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一种用于高节距精度螺旋线的芯杆以及芯杆的制作方法.pdf

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一种 用于 高节距 精度 螺旋线 以及 制作方法
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摘要
申请专利号:

CN201210048968.2

申请日:

2012.02.29

公开号:

CN102592915B

公开日:

2015.01.28

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):H01J 9/00申请日:20120229|||公开
IPC分类号: H01J9/00; H01F41/06; B23P15/00 主分类号: H01J9/00
申请人: 安徽华东光电技术研究所
发明人: 张文丙; 朱刚; 刘志意; 谢智能; 白卫星; 王瑞; 苏靖; 董晨
地址: 241000 安徽省芜湖市弋江区城南高新技术开发区华厦科技园
优先权:
专利代理机构: 芜湖安汇知识产权代理有限公司 34107 代理人: 宫轶琳
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN201210048968.2

授权太阳城集团号:

太阳城集团102592915B||||||

法律状态太阳城集团日:

2015.01.28|||2012.09.19|||2012.07.18

法律状态类型:

太阳城集团授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

本发明公开了一种用于高节距精度螺旋线的芯杆以及芯杆的制作方法,依次包括工艺段(1)、孔状结构(2)、螺旋线绕制段(3)、平面结构(4)和工艺段(1),螺旋线绕制段(3)位于中间位置,其一端是孔状结构(2),另一端是平面结构(4),孔状结构(2)和平面结构(4)的另一端均是工艺段(1);工艺段(1)和螺旋线绕制段(3)的直径相同,且两者的外圆周表面上均设有镀层(5)。具有上述特殊结构的该种用于高节距精度螺旋线的芯杆在芯杆轴向方面,一端采用孔状结构,在绕制螺旋线时,将螺旋线的带材插入到孔中开始绕制;绕制结束时,螺旋线会经另一端的平面结构的台阶固定住,从而解决了螺旋线绕制时的固定问题。

权利要求书

1.一种用于高节距精度螺旋线的芯杆,其特征在于:所述的芯杆为细长
的直线结构,依次包括工艺段(1)、孔状结构(2)、螺旋线绕制段(3)、平面
结构(4)和工艺段(1),所述的螺旋线绕制段(3)位于中间位置,其一端是
孔状结构(2),另一端是平面结构(4),孔状结构(2)和平面结构(4)的另
一端均是工艺段(1);所述的孔状结构(2)的外径略小于螺旋线绕制段(3)
的外径,孔状结构(2)上设有通孔,且通孔的轴线与孔状结构(2)的轴线垂
直相交;所述的平面结构(4)的外径略小于螺旋线绕制段(3)的外径,平面
结构(4)上平面距离其外圆的距离大于平面结构(4)的半径;所述的工艺段
(1)和螺旋线绕制段(3)的直径相同,且两者的外圆周表面上均设有镀层(5)。
2.根据权利要求1所述的一种用于高节距精度螺旋线的芯杆,其特征在
于:所述的镀层(5)的材料为金属铬,镀层(5)的厚度为螺旋线绕制段(3)
直径的5%-8%,且镀层(5)的厚度与螺旋线绕制段(3)直径的和等于螺旋线
的内径。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于高节距精度螺旋线的芯杆,其特征
在于:所述的芯杆在每100mm的长度方向上的直线度在0.05mm以内,外径方
向的精度在0.005mm以内,且大于螺旋线内径的精度,镀层(5)的外表面的
光洁度为
4.一种用于制作权利要求1-3任一项权利要求所述的芯杆的方法,其特征
在于:所述的制作方法包括,
1)下料,毛坯为直径1.5mm的钼杆,长度250mm;
2)对芯杆毛坯进行退火处理;
3)对退火后的钼杆用钳工进行校直处理,保证直线度为0.05mm;
4)在无心磨床上对钼杆进行磨外圆,直径尺寸为1.25mm,每次切削量不
超过0.05mm,磨加工后外径表面光洁度为
5)车加工端面,芯杆的总长度为245mm,加工孔状结构(2)和平面结构
(4)的外径,外径尺寸为1.15mm,这两段的长度分别为20mm,车外径时前段
采用弹簧夹头夹紧芯杆,尾端用顶针固定,车削时撤到头离夹紧位置不超过
25mm;
6)用钻床对孔状结构(2)进行钻孔,采用合金钻头,先采用直径0.8mm
的定中心孔,再采用0.4mm的打通孔,钻孔时钻床的速度为1000转/分以上,
钻头刃口的跳动不超过0.02mm;
7)用铣床对钼杆的平面结构(4)加工平面,采用合金铣刀,加工深度为
0.25mm,铣加工时为了不伤害芯杆的外径,采用柔性夹具固定芯杆;
8)对机械加工好的芯杆采用钳工进行校直处理,直线度为0.05mm;
9)对校直后的芯杆进行去油、酸洗,然后采用化学镀铬的镀膜方式,铬
层的厚度为0.1mm-0.12mm,镀铬时整体镀,镀层均匀;
10)对镀铬后的芯杆在无心磨床上进行磨外圆加工,外径为1.35mm,精
度在0.005mm以内,即可完成芯杆的制作。
5.根据权利要求4所述的一种用于制作芯杆的方法,其特征在于:对芯杆
毛坯采用氢气炉进行退火处理,在850±10℃时保温30-40min,升降温速度不
大于30℃/min,退火时保证芯杆横排布置,不能交叉排列。

说明书

一种用于高节距精度螺旋线的芯杆以及芯杆的制作方法

技术领域

本发明涉及微波电真空中行波管的慢波组件的制造领域,尤其是涉及一种
用于高节距精度螺旋线的芯杆以及芯杆的制作方法。

背景技术

在微波电真空领域中,行波管是将带宽和增益结合的最好的器件,其中螺
旋线行波管应用最为广泛,其高频电路一般是一根螺旋线型金属丝或者金属
带,由三根或更多介质杆夹持并固定在金属管壳内。螺旋线型金属丝的基本作
用是提供一个轴向传播速度接近电子运动速度并具有足够强的轴向电场的高
频电磁波,使电磁波与电子注相互作用使信号得到放大。金属丝被称做为螺旋
线,为高频能量与和电子束能量交换和高频能量传输的载体,金属丝材料一
般为带状结构,在行波管内部使用时为弹簧状,具有一定的内外径和一定的节
距。螺旋线内外径尺寸比较小,外径由带材的厚度决定,一般随工作频率的增
大呈递减趋势,且精度要求高,是影响行波管主要参数的关键部件。

螺旋线材料一般为难熔金属钼,钼材通过特制的车床绕制在芯杆上,绕制
结束后取下芯杆和螺旋线,然后进行后续的热处理、机械处理和化学处理,在
这些后续的处理中钼材一直固定在芯杆上,保持绕制时的节距,在处理结束后
取下芯杆,螺旋线就制作结束。

由于工作频率高,螺旋线的尺寸比较小,从而要求芯杆直径小,一般在
1-2mm之间;长度长,在150-300mm之间;直径方向精度高,一般精度在0.003
到0.005mm。在这个细长杆上进行螺旋线的绕制,并且形成一定节距精度的要
求,而且还要在螺旋线制作后无损伤情况下取出,这样对芯杆的结构设计提出
了一个很大的难题,同时,在芯杆结构设计中需要在那么细的芯杆上进行磨、
车、铣、钻等机械加工,也给芯杆的制造工艺提出了一个难题。现有的芯杆及
其制作尚无法满足上述工艺要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的问题提供一种用于
高节距精度螺旋线的芯杆以及芯杆的制作方法,其目的是在保证绕制出的螺旋
线具备高精度的前提下保证高精度螺旋线节距以及直径无损伤的取出,同时对
已设计好结构的芯杆进行磨、车、铣钻等机械加工,保证镀膜处理的外径尺寸
精度要求,保证处理过程的芯杆直线度和外径精度要求。

本发明的技术方案是该种用于高节距精度螺旋线的芯杆为细长的直线结
构,依次包括工艺段、孔状结构、螺旋线绕制段、平面结构和工艺段,所述的
螺旋线绕制段位于中间位置,其一端是孔状结构,另一端是平面结构,孔状结
构和平面结构的另一端均是工艺段;所述的孔状结构的外径略小于螺旋线绕制
段的外径,孔状结构上设有通孔,且通孔的轴线与孔状结构的轴线垂直相交;
所述的平面结构的外径略小于螺旋线绕制段的外径,平面结构上平面距离其外
圆的距离大于平面结构的半径;所述的工艺段和螺旋线绕制段的直径相同,且
两者的外圆周表面上均设有镀层。

所述的镀层的材料为金属铬,镀层的厚度为螺旋线绕制段直径的5%-8%,
且镀层的厚度与螺旋线绕制段直径的和等于螺旋线的内径。

所述的芯杆在每100mm的长度方向上的直线度在0.05mm以内,外径方向
的精度在0.005mm以内,且大于螺旋线内径的精度,镀层的外表面的光洁度为

一种用于制作上述芯杆的方法包括:

1)下料,毛坯为直径1.5mm的钼杆,长度250mm;

2)对芯杆毛坯进行退火处理;

3)对退火后的钼杆用钳工进行校直处理,保证直线度为0.05mm;

4)在无心磨床上对钼杆进行磨外圆,直径尺寸为1.25mm,每次切削量不
超过0.05mm,磨加工后外径表面光洁度为

5)车加工端面,芯杆的总长度为245mm,加工孔状结构和平面结构的外
径,外径尺寸为1.15mm,这两段的长度分别为20mm,车外径时前段采用弹簧
夹头夹紧芯杆,尾端用顶针固定,车削时撤到头离夹紧位置不超过25mm;

6)用钻床对孔状结构进行钻孔,采用合金钻头,先采用直径0.8mm的定
中心孔,再采用0.4mm的打通孔,钻孔时钻床的速度为1000转/分以上,钻头
刃口的跳动不超过0.02mm;

7)用铣床对钼杆的平面结构加工平面,采用合金铣刀,加工深度为
0.25mm,铣加工时为了不伤害芯杆的外径,采用柔性夹具固定芯杆;

8)对机械加工好的芯杆采用钳工进行校直处理,直线度为0.05mm;

9)对校直后的芯杆进行去油、酸洗,然后采用化学镀铬的镀膜方式,铬
层的厚度为0.1mm-0.12mm,镀铬时整体镀,镀层均匀;

10)对镀铬后的芯杆在无心磨床上进行磨外圆加工,外径为1.35mm,精
度在0.005mm以内,即可完成芯杆的制作。

对芯杆毛坯采用氢气炉进行退火处理,在850±10℃时保温30-40min,升
降温速度不大于30℃/min,退火时保证芯杆横排布置,不能交叉排列。

具有上述结构的该种用于高节距精度螺旋线的芯杆及其制作方法具有以
下优点:

1.该种用于高节距精度螺旋线的芯杆在芯杆轴向方面,一端采用孔状结
构,在绕制螺旋线时,将螺旋线的带材插入到孔中开始绕制;绕制结束时,螺
旋线会经另一端的平面结构的台阶固定住,从而解决了螺旋线绕制时的固定问
题。

2.该种用于高节距精度螺旋线的芯杆其芯杆外径和直线度的精度保证了
螺旋线绕制时的内径精度和直线度问题;芯杆在制作时外表面采用镀膜处理技
术,当螺旋线制作结束后,去除掉镀膜层,螺旋线和芯杆间会存在一定的间隙,
从而保证螺旋线能够无损伤的取出。

3.该种用于高节距精度螺旋线的芯杆的制作方法能够满足细小芯杆多种
机械加工方式的要求,可以避免镀膜后难以控制径向尺寸的问题,同时能够保
证芯杆的直线度和外径精度,制作的芯杆外径最小为1.2mm,直线度可控制在
0.05mm以内,外径精度为0.005mm以内。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明:

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1所示结构的俯视结构示意图。

在图1-2中,1:工艺段;2:孔状结构;3:螺旋线绕制段;4:平面结构;
5:镀层。

具体实施方式

由图1-2所示结构结合可知,该种用于高节距精度螺旋线的芯杆为细长的
直线结构,依次包括工艺段1、孔状结构2、螺旋线绕制段3、平面结构4和
工艺段1,螺旋线绕制段3位于中间位置,其一端是孔状结构2,另一端是平
面结构4,孔状结构2和平面结构4的另一端均是工艺段1;孔状结构2的外
径略小于螺旋线绕制段3的外径,孔状结构2的长度取决于绕制螺旋线夹具尺
寸,一般为15mm-20mm,孔状结构2上设有通孔,且通孔的轴线与孔状结构2
的轴线垂直相交;平面结构4的外径略小于螺旋线绕制段4的外径,平面结构
4上平面距离其外圆的距离大于平面结构4的半径;工艺段1和螺旋线绕制段
3的直径相同,且两者的外圆周表面上均设有镀层5。工艺段1用于芯杆绕制
时芯杆的夹紧,其长度取决于夹紧夹具。镀层5的材料为金属铬,采用化学镀
铬方式,镀层5的厚度为螺旋线绕制段3直径的5%-8%,经过对镀层5进行机
械加工后,镀层5的厚度与螺旋线绕制段3直径的和等于螺旋线的内径,X波
段行波管芯杆的直径一般在1.2mm-2.0mm范围内。

芯杆在每100mm的长度方向上的直线度在0.05mm以内,外径方向的精度
在0.005mm以内,且大于螺旋线内径的精度,镀层5的外表面的光洁度为。

用于制作上述芯杆的方法包括:

1)下料,毛坯为直径1.5mm的钼杆,长度250mm;

2)对芯杆毛坯采用氢气炉进行退火处理,在850±10℃时保温30-40min,
升降温速度不大于30℃/min,退火时保证芯杆横排布置,不能交叉排列;

3)对退火后的钼杆用钳工进行校直处理,保证直线度为0.05mm;

4)在无心磨床上对钼杆进行磨外圆,直径尺寸为1.25mm,每次切削量不
超过0.05mm,磨加工后外径表面光洁度为

5)车加工端面,芯杆的总长度为245mm,加工孔状结构2和平面结构4
的外径,外径尺寸为1.15mm,这两段的长度分别为20mm,车外径时前段采用
弹簧夹头夹紧芯杆,尾端用顶针固定,车削时撤到头离夹紧位置不超过25mm;

6)用钻床对孔状结构2进行钻孔,采用合金钻头,先采用直径0.8mm的
定中心孔,再采用0.4mm的打通孔,钻孔时钻床的速度为1000转/分以上,钻
头刃口的跳动不超过0.02mm;

7)用铣床对钼杆的平面结构4加工平面,采用合金铣刀,加工深度为
0.25mm,铣加工时为了不伤害芯杆的外径,采用柔性夹具固定芯杆;

8)对机械加工好的芯杆采用钳工进行校直处理,直线度为0.05mm;

9)对校直后的芯杆进行去油、酸洗,然后采用化学镀铬的镀膜方式,铬
层的厚度为0.1mm-0.12mm,镀铬时整体镀,镀层均匀;

10)对镀铬后的芯杆在无心磨床上进行磨外圆加工,外径为1.35mm,精
度在0.005mm以内,即可完成芯杆的制作。

该种用于高节距精度螺旋线的芯杆在外径精度和直线度上均为高精度。在
芯杆轴向方面,一端采用孔状结构2,一端为平面结构4,在绕制螺旋线时,
将螺旋线的带材插入到孔中开始绕制;绕制结束时,螺旋线会经平面结构4
的台阶固定住。芯杆外径和直线度的精度保证绕制时螺旋线的绕制时内径精度
和直线度问题。芯杆在制作时外表面采用镀膜处理技术,这样螺旋线制作结束
后,采用化学方法去除掉镀膜层,螺旋线和芯杆间会存在一定的间隙,螺旋线
就可以无损伤的取出。

采用上述方法制作出的芯杆外径最小为1.2mm,直线度可控制在0.05mm
以内,外径精度为0.005mm以内,这种芯杆可以用于X波段行波管的螺旋线绕
制,可以应用于螺旋线行波管的慢波系统。在X波段某行波管中,采取这种芯
杆的绕制的螺旋线,输出功率在200W以上,增益在40dB以上。

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