一种超细长轴锥形芯杆及其制备方法和超细长锥形螺旋线的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超细长轴锥形芯杆及其制备方法和超细长锥形螺旋线的制备方法，芯杆包括两端各30mm的直线段和中间70mm的锥形段，一端直线段的直径为0.55±0.003mm，另一端直线段的直径为0.7±0.003mm，中间锥形段的锥度为7′27″。本发明专利技术提供的芯杆精度高，并且本发明专利技术提供的超细长轴锥形芯杆的制备方法，可操作性强，可克服现有技术中的许多瓶颈问题，制备得到直径和锥度精度要求高的超细长轴锥形芯杆，误差小于0.002mm，并用该芯杆能制备得到具有不同尺寸、锥度的三段式超细长锥形螺旋线，采用本发明专利技术超细长锥形螺旋线可用于宽频率、高输出功率、大工作比行波管的装备，具有重要的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种超细长轴锥形芯杆及其制备方法和超细长锥形螺旋线的制备方法
本专利技术涉及一种行波管中螺旋线的制备方法，具体涉及一种超细长轴锥形芯杆及其制备方法及超细长锥形螺旋线的制备方法。
技术介绍
从近年世界局部战争中可以发现现代战争的特点，电子对抗和空中打击将成为非接触式战争的重要形式，大部分军事电子系统都离不开功率行波管，应用毫米波技术的军事装备也越来越多，其重要性显而易见。毫米波与微波相比，具有信息容量大，抗干扰能力强，方向性好，分辨率高，天线尺寸小，机动性好等优点；与光波和红外波段相比，具有穿透烟雾尘埃能力强，基本上可以全天候工作。目前，应用毫米波技术的电子对抗系统已成为各个国家研制的热点，在未来20～40年内，各国军事系统仍将依赖真空电子技术，因此毫米波行波管仍是各国重点研制的电子器件，而宽带连续波毫米波行波管的研究工作更受到重视。超细长轴锥形芯杆及超细长锥形螺旋线的制备难度极大，其中超细长锥形螺旋线由三段组成，而且每段螺旋线的锥形尺寸也不一样，同时每一段螺旋线的尺寸精度要求特别高，存在很多瓶颈问题，如：1、螺旋线尺寸小，精度要求高；2、其次螺旋线材料(钨)的机械性能、相对弯曲半径较小及张力等因素导致该锥形螺旋线难以绕制；3、每一个螺距跳变绕制难以控制；4、螺旋线绕制后定型温度和保温时间难以控制；5、螺旋线绕制好后，外径的研磨加工过程中，螺旋线不能很好固定在芯杆表面导致螺距精度的降低，性能降低；6、现有方法制备得到的螺旋线行波管的高频损害较大，行波管的性能较差。并且需要制备出高精度的超细长锥形螺旋线，需要先制备出高精度的超细长轴锥形芯杆，现有技术中还没有报道过。因此，为了增强我国的国防安全，提升国防势力，很有必要在现有技术的基础上设计研发出精度高，合格率高，稳定性高的高精度的超细长轴锥形芯杆及其超细长锥形螺旋线的制备方法。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种误差小于0.002mm，精度高，可操作性强、加工效率高的超细长轴锥形芯杆及其超细长锥形螺旋线的制备方法。该方法可制备得到的精度高的超细长锥形螺旋线，采用本专利技术制备得到的超细长锥形螺旋线，装配得到的行波管性能稳定、高频损害小，散热效果好。技术方案：为了实现以上目的，本专利技术所采取的技术方案为:一种超细长轴锥形芯杆，它包括两端各30mm的直线段和中间70mm的锥形段，所述的一端直线段的直径为0.55±0.003mm，另一端直线段的直径为直径0.7±0.003mm，中间锥形段的锥度为7′27″。本专利技术提供的超细长轴锥形芯杆，用于制备超细长锥形螺旋线，该种螺旋线由输入端、中间段、输出段、三段组成，而且每段螺旋线的锥形尺寸也不一样，同时每一段螺旋线的尺寸精度要求特别高。为了制备该类型的锥形螺旋线，本专利技术通过大量实验筛选，设计制造相应的锥形螺旋线芯杆，可以保证制备得到精度符合要求的锥形螺旋线。本专利技术所述的超细长轴锥形芯杆的制备方法，其包括以下步骤：a、取尺寸直径为1mm×170mm的磨光钼杆，装夹入弹簧夹头，并通过两端的固定杆收紧。b、电火花磨削芯杆步骤：通过固定螺钉将电火花夹具座固定在电火花磨削底板，开启直流可调速电机，控制在300～500rpm之间，直流可调速电机通过同步齿形带与同步齿形轮带动传动轴转动，传动轴通过四只齿轮将直流可调速电机的动力传输到两端的轴，带动两端的弹簧夹头和夹持在弹簧夹头上的钼杆同步旋转；然后采用130mm宽的无氧铜电极，将芯杆电火花磨削加工至直径0.8～0.85mm左右，再用30mm宽的无氧铜电极将两端分别加工至直径0.6±0.005和0.75±0.005，然后再用70mm无氧铜电极加工成锥度为7′～8′的中间段，保证与两端平滑过度，最后再用130mm成型电极加工整个芯杆；c、芯杆修磨处理步骤：用高精度千分尺测量出整根锥形芯杆尺寸，通过与锥形芯杆的标准尺寸作比对，再用400目以上的金相砂纸轻微的修磨，然后再重复测量与标准尺寸作比对，制备得到超细长轴锥形芯杆。作为优选方案，以上所述的超细长轴锥形芯杆的制备方法，其特征在于，所述的步骤b中加工两端和加工中间段的电火花磨削加工包括粗加工①、半精加工②及精加工③步骤，以FN2P数控电火花成型机床为例，放电参数如下：总长130mm，两端各30mm的直线段和中间70mm的锥形段，所述的一端直线段的直径为0.55±0.003mm，另一端直线段的直径为直径0.7±0.003mm，中间锥形段的锥度为7′27″，为制备此细长的锥形芯杆，难度非常大，本专利技术试验了多种不同工艺。其中包括：无心磨、精密车加工、电火花磨削等等。1、无心磨工艺本专利技术筛选的无芯磨加工锥度芯杆的方法，无芯磨加工有两种方式，分别为：1)直通式，2)切入式。1)直通式：一根芯棒从无芯磨砂轮一边进入，从另一边导出。此时芯杆作圆周运动和直线运动。2)切入式：芯杆作圆周运动，无芯磨砂轮不断切入加工。此时芯杆只做圆周运动，而无直线运动。通过组合相应的直线段和锥形段的砂轮，来完成锥度螺旋线芯杆加工。本专利技术对以上二种无心磨进行筛选，但是未能制备出符合要求的细长锥形螺旋线芯杆。2、精密车加工本专利技术研究精密机床车加工该种芯杆的工艺，但是该锥形螺旋线由于分为3段式，需要由于分段车加工，导致锥形部分同轴度差、存在多个台阶，故放弃该办法。3、电火花磨削设计专用回转夹具，在电火花机床上通过放电腐蚀，完成锥形芯杆加工。本专利技术又通过大量实验筛选电火花磨削，但存在缺陷。本专利技术做过极限试验，以研究电火花夹具加工芯杆究的尺寸精度，会不会扭、会不会断，本专利技术取一根芯杆在此夹具上放电加工，芯杆加工长度150mm，并在每一定情况下测量尺寸。得出以下数据，如表1所示：表1锥形芯杆加工试验数据由以上表1的实验结果：在直径1.96～1.98的区间时，已经造成0.02mm的偏差。并且直径在直径1.5以上的时候尺寸误差开始增大。直径在直径1.0～直径1.5区间时误差增大，差值达0.05mm，已不适合高精度螺旋线芯杆的制备。直径在直径1.0以下，已造成非常大的不圆度误差，而本专利技术需要加工的最小直径的尺寸为0.55±0.003mm，会存在更大的误差，因此需要优化电火花磨削的具体工艺。本专利技术通过大量实验筛选，设计专用回转夹具，在电火花机床上通过放电腐蚀，完成锥形芯杆加工。本专利技术筛选的电火花磨削加工方式：发现芯杆旋转时，左端和右端是有速度差异。或者说是由于左端先作圆周运动，右端被迫作相应转动或者是被迫扭动。锥形芯杆两端用弹簧夹头收紧，与滚珠轴承联接后固定在专用夹具上，如果滚珠轴承连接时的阻力较大或者滚珠轴承回转扭力较大，再考虑到芯杆很细的情况下，则会造成芯杆两端转速不一致，锥形芯杆会产生微观扭曲、变形，导致形位误差加大。本专利技术经过多次试验，改进，最终设计专用的电火花磨削装夹装置，可成功解决锥形芯杆电火花磨削的缺陷和不足，加工出满意的超细长锥形螺旋线芯杆。并且本专利技术对加工两端和加工中间段的电火花磨削加工的具体参数，如放电参数、加工方式等进行了大量的实验筛选，优化得到最佳的电火花磨削加工工艺。需注意的如下：电火花磨削加工分粗加工①、半精加工②及精加工③。以FN2P数控电火花成型机床为例，放电参数如下：本专利技术采用以上工艺加工超细长锥形螺旋线芯杆，具体加工后的尺寸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超细长轴锥形芯杆，其特征在于，它包括两端各30mm的直线段和中间70mm的锥形段，一端直线段的直径为0.55±0.003mm，另一端直线段的直径为直径0.7±0.003mm，中间锥形段的锥度为7′27″。

【技术特征摘要】
1.一种超细长轴锥形芯杆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a、取直径为1mm，长度为170mm的钼杆(2)，装夹入弹簧夹头(6)，并通过两端的固定杆(15)收紧；b、电火花磨削芯杆步骤：通过固定螺钉(1)将电火花夹具座(3)固定在电火花磨削底板(9)，开启直流可调速电机(12)，控制在300～500rpm之间，直流可调速电机(12)通过同步齿形带(14)与同步齿形轮(13)带动传动轴(10)转动，传动轴(10)通过四只齿轮(4)将直流可调速电机(12)的动力传输到两端的轴(7)，带动两端的弹簧夹头(6)和夹持在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏林，魏建新，张春晖，高志强，张劲松，徐婷，马丽叶，
申请(专利权)人：南京三乐电子信息产业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32