专利名称：一种行波管用螺旋线的绕制装置及绕制方法
技术领域：
本发明涉及微波真空器件领域，具体涉及一种行波管用螺旋线的绕制装置及绕制方法。
背景技术：
在微波领域中，行波管是将带宽和增益结合的最好的器件，其中螺旋线行波管应用最为广泛，其高频电路一般是一根螺旋线型金属丝或者金属带，由三根或更多介质杆夹持并固定在金属管壳内。螺旋线型金属丝的基本作用提供一个轴向传播速度接近电子运动速度并具有足够强的轴向电场的高频电磁波，使电磁波与电子注相互作用使信号得到放大。螺旋线型金属丝通常被称为螺旋线，其为高频能量和电子束能量交换和高频能量传输的载体，螺旋线的绕制材料一般为带状结构，带状结构被绕制于芯杆上后经一定的工艺处理制成螺旋线，螺旋线呈弹簧状，具有一定的内外径和一定的节距，其内外径尺寸比较小， 一般内径在0. 7-2mm范围内，外径由带材的厚度决定，一般随行波管工作频率的增大呈递减趋势，且精度要求高，是影响行波管参数的关键部件，外径一般要控制在0. Olmm以下的精度；节距大小决定行波管工作电压的高低，其精度直接影响工作电压的起伏，一般行波管的工作电压由设计值决定，其电源的起伏值需控制在很小的范围内，因此节距的公差精度一般在0. 005mm以内或者更高。绕制螺旋线的金属丝材料一般为难熔金属钼、钨等，其绕制性能差，目前使用的绕制方法，很难保证螺旋线的内外径和节距精度要求，进而影响行波管的生产效率和工作性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够有效保证螺旋线节距和内外径精度、进而保证行波管的生产效率和工作性能的行波管用螺旋线的绕制装置及绕制方法。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为所述行波管用螺旋线的绕制装置，包括车床，在所述车床的刀架上连接有安装整盘带材的安装夹具，在所述车床的夹具上装有芯杆，在所述安装夹具及所述芯杆之间设有张紧夹具，所述整盘带材抽出的一端绕过张紧夹具到达芯杆位置并固定于芯杆上。所述的安装夹具，包括支架及支架轴，所述支架轴的一端连接所述支架，另一端上设有压紧螺母，整盘带材套装于所述支架轴上，在所述支架轴上所述整盘带材及压紧螺母之间设有弹簧，所述支架与车床的刀架连接。所述张紧夹具，包括滚轮，在所述滚轮的外表面上设有与带材适配供带材穿过的凹槽，在整盘带材中抽出的带材一端绕在所述滚轮的外表面上的凹槽内。所述滚轮为两个以上，设于所述滚轮外表面的凹槽为三个以上。所述滚轮的安装位置在水平方向高于所述整盘带材的位置；所述滚轮上带材穿出的一端与所述芯杆在水平方向位置相同。所述芯杆，包括芯杆本体，在所述芯杆本体上具有一绕制螺旋线的绕制段，在所述芯杆本体上靠近所述绕制段的两端设有两固定段，在靠近绕制段的一端的固定段上设有固定孔，在靠近绕制段的另一端的固定段上设有固定凹槽。所述芯杆本体上设有固定孔的固定段长度为螺旋线带宽的10-15倍，所述固定段的外径比芯杆本体外径小0. 1-0. 2mm，所述固定孔的直径为螺旋线截面直径的1. 1-1. 5倍。所述芯杆本体上设有固定凹槽的固定段长度为螺旋线带宽的15-20倍，所述固定端的外径比芯杆外径小0. 2-0. 4mm ；所述固定凹槽的深度为所述固定端外径的0. 4-0. 5倍。使用所述的行波管用螺旋线的绕制装置的绕制方法，包括下述步骤A、将整盘带材固定于安装夹具上，安装夹具连接于车床刀架上；B、在车床上安装绕制螺旋线所用的芯杆，抽出带材的一端，带材的一端穿过张紧夹具后到达芯杆位置，通过张紧夹具使得带材抽出的一端与带材盘间存在一定的张力；C、在芯杆一端设有安装孔，带材抽出的一端到达芯杆位置固定于安装孔内；D、手动旋转芯杆，使带材在芯杆上绕制几圈，将绕制在芯杆上的带材固定；E、通过车床尾端夹具将芯杆的末端拉紧绷直，反相旋动整盘带材，整盘带材与芯杆间的带材呈张紧状态；F、开动车床，芯杆以一定的转速旋转，同时安装夹具以一定的速度沿车床轴向运动，带材随芯杆的转动以一定的节距绕制在芯杆上；带材绕制完成时在芯杆的固定凹槽上绕制10-15圈并固定即完成螺旋线的绕制；控制车床的转速来控制芯体的转速，同时控制安装夹具的移动速度，保证螺旋线绕制的节距精度。所述步骤F中，所述芯杆的转速为50-200转/分钟。本发明的优点在于所述行波管用螺旋线的绕制装置及绕制方法，通过安装夹具将整盘带材固定在车床上；通过张紧夹具使得带材抽出的一端与整盘间存在一定的张力； 在车床上安装绕制螺旋线所用的芯杆，在芯杆上设置安装孔，将带材抽出的一端固定于安装孔内；手动旋转芯杆，使带材在芯杆上绕制几圈，将绕制在芯杆上的带材固定；通过车床尾端夹具将芯杆的末端拉紧绷直；开动车床，芯杆以一定的转速旋转，同时固定带材的安装夹具以一定的速度沿车床轴向运动，带材随芯杆的转动就以一定的节距绕制在芯杆上； 本发明能有效控制车床的转速来控制芯体的转速，能控制安装夹具的移动速度，从而保证螺旋线绕制的节距精度，同时调整芯杆的外径精度及带材的厚度来保证螺旋线的内外径精度，进而保证行波管的生产效率和工作性能。
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明图1为本发明行波管用螺旋线的绕制装置及绕制方法中使用的安装夹具结构示意图；图2为本发明行波管用螺旋线的绕制装置及绕制方法中使用的张紧夹具结构示意图；图3为图2的俯视图；图4为本发明行波管用螺旋线的绕制装置及绕制方法中使用的芯杆结构示意图；上述图中的标记均为1、整盘带材，2、支架，3、支架轴，4、压紧螺母，5、弹簧，6、带材，7、滚轮，8、芯杆本
5体，9、绕制端，10、固定孔，11、固定凹槽。
具体实施例方式下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式
作进一步详细的说明。行波管用螺旋线的绕制装置，包括车床，在所述车床的刀架上连接有安装整盘带材的安装夹具，在所述车床的夹具上装有芯杆，在所述安装夹具及所述芯杆之间设有张紧夹具，所述整盘带材抽出的一端绕过张紧夹具到达芯杆位置并固定于芯杆上。图1至图4为行波管用螺旋线的绕制装置中的安装夹具、张紧夹具和芯杆的结构示意图。如图1所示，所述安装夹具，包括支架2及支架轴3，支架轴3的一端连接支架2， 另一端上设有压紧螺母4，整盘带材1套装于支架轴3上，在支架轴3上整盘带材1及压紧螺母4之间设有弹簧5。在弹簧5及压紧螺母4的作用下，整盘带材1紧贴支架2并处于受压状态，这时整盘带材1可在带材的拉动下绕支架轴3旋转，带材可均勻平稳的进给。安装夹具的支架2与车床的刀架连接，安装夹具可沿车床轴向移动。如图2及图3所示，所述的张紧夹具，包括连接转轴且可绕转轴自由转动的滚轮7， 在滚轮7的外表面上设有与带材6适配供带材6穿过的凹槽，在整盘带材1中抽出的带材 6一端绕在滚轮7的外表面上的凹槽内。带材6的宽边和凹槽底端贴合，以保证带材6绕制时带材6的宽边和芯杆接触，避免带材6在通过滚轮7的过程中发生翻转现象，从而影响到带材6的精度；带材6通过一滚轮7的凹槽后绕至另一滚轮7上的凹槽后再返回到原滚轮7，通过原滚轮7上的另一凹槽后再绕至另一滚轮7上的另一凹槽后，再到达芯杆位置处，带材6绕制时，带材6与滚轮7之间的摩擦力带动滚轮7转动；带材6抽出的一端穿入芯杆的固定孔10并固定于固定孔10 内，通过张紧夹具的作用，芯杆和整盘带材6间存在一定的张力，使得带材6在芯杆上绕制时带材能够缓慢平稳的进给，从而保证螺旋线的绕制节距。为保证带材能够缓慢平稳的进给，需保证芯杆和整盘带材1间存在的张力大小， 可根据实际需要调整滚轮7及设于滚轮7外表面的凹槽的数目，来调整带材6在滚轮7上的绕制圈数；同时需要调整滚轮7相对于整盘带材1及芯杆的位置；滚轮7为两个以上，设于滚轮7外表面的凹槽为三个以上；滚轮7的安装位置在水平方向高于整盘带材1的位置； 滚轮7上带材6穿出的一端与芯杆在水平方向位置相同。如图4所示，所述的芯杆，包括芯杆本体8，在芯杆本体8上具有一绕制螺旋线的绕制段9，在芯杆本体8上靠近绕制段9的两端设有两固定段，在靠近绕制段9的一端的固定段上设有固定孔10，在靠近绕制段9的另一端的固定段上设有固定凹槽11。芯杆本体8上设有固定孔10的固定段长度为螺旋线带宽的10-15倍，固定段的外径比芯杆本体8外径小0. 1-0. 2mm,固定孔10的直径为螺旋线截面直径的1. 1-1. 5倍；这样在芯杆绕制开始前，方便带材6抽出的一端固定于所述固定孔10内。芯杆本体8上设有固定凹槽11的固定段长度为螺旋线带宽的15-20倍，固定端的外径比芯杆外径小0. 2-0. 4mm ；固定凹槽11的深度为固定端外径的0. 4-0. 5倍。现结合图1至图4来阐述利用行波管用螺旋线的绕制装置的绕制方法的最优实施例。所述行波管用螺旋线的绕制方法，包括下述步骤A、将整盘带材1固定于安装夹具上，安装夹具通过支架2固定于车床刀架上，安装夹具可沿车床轴向移动，且移动速度可以自动控制；如图1所示，整盘带材1固定于安装夹具上，再通过安装夹具固定在车床的刀架上，整盘带材1固定于支架轴3上，支架轴3上设置的压紧螺母4使弹簧5受压，从而使固定带材6的带材盘也处于受压状态；在带材6从盘中抽取时，带材盘能平稳的随着带材6的拉动而沿支架轴3旋转；B、在车床上安装绕制螺旋线所用的芯杆，抽出带材6的一端，带材6的一端穿过张紧夹具后到达芯杆位置，通过张紧夹具使得带材抽出的一端与带材盘间存在一定的张力， 使得带材6在芯杆上绕制时缓慢平稳的进给；C、在芯杆一端设有安装孔10，带材6抽出的一端到达芯杆位置固定于安装孔10 内；D、手动旋转芯杆，使带材6在芯杆上绕制几圈，将绕制在芯杆上的带材6固定；E、通过车床尾端夹具将芯杆的末端拉紧绷直，反相旋动整盘带材1，整盘带材1与芯杆间的带材6呈张紧状态；F、开动车床，芯杆以一定的转速旋转，同时固定带材6的安装夹具以一定的速度沿车床轴向运动，带材6随芯杆的转动以一定的节距绕制在芯杆上；带材6绕制完成时在芯杆的固定凹槽11上绕制10-15圈并固定即完成螺旋线的绕制；控制车床的转速来控制芯体的转速，控制安装夹具的移动速度，保证螺旋线绕制的节距精度。所述步骤F中，所述芯杆的转速为50-200转/分。通过控制车床的转速和夹具移动的速度，可以保证绕制的螺旋线的节距精度；螺旋线的内径由芯杆的外径决定，螺旋线的外径由带材6的厚度决定。本发明可以用于螺旋线行波管的慢波系统。在X波段某机载行波管中，节距的精度可以达到0. Olmm ；外径为 1. 76mm，精度为 0. 005mm,内径为 1. 45mm，精度为 0. 01mm。上面对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制， 只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种行波管用螺旋线的绕制装置，包括车床，其特征在于在所述车床的刀架上连接有安装整盘带材(1)的安装夹具，在所述车床的夹具上装有芯杆，在所述安装夹具及所述芯杆之间设有张紧夹具，所述整盘带材(1)抽出的一端绕过张紧夹具到达芯杆位置并固定于芯杆上。
2.按照权利要求1所述的行波管用螺旋线的绕制装置，其特征在于所述的安装夹具， 包括支架( 及支架轴(3)，所述支架轴(3)的一端连接所述支架O)，另一端上设有压紧螺母G)，整盘带材(1)套装于所述支架轴( 上，在所述支架轴( 上所述整盘带材(1) 及压紧螺母(4)之间设有弹簧(5)，所述支架( 与车床的刀架连接。
3.按照权利要求1或2所述的行波管用螺旋线的绕制装置，其特征在于所述张紧夹具，包括滚轮(7)，在所述滚轮(7)的外表面上设有与带材(6)适配供带材(6)穿过的凹槽， 在整盘带材(1)中抽出的带材(6) —端绕在所述滚轮(7)的外表面上的凹槽内。
4.按照权利要求3所述的行波管用螺旋线的绕制装置，其特征在于所述滚轮(7)为两个以上，设于所述滚轮(7)外表面的凹槽为三个以上。
5.按照权利要求4所述的行波管用螺旋线的绕制装置，其特征在于所述滚轮(7)的安装位置在水平方向高于所述整盘带材(1)的位置；所述滚轮(7)上带材(6)穿出的一端与所述芯杆在水平方向位置相同。
6.按照权利要求3所述的行波管用螺旋线的绕制装置，其特征在于所述芯杆，包括芯杆本体(8)，在所述芯杆本体(8)上具有一绕制螺旋线的绕制段(9)，在所述芯杆本体(8) 上靠近所述绕制段(9)的两端设有两固定段，在靠近绕制段(9)的一端的固定段上设有固定孔(10)，在靠近绕制段(9)的另一端的固定段上设有固定凹槽(11)。
7.按照权利要求6所述的行波管用螺旋线的绕制装置，其特征在于所述芯杆本体(8) 上设有固定孔(10)的固定段长度为螺旋线带宽的10-15倍，所述固定段的外径比芯杆本体 (8)外径小0. 1-0. 2mm，所述固定孔(10)的直径为螺旋线截面直径的1. 1-1. 5倍。
8.按照权利要求7所述的行波管用螺旋线的绕制装置，其特征在于所述芯杆本体(8) 上设有固定凹槽(11)的固定段长度为螺旋线带宽的15-20倍，所述固定端的外径比芯杆外径小0. 2-0. 4mm ；所述固定凹槽(11)的深度为所述固定端外径的0. 4-0. 5倍。
9.一种使用权利要求1至8所述的行波管用螺旋线的绕制装置的绕制方法，其特征在于包括下述步骤A、将整盘带材固定于安装夹具上，安装夹具连接于车床刀架上；B、在车床上安装绕制螺旋线所用的芯杆，抽出带材的一端，带材的一端穿过张紧夹具后到达芯杆位置，通过张紧夹具使得带材抽出的一端与带材盘间存在一定的张力；C、在芯杆一端设有安装孔，带材抽出的一端到达芯杆位置固定于安装孔内；D、手动旋转芯杆，使带材在芯杆上绕制几圈，将绕制在芯杆上的带材固定；E、通过车床尾端夹具将芯杆的末端拉紧绷直，反相旋动整盘带材，整盘带材与芯杆间的带材呈张紧状态；F、开动车床，芯杆以一定的转速旋转，同时安装夹具以一定的速度沿车床轴向运动，带材随芯杆的转动以一定的节距绕制在芯杆上；带材绕制完成时在芯杆的固定凹槽上绕制 10-15圈并固定即完成螺旋线的绕制；控制车床的转速来控制芯体的转速，同时控制安装夹具的移动速度，保证螺旋线绕制的节距精度。
10.按照权利要求9所述的利用行波管用螺旋线的绕制装置的绕制方法，其特征在于 所述步骤F中，所述芯杆的转速为50-200转/分钟。
全文摘要
本发明公开了一种行波管用螺旋线的绕制装置及绕制方法，行波管用螺旋线的绕制装置，包括车床，在车床的刀架上连接有安装整盘带材的安装夹具，在车床的夹具上装有芯杆，在安装夹具及所述芯杆间设有张紧夹具，整盘带材抽出的一端绕过张紧夹具到达芯杆位置并固定于芯杆上；所述行波管用螺旋线的绕制方法，利用行波管用螺旋线的绕制装置，通过张紧夹具使得带材抽出的一端与整盘带材间存在一定的张力；手动旋转芯杆，使带材在芯杆上绕制几圈；通过车床尾端夹具将芯杆的末端拉紧绷直；开动车床，芯杆旋转，同时安装夹具沿车床轴向运动，带材随芯杆的转动绕制在芯杆上；控制芯杆的转速，控制安装夹具的移动速度，保证螺旋线的节距精度要求。
文档编号H01J9/00GK102243966SQ201110161449
公开日2011年11月16日 申请日期2011年6月16日 优先权日2011年6月16日
发明者吴华夏, 周秋俊, 张文丙, 朱刚, 王瑞, 董晨, 袁璟春, 贺兆昌 申请人:安徽华东光电技术研究所