数控加工在雷达制造中的应用

1平面阵天线裂缝线源
裂缝线源是平面阵相扫天线的单元，在长达3~4米的波导壁上铣开若干中心间距一致、方向不同、角度不同、深度不同的等宽裂缝（见图1）。

以前在普通机床上加工时，采用了专门的夹具，但是由于设备、装夹、操作等各种因素的影响，完全[CM(22)符合设计要求的加工产品几乎没有。尽管两名操作者全神贯注，紧张操作，各裂缝的中心距、角度、宽度、深度仍有不同程度的超差，由于机床加工范围的限制，接刀引起的累计误差亦加大。为此，设计师只能降低要求，并由长波导改成分段加工，往往加工一批 线源要花费长达半年以上的时间，且质量也不理想。
现在加工近四米的裂缝线源，改由加工中心进行加工，尽管设计提高了精度要求，难度增加了，但由于采用程序数控加工和逐点采样补偿的处理，接刀自动测量定位，选择合适的进给切削速度和切削量，并采取必要的工艺保证措施，加工的线源切削面光洁，裂缝加工后没有毛刺，经三座标测量仪检验，各裂缝的各项指标完全符合要求，达到设计的精度要求，同批加工线源尺寸精度一致性好，加工周期为原来的三分之一。
2蛇形波导
蛇形波导是平面阵天线中的一重要部件，为减少因多个波导法兰连接引起的电磁波传输信号增益
损失，设计成整体机加工波导腔体与盖板焊接的结构形式，其中薄壁蛇形波导腔体（见图2）采用整体铝板机加工成形，由多个180°弯波导与直波导直接组合而成，要求各部的口径一致为× ；粗糙度 0.8mm，各弯波导中心距一致，为(68±0.03)mm；各直波导中的各偶合孔位置度要求高，为(L±0.015)mm，同时为与盖板焊接，并保证波导腔口径的尺寸，盖板上的蛇形定位台阶必须与蛇形波导腔体完全吻合。

经工艺分析，常规的机加工根本无法实现。采用多件弯板焊接，因变形难以控制，不能保证精度，且无法整形，而不能采用。只有采用数控机床加工才能保证各结构尺寸精度及形位公差的要求，通过试验，最终采用预加工后去应力，在加工中心上精加工一次加工成形到位，腔体内仅留极少量的抛光量，经检测各部尺寸达到设计要求，外形采用数控程序线切割加工成形。同样，盖板上的蛇形定位台阶采用数控加工，经焊前装配观察，腔体与盖板安装定位台阶全部配合适当，间隙均匀，为整体真空钎焊创造了良好的条件，从而实现了蛇形波导整体加工腔体，与盖板焊接成形的设计要求。 
3波导转换开关
雷达中常用的波导转换开关中的转子波导（见图3），要求六口波导口径尺寸一致，特别是各口径的分度要求正确、对称，一度成为加工中的难题。以前采用专用工装反复试切削、计量、修整，通常需半个月才能加工好，加工周期长，成品合格率低。在改由加工中心加工后，一次装夹，直波导、二弯波导的加工完全按程序设计进行，通过切削用量的合理安排，亦使加工应力和变形减小到最低，仅用二天，便完成精加工，经计量各分度要求和口径全部符合要求。

4馈电板
该构件为新型机载雷达天线面阵尺寸约Φ800mm×10mm，由多达100个左右多种不同尺寸要求的腔体构成的平面阵列天线（见图4），各腔体间中心距公差为0.02mm，底面及腔体壁厚仅为[CM(22]0.8mm，还有众多不同尺寸要求和位置要求的偶合孔。此外，为与盖板拼焊成一体，还需加工数百个严格控制尺寸的榫头，与盖板上相对应的榫头孔配合装配，间隙为0.01mm，加工后馈电板平面度要求为0.2mm。如此复杂的构件简直难以想象，仅这么多高精度榫头的加工就是很难的，不用说要求更高的腔体和偶合孔。此外，这么大的薄壁构件装夹、加工，如何防止变形翘曲，亦是一大难题。通过工艺研究、试验，在解决了工艺路线装夹定位的难题后，集中在程序编制上下功夫，确定了合理的切削路线，切削用量及补偿方式，经过近三个月的努力，终于圆满完成任务。经三座标测量仪检测，各项指标达到设计要求。通过小批量投产，证明该加工方法程序合理，加工周期亦相应缩短，获得用户的好评。
5功率合成器
功率合成器为一多处变截面的内导体（见图5）,由厚度1mm的铜板加工而成，各尺寸公差可允许±0.05mm。显而易见，采用程序控制线切割，即能很方便加工成形，只需注意防止变形,保持平整即可。

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6样机天线

某新研制雷达样机天线，面阵尺寸2860mm×1700mm，为偏置抛物面天线，准备采用钣金结构制造，但制造钣金成型模具周期长，赶不上研制进度，经研究探讨，为不影响研制计划进度，样机天线采用铝合金铸造、整体数控加工型面的方法，利用协作单位意大利jobl五轴加工中心切削型面，按期加工出产品，经三座标测量仪检测均方根误差为0.24mm，比钣金天线精度指标提高1倍，及时提供进行电性能测试，使新型雷达样机天馈系统测试任务如期完成。
诸如此类的典例还有如雷达馈源喇叭的成形加工，稳定平台框架、转台，高精度方位齿轮箱体的加工，各种异型密封槽的成形加工，及大型平面阵天线背架线源定位槽的加工等等，这些复杂加工件均为雷达中的关键和重要部件，都有较高的精度要求，加工难度大，加工的成败，精度的高低对雷达整机性能是至关重要的，而只有通过这些当代先进的数控加工技术和设备才能解决和满足如此复杂构件的加工。我们准备继续引进数控加工设备和技术，在普及机械CAD设计的基础上对复杂、高精度零部件进行CAM仿真分析，并与加工中心配合，使用UG-II三维设计软件，进行自动编程，实现CAD/CAE/CAPP/CAM一体化，进一步提高效率，使产品质量更上一个台阶。