CN104868222A - 3mm铁氧体开关的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微波器件领域，其公开了一种3mm铁氧体开关中Y形铁氧体基片的加工方法，包括以下步骤：在进行Y型铁氧体成型时，在纵向振动旋转超声波加工中，金刚石工具除以一定振幅作轴向超声频振动外，还作相对于铁氧体工件的高速旋转运动，并且铁氧体工件与金刚石工具间以一定的静压力相互作用。本发明的有益效果是：由于采用了旋转超声波加工方式，使得Y形铁氧体的加工精度得到了很大的提升，有效提高产品的生产效率与性能一致性。
Description
技术领域
本发明涉及微波器件领域，特别涉及一种3mm铁氧体开关的加工方法。
背景技术
随着微波系统越来越小、使用频率越来越高，传统使用广泛地8mm高速铁氧体开关已经不能满足现代科技的发展应用，随着频率的逐渐增加，高频毫米波的需求亦更加紧迫。近年来，各个毫米波系统研制单位在3mm频段的高速高性能开关的需求也越来越强烈，急切的希望找到一种快速且电气性能指标较好的毫米波开关；Y型铁氧体作为3mm高速铁氧体开关中的关键零部件，它的性能好坏直接关乎3mm铁氧体开关系统能否研制成功，而目前传统的Y形铁氧体加工方式已经不能满足高频器件的使用。3mm开关的尺寸很小，作为其配套的零部件，Y形铁氧体尺寸更小；在传统Y形铁氧体的加工制作中，将Y形铁氧体磁芯对称分为三块，每块的分区方法和磁化分布完全相同，如图1所示；最后将这三块铁氧体磁芯粘接成一个整体，形成Y形铁氧体。传统的Y形铁氧体加工技术问题及缺陷主要体现在以下两个方面：1.因铁氧体材料本身属于硬而脆的材料范畴，在传统的机加工方式下，极易使材料本身发生不可预期的断裂或产生微小裂纹，表面平整度和加工精度难以保证，而Y形铁氧体侧壁穿线槽的尺寸更加难以保证，且在槽四周极易产生微小裂纹，这些裂纹和尺寸的微小偏差对3mm高速铁氧体开关的性能影响极大；2.三块对称的铁氧体磁芯经过粘接形成一个整体，粘接工艺和贴合面加工精度的好坏直接影响到Y形铁氧体的微波性能，由于铁氧体磁芯尺寸小，故粘接成品合格率很低，同时现有技术中经过粘接后的Y形铁氧体，在显微镜下可以明显看到粘接面非常不规整。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种3mm铁氧体开关的加工方法，解决现有技术中加工技术精度低、操作难、一致性差、产品使用频带低等缺点的问题。
本发明解决现有技术问题所采用的技术方案是：设计和制造一种3mm铁氧体开关的加工方法，包括以下步骤：（A）将铁氧体块体切割成棒状样品；（B）采用纵向振动旋转超声波加工方法将铁氧体样品制作成所需要的“Y”型；（C）在“Y”形铁氧体样品的三个支臂上通过旋转超声钻削加工方法加工出所需的三个穿线孔；（D）将金属铜线通过“Y”铁氧体基片的穿线孔，并预留一部分长度；（E）将匹配陶瓷、绕至好后的铁氧体基片放置在预先加工好的腔体中并合腔；（F）外部绕制铜线接电路板以实现开关功能。
作为本发明的进一步改进：所述步骤（B）中，在纵向振动旋转超声波加工中，金刚石工具除以一定振幅作轴向超声频振动外，还作相对于铁氧体工件的高速旋转运动，并且铁氧体工件与金刚石工具间以一定的静压力相互作用。
作为本发明的进一步改进：所述步骤（B）中，所述铁氧体工件的局部应力将远远超过其的断裂极限，达到所需要的尺寸和精度都极高的“Y”形。
作为本发明的进一步改进：所述步骤（D）中，在旋转超声钻削中，金刚石工具与工件的高频断续接触加工以保证了孔加工时切削液顺利进入切削区,切削温度和切削力大大降低。
作为本发明的进一步改进： 3mm铁氧体开关通过改变通过铁氧体穿线槽的励磁线圈的脉冲电流来实现开关功能; 里面的Y形铁氧体尺寸小且精度高。
本发明的有益效果是：由于采用了旋转超声波加工方式，使得Y形铁氧体的加工精度得到了很大的提升，有效提高产品的生产效率与性能一致性。
附图说明
图1是本发明中传统的Y形铁氧体的结构示意图。
图2是本发明中超声波加工的铁氧体基片示意图。
图3是本发明中3mm铁氧体开关的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
一种3mm铁氧体开关的加工方法，包括以下步骤：（A）将铁氧体块体切割成棒状样品；（B）采用纵向振动旋转超声波加工方法将铁氧体样品制作成所需要的“Y”型；（C）在“Y”形铁氧体样品的三个支臂上通过旋转超声钻削加工方法加工出所需的三个穿线孔；（D）将金属铜线通过“Y”铁氧体基片的穿线孔，并预留一部分长度；（E）将匹配陶瓷、绕至好后的铁氧体基片放置在预先加工好的腔体中并合腔；（F）外部绕制铜线接电路板以实现开关功能。
所述步骤（B）中，在纵向振动旋转超声波加工中，金刚石工具除以一定振幅作轴向超声频振动外，还作相对于铁氧体工件的高速旋转运动，并且铁氧体工件与金刚石工具间以一定的静压力相互作用。
所述步骤（B）中，所述铁氧体工件的局部应力将远远超过其的断裂极限，达到所需要的尺寸和精度都极高的“Y”形。
所述步骤（D）中，在旋转超声钻削中，金刚石工具与工件的高频断续接触加工以保证了孔加工时切削液顺利进入切削区,切削温度和切削力大大降低。
3mm铁氧体开关通过改变通过铁氧体穿线槽的励磁线圈的脉冲电流来实现开关功能; 里面的Y形铁氧体尺寸小且精度高。一实施例中，其尺寸高1.2mm ，支臂宽0.42mm ，孔径0.37mm ，精度都在0.01mm。
在纵向振动旋转超声波加工中，金刚石工具除以一定振幅作轴向超声频振动外，还作相对于铁氧体工件的高速旋转运动，并且铁氧体工件与金刚石工具间以一定的静压力相互作用。而旋转超声钻削中，金刚石工具与工件的高频断续接触加工,保证了孔加工时切削液顺利进入切削区,切削温度和切削力大大降低。
在纵向振动旋转超声波加工中，金刚石工具除以一定振幅作轴向超声频振动外，还作相对于铁氧体工件的高速旋转运动，并且铁氧体工件与金刚石工具间以一定的静压力相互作用。在加工过程中，铁氧体工件的局部应力将远远超过其的断裂极限,导致铁氧体材料表面产生压痕,使工件上的微细裂纹得以产生和扩展，最后使铁氧体材料的微观局部破碎、去除，从而形成所需要的尺寸精度高、表面光滑平整的Y形铁氧体样品。
由于3mm铁氧体开关是通过改变通过铁氧体穿线槽的励磁线圈的脉冲电流来实现开关功能，频率极高，相应地，里面的Y形铁氧体尺寸极小，精度极高。由于所采用的铁氧体材料属于高强度的硬脆材料范畴，超声波在传播过程中,会引起介质质点交替的压缩与伸张,构成了介质间压力的变化,这种压力的变化将引起物质间机械效应，这样所述铁氧体工件的局部应力将远远超过其的断裂极限，从而达到所需要的尺寸和精度都极高的“Y”形。当对Y形铁氧体加工穿线孔时，旋转超声钻削中金刚石工具与工件的高频断续接触加工,保证了孔加工时切削液顺利进入切削区,切削温度和切削力大大降低,克服了普通钻削加工时出现的一系列问题,从而大大提高孔加工精度,避免裂纹和薄型材料边、角破裂问题。
图2是经过旋转超声波加工的Y形铁氧体样品；经过测试，采用此种方法加工的Y形铁氧体在3mm高速铁氧体开关系统中进行使用，产品各项测试指标均很好地满足了设计要求。图3为3mm铁氧体开关示意图。
本发明的Y形铁氧体其加工制作方法与传统的Y形铁氧体相比有本质上的区别，由于采用了旋转超声波加工方式，使得Y形铁氧体的加工精度得到了很大的提升，有效提高产品的生产效率与性能一致性；因为该Y形铁氧体的加工精度提升，使得3mm高速铁氧体开关的设计制作成为可能，对机载、星载毫米波雷达及星继通讯等高技术领域影响巨大；同样适合于其它复杂结构外形的铁氧体高精度微细加工。
具体加工方法为：
（1）将Li铁氧体块体切割成棒状样品；
（2）采用纵向振动旋转超声波加工方法将铁氧体样品制作成所需要的“Y”型；
（3）在“Y”形铁氧体样品的三个支臂上通过旋转超声钻削加工方法加工出所需的三个穿线孔；
（4）将金属铜线通过“Y”铁氧体基片的穿线孔，并预留一部分长度；
（5）将匹配陶瓷、绕至好后的铁氧体基片放置在预先加工好的腔体中，合腔；
（6）外部绕制铜线接电路板，实现开关功能。
一种3mm铁氧体开关，包括上下腔、铁氧体基片、匹配陶瓷、电路板等，整体形状为长方形。所述的铁氧体基片为“Y”形结构，且三个支臂上有同一直径、高度的穿线孔。所述的铁氧体基片三个支臂为一个整体，各个支臂之间角度为120°。所述的铁氧体基片上下表面光滑平整，无微小裂纹。所述穿线孔均布在支臂正中，周围无裂纹。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种3mm铁氧体开关的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：（A）将铁氧体块体切割成棒状样品；（B）采用纵向振动旋转超声波加工方法将铁氧体样品制作成所需要的“Y”型；（C）在“Y”形铁氧体样品的三个支臂上通过旋转超声钻削加工方法加工出所需的三个穿线孔；（D）将金属铜线通过“Y”铁氧体基片的穿线孔，并预留一部分长度；（E）将匹配陶瓷、绕至好后的铁氧体基片放置在预先加工好的腔体中并合腔；（F）外部绕制铜线接电路板以实现开关功能。
2. 根据权利要求1所述3mm铁氧体开关的加工方法，其特征在于：所述步骤（B）中，在纵向振动旋转超声波加工中，金刚石工具除以一定振幅作轴向超声频振动外，还作相对于铁氧体工件的高速旋转运动，并且铁氧体工件与金刚石工具间以一定的静压力相互作用。
3.根据权利要求1所述3mm铁氧体开关的加工方法，其特征在于：所述步骤（B）中，所述铁氧体工件的局部应力将远远超过其的断裂极限，达到所需要的尺寸和精度都极高的“Y”形。
4.根据权利要求1所述3mm铁氧体开关的加工方法，其特征在于：所述步骤（D）中，在旋转超声钻削中，金刚石工具与工件的高频断续接触加工以保证了孔加工时切削液顺利进入切削区,切削温度和切削力大大降低。
5.根据权利要求1所述3mm铁氧体开关的加工方法，其特征在于：3mm铁氧体开关通过改变通过铁氧体穿线槽的励磁线圈的脉冲电流来实现开关功能; 里面的Y形铁氧体尺寸小且精度高。
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