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一種用于高節距精度螺旋線的芯桿以及芯桿的制作方法.pdf

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一種 用于 高節距 精度 螺旋線 以及 制作方法
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摘要
申請專利號:

CN201210048968.2

申請日:

2012.02.29

公開號:

CN102592915B

公開日:

2015.01.28

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H01J 9/00申請日:20120229|||公開
IPC分類號: H01J9/00; H01F41/06; B23P15/00 主分類號: H01J9/00
申請人: 安徽華東光電技術研究所
發明人: 張文丙; 朱剛; 劉志意; 謝智能; 白衛星; 王瑞; 蘇靖; 董晨
地址: 241000 安徽省蕪湖市弋江區城南高新技術開發區華廈科技園
優先權:
專利代理機構: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司 34107 代理人: 宮軼琳
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210048968.2

授權公告號:

102592915B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.28|||2012.09.19|||2012.07.18

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種用于高節距精度螺旋線的芯桿以及芯桿的制作方法,依次包括工藝段(1)、孔狀結構(2)、螺旋線繞制段(3)、平面結構(4)和工藝段(1),螺旋線繞制段(3)位于中間位置,其一端是孔狀結構(2),另一端是平面結構(4),孔狀結構(2)和平面結構(4)的另一端均是工藝段(1);工藝段(1)和螺旋線繞制段(3)的直徑相同,且兩者的外圓周表面上均設有鍍層(5)。具有上述特殊結構的該種用于高節距精度螺旋線的芯桿在芯桿軸向方面,一端采用孔狀結構,在繞制螺旋線時,將螺旋線的帶材插入到孔中開始繞制;繞制結束時,螺旋線會經另一端的平面結構的臺階固定住,從而解決了螺旋線繞制時的固定問題。

權利要求書

1.一種用于高節距精度螺旋線的芯桿,其特征在于:所述的芯桿為細長
的直線結構,依次包括工藝段(1)、孔狀結構(2)、螺旋線繞制段(3)、平面
結構(4)和工藝段(1),所述的螺旋線繞制段(3)位于中間位置,其一端是
孔狀結構(2),另一端是平面結構(4),孔狀結構(2)和平面結構(4)的另
一端均是工藝段(1);所述的孔狀結構(2)的外徑略小于螺旋線繞制段(3)
的外徑,孔狀結構(2)上設有通孔,且通孔的軸線與孔狀結構(2)的軸線垂
直相交;所述的平面結構(4)的外徑略小于螺旋線繞制段(3)的外徑,平面
結構(4)上平面距離其外圓的距離大于平面結構(4)的半徑;所述的工藝段
(1)和螺旋線繞制段(3)的直徑相同,且兩者的外圓周表面上均設有鍍層(5)。
2.根據權利要求1所述的一種用于高節距精度螺旋線的芯桿,其特征在
于:所述的鍍層(5)的材料為金屬鉻,鍍層(5)的厚度為螺旋線繞制段(3)
直徑的5%-8%,且鍍層(5)的厚度與螺旋線繞制段(3)直徑的和等于螺旋線
的內徑。
3.根據權利要求1或2所述的一種用于高節距精度螺旋線的芯桿,其特征
在于:所述的芯桿在每100mm的長度方向上的直線度在0.05mm以內,外徑方
向的精度在0.005mm以內,且大于螺旋線內徑的精度,鍍層(5)的外表面的
光潔度為
4.一種用于制作權利要求1-3任一項權利要求所述的芯桿的方法,其特征
在于:所述的制作方法包括,
1)下料,毛坯為直徑1.5mm的鉬桿,長度250mm;
2)對芯桿毛坯進行退火處理;
3)對退火后的鉬桿用鉗工進行校直處理,保證直線度為0.05mm;
4)在無心磨床上對鉬桿進行磨外圓,直徑尺寸為1.25mm,每次切削量不
超過0.05mm,磨加工后外徑表面光潔度為
5)車加工端面,芯桿的總長度為245mm,加工孔狀結構(2)和平面結構
(4)的外徑,外徑尺寸為1.15mm,這兩段的長度分別為20mm,車外徑時前段
采用彈簧夾頭夾緊芯桿,尾端用頂針固定,車削時撤到頭離夾緊位置不超過
25mm;
6)用鉆床對孔狀結構(2)進行鉆孔,采用合金鉆頭,先采用直徑0.8mm
的定中心孔,再采用0.4mm的打通孔,鉆孔時鉆床的速度為1000轉/分以上,
鉆頭刃口的跳動不超過0.02mm;
7)用銑床對鉬桿的平面結構(4)加工平面,采用合金銑刀,加工深度為
0.25mm,銑加工時為了不傷害芯桿的外徑,采用柔性夾具固定芯桿;
8)對機械加工好的芯桿采用鉗工進行校直處理,直線度為0.05mm;
9)對校直后的芯桿進行去油、酸洗,然后采用化學鍍鉻的鍍膜方式,鉻
層的厚度為0.1mm-0.12mm,鍍鉻時整體鍍,鍍層均勻;
10)對鍍鉻后的芯桿在無心磨床上進行磨外圓加工,外徑為1.35mm,精
度在0.005mm以內,即可完成芯桿的制作。
5.根據權利要求4所述的一種用于制作芯桿的方法,其特征在于:對芯桿
毛坯采用氫氣爐進行退火處理,在850±10℃時保溫30-40min,升降溫速度不
大于30℃/min,退火時保證芯桿橫排布置,不能交叉排列。

說明書

一種用于高節距精度螺旋線的芯桿以及芯桿的制作方法

技術領域

本發明涉及微波電真空中行波管的慢波組件的制造領域,尤其是涉及一種
用于高節距精度螺旋線的芯桿以及芯桿的制作方法。

背景技術

在微波電真空領域中,行波管是將帶寬和增益結合的最好的器件,其中螺
旋線行波管應用最為廣泛,其高頻電路一般是一根螺旋線型金屬絲或者金屬
帶,由三根或更多介質桿夾持并固定在金屬管殼內。螺旋線型金屬絲的基本作
用是提供一個軸向傳播速度接近電子運動速度并具有足夠強的軸向電場的高
頻電磁波,使電磁波與電子注相互作用使信號得到放大。金屬絲被稱做為螺旋
線,為高頻能量與和電子束能量交換和高頻能量傳輸的載體,金屬絲材料一
般為帶狀結構,在行波管內部使用時為彈簧狀,具有一定的內外徑和一定的節
距。螺旋線內外徑尺寸比較小,外徑由帶材的厚度決定,一般隨工作頻率的增
大呈遞減趨勢,且精度要求高,是影響行波管主要參數的關鍵部件。

螺旋線材料一般為難熔金屬鉬,鉬材通過特制的車床繞制在芯桿上,繞制
結束后取下芯桿和螺旋線,然后進行后續的熱處理、機械處理和化學處理,在
這些后續的處理中鉬材一直固定在芯桿上,保持繞制時的節距,在處理結束后
取下芯桿,螺旋線就制作結束。

由于工作頻率高,螺旋線的尺寸比較小,從而要求芯桿直徑小,一般在
1-2mm之間;長度長,在150-300mm之間;直徑方向精度高,一般精度在0.003
到0.005mm。在這個細長桿上進行螺旋線的繞制,并且形成一定節距精度的要
求,而且還要在螺旋線制作后無損傷情況下取出,這樣對芯桿的結構設計提出
了一個很大的難題,同時,在芯桿結構設計中需要在那么細的芯桿上進行磨、
車、銑、鉆等機械加工,也給芯桿的制造工藝提出了一個難題。現有的芯桿及
其制作尚無法滿足上述工藝要求。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的問題提供一種用于
高節距精度螺旋線的芯桿以及芯桿的制作方法,其目的是在保證繞制出的螺旋
線具備高精度的前提下保證高精度螺旋線節距以及直徑無損傷的取出,同時對
已設計好結構的芯桿進行磨、車、銑鉆等機械加工,保證鍍膜處理的外徑尺寸
精度要求,保證處理過程的芯桿直線度和外徑精度要求。

本發明的技術方案是該種用于高節距精度螺旋線的芯桿為細長的直線結
構,依次包括工藝段、孔狀結構、螺旋線繞制段、平面結構和工藝段,所述的
螺旋線繞制段位于中間位置,其一端是孔狀結構,另一端是平面結構,孔狀結
構和平面結構的另一端均是工藝段;所述的孔狀結構的外徑略小于螺旋線繞制
段的外徑,孔狀結構上設有通孔,且通孔的軸線與孔狀結構的軸線垂直相交;
所述的平面結構的外徑略小于螺旋線繞制段的外徑,平面結構上平面距離其外
圓的距離大于平面結構的半徑;所述的工藝段和螺旋線繞制段的直徑相同,且
兩者的外圓周表面上均設有鍍層。

所述的鍍層的材料為金屬鉻,鍍層的厚度為螺旋線繞制段直徑的5%-8%,
且鍍層的厚度與螺旋線繞制段直徑的和等于螺旋線的內徑。

所述的芯桿在每100mm的長度方向上的直線度在0.05mm以內,外徑方向
的精度在0.005mm以內,且大于螺旋線內徑的精度,鍍層的外表面的光潔度為

一種用于制作上述芯桿的方法包括:

1)下料,毛坯為直徑1.5mm的鉬桿,長度250mm;

2)對芯桿毛坯進行退火處理;

3)對退火后的鉬桿用鉗工進行校直處理,保證直線度為0.05mm;

4)在無心磨床上對鉬桿進行磨外圓,直徑尺寸為1.25mm,每次切削量不
超過0.05mm,磨加工后外徑表面光潔度為

5)車加工端面,芯桿的總長度為245mm,加工孔狀結構和平面結構的外
徑,外徑尺寸為1.15mm,這兩段的長度分別為20mm,車外徑時前段采用彈簧
夾頭夾緊芯桿,尾端用頂針固定,車削時撤到頭離夾緊位置不超過25mm;

6)用鉆床對孔狀結構進行鉆孔,采用合金鉆頭,先采用直徑0.8mm的定
中心孔,再采用0.4mm的打通孔,鉆孔時鉆床的速度為1000轉/分以上,鉆頭
刃口的跳動不超過0.02mm;

7)用銑床對鉬桿的平面結構加工平面,采用合金銑刀,加工深度為
0.25mm,銑加工時為了不傷害芯桿的外徑,采用柔性夾具固定芯桿;

8)對機械加工好的芯桿采用鉗工進行校直處理,直線度為0.05mm;

9)對校直后的芯桿進行去油、酸洗,然后采用化學鍍鉻的鍍膜方式,鉻
層的厚度為0.1mm-0.12mm,鍍鉻時整體鍍,鍍層均勻;

10)對鍍鉻后的芯桿在無心磨床上進行磨外圓加工,外徑為1.35mm,精
度在0.005mm以內,即可完成芯桿的制作。

對芯桿毛坯采用氫氣爐進行退火處理,在850±10℃時保溫30-40min,升
降溫速度不大于30℃/min,退火時保證芯桿橫排布置,不能交叉排列。

具有上述結構的該種用于高節距精度螺旋線的芯桿及其制作方法具有以
下優點:

1.該種用于高節距精度螺旋線的芯桿在芯桿軸向方面,一端采用孔狀結
構,在繞制螺旋線時,將螺旋線的帶材插入到孔中開始繞制;繞制結束時,螺
旋線會經另一端的平面結構的臺階固定住,從而解決了螺旋線繞制時的固定問
題。

2.該種用于高節距精度螺旋線的芯桿其芯桿外徑和直線度的精度保證了
螺旋線繞制時的內徑精度和直線度問題;芯桿在制作時外表面采用鍍膜處理技
術,當螺旋線制作結束后,去除掉鍍膜層,螺旋線和芯桿間會存在一定的間隙,
從而保證螺旋線能夠無損傷的取出。

3.該種用于高節距精度螺旋線的芯桿的制作方法能夠滿足細小芯桿多種
機械加工方式的要求,可以避免鍍膜后難以控制徑向尺寸的問題,同時能夠保
證芯桿的直線度和外徑精度,制作的芯桿外徑最小為1.2mm,直線度可控制在
0.05mm以內,外徑精度為0.005mm以內。

附圖說明

下面結合附圖對本發明作進一步說明:

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為圖1所示結構的俯視結構示意圖。

在圖1-2中,1:工藝段;2:孔狀結構;3:螺旋線繞制段;4:平面結構;
5:鍍層。

具體實施方式

由圖1-2所示結構結合可知,該種用于高節距精度螺旋線的芯桿為細長的
直線結構,依次包括工藝段1、孔狀結構2、螺旋線繞制段3、平面結構4和
工藝段1,螺旋線繞制段3位于中間位置,其一端是孔狀結構2,另一端是平
面結構4,孔狀結構2和平面結構4的另一端均是工藝段1;孔狀結構2的外
徑略小于螺旋線繞制段3的外徑,孔狀結構2的長度取決于繞制螺旋線夾具尺
寸,一般為15mm-20mm,孔狀結構2上設有通孔,且通孔的軸線與孔狀結構2
的軸線垂直相交;平面結構4的外徑略小于螺旋線繞制段4的外徑,平面結構
4上平面距離其外圓的距離大于平面結構4的半徑;工藝段1和螺旋線繞制段
3的直徑相同,且兩者的外圓周表面上均設有鍍層5。工藝段1用于芯桿繞制
時芯桿的夾緊,其長度取決于夾緊夾具。鍍層5的材料為金屬鉻,采用化學鍍
鉻方式,鍍層5的厚度為螺旋線繞制段3直徑的5%-8%,經過對鍍層5進行機
械加工后,鍍層5的厚度與螺旋線繞制段3直徑的和等于螺旋線的內徑,X波
段行波管芯桿的直徑一般在1.2mm-2.0mm范圍內。

芯桿在每100mm的長度方向上的直線度在0.05mm以內,外徑方向的精度
在0.005mm以內,且大于螺旋線內徑的精度,鍍層5的外表面的光潔度為。

用于制作上述芯桿的方法包括:

1)下料,毛坯為直徑1.5mm的鉬桿,長度250mm;

2)對芯桿毛坯采用氫氣爐進行退火處理,在850±10℃時保溫30-40min,
升降溫速度不大于30℃/min,退火時保證芯桿橫排布置,不能交叉排列;

3)對退火后的鉬桿用鉗工進行校直處理,保證直線度為0.05mm;

4)在無心磨床上對鉬桿進行磨外圓,直徑尺寸為1.25mm,每次切削量不
超過0.05mm,磨加工后外徑表面光潔度為

5)車加工端面,芯桿的總長度為245mm,加工孔狀結構2和平面結構4
的外徑,外徑尺寸為1.15mm,這兩段的長度分別為20mm,車外徑時前段采用
彈簧夾頭夾緊芯桿,尾端用頂針固定,車削時撤到頭離夾緊位置不超過25mm;

6)用鉆床對孔狀結構2進行鉆孔,采用合金鉆頭,先采用直徑0.8mm的
定中心孔,再采用0.4mm的打通孔,鉆孔時鉆床的速度為1000轉/分以上,鉆
頭刃口的跳動不超過0.02mm;

7)用銑床對鉬桿的平面結構4加工平面,采用合金銑刀,加工深度為
0.25mm,銑加工時為了不傷害芯桿的外徑,采用柔性夾具固定芯桿;

8)對機械加工好的芯桿采用鉗工進行校直處理,直線度為0.05mm;

9)對校直后的芯桿進行去油、酸洗,然后采用化學鍍鉻的鍍膜方式,鉻
層的厚度為0.1mm-0.12mm,鍍鉻時整體鍍,鍍層均勻;

10)對鍍鉻后的芯桿在無心磨床上進行磨外圓加工,外徑為1.35mm,精
度在0.005mm以內,即可完成芯桿的制作。

該種用于高節距精度螺旋線的芯桿在外徑精度和直線度上均為高精度。在
芯桿軸向方面,一端采用孔狀結構2,一端為平面結構4,在繞制螺旋線時,
將螺旋線的帶材插入到孔中開始繞制;繞制結束時,螺旋線會經平面結構4
的臺階固定住。芯桿外徑和直線度的精度保證繞制時螺旋線的繞制時內徑精度
和直線度問題。芯桿在制作時外表面采用鍍膜處理技術,這樣螺旋線制作結束
后,采用化學方法去除掉鍍膜層,螺旋線和芯桿間會存在一定的間隙,螺旋線
就可以無損傷的取出。

采用上述方法制作出的芯桿外徑最小為1.2mm,直線度可控制在0.05mm
以內,外徑精度為0.005mm以內,這種芯桿可以用于X波段行波管的螺旋線繞
制,可以應用于螺旋線行波管的慢波系統。在X波段某行波管中,采取這種芯
桿的繞制的螺旋線,輸出功率在200W以上,增益在40dB以上。

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