速調(diào)管用多孔漂移管高效加工技術(shù)

2015-02-18 李國義 北京真空電子技術(shù)研究所

  本文分析了速調(diào)管中多孔漂移管零件的特點(diǎn),比較電火花線切割、鉆模、加工中心三種加工方案加工此類零件的方法,最后優(yōu)選加工中心采用鉆孔、擴(kuò)孔的方式加工多孔漂移管零件,此加工方法加工精度和效率最優(yōu),實(shí)現(xiàn)了多孔漂移管類零件的高效加工。

  速調(diào)管是電真空器件的一種,它具有寬帶寬、高增益、高效率高穩(wěn)定性及高的峰值及平均輸出功率等特點(diǎn),速調(diào)管在雷達(dá)、通信、電視廣播、電子對抗和工業(yè)加速器、醫(yī)療加速器、高能粒子加速器、等離子體加熱、微波加熱等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。多注速調(diào)管采用多個(gè)電子注并聯(lián)的結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)極大地增加了陰極發(fā)射面積,進(jìn)一步降低了速調(diào)管的工作電壓,大大增強(qiáng)了速調(diào)管的工作可靠性,多注速調(diào)管具有低工作電壓、高功率、高效率、高增益、寬帶寬等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)程防空雷達(dá)武器系統(tǒng)中,是雷達(dá)系統(tǒng)的核心器件。

  高頻慢波系統(tǒng)為速調(diào)管的關(guān)鍵部件,該系統(tǒng)的性能直接決定了整管性能。漂移管作為高頻慢波系統(tǒng)的關(guān)鍵件,影響整管的性能。漂移管又是速調(diào)管中電子注的通道,其加工的位置精度及同軸度直接影響速調(diào)管的流通率,其加工的粗糙度影響速調(diào)管諧振腔的諧振頻率及有載品質(zhì)因素,影響整管性能。多注速調(diào)管為多個(gè)電子注并聯(lián)結(jié)構(gòu),常用的有7、15、19、28、30個(gè)注,應(yīng)用頻段從L-Ku波段。

1、多孔漂移管類零件的特點(diǎn)

  速調(diào)管激勵段由輸出結(jié)構(gòu)前的所有諧振腔組成。在普通窄帶速調(diào)管中,激勵段通常有3-4個(gè)諧振腔。在寬帶速調(diào)管中,激勵段可以由8-10個(gè)或更多諧振腔組成。如圖1所示,每個(gè)諧振腔之間都有漂移管連接,漂移管在諧振腔中起到電子注的通道作用,要求每段漂移管各孔之間具有高精度的同軸度,每段漂移管孔間位置度要高,孔內(nèi)表面粗糙度要優(yōu)于Ra1.6(1.6μm),這些參數(shù)都影響裝配后電子注的流通率,進(jìn)而影響到速調(diào)管的效率和品質(zhì)。

多注速調(diào)管基本結(jié)構(gòu)

圖1 多注速調(diào)管基本結(jié)構(gòu)

  圖2所示為北京真空電子技術(shù)研究所(BVERI)某課題多孔漂移管類零件,它的主要特點(diǎn)是由多個(gè)孔組合而成,孔壁間最小壁厚為0.3mm,孔直徑從1~8mm 不等,孔徑公差帶要求小于0.03mm,孔之間相對A 位置精度要求在0.03mm 之內(nèi),孔內(nèi)表面粗糙度優(yōu)于Ra1.6。此類零件長度在3~20mm不等,單只多注速調(diào)管器件中需要漂移管7-10件,隨著客戶對整管需求數(shù)量的增加,多孔漂移管零件每年需求量達(dá)到幾千件,電火花線切割加工工藝方法已經(jīng)很難滿足科研生產(chǎn)需求,影響制管進(jìn)度。

漂移管示意圖

圖2 漂移管示意圖

  綜上所述,多孔漂移管的加工難度有以下幾點(diǎn):① 多孔漂移管的同軸度和位置度精度要求高;②多孔漂移管的內(nèi)孔表面粗糙度要求較高;③ 加工多孔漂移管的效率要高,每只速調(diào)管中需求數(shù)量多,特別是多注速調(diào)管中需求數(shù)量更多。

4、結(jié)束語

  以上對速調(diào)管用多孔漂移管類零件的四種加工方案比較,優(yōu)選加工中心加工多孔漂移管類零件為最佳加工工藝方法,滿足了多孔漂移管類零件的技術(shù)要求,實(shí)現(xiàn)了此類零件的高效加工,節(jié)約了加工成本,該加工工藝方案可實(shí)現(xiàn)多種材料的加工,如:無氧銅、鎳銅合金、無磁不銹鋼等材料,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中。