CN113814757A - 一种极化器加工装置和加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种极化器加工装置和加工方法，涉及极化器领域，极化器加工装置，包括基座组件、芯轴和压块，所述基座组件具有两个支撑部，每个所述支撑部上分别可拆卸的安装有所述压块，所述芯轴可拆卸的穿在两个所述支撑部内，所述芯轴具有两个基准面，两个所述基准面的上端相向倾斜，所述芯轴的顶面具有水平的Z轴定位面。加工方法，采用所述极化器加工装置实现，利用芯轴进行刀具找正。极化器打孔精度有了明显改观。找正和极化器定位方便快捷，生产效率提高了80％，大大缩短了打孔生产周期。

Description

一种极化器加工装置和加工方法

技术领域

本发明涉及极化器领域，具体涉及极化器加工装置和加工方法。

背景技术

极化器(见附图4)是某型号跟踪成像雷达中馈源组件的重要零部件，该极化器波导腔的四个棱上需要插132个电感销，所以要求在腔体的四个棱上加工132个螺纹孔并沉孔，极化器波导腔的棱边上的电感销螺纹孔孔位精度直接影响雷达中馈源组件的电气性能，所有孔的轴向均沿内腔对角线方向，孔位精度要求0.04，孔深精度要求0.02。

其棱边上的螺纹孔及沉孔在数控铣加工过程中有以下难点：通常用用V型铁+虎钳装夹定位的方法只能是以腔体外形作为基准找正定位加工孔。内腔与外形本身存在公差，加上内腔与端面不垂直，找正困难，造成外形和内腔的形位误差；孔的深度公差±0.02，难以找到基准，孔深尺寸不易保证；孔的定位基准难找，难以与轴线平行，易与对孔轴线的偏离；轴向夹紧力不易控制，易夹变形。加工质量难以保证，加工效率低下，亟待优化解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何加工零件棱边处的安装孔和沉孔。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种极化器加工装置，包括基座组件、芯轴和压块，所述基座组件具有两个支撑部，每个所述支撑部上分别可拆卸的安装有所述压块，所述芯轴可拆卸的穿在两个所述支撑部内，所述芯轴具有两个基准面，两个所述基准面的上端相向倾斜，所述芯轴的顶面具有水平的Z轴定位面。

本发明的有益效果是：由于极化器的内腔为波导腔，其加工精度较高，为保证极化器上安装孔和沉孔的加工精度，以内腔的两个相邻内壁作为基准与两个基准面抵接定位，由于两个基准面的夹角与极化器内壁的夹角相同，因而波导腔的棱边与芯轴的轴线实现对中。再利用Z轴定位面作为Z轴原点，从而确定孔与Z轴定位面的相对位置，可以减少Z轴加工误差，从而达到要求的加工精度。使用时，加工完内腔的极化器套在芯轴的外侧，芯轴安装至支撑部，随后用压块压紧极化器的外壁，极化器收到芯轴的支撑，易夹紧、不易变形。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述芯轴的至少一侧具有竖直的Y轴定位面。

采用上述进一步方案的有益效果是：利用芯轴的Y轴定位面可实现Y轴的对正，确保极化器加工时在Y轴上精度。避免利用极化器外形对正，造成因极化器外形精度而产生的误差。

进一步，所述芯轴的至少一端伸出所述支撑部。

采用上述进一步方案的有益效果是：可以在安装完极化器后。再进行刀具对正。

进一步，还包括压紧螺栓，所述压块通过所述压紧螺栓与所述支撑部可拆卸连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用压紧螺栓调节压块的高度，调节方便。

进一步，所述芯轴的两侧对称。

采用上述进一步方案的有益效果是：便于加工，利用Y轴定位面计算芯轴轴线位置时，计算简便。

进一步，所述基座组件包括底座和两个支座，两个所述支座分别固定于所述底座的两端上，并形成所述支撑部。

本发明还提供一种加工方法，采用所述极化器加工装置实现，包括：

调整Z轴定位面至水平，将极化器加工装置固定于机床上，

机床的第一刀具在Z轴定位面进行Z轴找正，将极化器套在芯轴的外侧，极化器内腔的两个相邻内壁分别与两个基准面抵接定位，

机床的第一刀具进行X轴找正，

机床的第一刀具进行Y轴找正，

第一刀具在极化器上加工安装孔。

有益效果是：极化器加工装置应用于极化器棱边上的安装孔加工，使得打孔精度有了明显改观。找正和极化器定位方便快捷，生产效率提高了80％，大大缩短了打孔生产周期，解决了长期以来一直诟病的螺安装孔加工精度超差、一致性差的问题，大幅提高了加工效率，极化器精度高。

进一步，所述刀具在极化器上加工安装孔具体包括：根据极化器波导腔的尺寸计算出安装孔的下端与Z轴定位面的距离差Z₁，确定所述安装孔在X轴和Y轴的坐标(X₁，Y₁)，以Z轴定位面为Z轴原点，其高度记为Z₀，在坐标(X₁，Y₁)处，第一刀具沿Z轴加工至Z₁处。

采用上述进一步方案的有益效果是：多个安装孔的深度一致性好，精度高。

进一步，还包括加工沉孔：所述沉孔的直径大于所述安装孔，且所述沉孔的高度小于所述安装孔的高度，根据极化器波导腔的尺寸计算出沉孔的下端与Z轴定位面的距离差Z₂，将第一刀具更换为直径更大的第二刀具，在坐标(X₁，Y₁)处，第二刀具沿Z轴加工至Z₂。

采用上述进一步方案的有益效果是：沉孔精度高，深度一致性好。

进一步，所述第一刀具在极化器上加工安装孔具体包括：沿极化器的长度方向间隔加工多个所述安装孔，所述安装孔为螺纹孔。

采用上述进一步方案的有益效果是：安装孔用于安装电感销，安装便捷。

附图说明

图1为本发明极化器加工装置的三维图；

图2为本发明芯轴的端面图；

图3为极化器安装在极化器加工装置上的结构示意图；

图4为极化器与芯轴的装配示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、芯轴；2、压块；3、支撑部；4、基准面；5、Z轴定位面；6、Y轴定位面；7、底座；8、支座；9、安装孔；10、沉孔。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1-图4所示，本实施例提供一种极化器加工装置，包括基座组件、芯轴1和压块2，所述基座组件具有两个支撑部3，每个所述支撑部3上分别可拆卸的安装有所述压块2，所述芯轴1可拆卸的穿在两个所述支撑部3内，所述芯轴1具有两个基准面4，两个所述基准面4的上端相向倾斜，所述芯轴1的顶面具有水平的Z轴定位面5。

由于极化器的内腔为波导腔，其加工精度较高，为保证极化器棱边上的安装孔9和沉孔10的加工精度，以内腔的两个相邻内壁作为基准与两个基准面4抵接定位，由于两个基准面4的夹角与极化器内壁的夹角相同，因而波导腔的棱边与芯轴1的轴线在Y轴方向上实现对中。再利用Z轴定位面5作为Z轴原点，从而确定孔与Z轴定位面5的相对位置，可以减少Z轴加工误差，从而达到要求的加工精度。

使用时，加工完内腔的极化器套在芯轴1的外侧，芯轴1安装至支撑部3，随后用压块2压紧极化器的外壁，极化器收到芯轴1的支撑，易夹紧、不易变形。芯轴1与极化器内腔为紧配合，这样就把内腔的两个实体面通过芯轴1的实体面延伸出来，将内腔基准转换到芯轴1上，定位精准。

其中，两个基准面4的夹角大于0°且小于180°，两个基准面4的夹角与极化器内腔的两个相邻侧壁的夹角相同。在一个具体的实施例中，如图4所示，极化器的波导腔为矩形孔，相应的两个基准面4的夹角为90°。

其中，所述压块2通过机械传动实现Z轴方向的直线移动，从而压紧或松开极化器，或者压块2连接液压系统或气动系统，并在液压系统或气动系统的带动下实现Z轴方向的直线移动。

在上述方案的基础上，所述芯轴1的至少一侧具有竖直的Y轴定位面6。

利用芯轴1的Y轴定位面6可实现Y轴的对正，确保极化器加工时在Y轴上精度。避免利用极化器外形对正，造成因极化器外形精度而产生的误差。

在上述任一方案的基础上，所述芯轴1的端部位于支撑部3内，不伸出支撑部3，使用时，需要先固定基座组件和芯轴1，利用芯轴1完成刀具找正，再拆下芯轴1，安装极化器，装回芯轴1，然后加工安装孔9和沉孔10。或者，所述芯轴1的至少一端伸出所述支撑部3。这样，在安装完极化器后。还可以进行刀具找正，当然，采用本方案时，也可以先刀具找正，再安装极化器，操作灵活度更高。

在上述任一方案的基础上，还包括压紧螺栓，所述压块2通过所述压紧螺栓与所述支撑部3可拆卸连接。

采用压紧螺栓调节压块2的高度，调节方便。

在上述任一方案的基础上，所述芯轴1的两侧对称。

便于加工，利用Y轴定位面6计算芯轴1轴线位置时，计算简便。

具体来说，当芯轴1两侧对称时，只需要使刀具测得一侧的Y轴定位面6的坐标，减去芯轴1在Y轴方向上尺寸的一半，就可以得到芯轴1在Y轴方向的中心位置坐标，可以此设为Y轴原点。

在上述任一方案的基础上，所述基座组件包括底座7和两个支座8，两个所述支座8分别固定于所述底座7的两端上，并形成所述支撑部3。

具体的，两个支座8通过螺栓固定于底座7上。

进一步可选的，基座组件可选用任意材料制成。然而目前极化器多采用6063铝合金材料加工。铝合金材料质轻且柔软，耐腐蚀性能好，5A06型铝合金材料结构强度好，且与待加工材料的软硬程度相匹配。故基座组件优选选用5A06型铝合金材料作为其结构材料。

芯轴1可采用工具钢，优选的，选用高速钢磨制高精度芯轴，刚性好，不易变形，耐磨性好，可重复多次使用。

本实施例还提供一种加工方法，采用所述极化器加工装置实现，包括：

调整Z轴定位面5至水平，将极化器加工装置固定于机床上，

机床的第一刀具在Z轴定位面5进行Z轴找正，将极化器套在芯轴1的外侧，极化器内腔的两个相邻内壁分别与两个基准面4抵接定位，

机床的第一刀具在极化器端面或支撑部3端面进行X轴找正，

机床的第一刀具在极化器侧面或Y轴定位面6进行Y轴找正，

机床的第一刀具在极化器上加工安装孔9。

有益效果是：极化器加工装置应用于极化器棱边上的安装孔9加工，使得打孔精度有了明显改观。找正和极化器定位方便快捷，生产效率提高了80％，大大缩短了打孔生产周期，解决了长期以来一直诟病的螺安装孔9加工精度超差、一致性差的问题，大幅提高了加工效率，极化器精度高。

上述加工方法中的第一刀具找正步骤和极化器的安装步骤可以互换，也就是说，可以先进行第一刀具找正，再安装极化器；或者，可以先安装极化器，再进行第一刀具找正。具体可以采用以下实施方式实现：

实施方式一：

加工方法按照以下步骤依次执行，步骤1，调整Z轴定位面5至水平,将极化器加工装置固定于机床上；

步骤2.1，机床的第一刀具在Z轴定位面5进行Z轴找正，将极化器套在芯轴1的外侧，极化器内腔的两个相邻内壁分别与两个基准面4抵接定位，

步骤3.1，第一刀具在极化器端面或支撑部3端面进行X轴找正，第一刀具在极化器侧面或Y轴定位面6进行Y轴找正，

步骤4，第一刀具在极化器上加工安装孔9。

实施方式二：

加工方法按照以下步骤依次执行，步骤1，调整Z轴定位面5至水平,将极化器加工装置固定于机床上；

步骤2.2，机床的第一刀具在Z轴定位面5进行Z轴找正，第一刀具在支撑部3端面进行X轴找正，

步骤3.2，将极化器套在芯轴1的外侧，极化器内腔的两个相邻内壁分别与两个基准面4抵接定位，第一刀具在极化器侧面或Y轴定位面6进行Y轴找正，

步骤4，第一刀具在极化器上加工安装孔9。

实施方式三：

加工方法按照以下步骤依次执行，步骤1，调整Z轴定位面5至水平,将极化器加工装置固定于机床上；

步骤2.3，机床的第一刀具在Z轴定位面5进行Z轴找正，第一刀具在Y轴定位面6进行Y轴找正，

步骤3.3，将极化器套在芯轴1的外侧，极化器内腔的两个相邻内壁分别与两个基准面4抵接定位，第一刀具在极化器端面或支撑部3端面进行X轴找正，

步骤4，第一刀具在极化器上加工安装孔9。

实施方式四：

加工方法按照以下步骤依次执行，步骤1，调整Z轴定位面5至水平,将极化器加工装置固定于机床上；

步骤2.4，机床的第一刀具在Z轴定位面5进行Z轴找正，第一刀具在支撑部3端面进行X轴找正，第一刀具在Y轴定位面6进行Y轴找正，

步骤3.4，将极化器套在芯轴1的外侧，极化器内腔的两个相邻内壁分别与两个基准面4抵接定位，

步骤4，第一刀具在极化器上加工安装孔9。

其中，在利用数控机床加工极化器时，优选采用实施方式四，在执行完步骤4后，可以拆下芯轴1和极化器，更换另一个待加工的极化器，或者改变极化器的装夹方向，并重复执行本实施方式的步骤3.2和步骤4，无需重新找正。适用于大批量的生产。

实施方式五：

加工方法按照以下步骤依次执行，步骤1，调整Z轴定位面5至水平,将极化器加工装置固定于机床上；

步骤2.5，将极化器套在芯轴1的外侧，极化器内腔的两个相邻内壁分别与两个基准面4抵接定位，芯轴1的至少一端伸出所述支撑部3，

步骤3.5，机床的第一刀具在Z轴定位面5进行Z轴找正，第一刀具在极化器端面或支撑部3端面进行X轴找正，第一刀具在极化器侧面或Y轴定位面6进行Y轴找正，

步骤4，第一刀具在极化器上加工安装孔9。

其中，需调整Z轴定位面5至水平，再将极化器加工装置固定于机床的台面上，以消除极化器端面与内腔不垂直度误差，保证安装孔9过极化器轴线的位置度。具体可以通过一个高度固定的百分表，以机床台面为基准，检测Z轴定位面5上的至少两点的相对高度，通过调整基座组件与台面之间的安装位置、角度，例如在基座组件与台面之间增加垫片等，使得Z轴定位面5调整至水平。

其中，当第一刀具在支撑部3端面进行X轴找正时，极化器的一端端面与其中一个支撑部3的端面抵接，利用该支撑部3的端面进行X轴找正。

其中，具体的，将极化器套在芯轴1的外侧，极化器内腔的两个相邻内壁分别与两个基准面4抵接定位，并通过压块2压紧极化器。

具体的，如图4所示，本发明的加工方法可以用于加工极化器任意波导腔棱边处的安装孔9，对于图4所示的一种具体的极化器结构，其内部具有四个截面为矩形的内腔，每个内腔的棱边处均具有一排沿极化器长度方向间隔设置的安装孔9。对于极化器外部来说，其棱边处和侧面上均具有安装孔9，利用本发明的极化器加工装置对波导腔定位，就可以实现多处安装孔9位置的精确定位，加工精度高。

在上述方案的基础上，所述刀具在极化器上加工安装孔9具体包括：根据极化器波导腔的尺寸计算出安装孔9的下端与Z轴定位面5的距离差Z₁，确定所述安装孔9在X轴和Y轴的坐标(X₁，Y₁)，以Z轴定位面5为Z轴原点，其高度记为Z₀，在坐标(X₁，Y₁)处，第一刀具沿Z轴加工至Z₁处。

多个安装孔9的深度一致性好，精度高。

其中，Z₁可以为正数也可以为负数，也就是说，安装孔9的下端可以位于Z轴定位面5的上方或下方。

其中，确定所述安装孔9在X轴和Y轴的坐标(X₁，Y₁)具体为，根据刀具对正时的坐标，加减相应的尺寸数据，得到坐标(X₁，Y₁)。例如，当刀具在极化器端面或支撑部端面进行X轴找正，将极化器端面或支撑部端面设为X轴原点，其中尺寸数据为极化器安装孔9与极化器端面的距离，可通过计算得到X轴的坐标X₁，当然X轴原点也可以设置为其他位置，并通过类似的尺寸计算得到坐标X₁；刀具在Y轴定位面6进行Y轴找正，将Y轴定位面6设为Y轴原点，尺寸数据为芯轴1在Y轴方向宽度的一半，可通过计算得到Y轴坐标Y₁，当然Y轴原点也可以设置为其他位置，并通过类似的尺寸计算得到坐标Y₁；刀具在极化器侧面进行Y轴找正，将极化器侧面设为Y轴原点，其中尺寸数据为极化器安装孔9与极化器侧面的距离，可通过计算得到Y轴坐标Y₁，当然Y轴原点也可以设置为其他位置，并通过类似的尺寸计算得到坐标Y₁。

在上述任一方案的基础上，还包括加工沉孔10：所述沉孔10的直径大于所述安装孔9，且所述沉孔10的高度小于所述安装孔9的高度，根据极化器波导腔的尺寸计算出沉孔10的下端与Z轴定位面5的距离差Z₂，将第一刀具更换为直径更大的第二刀具，在坐标(X₁，Y₁)处，第二刀具沿Z轴加工至Z₂。

沉孔精度高，深度一致性好。

通常在加工完安装孔9之后，进行上述加工沉孔10的步骤。加工沉孔10后，可以拆下芯轴1和极化器，更换另一个待加工的极化器，或者改变极化器的装夹方向，再加工其他安装孔9和沉孔10。

在上述任一方案的基础上，所述第一刀具在极化器上加工安装孔9具体包括：沿极化器的长度方向间隔加工多个所述安装孔9，所述安装孔9为螺纹孔。

安装孔9用于与电感销螺纹连接，安装便捷。

沿极化器的长度方向间隔加工多个所述安装孔9，具体为，在坐标(X₁，Y₁)的基础上，根据相邻两个安装孔9的间隔距离，X₁加或者减去所述间隔距离d得到X₂，则第二个安装孔9的坐标为(X₂，Y₁).以此类推，其余安装孔9的坐标为(X₃，Y₁)、(X₄，Y₁)……(X_n，Y₁)。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种极化器加工装置，其特征在于，包括基座组件、芯轴(1)和压块(2)，所述基座组件具有两个支撑部(3)，每个所述支撑部(3)上分别可拆卸的安装有所述压块(2)，所述芯轴(1)可拆卸的穿在两个所述支撑部(3)内，所述芯轴(1)具有两个基准面(4)，两个所述基准面(4)的上端相向倾斜，所述芯轴(1)的顶面具有水平的Z轴定位面(5)。

2.根据权利要求1所述一种极化器加工装置，其特征在于，所述芯轴(1)的至少一侧具有竖直的Y轴定位面(6)。

3.根据权利要求1所述一种极化器加工装置，其特征在于，所述芯轴(1)的至少一端伸出所述支撑部(3)。

4.根据权利要求1所述一种极化器加工装置，其特征在于，还包括压紧螺栓，所述压块(2)通过所述压紧螺栓与所述支撑部(3)可拆卸连接。

5.根据权利要求2所述一种极化器加工装置，其特征在于，所述芯轴(1)的两侧对称。

6.根据权利要求1-5任一项所述一种极化器加工装置，其特征在于，所述基座组件包括底座(7)和两个支座(8)，两个所述支座(8)分别固定于所述底座(7)的两端上，并形成所述支撑部(3)。

7.一种加工方法，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述极化器加工装置实现，包括：

调整Z轴定位面(5)至水平，将极化器加工装置固定于机床上，

机床的第一刀具在Z轴定位面(5)进行Z轴找正，将极化器套在芯轴(1)的外侧，极化器内腔的两个相邻内壁分别与两个基准面(4)抵接定位，

机床的第一刀具进行X轴找正，

机床的第一刀具进行Y轴找正，

第一刀具在极化器上加工安装孔(9)。

8.根据权利要求7所述一种加工方法，其特征在于，所述刀具在极化器上加工安装孔(9)具体包括：根据极化器波导腔的尺寸计算出安装孔(9)的下端与Z轴定位面(5)的距离差Z₁，确定所述安装孔(9)在X轴和Y轴的坐标(X₁，Y₁)，以Z轴定位面(5)为Z轴原点，其高度记为Z₀，在坐标(X₁，Y₁)处，第一刀具沿Z轴加工至Z₁处。

9.根据权利要求8所述一种加工方法，其特征在于，还包括：

加工沉孔(10)：所述沉孔(10)的直径大于所述安装孔(9)，且所述沉孔(10)的高度小于所述安装孔(9)的高度，根据极化器波导腔的尺寸计算出沉孔(10)的下端与Z轴定位面(5)的距离差Z₂，将第一刀具更换为直径更大的第二刀具，在坐标(X₁，Y₁)处，第二刀具沿Z轴加工至Z₂。

10.根据权利要求7-9任一项所述一种加工方法，其特征在于，所述第一刀具在极化器上加工安装孔(9)具体包括：沿极化器的长度方向间隔加工多个所述安装孔(9)，所述安装孔(9)为螺纹孔。

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