用于加工复合管壳内部结构的方法

1.本发明涉及微波电真空器件领域，具体涉及一种用于加工复合管壳内部结构的方法。


背景技术：

2.空间行波管作为宇航用的真空微波核心器件，可以起到微波功率放大的作用，具有功率大等优点。在空间行波管中，复合管壳作为慢波组件隶属于空间行波管的核心部件，可以起到支撑和散热的作用。复合管壳内部结构的尺寸一致性影响着空间行波管的散热性能。一般加工复合管壳内部结构的工艺容易造成复合管壳内部结构的尺寸不一致，加工出的内部结构与复合管壳不同圆心，而且内部结构的表面有氧化层，导致内部结构的放气率较高，降低了空间行波管的稳定性和可靠性。


技术实现要素：

3.鉴于上述问题，本发明通过提供一种用于加工复合管壳内部结构的方法，可以解决加工后的复合管内部结构的尺寸不一致、表面放气率高等问题。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种用于加工复合管壳内部结构的方法，包括：使用具有复合管壳形状的模具承装并固定所述复合管壳；在所述复合管壳的内部钻取底孔；对所述底孔进行铰削加工；以及通过铰削加工后的底孔，利用具有至少一个组刀刃的拉刀对复合管壳的内壁进行拉削加工，以在所述内壁上形成至少一个平槽，其中，所述平槽的底部相对于所述内壁的其他部分在所述复合管壳的径向向外的方向上凸起。
5.根据本发明的实施例，其特征在于，所述通过铰削加工后的底孔，利用具有至少一组刀刃的拉刀对复合管壳的内壁进行拉削加工包括：采用与所述底孔的内径匹配的拉刀，通过拉床带动所述拉刀沿垂直于所述底孔所在平面的方向做主运动，并由所述拉刀上的刀刃做进给运动，完成对所述复合管壳的内壁的拉削加工。
6.根据本发明的实施例，其特征在于，在所述拉削加工后还包括：将具有至少一个平槽的复合管壳放入金刚纱粉和丙酮的混合溶液中超声清洗以去除毛刺。
7.根据本发明的实施例，其特征在于，在所述超声清洗后还包括：将去除毛刺后的复合管壳放入丙酮溶液中进行超声去油清洗，得到加工完成的复合管壳。
8.根据本发明的实施例，其特征在于，将所述复合管壳放入所述模具后，通过螺钉压紧并固定所述复合管壳。
9.根据本发明的实施例，其特征在于，还包括：通过铰削加工后的底孔，利用具有三组刀刃的拉刀对复合管壳的内壁进行拉削加工，以在所述内壁上形成三个平槽，其中，所述平槽的底部相对于所述内壁的其他部分在所述复合管壳的径向向外的方向上凸起。
10.根据本发明的实施例，其特征在于，所述钻取底孔、所述铰削加工均以所述复合管壳的外径为基准进行加工。
11.根据本发明的实施例，其特征在于，所述拉削加工以所述底孔为基准进行加工。
12.根据本发明上述实施例的用于加工空间行波管复合管壳内部结构的方法，通过钻取、铰削的加工方式加工底孔，再采用具有刀刃的成型拉刀进行拉削，实现复合管壳内部结构的加工；加工出的内部结构中每个平槽到底孔圆心的尺寸由拉刀决定，加工后的尺寸具有好的一致性；通过机械加工的方式，加工后的内部结构表面光亮无氧化层，降低了表面的放气率。
附图说明
13.图1a示意性示出了根据本发明实施例的复合管壳的正视图；
14.图1b示意性示出了根据本发明实施例的复合管壳内部结构的截面图；
15.图1c示意性示出了根据本发明实施例的复合管壳内部结构中底孔的截面放大图；
16.图2示意性示出了根据本发明实施例的用于加工复合管壳内部结构的方法流程图；
17.图3示意性示出了根据本发明实施例的加工时的复合管壳内部结构的截面图；
18.图4示意性示出了根据本发明实施例的拉刀的立体示意图；
19.图5示意性示出了根据本发明实施例的拉刀在复合管壳内部结构的截面示意图；
20.图6示意性示出了根据本发明实施例的复合管壳在应用过程中的内部结构的截面图。
21.【上述附图标记说明】：
22.1：复合管壳
23.2：极靴；
24.3：连接环；
25.4：内部结构；
26.5：底孔；
27.6：第一平槽；
28.7：第二平槽；
29.8：第三平槽；
30.9：拉刀；
31.10：容屑平槽
32.11：复合管壳外径；
33.12：复合管壳端面；
34.13：圆角；
35.14：夹持杆；
36.15：螺旋线；
37.16：第一组刀刃；
38.17：第二组刀刃；
39.18：第三组刀刃；
40.19：前导部；
41.20：后导部。
具体实施方式
42.以下，将参照附图来描述本发明的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
43.在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本发明。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
44.在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
45.在使用类似于“a、b和c等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有a、b和c中至少一个的系统”应包括但不限于单独具有a、单独具有b、单独具有c、具有a和b、具有a和c、具有b和c、和/或具有a、b、c的系统等)。
46.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。
47.图1a示意性示出了根据本发明实施例的复合管壳的正视图；图1b示意性示出了根据本发明实施例的复合管壳内部结构的截面图；图1c示意性示出了根据本发明实施例的复合管壳内部结构中底孔的截面放大图。
48.如图1a和图1b所示，复合管壳1包括：多组极靴2、多组连接环3以及内部结构4。内部结构4可以包括：底孔5，贯穿于复合管壳1的中心；至少一个平槽，设置于底孔5的内壁，平槽的底部相对于内壁的其他部分在复合管壳1的径向向外的方向上凸起。
49.如图1b和图1c所示，还可以看到复合管壳外径11、复合管壳端面12、底孔5、第一平槽6、第二平槽7以及第三平槽8。复合管壳外径11为复合管壳端面12的外径，底孔5位于复合管壳端面12的中心，在底孔5的边缘均匀且等距的分布设置第一平槽6、第二平槽7以及第三平槽8；在每个平槽的两端都存在圆角13。
50.根据本发明的实施例，将复合管壳的内部结构制作为底孔加三道平槽的结构，三道平槽的平面接触可以增加散热路径，提升空间行波管的散热性能。
51.图2示意性示出了根据本发明实施例的用于加工复合管壳内部结构的方法流程图。
52.如图2所示，该方法包括步骤s201～s204。
53.在步骤s201中，使用具有复合管壳形状的模具承装并固定复合管壳。
54.在步骤s202中，在复合管壳的内部钻取底孔。
55.在步骤s203中，对底孔进行铰削加工。
56.在步骤s204中，通过铰削加工后的底孔，利用具有至少一组刀刃的拉刀对复合管壳的内壁进行拉削加工，以在内壁上形成至少一个平槽，其中，平槽的底部相对于内壁的其他部分在复合管壳的径向向外的方向上凸起。
57.根据本发明的实施例，可以先将用于装卡复合管壳的模具在加工设备上加工出与复合管壳配合的半圆形状，具体地，可以选用两个半圆形状的装卡模具，当复合管壳放入到其中一个半圆形状的模具中时，可以采用螺钉或其他活动连接的方式连接另一个半圆形状的模具，可以实现将复合管壳压紧并固定在模具中，以保证在加工底孔过程中，底孔的圆心与复合管壳圆心的同心度。
58.图3示意性示出了根据本发明实施例的加工时的复合管壳内部结构的截面图。
59.根据本发明的实施例，在固定复合管壳后，可以以复合管壳的外径为基准，选取深长孔的位置，深长孔的可以位于复合管壳的中心。如图3所示，符合a表示在加工底孔5时，以复合管壳外径11为基准进行加工。钻取底孔5时可以采用枪钻的方式从复合管壳的底部开始沿着复合管壳的延伸方向钻取深长孔，完成对内部结构的粗加工。枪钻加工底孔的过程中可以预留出0.1～0.3mm的加工余量。根据本发明可替换的实施例，钻取孔的方式还可以采用立铣等适用于加工深长孔的钻孔方式钻取深长孔。
60.根据本发明的实施例，对底孔进行铰削加工时，可以采用与钻取底孔相同的基准和固定方式，例如，可以以复合管壳的外径为基准，对钻取的底孔进行精密铰削，实现对底孔的精密加工，将孔的尺寸加工成所需要的尺寸，对底孔进一步的铰削加工可以提高底孔的精度，铰削加工的精度可以达到-0.01mm～0.01mm之间。根据本发明可替换的实施例，对底孔进行精密加工的方式还可以采用珩磨等方式进行精密加工。加工前的底孔和加工后的底孔的尺寸可以根据实际需要进行适应性调整。
61.根据本发明的实施例，钻取底孔与铰削加工，均以复合管壳的外径为基准进行加工。在加工时中，通过外部设备压紧并固定复合管壳的位置，可以只更换加工工具实现对底孔的钻取和铰削而不改变复合管壳的位置，可以保证内部结构的底孔的圆心与复合管壳的圆心相同。
62.图4示意性示出了根据本发明实施例的拉刀的立体示意图；图5示意性示出了根据本发明实施例的拉刀在复合管壳内部结构的截面示意图。
63.如图4～5所示，采用成型的拉刀9可以是具有三组刀刃的拉刀9，拉刀9上可以包括第一组刀刃16，第二组刀刃17，第三组刀刃18。拉刀9还包括前导部19、后导部20。三组刀刃在拉刀9上均匀等距分布，以铰削加工后的底孔5为基准，通过铰削加工后的底孔5在内部结构中一次拉削加工出具有分别与第一组刀刃16，第二组刀刃17，第三组刀刃18各自对应的第一平槽6、第二平槽7以及第三平槽8的内部结构，完成对复合管壳内部结构的拉削加工。
64.根据本公开的实施例，每组刀刃上还可以均包括多个子刀刃(图中未示出)，可以是有5个以上的子刀刃，多个子刀刃间成阶梯式排布。具体地，在拉削加工时，可以采用与底孔5的内径相匹配的拉刀9，通过拉床带动拉刀9，沿垂直于底孔5所在平面的方向做主运动，并由拉刀9上的子刀刃做进给运动，完成对复合管壳的拉削加工。每组刀刃的旁边还可以设有容屑槽10，可以防止拉削加工后的毛刺划伤加工后的表面。
65.根据本发明的实施例，成型拉刀也可以是具有一组刀刃的拉刀，以铰削加工后的底孔为基准，通过铰削加工后的底孔在内部结构中分三次拉削加工出具有三道平槽的内部结构，完成对复合管壳内部结构的加工。
66.根据本发明的实施例，拉削加工以铰削加工后的底孔为基准进行浮动加工，不需要装卡复合管壳，可以保证底孔与三道平槽的同心度。
67.根据本发明的实施例，通过采用成型拉刀进行拉削加工的方式实现复合管壳内部的三道平槽结构的加工，平槽到底孔圆心的距离由拉刀决定，在加工后的复合管壳内部结构中，每个平槽到底孔圆心的距离具有良好的一致性。
68.根据本发明的实施例，通过采用钻取、铰削的加工方示式加工底孔，再采用具有刀刃的成型拉刀进行拉削，实现复合管壳内部结构的加工；每个平槽距离底孔圆心的尺寸由拉刀决定，加工后的尺寸具有好的一致性；通过机械加工的方式，加工后的内部结构表面光亮无氧化层，降低了表面的放气率；提升空间行波管的稳定性和可靠性。本发明的实施例提供的加工方法，不仅易于实现、易于完成，还便于推广应用该项加工方法。
69.根据本发明的实施例，还可以将拉削加工后的复合管壳放入金刚砂粉合丙酮的混合溶液中超声清洗以去除经拉削加工后产生的毛刺。通过该方法不仅可以去除尺寸较大的毛刺，还可以去除小尺寸的毛刺，不仅毛刺去除的较为干净，还不会对内结构的表面产生破坏。
70.根据本发明的实施例，还可以将去除毛刺后的复合管壳放入丙酮溶液中再次超声清洗，实现对复合管壳去油清洗的目的。通过对加工后的复合管壳进行去油清洗，去除在加工过程中可能残留在表面的油污，提高表面的光洁度，提升复合管壳的应用性能。
71.根据本发明的实施例，还可以对去油清洗后的复合管壳进行气密性检验。在检验气密性之前还可以对复合管壳置于氢气气氛中，在800℃下保温15分钟，对复合管壳进行高温洁净处理，应当说明的是，高温洁净处理过程中涉及的气氛种类、温度以及保温时间还可以根据实际需要调整。高温洁净处理后的复合管壳可以通过氦气质谱检漏仪检验复合管壳的漏气率，当漏气率小于等于5
×
10-10
pa
·
m3/s时可以确认为合格件。但漏气率的标准并不以5
×
10-10
pa
·
m3/s为限制，具体的标准数值可以根据实际需要确定。
72.根据本发明的实施例，还可以对复合管壳的内部结构进行外观检验，具体地，可以通过电子式内窥镜、光学纤维内窥镜等工业式内窥镜观察内部结构的表面，可以观察到内表面光亮无氧化。
73.根据本发明的实施例，通过机械方法制备的内部结构，内部结构表面无氧化层，可以降低内部结构表面的放气率，提升空间行波管的稳定性和可靠性。
74.根据本发明的实施例，还可以对加工后的复合管壳进行尺寸检验。
75.如图3所示，r1表示第一平槽6到底孔5的圆心的距离，r2表示第二平槽7到底孔5的圆心的距离，r3表示第三平槽8到底孔5的圆心的距离。通过本发明的实施例提供的方法，加工后的内部结构的r1、r2、r3中任一个尺寸均小于等于0.005mm，相应的r1、r2、r3中r1与r2的尺寸差、r2与r3之间的尺寸差以及r1与r3之间的尺寸差也都小于等于0.005mm，即r1、r2、r3之间具有良好的尺寸一致性。以复合管壳外径11为基准进行加工，加工出的底孔5与复合管壳端面12的同心度可以小于等于0.05mm。
76.如图1c所示，放大后的底孔5可以看到在第一平槽6、第二平槽7以及第三平槽8中每个平槽的两端都存在圆角13，通过本发明的实施例提供的方法，加工后的圆角13可以小于等于0.05。
77.图6示意性示出了根据本发明实施例的复合管壳在应用过程中的内部结构的截面图。
78.如图6所示，复合管壳1在应用过程中，内部结构用于承装夹持杆14和螺旋线15。螺
旋线15位于底孔5的中心，三个夹持杆14中每个夹持杆14的一端分别位于第一平槽6、第二平槽7以及第三平槽8，每个夹持杆的另一端分别连接在螺旋线15上。传统工艺制备的圆角在0.1mm左右，在装配产品时，由于圆角较大，平槽的两端无导向，导致夹持杆14的侧面压在圆角13上，易造成夹持杆14和圆角13接触的地方易劈裂。而本发明实施例提供的复合管壳内部结构，加工后的圆角小于等于0.05，可以降低夹持杆劈裂的可能性，提高空间行波管的成品率。
79.还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“凸起”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本发明的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
80.并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本发明实施例的内容。再者，单词"包含"不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
81.类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面发明的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
82.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于加工复合管壳内部结构的方法，其特征在于，包括：使用具有复合管壳形状的模具承装并固定所述复合管壳；在所述复合管壳的内部钻取底孔；对所述底孔进行铰削加工；以及通过铰削加工后的底孔，利用具有至少一组刀刃的拉刀对复合管壳的内壁进行拉削加工，以在所述内壁上形成至少一个平槽，其中，所述平槽的底部相对于所述内壁的其他部分在所述复合管壳的径向向外的方向上凸起。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过铰削加工后的底孔，利用具有至少一组刀刃的拉刀对复合管壳的内壁进行拉削加工包括：采用与所述底孔的内径匹配的拉刀，通过拉床带动所述拉刀沿垂直于所述底孔所在平面的方向做主运动，并由所述拉刀上的刀刃做进给运动，完成对所述复合管壳的内壁的拉削加工。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述拉削加工后还包括：将具有至少一个平槽的复合管壳放入金刚纱粉和丙酮的混合溶液中超声清洗以去除毛刺。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述超声清洗之后还包括：将去除毛刺后的复合管壳放入丙酮溶液中进行超声去油清洗，得到加工完成的复合管壳。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述复合管壳放入所述模具后，通过螺钉压紧并固定所述复合管壳。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：通过铰削加工后的底孔，利用具有三组刀刃的拉刀对复合管壳的内壁进行拉削加工，以在所述内壁上形成三个平槽，其中，所述平槽的底部相对于所述内壁的其他部分在所述复合管壳的径向向外的方向上凸起。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钻取底孔、所述铰削加工均以所述复合管壳的外径为基准进行加工。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述拉削加工以所述底孔为基准进行加工。

技术总结
本发明公开了一种用于加工复合管壳内部结构的方法，包括：使用具有复合管壳形状的模具承装并固定复合管壳；在复合管壳的内部钻取底孔；对底孔进行铰削加工；以及通过铰削加工后的底孔，利用具有至少一个组刀刃的拉刀对复合管壳的内壁进行拉削加工，以在内壁上形成至少一个平槽，其中，平槽的底部相对于内壁的其他部分在复合管壳的径向向外的方向上凸起。他部分在复合管壳的径向向外的方向上凸起。他部分在复合管壳的径向向外的方向上凸起。


技术研发人员：刘泳良 王刚 缪国兴 张院民 翟德慧 王庆祥
受保护的技术使用者：中国科学院空天信息创新研究院
技术研发日：2022.02.21
技术公布日：2022/5/25