速調管用多孔漂移管高效加工技術

2015-02-18 李國義 北京真空電子技術研究所

  本文分析了速調管中多孔漂移管零件的特點,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,最后優選加工中心采用鉆孔、擴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,實現了多孔漂移管類零件的高效加工。

  速調管是電真空器件的一種,它具有寬帶寬、高增益、高效率高穩定性及高的峰值及平均輸出功率等特點,速調管在雷達、通信、電視廣播、電子對抗和工業加速器、醫療加速器、高能粒子加速器、等離子體加熱、微波加熱等領域獲得了廣泛的應用。多注速調管采用多個電子注并聯的結構,該結構極大地增加了陰極發射面積,進一步降低了速調管的工作電壓,大大增強了速調管的工作可靠性,多注速調管具有低工作電壓、高功率、高效率、高增益、寬帶寬等優點而廣泛應用于遠程防空雷達武器系統中,是雷達系統的核心器件。

  高頻慢波系統為速調管的關鍵部件,該系統的性能直接決定了整管性能。漂移管作為高頻慢波系統的關鍵件,影響整管的性能。漂移管又是速調管中電子注的通道,其加工的位置精度及同軸度直接影響速調管的流通率,其加工的粗糙度影響速調管諧振腔的諧振頻率及有載品質因素,影響整管性能。多注速調管為多個電子注并聯結構,常用的有7、15、19、28、30個注,應用頻段從L-Ku波段。

1、多孔漂移管類零件的特點

  速調管激勵段由輸出結構前的所有諧振腔組成。在普通窄帶速調管中,激勵段通常有3-4個諧振腔。在寬帶速調管中,激勵段可以由8-10個或更多諧振腔組成。如圖1所示,每個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,孔內表面粗糙度要優于Ra1.6(1.6μm),這些參數都影響裝配后電子注的流通率,進而影響到速調管的效率和品質。

多注速調管基本結構

圖1 多注速調管基本結構

  圖2所示為北京真空電子技術研究所(BVERI)某課題多孔漂移管類零件,它的主要特點是由多個孔組合而成,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,孔內表面粗糙度優于Ra1.6。此類零件長度在3~20mm不等,單只多注速調管器件中需要漂移管7-10件,隨著客戶對整管需求數量的增加,多孔漂移管零件每年需求量達到幾千件,電火花線切割加工工藝方法已經很難滿足科研生產需求,影響制管進度。

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: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,每只速調管中需求數量多,特別是多注速調管中需求數量更多。

4、結束語

  以上對速調管用多孔漂移管類零件的四種加工方案比較,優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要求,實現了此類零件的高效加工,節約了加工成本,該加工工藝方案可實現多種材料的加工,如:無氧銅、鎳銅合金、無磁不銹鋼等材料,現已廣泛應用到實際生產中。