數(shù)控加工在雷達制造中的應(yīng)用

1平面陣天線裂縫線源
裂縫線源是平面陣相掃天線的單元，在長達3~4米的波導(dǎo)壁上銑開若干中心間距一致、方向不同、角度不同、深度不同的等寬裂縫（見圖1）。

以前在普通機床上加工時，采用了專門的夾具，但是由于設(shè)備、裝夾、操作等各種因素的影響，完全[CM(22)符合設(shè)計要求的加工產(chǎn)品幾乎沒有。盡管兩名操作者全神貫注，緊張操作，各裂縫的中心距、角度、寬度、深度仍有不同程度的超差，由于機床加工范圍的限制，接刀引起的累計誤差亦加大。為此，設(shè)計師只能降低要求，并由長波導(dǎo)改成分段加工，往往加工一批 線源要花費長達半年以上的時間，且質(zhì)量也不理想。
現(xiàn)在加工近四米的裂縫線源，改由加工中心進行加工，盡管設(shè)計提高了精度要求，難度增加了，但由于采用程序數(shù)控加工和逐點采樣補償?shù)奶幚?，接刀自動測量定位，選擇合適的進給切削速度和切削量，并采取必要的工藝保證措施，加工的線源切削面光潔，裂縫加工后沒有毛刺，經(jīng)三座標(biāo)測量儀檢驗，各裂縫的各項指標(biāo)完全符合要求，達到設(shè)計的精度要求，同批加工線源尺寸精度一致性好，加工周期為原來的三分之一。
2蛇形波導(dǎo)
蛇形波導(dǎo)是平面陣天線中的一重要部件，為減少因多個波導(dǎo)法蘭連接引起的電磁波傳輸信號增益
損失，設(shè)計成整體機加工波導(dǎo)腔體與蓋板焊接的結(jié)構(gòu)形式，其中薄壁蛇形波導(dǎo)腔體（見圖2）采用整體鋁板機加工成形，由多個180°彎波導(dǎo)與直波導(dǎo)直接組合而成，要求各部的口徑一致為× ；粗糙度 0.8mm，各彎波導(dǎo)中心距一致，為(68±0.03)mm；各直波導(dǎo)中的各偶合孔位置度要求高，為(L±0.015)mm，同時為與蓋板焊接，并保證波導(dǎo)腔口徑的尺寸，蓋板上的蛇形定位臺階必須與蛇形波導(dǎo)腔體完全吻合。

經(jīng)工藝分析，常規(guī)的機加工根本無法實現(xiàn)。采用多件彎板焊接，因變形難以控制，不能保證精度，且無法整形，而不能采用。只有采用數(shù)控機床加工才能保證各結(jié)構(gòu)尺寸精度及形位公差的要求，通過試驗，最終采用預(yù)加工后去應(yīng)力，在加工中心上精加工一次加工成形到位，腔體內(nèi)僅留極少量的拋光量，經(jīng)檢測各部尺寸達到設(shè)計要求，外形采用數(shù)控程序線切割加工成形。同樣，蓋板上的蛇形定位臺階采用數(shù)控加工，經(jīng)焊前裝配觀察，腔體與蓋板安裝定位臺階全部配合適當(dāng)，間隙均勻，為整體真空釬焊創(chuàng)造了良好的條件，從而實現(xiàn)了蛇形波導(dǎo)整體加工腔體，與蓋板焊接成形的設(shè)計要求。 
3波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)
雷達中常用的波導(dǎo)轉(zhuǎn)換開關(guān)中的轉(zhuǎn)子波導(dǎo)（見圖3），要求六口波導(dǎo)口徑尺寸一致，特別是各口徑的分度要求正確、對稱，一度成為加工中的難題。以前采用專用工裝反復(fù)試切削、計量、修整，通常需半個月才能加工好，加工周期長，成品合格率低。在改由加工中心加工后，一次裝夾，直波導(dǎo)、二彎波導(dǎo)的加工完全按程序設(shè)計進行，通過切削用量的合理安排，亦使加工應(yīng)力和變形減小到最低，僅用二天，便完成精加工，經(jīng)計量各分度要求和口徑全部符合要求。

4饋電板
該構(gòu)件為新型機載雷達天線面陣尺寸約Φ800mm×10mm，由多達100個左右多種不同尺寸要求的腔體構(gòu)成的平面陣列天線（見圖4），各腔體間中心距公差為0.02mm，底面及腔體壁厚僅為[CM(22]0.8mm，還有眾多不同尺寸要求和位置要求的偶合孔。此外，為與蓋板拼焊成一體，還需加工數(shù)百個嚴(yán)格控制尺寸的榫頭，與蓋板上相對應(yīng)的榫頭孔配合裝配，間隙為0.01mm，加工后饋電板平面度要求為0.2mm。如此復(fù)雜的構(gòu)件簡直難以想象，僅這么多高精度榫頭的加工就是很難的，不用說要求更高的腔體和偶合孔。此外，這么大的薄壁構(gòu)件裝夾、加工，如何防止變形翹曲，亦是一大難題。通過工藝研究、試驗，在解決了工藝路線裝夾定位的難題后，集中在程序編制上下功夫，確定了合理的切削路線，切削用量及補償方式，經(jīng)過近三個月的努力，終于圓滿完成任務(wù)。經(jīng)三座標(biāo)測量儀檢測，各項指標(biāo)達到設(shè)計要求。通過小批量投產(chǎn)，證明該加工方法程序合理，加工周期亦相應(yīng)縮短，獲得用戶的好評。
5功率合成器
功率合成器為一多處變截面的內(nèi)導(dǎo)體（見圖5）,由厚度1mm的銅板加工而成，各尺寸公差可允許±0.05mm。顯而易見，采用程序控制線切割，即能很方便加工成形，只需注意防止變形,保持平整即可。

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6樣機天線

某新研制雷達樣機天線，面陣尺寸2860mm×1700mm，為偏置拋物面天線，準(zhǔn)備采用鈑金結(jié)構(gòu)制造，但制造鈑金成型模具周期長，趕不上研制進度，經(jīng)研究探討，為不影響研制計劃進度，樣機天線采用鋁合金鑄造、整體數(shù)控加工型面的方法，利用協(xié)作單位意大利jobl五軸加工中心切削型面，按期加工出產(chǎn)品，經(jīng)三座標(biāo)測量儀檢測均方根誤差為0.24mm，比鈑金天線精度指標(biāo)提高1倍，及時提供進行電性能測試，使新型雷達樣機天饋系統(tǒng)測試任務(wù)如期完成。
諸如此類的典例還有如雷達饋源喇叭的成形加工，穩(wěn)定平臺框架、轉(zhuǎn)臺，高精度方位齒輪箱體的加工，各種異型密封槽的成形加工，及大型平面陣天線背架線源定位槽的加工等等，這些復(fù)雜加工件均為雷達中的關(guān)鍵和重要部件，都有較高的精度要求，加工難度大，加工的成敗，精度的高低對雷達整機性能是至關(guān)重要的，而只有通過這些當(dāng)代先進的數(shù)控加工技術(shù)和設(shè)備才能解決和滿足如此復(fù)雜構(gòu)件的加工。我們準(zhǔn)備繼續(xù)引進數(shù)控加工設(shè)備和技術(shù)，在普及機械CAD設(shè)計的基礎(chǔ)上對復(fù)雜、高精度零部件進行CAM仿真分析，并與加工中心配合，使用UG-II三維設(shè)計軟件，進行自動編程，實現(xiàn)CAD/CAE/CAPP/CAM一體化，進一步提高效率，使產(chǎn)品質(zhì)量更上一個臺階。