面達(dá)到表面粗糙度要求，該種工藝方式只適用于直槽型型腔或喇叭型型腔的加工；二是在數(shù)控機(jī)床上加工出零件外形(留適量的精加工余量)——制作與型腔尺寸一致的電極——利用電火花機(jī)床加工內(nèi)部腔型——在數(shù)控機(jī)床上精加工外形與端面孔系，該種工藝方式適用于直槽型腔和臺階型腔的加工。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明特別針對毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔加工的實(shí)際，對毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔的加工過程進(jìn)行了改進(jìn)，以達(dá)到采用簡單易行的方法就能即快速、又確保精密地加工毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔，同時還大幅度降低加工周期，且又能減少各種加工設(shè)備的投入，并達(dá)到能保證毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔在采用常規(guī)設(shè)備進(jìn)行加工時就能高效率、高質(zhì)量地生產(chǎn)且完全符合設(shè)計(jì)要求，且被工藝和檢驗(yàn)認(rèn)可的目的。

在毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔整個加工過程中，其毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔的加工方法是高精度加工毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔的重中之重。這是因?yàn)?，毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔是毫米波雷達(dá)波完成雷達(dá)發(fā)射和接收功能的最為重要的整件，起著毫米波雷達(dá)探測靈敏度是否達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)至關(guān)重要的作用。因而，毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔的科學(xué)、合理、保質(zhì)保量地加工就是毫米波雷達(dá)不可或缺的最為重要的一環(huán)。本發(fā)明中的毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔是將整體波導(dǎo)分別對稱剖開，使其成為兩個剖開的對稱的腔體組成的。原毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔采用整體加工時，其加工過程中主要存在以下問題，首先，若使用電火花加工設(shè)備進(jìn)行加工時，因電火花加工屬于金屬融化加工形式，即在加工波導(dǎo)型腔時，電火花設(shè)備是從波導(dǎo)型腔大口向小口方向進(jìn)行加工，此時電極在產(chǎn)生電火花時，電極產(chǎn)生的熱量既燒融著波導(dǎo)型腔，同時電極的尺寸本身也隨之在變小，因而，在即將完成波導(dǎo)型腔的內(nèi)腔加工時，卻難以保證小口的加工精度，致使波導(dǎo)型腔極易出現(xiàn)加工質(zhì)量問題；且電火花設(shè)備加工的時間也較長，本例中波導(dǎo)型腔自身高度為60mm，加工時間長達(dá)6小時。其次，若是使用線切割設(shè)備進(jìn)行毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔內(nèi)腔加工的話，那么，首先就要在該波導(dǎo)型腔兩端鉆孔，以便操作者穿線切割絲。由于該波導(dǎo)型腔內(nèi)腔尺寸小，因而只能使用φ1特制加長鉆頭將該波導(dǎo)型腔鉆穿，然后才能穿絲后，進(jìn)行線切割加工。但是，因鉆孔的鉆頭自身直徑小，僅為φ1，故在進(jìn)行鉆穿加工過程中，因排屑不暢，極易造成該規(guī)格鉆頭折斷，則使得波導(dǎo)型腔加工效率低。在完成波導(dǎo)型腔鉆穿加工過程后，因該波導(dǎo)型腔內(nèi)腔切削角為17°，還存在著波導(dǎo)型腔大口與小口的口徑尺寸不一致，因而還必須制作相應(yīng)的裝夾、調(diào)整工裝，以確保在進(jìn)行線切割加工過程中，該波導(dǎo)型腔內(nèi)腔的切削角為17°，所以，采用線切割設(shè)備進(jìn)行該波導(dǎo)型腔內(nèi)腔加工時，生產(chǎn)效率也是不高的，且需要操作者不停地調(diào)整線切割設(shè)備上裝夾的自制裝夾、調(diào)整工裝，才能完成該波導(dǎo)型腔內(nèi)腔的加工。但是，線切割加工還存在著在該波導(dǎo)型腔內(nèi)腔上有線切割絲在線切割加工過程中的呈波浪形的紋路，又會產(chǎn)生影響毫米波電氣性能的問題。由此可見，在加工該波導(dǎo)型腔內(nèi)腔時如果使用電火花、線切割進(jìn)行該類型毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔內(nèi)腔加工時，設(shè)備的加工效率不高，易出現(xiàn)各種加工問題，而且電火花、線切割設(shè)備都易出現(xiàn)加工精度和表面粗糙度達(dá)不到設(shè)計(jì)所要求的加工精度和表面粗糙度的問題。

為了避免現(xiàn)有技術(shù)的存在工序繁瑣、加工局限性大、加工基準(zhǔn)容易偏差和產(chǎn)品加工周期長、成品率低等缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種整體波導(dǎo)型腔剖分加工法。

技術(shù)方案

一種整體波導(dǎo)型腔剖分加工的方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：將波導(dǎo)型腔腔體從中心部位沿著波導(dǎo)腔的方向?qū)⑵淦史譃樯?、下兩部分?/p>

步驟2：采用機(jī)用虎鉗與適合剖分零件外形的專用工裝將剖分零件夾緊在機(jī)床上；

步驟3：在剖分零件的表面中心線的兩邊，對稱的使用銑刀從一端到另一端銑一個錐形的波導(dǎo)腔；

步驟4：在波導(dǎo)腔兩邊添加定位銷軸、銷孔和用來組合緊固的螺釘孔；

步驟5：將上、下兩部分腔體先使用定位銷軸和對應(yīng)的銷孔進(jìn)行定位，然后使用螺釘緊固，組成整體波導(dǎo)；

步驟6：在波導(dǎo)的兩端法蘭盤加工波導(dǎo)端面過孔。

步驟2中的機(jī)床選用切削精度和重復(fù)定位精度小于±0.005mm的加工中心或者擁有同樣加工精度的銑床。

加工中心采用的是韓國起亞的hi—v560m高速加工中心。

步驟3中使用直徑為的銑刀從一端到另一端銑一個錐形的波導(dǎo)腔，所述的波導(dǎo)腔與中心線成17°；波導(dǎo)腔的加工精度為±0.01mm和表面粗糙為0.8μm。

有益效果

本發(fā)明采用的先將整體毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔從中一分為二，在完成其高精度和高表面粗糙度加工后，再將其合二為一的加工方法，就是將原來采用的較為復(fù)雜的加工方法，變成了易于普通操作者進(jìn)行的加工方法，直接降低對操作者的加工技術(shù)技能的要求，便于批量生產(chǎn)加工毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔。其從根本上解決了原來所采用該類型毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔的加工方法，在該類型毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔的加工過程中時，往往因加工方法選用的不合理，使得操作者難以保證波導(dǎo)型腔內(nèi)腔的加工精度和內(nèi)腔的表面粗糙度的加工質(zhì)量問題。而采用本發(fā)明的加工方法，最終達(dá)到了該類型毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔加工合格率為100％的質(zhì)量目標(biāo)，同時單個該類型毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔就節(jié)約加工工時5小時以上，也大幅度提高了毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔的加工效率。因此上，為毫米波雷達(dá)提高其探測靈敏度和探測距離提供了有益的支持。因此上，采用本發(fā)明的加工技術(shù)方案，最終達(dá)到了最大限度地減少使用者的使用難度和降低使費(fèi)用的目的。

采用本發(fā)明的加工技術(shù)方案，從根本上解決了原來那種既難以保證該類型毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔的加工精度和表面粗糙度；又難以保證加工該類型毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔的合格率100％的質(zhì)量目標(biāo)，同時，在其整個加工過程中還因加工質(zhì)量問題致使生產(chǎn)效率低下等諸多問題，并且很好地完成了該型毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔高質(zhì)量和高效率的加工。

本發(fā)明提出的一種整體波導(dǎo)型腔剖分加工的方法，與現(xiàn)有方法相比本發(fā)明的有益效果如下：

1、減少設(shè)備投入；

采用整體波導(dǎo)型腔剖分加工法加工波導(dǎo)型腔，不再需要投入電火花、線切割等特種加工設(shè)備。在制造精度達(dá)到一定要求后，不需要使用真空焊接，而直接用銷釘、螺釘緊固腔體就能達(dá)到整體波導(dǎo)型腔所需的精度要求，這樣單套節(jié)省設(shè)備投入就達(dá)數(shù)萬元。

2、減少工裝投入；

采用整體波導(dǎo)型腔剖分加工法加工波導(dǎo)型腔，生產(chǎn)波導(dǎo)型腔不用再另外加工電極與輔助工裝，節(jié)約了工裝的投入成本。

3、縮短了產(chǎn)品生產(chǎn)周期；

采用整體波導(dǎo)型腔剖分加工法加工波導(dǎo)型腔，單件產(chǎn)品生產(chǎn)周期至少節(jié)省三天以上，這樣就能大幅提高生產(chǎn)效率、降低人員及輔助成本。

4、提高產(chǎn)品成品率；

采用整體波導(dǎo)型腔剖分加工法加工波導(dǎo)型腔，簡化了整體波導(dǎo)型腔的加工工序，消除了工序過多對加工基準(zhǔn)與制造精度的影響，進(jìn)而提高了產(chǎn)品的成品率。

附圖說明

圖1直槽型波導(dǎo)型腔示意圖

圖2直槽型波導(dǎo)型腔剖開結(jié)構(gòu)外形圖

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

對毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔內(nèi)腔進(jìn)行加工時必須解決下列問題：既要滿足毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔最終的加工精度和表面粗糙度，即毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔內(nèi)腔的加工精度±0.01mm，毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔內(nèi)腔的表面粗糙0.8μm，同時還必須保證本發(fā)明選擇的加工方法能保質(zhì)保量、高效率地完成加工。本發(fā)明采用的技術(shù)方法是：將原來整體的毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔對稱剖開，使得原來采用電火花、線切割加工設(shè)備無法解決的加工精度和加工質(zhì)量問題得到徹底解決。也就是將毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔剖開后，對剖開后的兩半個毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔，用數(shù)控銑床進(jìn)行加工，在加工過程中，確保剖開后毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔的加工精度和內(nèi)腔表面粗糙度分別達(dá)到毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔的加工精度±0.01mm和毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔的表面粗糙0.8μm。在完成上述加工尺寸后，再在這兩個半邊毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔上的其中一個半邊波導(dǎo)型腔的兩頭分別鉆兩個銷釘孔，銷釘孔的加工精度為另外一個半邊波導(dǎo)型腔的兩頭則鉆緊配合孔兩個其中銷釘孔和在另一個上的所鉆的孔是為其緊密配合在一起所用，然后將兩個半個波導(dǎo)型腔組合在一起后，再將其兩個波導(dǎo)型腔的高度加工到60mm后，就完成了該類型毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔的高精度、高效率的加工。本發(fā)明所采用的先將整體的該類型毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔一剖為二，并將這兩半個波導(dǎo)型腔的內(nèi)腔分別進(jìn)行加工，在滿足毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔設(shè)計(jì)要求的加工精度和表面粗糙度后，再將其合二為一的技術(shù)方案。最后在完成對其的裝配后，所取得的該類型毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔加工精度和內(nèi)腔表面粗糙度等數(shù)據(jù)均得到了設(shè)計(jì)和檢驗(yàn)的認(rèn)可。

參見附圖2，本發(fā)明采用的是先將整體毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔從中一分為二，在完成其高精度和高表面粗糙度加工后，再將其合二為一的加工方法。操作者現(xiàn)將整體的毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔從中剖開即一分為二，然后按設(shè)計(jì)師所要求的加工精度和表面粗糙度對分割為兩半個的波導(dǎo)型腔進(jìn)行加工，在滿足兩個半邊的波導(dǎo)型腔加工精度和表面粗糙度的前提下，對稱各鉆兩個定位銷釘孔和兩個過盈配合孔。其中銷釘孔的加工精度為另外一個半邊的波導(dǎo)型腔過盈配合孔的加工精度為在加工完兩個半邊之波導(dǎo)型腔后的配合間隙孔和銷釘孔后，對這兩個半邊波導(dǎo)型腔進(jìn)行組裝，將配合孔的一個半邊波導(dǎo)型腔與銷釘孔的另一個銷釘孔的波導(dǎo)型腔進(jìn)行過盈配合裝配，即將二者合二為一。在完成配合裝配后，再將預(yù)先預(yù)留的工藝加工尺寸加工到設(shè)計(jì)所要求的毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔高度，也就是加工到該毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔高度60mm后，就完成了該類型毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔的全部加工過程。

(1)精確剖分

依照圖紙文件，認(rèn)真分析波導(dǎo)型腔的具體特點(diǎn)，按照不同的腔體層數(shù)(單層或多層)，通過相應(yīng)的剖切面將整體型腔細(xì)致剖分，針對剖分后的每一個具體零件進(jìn)行工藝分析，確定行之有效的加工路徑。本具體實(shí)施例將波導(dǎo)型腔腔體從中心部位沿著波導(dǎo)腔的方向?qū)⑵淦史譃樯?、下兩部分?/p>

(2)機(jī)床準(zhǔn)備

選用可實(shí)現(xiàn)小直徑刀具加工的高速加工中心，譬如hi_560m高速加工中心，其數(shù)控系統(tǒng)為西門子840d，最高轉(zhuǎn)速為40000r/min，最高進(jìn)給速度為50米/分鐘，行程為1000㎜×560㎜×460㎜，可實(shí)現(xiàn)小直徑刀具的加工。

(3)夾具準(zhǔn)備

選用機(jī)用精密虎鉗與適合剖分零件外形的專用工裝相結(jié)合的夾緊方式。

(4)刀具準(zhǔn)備，

根據(jù)腔體尺寸，選用(合適型號)合金銑刀，每支刀具正式加工前都需進(jìn)行試加工，對加工出試件的尺寸使用光學(xué)非接觸式檢測機(jī)進(jìn)行尺寸檢測，確定刀具實(shí)際加工尺寸和理論尺寸的差值，在正式加工零件時用該差值補(bǔ)償每支刀具尺寸。

(5)程序準(zhǔn)備

采用cad/cam編程軟件與手工編程相結(jié)合的方式編制程序。在剖分零件的表面中心線的兩邊，對稱的使用直徑為的銑刀從一端到另一端銑一個錐形的波導(dǎo)腔，所述的波導(dǎo)腔與中心線成17°；波導(dǎo)腔的加工精度為±0.01mm和表面粗糙為0.8μm。

(6)加工零件

使用高速加工中心分別進(jìn)行加工出剖分的零件。

(7)完成整件

將零件精確裝配緊固成所需完整部件，再加工端面孔系，最終得到整體波導(dǎo)型腔。

本發(fā)明中采用的將整體波導(dǎo)型腔分割成兩個半邊的加工方法，主要用于該類型毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔的快速加工。且在該類型毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔高精度、高質(zhì)量的整個加工過程中，即能很好地滿足各企事業(yè)單位預(yù)研、研制和大批量生產(chǎn)過程中毫米波雷達(dá)對該類型毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔需要，同時還做到了有效地降低了在其整個加工過程中的各種支出，也同步提高了該類型毫米波雷達(dá)波導(dǎo)型腔的加工效率。且能在最大限度提高研發(fā)、生產(chǎn)和制造毫米波雷達(dá)的企事業(yè)單位經(jīng)濟(jì)效益的同時，這對于提高研發(fā)、生產(chǎn)和制造毫米波雷達(dá)的企事業(yè)單位的市場競爭力均有很大的益處。