專(zhuān)利名稱(chēng)：精密/微細(xì)電鑄機(jī)床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種精密/微細(xì)電鑄機(jī)床，屬于電鑄加工機(jī)床領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電鑄是多學(xué)科交叉的技術(shù)，電化學(xué)、材料科學(xué)、電子等領(lǐng)域所取得的新進(jìn)展為電鑄技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了條件，通過(guò)與其它高新技術(shù)的結(jié)合，電鑄技術(shù)表現(xiàn)出很大的發(fā)展?jié)摿?。電鑄利用金屬離子在陰極表面電沉積的原理進(jìn)行零件的成形加工，對(duì)芯模(陰極)表面具有極高的復(fù)制精度，因此在精密零件的制造和微納米制造領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景。
目前電鑄設(shè)備和機(jī)床大都采用槽式電鑄，將電鑄芯模和陽(yáng)極(筐)通過(guò)掛具懸垂在電鑄槽內(nèi)進(jìn)行電鑄。在槽式電鑄中，電鑄液用量大，容易被污染，維護(hù)困難；電極很難精確定位和移動(dòng)，在精密和微細(xì)零件的電鑄成形中表現(xiàn)出很大的局限性。因此有必要改革傳統(tǒng)的電鑄方式，設(shè)計(jì)新型的電鑄機(jī)床，提高電鑄零件的成形精度和效率，擴(kuò)展電鑄技術(shù)的應(yīng)用范圍由于陰極表面析氫、雜質(zhì)吸附和尖端放電效應(yīng)等因素的影響，電鑄層的外表面容易產(chǎn)生麻點(diǎn)、針孔、積瘤、毛刺等缺陷。以上缺陷隨著電鑄過(guò)程的進(jìn)行，會(huì)逐漸加劇，不僅使電鑄層的物理、機(jī)械性能下降和整體沉積速度下降，而且還可能會(huì)導(dǎo)致電鑄過(guò)程難以繼續(xù)，甚至出現(xiàn)廢品。因此，改善電鑄層的外表面質(zhì)量具有重要意義，在實(shí)踐中常采用中斷電鑄過(guò)程，通過(guò)機(jī)械加工去除表面缺陷，拋光后進(jìn)行二次沉積的方法來(lái)達(dá)到提高電鑄層表面質(zhì)量的目的。但是這種方法得到的電鑄層，往往存在裂縫、甚至分層等缺陷，使零件性能下降。作者曾發(fā)明一種陰極運(yùn)動(dòng)摩擦法精密電鑄技術(shù)(已申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利，公開(kāi)號(hào)CN1624205)，能有效改善電鑄層的表面質(zhì)量和提高電鑄速度，并針對(duì)這一新技術(shù)設(shè)計(jì)了專(zhuān)用裝置(已申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利，公開(kāi)號(hào)CN1844475)，但該裝置僅適用于回轉(zhuǎn)體零件的電鑄成形。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種精密/微細(xì)電鑄機(jī)床，可以配合陰極運(yùn)動(dòng)摩擦法精密電鑄技術(shù)(已申請(qǐng)發(fā)明專(zhuān)利，公開(kāi)號(hào)CN1624205)，適用于各種形狀零件的電鑄成形，而且能克服傳統(tǒng)槽式電鑄的缺陷，以較高速度電鑄成形高質(zhì)量的精密零件和微細(xì)結(jié)構(gòu)。
一種精密/微細(xì)電鑄機(jī)床，其特征在于包括機(jī)床底座，雙立柱、工作臺(tái)，位于工作臺(tái)下方的儲(chǔ)液槽；由陰極單元、陽(yáng)極單元組成的位于工作臺(tái)上的沉積單元，且陰極單元位于中間，用于放置陰極，陽(yáng)極單元位于陰極單元外圍的環(huán)狀空間，用于盛放顆粒狀陽(yáng)極；由磁力泵、球閥所組成的循環(huán)過(guò)濾供液系統(tǒng)，它將儲(chǔ)液槽和沉積單元連通，且沉積單元的進(jìn)液口位于下方或側(cè)面，出液口即為頂部敞開(kāi)空間；還包括懸臂、組合軸承座、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、平動(dòng)頭、伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)、絲杠副、導(dǎo)軌、拖板組成的電鑄芯模運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)；所述的懸臂、組合軸承座、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、平動(dòng)頭和都固定在拖板上，且旋轉(zhuǎn)電機(jī)(6)與組合軸承座(5)的主軸相連，所述的拖板通過(guò)導(dǎo)軌安裝在雙立柱上，并通過(guò)絲杠副與伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連。
電鑄芯模通過(guò)穿過(guò)懸臂通孔的旋轉(zhuǎn)軸套連接旋轉(zhuǎn)電機(jī)，以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
電鑄芯模通過(guò)連接懸臂下端面的平動(dòng)軸套連接平動(dòng)頭，以實(shí)現(xiàn)芯模平動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明的精密/微細(xì)電鑄機(jī)床，電鑄芯模在旋轉(zhuǎn)或平動(dòng)的同時(shí)，還可以通過(guò)絲杠導(dǎo)軌沿主軸豎直方向作直線運(yùn)動(dòng)，一方面調(diào)整旋轉(zhuǎn)電機(jī)高度，以適應(yīng)不同尺寸零件的電鑄成形；另一方面還能實(shí)現(xiàn)電鑄芯模旋轉(zhuǎn)加直線運(yùn)動(dòng)，或平動(dòng)加直線運(yùn)動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。
通過(guò)電鑄芯模(陰極)的旋轉(zhuǎn)、平動(dòng)和復(fù)合運(yùn)動(dòng)，可以利用陰極運(yùn)動(dòng)摩擦法精密電鑄技術(shù)實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)體零件和非回轉(zhuǎn)體零件的電鑄成形，并在硬質(zhì)粒子的摩擦和擾動(dòng)作用下獲得外表面平整光亮的電鑄層。伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以精密控制電極的上下運(yùn)動(dòng)，有利于實(shí)現(xiàn)微細(xì)三維形狀的電鑄成形。
在工作臺(tái)上旋轉(zhuǎn)電機(jī)正下方的位置安裝沉積單元，電鑄芯模放在其中進(jìn)行沉積，電鑄液從下方或側(cè)面流入沉積單元，然后從頂部溢出，經(jīng)工作臺(tái)流回儲(chǔ)液槽，這樣即節(jié)省了電鑄液的用量，同時(shí)也有利于減少外界的污染；從頂部看，沉積單元呈環(huán)狀，中間是陰極單元，在陰極周?chē)顫M(mǎn)硬質(zhì)粒子，陰極單元外圍的環(huán)狀空間是陽(yáng)極單元，用于盛放顆粒狀陽(yáng)極；由相互獨(dú)立的陰極單元和陽(yáng)極單元構(gòu)成的沉積單元，便于電鑄前芯模的安裝和電鑄后零件的拆卸，而且面對(duì)陰極的陽(yáng)極面積增加，減免了陽(yáng)極極化的發(fā)生。


圖1是精密/微細(xì)電鑄機(jī)床內(nèi)部機(jī)構(gòu)示意圖。
圖2是沉積單元結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)示意圖。
圖4是精密/微細(xì)電鑄機(jī)床的外觀示意圖。
圖中標(biāo)號(hào)名稱(chēng)1、工作臺(tái)，2、沉積單元，3、懸臂，4、旋轉(zhuǎn)軸套，5、組合軸承座，6、旋轉(zhuǎn)電機(jī)，7、平動(dòng)頭，8、伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)，9、絲杠副，10、導(dǎo)軌，11、拖板，12、電鑄芯模，13、磁力泵，14、立柱，15、機(jī)床底座，16、儲(chǔ)液槽，17、球閥，18、陰極單元，19、陽(yáng)極單元，20、固定塊，21、平動(dòng)軸套。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明“精密/微細(xì)電鑄機(jī)床”的機(jī)構(gòu)組成，如圖1所示，包括機(jī)床底座15；工作臺(tái)1；儲(chǔ)液槽16用于盛放電鑄液，電鑄液溫度利用常見(jiàn)的溫控裝置和加熱器進(jìn)行調(diào)節(jié)；由磁力泵13、球閥17等所組成的循環(huán)過(guò)濾供液系統(tǒng)，用于向沉積單元2提供電鑄液并進(jìn)行過(guò)濾，以保證電鑄液清潔；旋轉(zhuǎn)電機(jī)6通過(guò)組合軸承座5的主軸與電鑄芯模(陰極)相連并帶動(dòng)芯模旋轉(zhuǎn)；平動(dòng)頭7通過(guò)懸臂3與芯模相連并帶動(dòng)芯模平動(dòng)。
旋轉(zhuǎn)電機(jī)6和組合軸承座5、平動(dòng)頭7和懸臂3都固定在拖板11上，然后與一對(duì)相互平行的滾珠導(dǎo)軌10上的兩個(gè)滑塊相連，兩根導(dǎo)軌10安裝在平行于主軸軸線所在平面的工作臺(tái)1兩側(cè)的雙立柱14上。拖板11與絲杠副9上的螺母相連，伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)8帶動(dòng)絲杠9旋轉(zhuǎn)，相應(yīng)地絲杠副9上的螺母作上下直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)與螺母相連的拖板11也隨之一起上下運(yùn)動(dòng)。
在工作臺(tái)1上旋轉(zhuǎn)電機(jī)6正下方的位置安裝沉積單元2，電鑄芯模放在其中進(jìn)行沉積，電鑄液從下方或側(cè)面流入沉積單元2，然后從頂部溢出，經(jīng)工作臺(tái)1流回儲(chǔ)液槽16，這樣即節(jié)省了電鑄液的用量，同時(shí)也有利于減少外界的污染；從頂部看，沉積單元2呈環(huán)狀，中間是陰極單元18，陰極放置其間，在陰極運(yùn)動(dòng)摩擦法精密電鑄技術(shù)中陰極單元18內(nèi)填滿(mǎn)硬質(zhì)粒子；陰極單元18外圍的環(huán)狀空間是陽(yáng)極單元19，用于盛放顆粒狀陽(yáng)極。
如圖2所示，構(gòu)成沉積單元2的陰極單元18和陽(yáng)極單元19相互獨(dú)立，便于電鑄前芯模的安裝和電鑄后零件的拆卸，而且面對(duì)陰極的陽(yáng)極面積增加，可以減免陽(yáng)極極化的發(fā)生。
如圖3所示，平動(dòng)頭7的輸出軸和旋轉(zhuǎn)電機(jī)6的輸出軸，通過(guò)更換軸套的方式實(shí)現(xiàn)平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換。旋轉(zhuǎn)軸套4穿過(guò)懸臂3上的通孔連接旋轉(zhuǎn)電機(jī)6和電鑄芯模，帶動(dòng)芯模作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；平動(dòng)軸套21連接懸臂3的端面和電鑄芯模，帶動(dòng)芯模作平動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
通過(guò)電鑄芯模的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和平動(dòng)運(yùn)動(dòng)，可以利用陰極運(yùn)動(dòng)摩擦法精密電鑄技術(shù)實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)體零件和非回轉(zhuǎn)體零件的電鑄成形，并在硬質(zhì)粒子的摩擦和擾動(dòng)作用下獲得外表面平整光亮的電鑄層。
拖板11可以沿主軸豎直方向作直線運(yùn)動(dòng)，便于調(diào)整旋轉(zhuǎn)電機(jī)6和平動(dòng)頭7的高度，以適應(yīng)不同尺寸零件的電鑄成形。同時(shí)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)6的旋轉(zhuǎn)和平動(dòng)頭7的平動(dòng)運(yùn)動(dòng)，結(jié)合拖板11的直線運(yùn)動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)電極的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，這樣一方面有利于增強(qiáng)硬質(zhì)粒子的摩擦和擾動(dòng)作用，另一方面有利于實(shí)現(xiàn)微細(xì)三維形狀的電鑄成形。
如圖4所示，整個(gè)機(jī)床的外殼包裝用工整塑料制作，在工作臺(tái)1上方形成一個(gè)封閉的空間，空間內(nèi)壁用工程塑料制作，前側(cè)是透明的門(mén)窗，便于操作和觀察。雙立柱14和旋轉(zhuǎn)電機(jī)6等金屬零部件都被隔離在空間外部，以免被腐蝕和污染電解液。
權(quán)利要求
1.一種精密/微細(xì)電鑄機(jī)床，其特征在于包括機(jī)床底座(15)，雙立柱(14)、工作臺(tái)(1)，位于工作臺(tái)(1)下方的儲(chǔ)液槽(16)；由陰極單元(18)、陽(yáng)極單元(19)組成的位于工作臺(tái)(1)上的沉積單元(2)，且陰極單元(18)位于沉積單元(2)中間，用于放置陰極，陽(yáng)極單元(19)位于陰極單元(18)外圍的環(huán)狀空間，用于盛放顆粒狀陽(yáng)極；由磁力泵(13)、球閥(17)所組成的循環(huán)過(guò)濾供液系統(tǒng)，它將儲(chǔ)液槽(16)和沉積單元(2)連通，且沉積單元(2)的進(jìn)液口位于下方或側(cè)面，出液口即為頂部敞開(kāi)空間；還包括懸臂(3)、組合軸承座(5)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)(6)、平動(dòng)頭(7)、伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)(8)、絲杠副(9)、導(dǎo)軌(10)、拖板(11)組成的電鑄芯模運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)；所述的懸臂(3)、組合軸承座(5)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)(6)、平動(dòng)頭(7)和都固定在拖板(11)上，且旋轉(zhuǎn)電機(jī)(6)與組合軸承座(5)的主軸相連，所述的拖板(11)通過(guò)導(dǎo)軌(10)安裝在雙立柱(14)上，并通過(guò)絲杠副(9)與伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)(8)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密/微細(xì)電鑄機(jī)床，其特征在于電鑄芯模(12)通過(guò)穿過(guò)懸臂(3)通孔的旋轉(zhuǎn)軸套(4)連接旋轉(zhuǎn)電機(jī)(6)，以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的精密/微細(xì)電鑄機(jī)床，其特征在于電鑄芯模(12)通過(guò)連接懸臂(3)下端面的平動(dòng)軸套(21)連接平動(dòng)頭(7)，以實(shí)現(xiàn)芯模(12)平動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種精密/微細(xì)電鑄機(jī)床，屬電鑄加工機(jī)床領(lǐng)域。它由機(jī)床底座(15)，雙立柱(14)、工作臺(tái)(1)，儲(chǔ)液槽(16)，陰極單元(18)、陽(yáng)極單元(19)，磁力泵(13)、球閥(17)、懸臂(3)、組合軸承座(5)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)(6)、平動(dòng)頭(7)、伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)(8)、絲杠副(9)、導(dǎo)軌(10)、拖板(11)組成。通過(guò)更換旋轉(zhuǎn)軸套(4)和平動(dòng)軸套(21)，以實(shí)現(xiàn)芯模(12)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或平動(dòng)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換，最終實(shí)現(xiàn)電鑄芯模旋轉(zhuǎn)加直線運(yùn)動(dòng)，或平動(dòng)加直線運(yùn)動(dòng)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。該機(jī)床，可配合陰極運(yùn)動(dòng)摩擦法精密電鑄技術(shù)，適用于各種形狀零件的電鑄成形，能克服傳統(tǒng)槽式電鑄的缺陷，以較高速度電鑄成形高質(zhì)量的精密零件和微細(xì)結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)C25D1/00GK101037777SQ20071001982
公開(kāi)日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2007年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月30日
發(fā)明者朱荻, 朱增偉, 李學(xué)磊, 曲寧松 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)