深槽八方波導(dǎo)器件的加工探究

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【摘 要】波導(dǎo)作為電子通信的核心器件，隨著通信要求的提高，其結(jié)構(gòu)形式越來越多樣化，復(fù)雜化，對(duì)波導(dǎo)的加工提出了更高的要求。在某一通信工程中，有一特殊波導(dǎo)，傳統(tǒng)的加工方法無法滿足其加工要求。針對(duì)此特殊結(jié)構(gòu)的波導(dǎo)器件，我們對(duì)其加工方法進(jìn)行了探究，并且滿足了加工精度的要求，該器件在工程中滿足了設(shè)計(jì)要求的電氣性能指標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】波導(dǎo)；通信；結(jié)構(gòu)；加工精度；電氣性能

引言

波導(dǎo)器件是電子通信的核心器件之一，對(duì)于電子通信系統(tǒng)的優(yōu)劣起著決定性的作用。一套的電子通信系統(tǒng)如果沒有優(yōu)良的波導(dǎo)元器件，其整體性能就會(huì)大打折扣。伴隨電子通信技術(shù)的日益發(fā)展，對(duì)電子通信中的關(guān)鍵元器件波導(dǎo)器件的要求越來越多元化。為了適應(yīng)不同的電器性能，波導(dǎo)器件的結(jié)構(gòu)勢(shì)必形式各異。優(yōu)秀的波導(dǎo)元器件，要有優(yōu)秀的建模、計(jì)算和仿真，設(shè)計(jì)出最適用于該通信系統(tǒng)的波導(dǎo)器件藍(lán)圖。要想實(shí)現(xiàn)波導(dǎo)器件的設(shè)計(jì)性能，必須要有高機(jī)械加工精度的加工手段保證設(shè)計(jì)藍(lán)圖的各項(xiàng)要求。所謂機(jī)械加工精度是指零件加工后實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和表面間的相互位置）與理想幾何參數(shù)的符合程度。符合程度越高，加工精度就越高。[1]

最近在某項(xiàng)工程中，需要一類結(jié)構(gòu)形式比較特殊的波導(dǎo)器件，稱它為深槽八方波導(dǎo)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

為了保證此波導(dǎo)器件的電氣性能，必須保證此波導(dǎo)器件的加工精度。此波導(dǎo)器件機(jī)械加工的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)是深窄環(huán)槽的加工和環(huán)槽與方孔加工平面的接平，保證平面與方孔的垂直度。

一、加工方案選擇

為了達(dá)到加工精度，解決加工中的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)，要確定正確的加工方案是必須先行的，參照以往波導(dǎo)器件的加工方法，提出以下幾個(gè)方案擬作考慮：

（一）傳統(tǒng)整體式機(jī)械加工方案

此方案采用整體下料，整體加工的方法加工方案。此方案思路比較簡(jiǎn)練，采用車床加工深窄環(huán)槽，銑床加工8處方孔的方法進(jìn)行加工。此加工方案有以下幾個(gè)弊端：

1.深窄環(huán)槽車床加工成形難度大。此環(huán)槽深度寬度比較大，加工時(shí)需磨制專用成型刀具，道具窄長(zhǎng)，剛度差。加工時(shí)，由于刀具剛度的降低，刀具在進(jìn)行切削時(shí)就會(huì)發(fā)生振動(dòng)。刀具的振動(dòng)會(huì)降低加工的尺寸精度和表面粗糙度，影響波導(dǎo)器件的電氣性能。

2.環(huán)槽尺寸無法精確測(cè)量，環(huán)槽隱藏在器件內(nèi)部，常規(guī)量具無法直接測(cè)量到環(huán)槽內(nèi)部，對(duì)于環(huán)槽的尺寸精度無法控制，尺寸精度依賴于機(jī)床和刀具的精度。

3.無法保證缺口與環(huán)槽的接平。銑刀銑削缺口時(shí)，環(huán)槽是隱藏在器件內(nèi)部的，銑床無法找正環(huán)槽。加工缺口失去了加工基準(zhǔn)，就無法保證環(huán)槽與缺口共勉的準(zhǔn)確性，形成加工臺(tái)階，加工臺(tái)階等不光滑缺陷，會(huì)給波導(dǎo)器件的電氣性能帶來極其惡劣的影響。

（二）采用電加工環(huán)槽，機(jī)械加工缺口的辦法

此方案用電加工環(huán)槽，在采用銑床加工8處方孔的方法進(jìn)行加工。此方法也有個(gè)弊端：采用電加工加工環(huán)槽，避免了刀具和機(jī)床對(duì)加工精度的影響。但是電加工需要制作復(fù)雜的加工模具，加工周期長(zhǎng)，加工成本昂貴；而且和傳統(tǒng)整體式機(jī)械系加工方案存在的問題（2），問題（3）同樣存在。

（三）拆分式機(jī)械加工方案

此方案采用將波導(dǎo)器件從中間拆分成兩段，兩段分別運(yùn)用機(jī)械進(jìn)行預(yù)加工，兩段裝配后在進(jìn)行加工的方法。此方案從環(huán)槽右端拆開，將波導(dǎo)器件拆分為前后兩段，兩段分別加工。拆分后，深槽和8處缺口在前半段上加工，缺口和環(huán)槽成為開式結(jié)構(gòu)，加工時(shí)便于加工與測(cè)量，可以有效得提高環(huán)槽與缺口機(jī)械加工精度。

通過以上利弊的比對(duì)，決定采用拆分式機(jī)械加工方案。

二、加工方案的制定

拆分式機(jī)械加工方法必須保證前半段和后半段各圓同軸度，保證方孔與8處平面的垂直度，保證前半段和后半段平面的平面度。為了達(dá)到以上要求，將前后半段拆分如圖2：前后半段通過止口定位保證各圓的同軸度；前半段8處平面預(yù)加工一定深度（留有加工余量），平面和方孔的一次裝夾加工成型，保證平面與方孔的垂直度；兩段分別機(jī)械加工完成后，用6個(gè)螺栓連接前后半段，并用2個(gè)定位銷貫穿前后半段，保證連接后的兩段不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)于軸向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；兩段連接完畢后，找正前半段與方孔垂直的預(yù)加工平面，加工前后段平面深度達(dá)圖；加工后能保證前后半段最終加工平面與方孔的垂直度，前后半段平面一次加工成形，保證了最終平面的平面度；2個(gè)貫穿前后半段的定位銷，限制了兩者相對(duì)于軸線的旋轉(zhuǎn)位移，保證了兩者最終形成平面的平面度不被破壞。

三、加工方案的驗(yàn)證

加工方案的優(yōu)劣僅限于理論的支持是不夠的，要有實(shí)際加工結(jié)果的支持才是圓滿的。為此將此波導(dǎo)器件按拆分式機(jī)械加工的方案進(jìn)行了加工：先將前后半段分別加工完成，保證各自的尺寸精度和形位公差和粗糙度，在將前后半段裝配在一起，并進(jìn)行最終的加工。

加工完畢后，對(duì)波導(dǎo)器件進(jìn)行了電氣性能測(cè)試，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求的指標(biāo)，圓滿解決了本工程波導(dǎo)器件加工的難題。

四、結(jié)論

拆分式機(jī)械加工深槽八方波導(dǎo)的方法，得到了理論的支持和實(shí)際工程的驗(yàn)證，對(duì)于類似形式的波導(dǎo)器件加工方法的探究做出了有益的嘗試，為波導(dǎo)器件的加工開拓了思路。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊叔子 機(jī)械加工工藝師手冊(cè)，北京；機(jī)械工業(yè)出版社，2001.8 .

作者簡(jiǎn)介：

宋金龍（1977—）男，河北定州人，工程師，主要從事天線制造工藝。