[发明专利]一种微细电铸机床

说明书

技术领域

本发明属于电铸加工设备领域，尤其涉及一种微细电铸机床。 

背景技术

基于电沉积原理的电铸技术，是一种具有极高复制精度的精密成形技术，是目前制造加工金属微细尺度结构与零件的主要支撑技术之一。微细电铸机床是实施电铸工艺的必需载体，电铸机床阴阳极的配置与布局方式、工艺参数的监控能力以及机床整体的自动化程度对微细电铸件的工艺质量、工艺实施方式、以及工艺实施过程的操作简便性具有重要影响。比如，阴极在下的电极水平放置方式便于排出电铸过程中产生的气泡，降低针孔、凹坑等缺陷产生的可能性，但不便于工件的装卸和实验过程的观测；电极竖直放置方式虽然不利于气泡排出，但是便于操作和实验过程控制。有时，为了兼顾上述两种电极布局方式的优点，常采用倾斜式电极布置（如光盘电铸）。此外，阴阳极间的运动与否及运动方式对电铸工艺也有重要影响，采用电极间距在线自动可调式电极运动模式，有利于匀化电流密度分布和改善传质效果，进而提升电铸工艺质量，而且，基于阴极或阳极的微量化可控运动，是目前备受青睐的新型电铸工艺——无模电铸的必要前提。但是，现有的微细电铸设备和机床的电极布置方式大都表现单一，或水平式，或竖直式，或倾斜式，电铸时电极位置固定不变，如ZL200710019823.9公开的“精密/微细电铸机床”和ZL200810200426.6公开的“微电铸装置”，它们的电极配置方式均单一不变，难以满足电铸工艺的不同应用要求和最大化发挥电铸设备的潜能。现今，国内外电铸机床的电极位置确定、极间距调整、实验现象观测等操作动作大都依靠手动来实现，动作繁琐、劳动强度大，工艺效果不好。 

发明内容

本发明的目的是提供一种电极运动模式多样、操作简便的微细电铸机床。 

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是： 

一种微细电铸机床，包括机床底座，底座上设有工作台，工作台下方设有储液槽，工作台上设有电铸槽，电铸槽内设有阳极装夹单元和阴极装夹单元，阳极装夹单元用于放置阳极，阴极装夹单元用于放置阴极，底座上设有与储液槽连接的过滤循环单元，还包括阳极水平进给单元、阳极旋转单元、阴极旋转单元和运动控制系统；所述阳极装夹单元包括阳极旋转杆以及安装于阳极旋转杆上的阳极挂架，所述阳极安装于阳极挂架上；所述阴极装夹单元包括阴极旋转杆以及安装于阴极旋转杆上的阴极挂架，所述阴极安装于阴极挂架上；所述阳极水平进给单元包括固定在工作台上的阳极水平进给伺服电机，阳极水平进给伺服电机输出端通过联轴器与丝杠相连，丝杠两端固定在组合轴承座上，丝杠螺母与拖板相连，拖板连接于两条与丝杠平行安装的导轨上；所述阳极旋转单元包括垂直固定在拖板上的阳极双立柱以及安装在阳极立柱上的阳极旋转驱动单元，阳极旋转驱动单元的输出端与阳极旋转杆连接；所述阴极旋转单元包括垂直固定在工作台上的阴极双立柱以及安装在阴极立柱上的阴极旋转驱动单元，阴极旋转驱动单元的输出端与阴极旋转杆连接；阳极水平进给伺服电机通过联轴器带动丝杠旋转，从而带动与丝杠螺母相连的拖板在导轨上往复移动，实现阳极的水平进给运动，阳极旋转驱动单元带动阳极旋转杆旋转，从而带动固定在阳极旋转杆上的阳极挂架绕阳极旋转杆轴线旋转，实现阳极的旋转运动，阴极旋转驱动单元带动阴极旋转杆旋转，从而带动固定在阴极旋转杆上的阴极主挂架绕阴极装夹杆轴线旋转，以实现安装在阴极挂架上的阴极的旋转运动。

所述微细电铸机床还包括温度控制单元和电铸工艺参数监测单元；所述运动控制系统包括阳极水平进给控制子系统、阳极旋转控制子系统和阴极旋转控制子系统，阳极水平进给控制子系统、阳极旋转控制子系统和阴极旋转控制子系统分别与阳极水平进给伺服电机、阳极旋转驱动单元和阴极旋转驱动单元相连；温度控制单元包括温控仪、加热器和交流接触器，加热器放置在储液槽内，通过温度控制单元，实时控制循环电铸液的温度，运动控制系统和电铸工艺参数监测单元集成在基于PLC（可编程控制器）控制的软件平台上，基于这个软件平台，既可实现对阳极的水平运动、往复振动及微量水平移动，以及阴（阳）极旋转杆的转动和高频微量摆动，又可实现对电铸工艺电流、电压、电铸液温度、酸碱度、电铸时间等工艺参数的实时监测，通过装设在电铸机床前面板上的触摸显示屏或控制面板来实现软件平台的操作。 

所述阳极挂架由上挂架和下挂架通过螺纹活动联接而成，下挂架可绕螺纹联接轴线相对于上挂架在0～180°任意旋转并保持任一角度；所述阴极挂架由U形主挂架和框式副挂架组成，副挂架通过螺纹活动安装在主挂架“U”形槽内开口端，副挂架可绕螺纹联接轴线相对于主挂架在0～360°任意旋转并保持任一角度。