[发明专利]一种小型高精度深腔四脊波导圆极化器的加工方法

说明书

本发明公开了一种小型高精度深腔四脊波导圆极化器的加工方法，涉及高频微波精密器件加工领域。本发明首先对不能整体加工的小型高精度深腔四脊波导圆极化器进行结构分析，将其分解成可直接加工并同时满足数量少和加工难度低的子结构；然后对拆分出的子结构进行定位设计、连接设计和加工及装配涉及的辅助结构设计；接着对各子结构进行分别加工，并在组装后加工去除多余部分，完成小型高精度深腔四脊波导圆极化器的加工。本发明易于实施，可以有效地实现小型高精度深腔四脊波导圆极化器的加工，能较好地适应不同特征小型精密微波器件的加工，是对现有技术的一种重要改进。

技术领域

本发明涉及小型精密微波器件加工领域，尤其是一种小型高精度深腔四脊波导圆极化器的加工方法。

背景技术

作为射电望远镜和卫星通信天线中的关键部件之一，圆极化器扮演中重要角色。由于在保证0.75dB轴比时的相对宽度最多为41%，传统的圆极化器已无法满足日益增长的宽频带应用需求。因此越来越多的关注转移到四脊波导圆极化器的研究上来。

脊波导圆极化器的性能的主要影响参数有，方波导口径尺寸、脊厚度、脊间距和脊长度。因此在加工过程中，要着重关注脊片特征的尺寸和脊片间的相对位置关系。

对于小型的圆极化器（例如，申请号为201821064809.0的中国专利“一种宽带四脊波导圆极化器”），其加工难点在于，如果内腔脊片上的台阶有凹槽，或者台阶特征处于深腔内，都会面临刀具无法进入完成加工的问题；电火花加工，由于表面的损伤，影响到信号的传递；3D打印技术由于技术成熟度和成本问题，还不能得到大范围的应用。因此，当前对于极化器的加工，需要将其拆分开来，将不能加工的内部特征变为外部特征，然后根据定位和连接设计，将拆开的部分分别加工后再组装起来。以四脊极化器为例，现有的加工方式是按照结构功能首先将其拆分成3部分，即两端的连接法兰和中间的方腔；然后再将中间的方腔按脊片数量进行拆分，即沿方腔内壁拆分成4部分，两两一组。这种方法需要解决两大问题：一是铝制薄壁结构的加工变形问题，拆分出的单件，壁厚往往很小，2~3mm，并垂直布置厚度小于1mm的台阶状脊片，为控制加工过程中的变形，往往需要依赖高精度、高转速的加工设备，并结合经验、试切或仿真等方式对加工参数不断优化，从而确定出成熟的工艺方案；二是拆分成4部分加工，虽然降低了结构的复杂性和直接铣削加工的难度，但是增加了装配过程中的误差累积。此外，方腔拆分成4部分，就需要4组连接螺钉进行连接，大大增加了结构的重量，尤其对于重量敏感的产品来说，这是不允许的。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种小型高精度深腔四脊波导圆极化器的加工方法，该方法可减小加工误差，增强结构刚度，降低产品重量。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种小型高精度深腔四脊波导圆极化器的加工方法，包括如下步骤：

（1）将小型高精度深腔四脊波导圆极化器进行结构拆分；

（2）对拆分出的子结构进行定位设计；

（3）对拆分出的子结构进行连接设计；

（4）对拆分出的子结构进行其他辅助结构设计；

（5）对拆分出的子结构分别进行加工，其中，内腔特征及定位和连接特征加工到位，其余部分留出加工余量，待组装后再加工；

（6）组装子结构；

（7）加工法兰特征及步骤（5）遗留的特征，得到成品。

进一步的，步骤（1）中，小型高精度深腔四脊波导圆极化器的脊片段按脊片方向进行拆分，拆分数量小于脊片数量。

进一步的，步骤（1）中，沿中段的方腔的对角线将小型高精度深腔四脊波导圆极化器整体拆分成两部分；或者沿一组对称脊片的上下表面将小型高精度深腔四脊波导圆极化器整体拆分成三部分。