[发明专利]一种工件旋转装置和离子束物理气相沉积装置

说明书

本发明提出了一种工件旋转装置，包括机架、驱动装置、公转旋转部和自转旋转部，驱动装置固定设置于机架上，自转旋转部包括传动轮、多个从动轮和多个工件夹具，多个工件夹具分别固定于多个从动轮上，多个从动轮分别与传动轮传动配合，驱动装置与公转旋转部连接，自转旋转部固定于公转旋转部上，且自转旋转部和公转旋转部之间设置有两对中心轴相互垂直且两两啮合的锥齿轮，其中输入锥齿轮设置于公转旋转部的中心，与其相对的输出锥齿轮与传动轮连接，另一对行星锥齿轮设置于公转旋转部的支架上。并将其应用至离子束物理气相沉积装置中，在提高了加工效率的同时，也能使工件表面更加均匀的进行离子束的物理沉积，进而保证工件的表面加工质量。

技术领域

本发明涉及一种物理气相沉积设备的技术领域，尤其是一种工件旋转装置和离子束物理气相沉积装置。

背景技术

随着工业技术的进步，硬质薄膜在切削刀具、模具、地质钻探、医疗器械、汽车制造、机械制造及航空航天等领域均有广泛的应用。传统的硬质薄膜都是由金属和非金属元素形成的二元或多元化合物，需要通过气相沉积技术沉积在基体表面。且相比于化学气相沉积技术，物理气相沉积技术尤其是离子束物理气相沉积技术具有使制备硬质薄膜膜层和基体结合力强、膜层均匀致密、在负偏压下绕镀性好、无污染和适应基体广泛等特点，因此该项技术在被广泛使用。

但是目前存在的一些物理气相沉积设备仍然具有一些缺点，如绝大多数在加工时必须固定工件、不能进行旋转。且少有的设备能够旋转，但是灵活性差，在针对涡轮叶片此类表面形状复杂、表面弧度较大的零件时，会导致镀膜不均匀，在一些角度上无法覆盖。另一方面，此类设备都只能对单个工件进行加工，效率很低。

综上，为了同时加工多个零件，并且保证对于一些非规则、非平整表面的一些零件能够均匀镀膜，需开发一种多夹持的旋转型离子束物理气相沉积加工装置。

发明内容

为解决现有技术中物理气相沉积设备在加工时需固定工件无法旋转，或灵活性差导致的镀膜不均匀、只能针对单个工件进行加工，效率很低的技术问题，本发明提出了一种工件旋转装置和离子束物理气相沉积装置。解决了上述技术问题。

根据本发明的第一方面，提出了一种工件旋转装置，包括机架、驱动装置、公转旋转部和自转旋转部，驱动装置固定设置于机架上，自转旋转部包括传动轮、多个从动轮和多个工件夹具，多个工件夹具分别固定于多个从动轮上，多个从动轮分别与传动轮传动配合，驱动装置与公转旋转部连接，自转旋转部固定于公转旋转部上，且自转旋转部和公转旋转部之间设置有两对中心轴相互垂直且两两啮合的锥齿轮，其中输入锥齿轮设置于公转旋转部的中心，与其相对的输出锥齿轮与传动轮连接，另一对行星锥齿轮设置于公转旋转部的支架上。通过自转旋转部和公转旋转部的配合实现了工件夹具两个维度的旋转运动，并且只自转旋转部的动力也由公转旋转部通过锥齿轮传导至相应的传动轮最终令从动轮上的工件夹具自转。

优选的，驱动装置包括电机和减速器，电机和减速器连接并固定于机架上。利用减速器可以降低电机的转速以获得合适的输出转速。

进一步优选的，公转旋转部包括齿轮盘，减速器通过主动锥齿轮与齿轮盘啮合。通过主动锥齿轮与齿轮盘的配合可以进一步降低转速，使自转旋转部随公转旋转部缓慢旋转。

进一步优选的，自转旋转部还包括第一连接板和带座轴承，传动轮、多个从动轮与带座轴承连接后固定于第一连接板。通过固定于第一连接板上的带座轴承将传动轮与多个从动轮固定配合于连接板上。

进一步优选的，还包括第二连接板和第三连接板，第二连接板与支架固定连接，第三连接板连接第一连接板和第二连接板。利用多个连接板将自转旋转部固定至公转旋转部的齿轮盘上，令其随公转旋转部稳定公转。

优选的，输入锥齿轮与输出锥齿轮的中心轴线共线，另一对行星锥齿轮的中心轴线共线，两中心轴线共面且垂直。两两垂直且共面的两对锥齿轮的设置可以将公转旋转部的旋转运动通过连接轴传递至自转旋转部的传动轮上，作为自转旋转部的动力来源。