數控加工在雷達制造中的應用

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，但是由于設備、裝夾、操作等各種因素的影響，完全[CM(22)符合設計要求的加工產品幾乎沒有。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，設計師只能降低要求，并由長波導改成分段加工，往往加工一批 線源要花費長達半年以上的時間，且質量也不理想。
現在加工近四米的裂縫線源，改由加工中心進行加工，盡管設計提高了精度要求，難度增加了，但由于采用程序數控加工和逐點采樣補償的處理，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，經三座標測量儀檢驗，各裂縫的各項指標完全符合要求，達到設計的精度要求，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
蛇形波導是平面陣天線中的一重要部件，為減少因多個波導法蘭連接引起的電磁波傳輸信號增益
損失，設計成整體機加工波導腔體與蓋板焊接的結構形式，其中薄壁蛇形波導腔體（見圖2）采用整體鋁板機加工成形，由多個180°彎波導與直波導直接組合而成，要求各部的口徑一致為× ；粗糙度 0.8mm，各彎波導中心距一致，為(68±0.03)mm；各直波導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，并保證波導腔口徑的尺寸，蓋板上的蛇形定位臺階必須與蛇形波導腔體完全吻合。

經工藝分析，常規的機加工根本無法實現。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。只有采用數控機床加工才能保證各結構尺寸精度及形位公差的要求，通過試驗，最終采用預加工后去應力，在加工中心上精加工一次加工成形到位，腔體內僅留極少量的拋光量，經檢測各部尺寸達到設計要求，外形采用數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控加工，經焊前裝配觀察，腔體與蓋板安裝定位臺階全部配合適當，間隙均勻，為整體真空釬焊創造了良好的條件，從而實現了蛇形波導整體加工腔體，與蓋板焊接成形的設計要求。 
3波導轉換開關
雷達中常用的波導轉換開關中的轉子波導（見圖3），要求六口波導口徑尺寸一致，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、二彎波導的加工完全按程序設計進行，通過切削用量的合理安排，亦使加工應力和變形減小到最低，僅用二天，便完成精加工，經計量各分度要求和口徑全部符合要求。

4饋電板
該構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，還需加工數百個嚴格控制尺寸的榫頭，與蓋板上相對應的榫頭孔配合裝配，間隙為0.01mm，加工后饋電板平面度要求為0.2mm。如此復雜的構件簡直難以想象，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，經過近三個月的努力，終于圓滿完成任務。經三座標測量儀檢測，各項指標達到設計要求。通過小批量投產，證明該加工方法程序合理，加工周期亦相應縮短，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導體（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，準備采用鈑金結構制造，但制造鈑金成型模具周期長，趕不上研制進度，經研究探討，為不影響研制計劃進度，樣機天線采用鋁合金鑄造、整體數控加工型面的方法，利用協作單位意大利jobl五軸加工中心切削型面，按期加工出產品，經三座標測量儀檢測均方根誤差為0.24mm，比鈑金天線精度指標提高1倍，及時提供進行電性能測試，使新型雷達樣機天饋系統測試任務如期完成。
諸如此類的典例還有如雷達饋源喇叭的成形加工，穩定平臺框架、轉臺，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，這些復雜加工件均為雷達中的關鍵和重要部件，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重要的，而只有通過這些當代先進的數控加工技術和設備才能解決和滿足如此復雜構件的加工。我們準備繼續引進數控加工設備和技術，在普及機械CAD設計的基礎上對復雜、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三維設計軟件，進行自動編程，實現CAD/CAE/CAPP/CAM一體化，進一步提高效率，使產品質量更上一個臺階。