[发明专利]微细脉冲电子束抛光系统

说明书

一种微细脉冲电子束抛光系统，包括：依次相连的赝火花电子束源、真空舱和支撑平台，以及设置于真空舱内的静电聚焦系统、静电偏转系统和实现待抛光工件三个维度运动的运动平台，其中：待抛光工件设置于运动平台上，由赝火花电子束源产生电子束，经过静电聚焦系统形成小束斑的电子束，在静电偏转场的作用下电子束可以沿任意方向偏转，运动平台带动工件在三个方向运动，使电子束和待抛光工件表面形成相对运动，电子束到达工件表面后与工件表面层相互作用，实现工件表面的抛光。本发明采用具有更高优势的电子束‑基于赝火花放电机制的高频微细脉冲电子束以扫描方式进行辐照抛光。

技术领域

本发明涉及的是一种金属抛光领域的技术，具体是一种微细脉冲电子束抛光系统。

背景技术

在高精度模具和高推重比发动机核心零部件的制造中，机械加工所产生的完整性不佳而引起的微观缺陷从而导致寿命不理想的问题一直以来都是制造领域内的一大技术难题。而金属表面抛光作为表面精加工的最后一道工序，能够有效消除材料表面微裂纹和残余应力等微观缺陷，改善材料抗腐蚀性和耐磨性，提高使用寿命，因此高效率和高精度的金属表面抛光技术在复杂结构的金属模具制造领域内具有十分广阔的应用前景。

目前国内外常用的抛光方法主要有：以通过控制磨料与工件表面的物理作用对表面进行抛光处理的物理类抛光法；以及利用化学氧化剂的腐蚀作用或电解反应来降低表面粗糙度的化学类抛光法。

发明内容

本发明针对现有抛光技术难以达到加工的高精度和稳定性与一致性、工艺耗时长、在抛光过程中产生大量有毒有害金属粉尘及废液等缺陷，提出一种微细脉冲电子束抛光系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：依次相连的赝火花电子束源、真空舱和支撑平台，以及设置于真空舱内的静电聚焦系统、静电偏转系统和实现待抛光工件三个维度运动的运动平台，其中：待抛光工件设置于运动平台上，由赝火花电子束源产生电子束，经过静电聚焦系统形成小束斑的电子束，在静电偏转场的作用下电子束可以沿任意方向偏转，运动平台带动工件在三个方向运动，使电子束和待抛光工件表面形成相对运动，电子束到达工件表面后与工件表面层相互作用，实现工件表面的抛光。

所述的赝火花电子束源包括：依次连接的中空大法兰、绝缘陶瓷和盲法兰，以及设置于绝缘陶瓷两端的中空小法兰，其中：金属电极及其绝缘片设置于绝缘陶瓷的中部，中空电极及其密封圈对称设置于金属电极的两侧，通过接地的中空电极和多间隙结构的金属电极及其绝缘片赝火花放电产生的电子束，作为加工用的电子束源；通过接地的中空大法兰与真空舱相连，将产生的电子束用于金属表面处理。

所述的中空电极长度可调，从而可改变间隙数目，改变电子束的特性。

所述的中空电极之间设有无氧铜垫圈进行轴向定位，保证可靠地接触。

所述的静电聚焦系统包括：静电聚焦透镜，该静电聚焦透镜被安装在真空腔内部，且透镜的轴线与赝火花电子束源的轴线重合，通过控制聚焦的电压，可以调节聚焦后电子束的半径，使其满足束源和待抛光表面间的距离的要求。

所述的静电偏转系统包括：两对金属电极板，每对金属电极板产生的电场相互垂直，四块金属电极板所产生的电场重叠部分正对静电聚焦系统以及赝火花电子束源的输出端，通过在任意一块金属电极板上施加电压，可使电子束沿水平方向偏转。

所述的金属电极板为二折板结构。

所述的每对金属电极的两块静电偏转板采用对称供电，使偏转场的等位线关于真空舱轴线对称分布。

所述的运动平台包括：实现水平方向运动的第一平台和第二平台以及实现高度方向升降运动的第三平台，其中：由直线电机驱动的第一平台和第二平台设置于真空舱底板上方，由电缸驱动的第三平台设置于底板下方并通过底板与第二平台相连。