一种用于波导行波管的超声辅助磁性复合流体抛光方法技术

本发明专利技术公开了一种用于波导行波管的超声辅助磁性复合流体抛光方法，涉及波导行波管的加工领域，包括如下步骤：对波导行波管以抛光头转速方向为X轴，与X轴垂直方向为Y轴，建立XOY截面第一类加工轨迹和第二类加工轨迹；确定第一类加工轨迹下单位体积磁性复合流体流动所需能量值；确定辅助超声装置需产生的超声能量值；确定辅助超声装置的超声发射源所需振幅输出值；确定超声发射源振幅输出值的控制方式；确定第二类加工轨迹下辅助超声装置的超声发射源所需振幅输出值。本发明专利技术通过控制超声信号振幅与磁性复合流体不同方向的速度矢量，确保磁性复合流体与波导行波管凹槽的充分接触，实现波导行波管的高精密加工。

An Ultrasound-assisted Magnetically Composite Fluid Polishing Method for Waveguide Traveling Wave Tubes

The invention discloses an ultrasonic-assisted magnetic composite fluid polishing method for waveguide traveling wave tube, which relates to the processing field of waveguide traveling wave tube, including the following steps: for waveguide traveling wave tube, the first and second processing trajectories of XOY section are established with the speed direction of polishing head as X-axis and the vertical direction of X-axis as Y-axis; and the unit volume magnetic complex under the first processing trajectory is determined. The energy value needed for fluid flow, the ultrasonic energy value needed for the auxiliary ultrasonic device, the amplitude output value needed for the ultrasonic emitter of the auxiliary ultrasonic device, the control mode of the amplitude output value of the ultrasonic emitter, and the amplitude output value needed for the ultrasonic emitter of the auxiliary ultrasonic device under the second kind of processing trajectory are determined. The invention ensures full contact between the magnetic composite fluid and the groove of the waveguide traveling wave tube by controlling the velocity vectors in different directions of the ultrasonic signal amplitude and the magnetic composite fluid, and realizes high precision processing of the waveguide traveling wave tube.

【技术实现步骤摘要】
一种用于波导行波管的超声辅助磁性复合流体抛光方法
本专利技术涉及波导行波管的加工领域，尤其涉及一种用于波导行波管的超声辅助磁性复合流体抛光方法。
技术介绍
由于目前雷达、精确制导、电子对抗、空间通信以及探测、医学成像、宇宙射线研究等领域对大功率、紧凑型、低成本、宽带太赫兹源的迫切需求,针对太赫兹行波管的研究引起了国内外广泛关注，但波导行波管在向高频率、高功率发展过程中仍存在器件尺寸过小、难于加工等问题。磁性复合流体抛光是一种新型纳米级超精密加工技术，在可控磁场的作用下流体黏度可保持连续、无极变化，能够实现可控、确定性加工。因此，本领域的技术人员致力于开发一种用于波导行波管的超声辅助磁性复合流体抛光方法，通过控制超声信号振幅与磁性复合流体不同方向的速度矢量，确保磁性复合流体与波导行波管凹槽的充分接触，实现波导行波管的高精密加工。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是如何对波导行波管进行可控、高质量、高精度的加工。为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于波导行波管的超声辅助磁性复合流体抛光方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、对波导行波管以抛光头转速方向为X轴，与所述X轴垂直方向为Y轴，建立XOY截面加工轨迹方程，将所述加工轨迹分为第一类加工轨迹和第二类加工轨迹；步骤二、确定所述第一类加工轨迹下的单位体积磁性复合流体流动所需能量值；步骤三、确定辅助超声装置需产生的超声能量值；步骤四、确定所述辅助超声装置的超声发射源所需振幅输出值；步骤五、通过电压放大器改变所述超声发射源的激励电压实现对所述超声发射源振幅输出值的控制；步骤六、确定所述第二类加工轨迹下的所述辅助超声装置的超声发射源所需振幅输出值。进一步地，所述步骤一中所述XOY截面加工轨迹方程为：其中，n为正整数，ω为加工轨迹的频率，T为加工轨迹的周期，且z为常数，A为的轨迹下加工轨迹的振幅；所述第一类加工轨迹为的轨迹；所述第二类加工轨迹为的轨迹。进一步地，所述步骤二中所述单位体积磁性复合流体流动所需能量值Ey为：其中，Δm为磁性复合流体单位体积的质量，vs为砂轮转速，a为砂轮转速转化为磁性复合流体X轴速度的效率。进一步地，所述Δm由下式确定：Δm＝kmy；其中，my为磁性复合流体在加工轨迹中的总质量，k为磁性复合流体加工过程中质量的损耗系数。进一步地，所述步骤三中所述辅助超声装置需产生的超声能量值Es为：其中，P为声波传播过程中的介质密度，f为所述超声发射源的频率，由得出，Ax为磁性复合流体运动所需超声振幅值，μ为声波速度。优选地，所述声波传输介质为空气。进一步地，所述步骤四中所述辅助超声装置的超声发射源所需振幅输出值A0为：其中，Tm为摄氏温度，e为振幅衰减过程中的自由对数，α为衰减系数，R为超声传输距离。进一步地，所述步骤五中所述超声发射源的激励电压U与所述超声发射源振幅输出值A0的控制关系为：A0＝λ1U+λ2；其中，λ1、λ2为常数。进一步地，所述步骤六中所述第二类加工轨迹下所述辅助超声装置的超声发射源所需振幅输出值为：所述A0x是为了抵消X轴方向上磁性复合流体的流速而在X轴方向上发射超声振动信号所需振幅。进一步地，所述步骤六中所述第二类加工轨迹下所述辅助超声装置的超声发射源所需振幅输出值为：所述A0y是磁性复合流体满足Y轴速度与X轴速度夹角θ大于88.9°时，所述辅助超声装置的超声发射源所需振幅输出值。与现有技术相比，通过本专利技术的实施，达到了以下明显的技术效果：1、本专利技术所提出的用于波导行波管的超声辅助磁性复合流体抛光方法，针对波导行波管周期结构的特点建立加工轨迹方程，通过控制超声发射源的激励电压U控制超声发射源振幅输出值，进而控制磁性复合流体在不同方向的速度矢量，使得整个加工过程中磁性复合流体始终与波导行波管的凹槽保持相对吻合状态，确保磁性复合流体与待加工表面充分接触，从而实现波导行波管的高精密、高质量的可控加工；2、本专利技术所提出的用于波导行波管的超声辅助磁性复合流体抛光方法，基于超声辅助磁性复合流体控制技术，具有很好的工业实用性。以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。附图说明图1是本专利技术的一个较佳实施例的用于波导行波管的超声辅助磁性复合流体抛光方法步骤图；图2是本专利技术的一个较佳实施例的待加工波导行波管的加工轨迹示意图。具体实施方式以下参考说明书附图介绍本专利技术的多个优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本专利技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本专利技术并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。如图1所示，为本专利技术提出的一种用于波导行波管的超声辅助磁性复合流体抛光方法步骤图，具体步骤包括：步骤一：建立XOY截面加工轨迹方程。将待抛光的波导行波管置于抛光工作台的加工工件处，以抛光头转速方向为X轴，与X轴垂直方向为Y轴，建立如图2所示的XOY截面坐标系，根据波导行波管的周期结构特征，建立类正弦轨迹方程：其中，n为正整数，ω为加工轨迹的频率，T为加工轨迹的周期，且z为常数，A为的轨迹下加工轨迹的振幅；对类正弦轨迹分为第一类加工轨迹和第二类加工轨迹两类；第一类加工轨迹为的轨迹；第二类加工轨迹为的轨迹。步骤二：确定第一类加工轨迹下单位体积磁性复合流体流动所需能量值。(1)磁性复合流体在第一类加工轨迹下的各处加工点X轴速度vx计算公式为：νx＝a×νs；其中，vs为砂轮转速，a为砂轮转速转化为磁性复合流体X轴速度的效率。(2)对第一类加工轨迹下的加工轨迹方程进行微分求导，求取各处加工点的斜率值，即磁性复合流体Y轴速度与X轴速度比值：其中，θ为磁性复合流体在各处加工点Y轴速度与X轴速度夹角，vy为磁性复合流体在各处加工点的Y轴速度。(3)求取磁性复合流体的Y轴速度vy为：νy＝νxtanθ＝Aωcos(ωx)×(a×νs)；(4)计算轨迹下单位体积磁性复合流体所需能量值Ey为：步骤三：确定辅助超声装置需产生的超声能量值。辅助超声装置需产生的超声能量值Es的计算公式为：其中，P为声波传播过程中的介质密度，f为所述超声发射源的频率，由得出，Ax为磁性复合流体运动所需超声振幅值，μ为声波速度。在本实施例中，声波传播介质为空气，因此介质密度P为0℃及一个标准大气压条件下的空气密度值1.293g/L，声波速度μ为：其中，Tm为摄氏温度。步骤四：确定辅助超声装置的超声发射源所需振幅输出值。(1)根据辅助超声装置产生的超声能量与磁性复合流体动能之间的关系得到Es＝Ey，确定磁性复合流体按照加工轨迹流动所需超声振幅值为：(2)由于声波在传输过程中存在衰减，且满足：Ax＝A0×e-αfR；其中，A0为超声发射源所需振幅输出值，e为振幅衰减过程中的自由对数，R为超声传输距离，α为衰减系数。衰减系数α计算公式为：α＝β1f+β2f2+β3f4；其中，β1为介质弹性摩擦吸收系数，β2为介质粘滞性与热传导的吸收系数，β3为介质内散射体的瑞利散射吸收系数。因此，确本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于波导行波管的超声辅助磁性复合流体抛光方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、对波导行波管以抛光头转速方向为X轴，与所述X轴垂直方向为Y轴，建立XOY截面加工轨迹方程，将所述加工轨迹分为第一类加工轨迹和第二类加工轨迹；步骤二、确定所述第一类加工轨迹下的单位体积磁性复合流体流动所需能量值；步骤三、确定辅助超声装置需产生的超声能量值；步骤四、确定所述辅助超声装置的超声发射源所需振幅输出值；步骤五、通过电压放大器改变所述超声发射源的激励电压实现对所述超声发射源振幅输出值的控制；步骤六、确定所述第二类加工轨迹下的所述辅助超声装置的超声发射源所需振幅输出值。

【技术特征摘要】
1.一种用于波导行波管的超声辅助磁性复合流体抛光方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、对波导行波管以抛光头转速方向为X轴，与所述X轴垂直方向为Y轴，建立XOY截面加工轨迹方程，将所述加工轨迹分为第一类加工轨迹和第二类加工轨迹；步骤二、确定所述第一类加工轨迹下的单位体积磁性复合流体流动所需能量值；步骤三、确定辅助超声装置需产生的超声能量值；步骤四、确定所述辅助超声装置的超声发射源所需振幅输出值；步骤五、通过电压放大器改变所述超声发射源的激励电压实现对所述超声发射源振幅输出值的控制；步骤六、确定所述第二类加工轨迹下的所述辅助超声装置的超声发射源所需振幅输出值。2.如权利要求1所述的用于波导行波管的超声辅助磁性复合流体抛光方法，其特征在于，所述步骤一中所述XOY截面加工轨迹方程为：其中，n为正整数，ω为加工轨迹的频率，T为加工轨迹的周期，且z为常数，A为的轨迹下加工轨迹的振幅；所述第一类加工轨迹为的轨迹；所述第二类加工轨迹为的轨迹。3.如权利要求2所述的用于波导行波管的超声辅助磁性复合流体抛光方法，其特征在于，所述步骤二中所述单位体积磁性复合流体流动所需能量值Ey为：其中，Δm为磁性复合流体单位体积的质量，vs为砂轮转速，a为砂轮转速转化为磁性复合流体X轴速度的效率。4.如权利要求3所述的用于波导行波管的超声辅助磁性复合流体抛光方法，其特征在于，所述步骤二中所述磁性复合流体单位体积的质量Δm由下式确定：Δm＝kmy；其中，my为磁性复合流体在加工轨迹中的总质量，k为磁性复合流体加工过程中质量的损耗系...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜晨，万欣，朱达，董康佳，彭涛，管华双，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31