CN111172564B - 一种阴极复合运动式游离微珠摩擦辅助电铸装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种阴极复合运动式游离微珠摩擦辅助电铸装置及方法，属于电铸加工领域。通过在悬挂齿轮架与阳极筐之间添加柔性连接装置，使悬架和芯模的移动与阳极筐分开，完成陶瓷球与芯模的相对运动，实现阴极平动及转动卧式电铸机床与摩擦辅助电铸技术的结合使用。解决卧式电铸机床的旋转密封密封问题，以及当阴极芯模自身绕轴线旋转和在平面内二维平动时怎样防止陶瓷球泄漏的问题。本发明适用于工件芯轴横放的回转体零件的电铸成形，阴极芯模平面二维运动及自身转动，以较高的速度一次性电铸成形表面平整光亮和各种壁厚的回转体零件。

Description

一种阴极复合运动式游离微珠摩擦辅助电铸装置及方法

技术领域

本发明涉及一种电铸技术，尤其是游离微珠摩擦辅助电珠装置，具体地说是一种阴极复合运动式游离微珠摩擦辅助电铸装置及方法。

背景技术

众所周知，电铸是一种基于电解池阴极电沉积原理，在阴极母模表面成形零件的加工方法。

电铸是一种精密特种加工方法，具有很高的复制精度和重复精度。电铸成形技术在现代工业中越来越受到重视，已成功地应用液体火箭发动机喷管、大型反光镜模具、破甲弹药型罩、微型机械构件、航空微型传感器、精密模具等零件的制造。

传统电铸加工中通常采用槽式电铸，将电铸阴极和阳极通过挂具置于槽内进行加工，但是这种方式电铸液量大，不易维护，而且电极没有位置精度也没有相对运动。为了提高电极运动精度和加工精度，需要有针对性的设计新型卧式电铸机床，使阴极能够完成一定运动。而且游离微珠摩擦辅助电铸技术的发明，对电铸设备提出新的更高的要求。如何使电铸机床能够进行游离微珠摩擦辅助电铸加工时，实现微珠对电铸阴极均匀摩擦，成为新的难题。

发明内容

本发明的目的是针对现有的电铸加工过程中阴极母模无法运动导致加工精度难以提请，母模运动又易导致陶瓷微珠流失的问题，设计一种卧式阴极随动的阴极复合运动式游离微珠摩擦辅助电铸装置，同时提供相应的电铸方法。

本发明的技术方案之一是：

一种阴极复合运动式游离微珠摩擦辅助电铸装置，它包括储液槽8、电铸槽6、阳极框5和芯模3，储液槽8安装在储液槽机架11上，电铸槽6安装在储液槽6的上部并通过输液管道相连，实现电铸液的供给和补充，阳极框5安装在电铸槽6中并通过阳极27与直流电源1的正极电气连接，阳极框5中充填有陶瓷微球26，其特征是所述的芯模3的一端位于阳极框5中，并支承在悬挑杆35上，同时通过导电环2和导电轴承19与电源1的负极电气相连，悬挑杆35与悬挂齿轮架4相连，悬挂齿轮架4与悬架梁18相连，悬架梁18的两端与平动支架12的上端相连，平动支架12的下端安装在平动工作台14上随平台工作台作左右和前后的移动，平动工作台14安装在机床底座13上，所述的芯模3的另一端伸出阳极框3的开口端插入大齿轮31的轴孔中并通过键30随大齿轮同步转动，大齿轮31通过中间齿轮33或直接与主动齿轮25相啮合，主动齿轮25安装在电机24的输出轴上，电机24安装在悬挂齿轮架4上，大齿轮31、中间齿轮33及主动齿轮25均安装在齿轮箱17中，齿轮箱17与悬挂齿轮架4固定相连，芯模3在电机的带动下自主转动的同时随悬挂齿轮架4一起在悬架梁18及平动支架12带动下作前后和左右方向的平台；在所述的阳极框5的开口端与齿轮箱17之间加装有柔性连接件22以防止陶瓷微球26流出阳极框5外。

所述的柔性连接件22为孔径小于陶瓷策珠粒径的尼龙布或者纱网。

所述的中柔性连接件22的长度依电铸槽6长度和芯轴3长度而定，使用方便为准。

所述的柔性连接件22的一端通过塑料螺钉32及阳极框卡板21固定在阳极框5上，另一端通过先通过塑料螺钉固定在一U形卡片28上，U形卡板23再卡插入齿轮箱表面的带有卡槽的齿轮箱卡板23中。

所述的U型卡片28材料为环氧树脂，有良好的机械加工性与良好的强度。

所述的齿轮箱卡板23材料为环氧树脂，有良好的机械加工性与良好的强度。

所述的齿轮箱卡板23的卡槽中贴合有橡胶垫34，使之与U型卡片28紧密配合。

所述的陶瓷微球26的直径为0.5mm~1.2mm。

简言之，本发明的阴极复合运动式游离微珠摩擦辅助电铸装置主要特征包括悬挂齿轮架4、机床上下槽、传动系统、温控控制系统组成。悬挂齿轮架4由大齿轮31、中间传动齿33、主动齿轮25、齿轮箱17、减速电机24、导电环2、导电环轴20、挠性软轴20、悬架梁18、伺服滑动轴承29组成。所有零件材料均为非金属聚丙烯（PP塑料板），齿轮箱与悬架梁18经焊接固定为一体，减速电机置于悬架顶部，施加以必要的保护，如涂膜、加防护罩等，与工作液隔开。通过减速电机的旋转，经一定传动比齿轮减速，得到在一定范围内的芯模转速。

本发明的技术方案之二是：

一种阴极复合运动式游离微珠摩擦辅助电铸的方法，其特征是它包括以下步骤：

（1）电铸之前，先把阳极框5安放在电铸槽6中的合适位置；

（2）并且将工件芯模3与悬挂齿轮架4通过大齿轮31轴孔紧固在一起；

（3）将柔性连接件22的一端用阳极筐卡板21固定在阳极框5开口一端；

（4）将柔性连接件22的另一端用螺栓紧固夹在两块U型卡片28之间；

（5）将齿轮箱卡板23用螺栓固定在齿轮箱17上；

（6）前处理完毕后，将悬挂齿轮架4与芯模3整体放入电铸槽6中，缓慢下降；

（7）使芯模3与阳极筐5正确对位，居中即可；

（8）在下降过程中，将U型卡片28沿齿轮箱卡板槽23紧密嵌入卡板槽中，且保证相对无松动，如图4所示柔性连接细节，如图3所示安装完成；；

（9）电铸槽6中通入溶液，加入陶瓷球26，直到将工件芯模3完全埋入；

（10）开始电铸，电铸过程中芯模一边转动，一边作前后、左右平动，直至电铸结束。

本发明的有益效果是：

本发明实现了阴极平动及转动卧式电铸机床与摩擦辅助电铸技术的结合，解决了卧式电铸机床的旋转密封问题，以及当阴极芯模自身绕轴线旋转和在平面内二维平动时怎样防止陶瓷球泄漏的问题。

本发明通过在悬挂齿轮架与阳极筐之间添加柔性连接装置，使悬架和芯模的移动与阳极筐分开，完成陶瓷球与芯模的相对运动，解决卧式电铸机床的旋转密封问题，以及当阴极芯模自身绕轴线旋转和在平面内二维平动时怎样防止陶瓷球泄漏的问题。本发明适用于工件芯轴卧式放置的回转体零件的电铸成形，阴极芯模平面二维运动及自身转动，以较高的速度一次性电铸成形表面平整光亮和各种壁厚的回转体零件。

附图说明

图1是阴极平动及转动卧式电铸机床结构示意图。

图2是悬挂齿轮架示意图。

图3是卧式电铸机床防漏球效果图。

图4是柔性连接细节图。

图5是本发明的齿轮箱表面的卡板与U形卡片连接结构示意图。

图中：1、直流电源；2、导电环；3、芯模；4、悬挂齿轮架；5、阳极筐；6、电铸槽；7、控制盒；8、储液槽；9、交流电源；10、控制柜；11、储液槽机架；12、平动支架；13、机床底座；14、平动工作台；15、球阀；16、磁力泵过滤机；17、齿轮箱；18、悬架梁；19、导电环轴；20、挠性软轴；21、阳极框卡板；22、柔性连接件；23、齿轮箱卡板；24、减速电机；25、主动齿轮；26、陶瓷微珠；27、阳极；28、U型卡片；29、伺服滑动轴承、30、键；31、大齿轮；32、塑料螺钉；33、中间齿轮；34、橡胶垫；35]悬挑杆。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围不限于实施例所揭示的内容，凡基于本发明基本原理所做的等效改进或细化均在本发明保护范围之内。

实施例一。

如图1-5所示。

一种阴极复合运动式游离微珠摩擦辅助电铸装置，主要包括悬挂齿轮架4、机床上下槽、传动系统、温控控制系统（与现有技术相同或可采用现有常规技术加以实现）组成。悬挂齿轮架4由大齿轮31、中间传动齿33、主动齿轮25、齿轮箱17、减速电机24、导电环2、导电环轴20、挠性软轴20、悬架梁18、伺服滑动轴承29组成。所有零件材料均为非金属聚丙烯（PP塑料板），齿轮箱与悬架梁18经焊接固定为一体，减速电机置于悬架顶部，施加以必要的保护，如涂膜、加防护罩等，与工作液隔开。通过减速电机的旋转，经一定传动比齿轮减速，得到在一定范围内的芯模转速。

本发明的电铸装置包括储液槽8、电铸槽6、阳极框5和芯模3，储液槽8安装在储液槽机架11上，如图1所示，电铸槽6安装在储液槽6的上部并通过输液管道相连，实现电铸液的供给和补充、以及电铸过程中电铸液的补充，球阀15、磁力泵过滤机16、控制柜10、控制盒7、交流电源9等的设置均与现有的电铸机床相同或可采用教科书的相关内容加以实现。阳极框5安装在电铸槽6中并通过阳极27与直流电源1的正极电气连接，阳极框5中充填有陶瓷微球26（直径为0.5mm~1.2mm），如图3，所述的芯模3的一端位于阳极框5中，并支承在悬挑杆35上，同时通过柔性软轴20、导电环2和导电轴承19与电源1的负极电气相连，如图2所示，悬挑杆35与悬挂齿轮架4相连，悬挂齿轮架4与悬架梁18相连，悬架梁18的两端与平动支架12的上端相连，平动支架12的下端安装在平动工作台14上随平台工作台作左右和前后的移动，平动工作台14安装在机床底座13上，所述的芯模3的另一端伸出阳极框3的开口端插入大齿轮31的轴孔中并通过键30随大齿轮同步转动，大齿轮31通过中间齿轮33或直接与主动齿轮25相啮合，主动齿轮25安装在电机24的输出轴上，电机24安装在悬挂齿轮架4上，大齿轮31、中间齿轮33及主动齿轮25均安装在齿轮箱17中，齿轮箱17与悬挂齿轮架4固定相连，芯模3在电机的带动下自主转动的同时随悬挂齿轮架4一起在悬架梁18及平动支架12带动下作前后和左右方向的平台；在所述的阳极框5的开口端与齿轮箱17之间加装有柔性连接件22以防止陶瓷微球26流出阳极框5外。所述的柔性连接件22为孔径小于陶瓷策珠粒径的尼龙布或者纱网，其长度依电铸槽6长度和芯轴3长度而定，使用方便为准。如图4所示，所述的柔性连接件22的一端通过塑料螺钉32及阳极框卡板21固定在阳极框5上，另一端通过先通过塑料螺钉固定在一U形卡片28上，U形卡板23再卡插入齿轮箱表面的带有卡槽的齿轮箱卡板23中，所述的齿轮箱卡板23的卡槽中贴合有橡胶垫34，使之与U型卡片28紧密配合。如图5所示。所述的U型卡片28、齿轮箱卡板23材料为环氧树脂，有良好的机械加工性与良好的强度。

实施例二。

图1是本发明的阴极平动及转动电铸机床整体示意图，图2是该机床的悬挂齿轮架部分安装示意图。悬挂齿轮架与阳极筐防漏球工艺具体如图3所示。

一种阴极复合运动式游离微珠摩擦辅助电铸方法，结合摩擦辅助精密电铸技术时，本发明卧式电铸机床的防漏球工艺主要步骤如下：

（1）电铸之前，先把阳极筐5安放在电铸槽6的合适位置；

（2）并且将工件芯模3与悬挂齿轮架4通过大齿轮31轴孔紧固在一起；

（3）将柔性连接件22的一端用阳极筐卡板21固定在阳极框5开口一端；

（4）将柔性连接件22的另一端用螺栓紧固夹在两块U型卡片28之间（图5）；

（5）将齿轮箱卡板23用螺栓固定在齿轮箱17上；

（6）前处理完毕后，将悬挂齿轮架4与芯模3整体放入电铸槽6中，缓慢下降；

（7）使芯模3与阳极筐5正确对位；

（8）在下降过程中，将U型卡片28沿齿轮箱卡板槽23紧密嵌入卡板槽中，且保证相对无松动，如图4所示柔性连接细节，如图3所示安装完成；

（9）电铸槽6中通入溶液，加入陶瓷球26，直到将工件芯模3完全埋入；

（10）开始电铸，电铸过程中芯模一边转动，一边作前后、左右平动，直至电铸结束，取出零件即可。

本发明未涉及部分与电铸液的走向、过滤、电源控制等技术均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (8)

1.一种阴极复合运动式游离微珠摩擦辅助电铸装置，它包括储液槽（8）、电铸槽（6）、阳极框（5）和芯模（3），储液槽（8）安装在储液槽机架（11）上，电铸槽（6）安装在储液槽（6）的上部并通过输液管道相连，实现电铸液的供给和补充，阳极框（5）安装在电铸槽（6）中并通过阳极（27）与直流电源（1）的正极电气连接，阳极框（5）中充填有陶瓷微球（26），其特征是所述的芯模（3）的一端位于阳极框（5）中，并支承在悬挑杆（35）上，同时通过导电环（2）和导电轴承（19）与电源（1）的负极电气相连，悬挑杆（35）与悬挂齿轮架（4）相连，悬挂齿轮架（4）与悬架梁（18）相连，悬架梁（18）的两端与平动支架（12）的上端相连，平动支架（12）的下端安装在平动工作台（14）上随平台工作台作左右和前后的移动，平动工作台（14）安装在机床底座（13）上，所述的芯模（3）的另一端伸出阳极框（3）的开口端插入大齿轮（31）的轴孔中并通过键（30）随大齿轮同步转动，大齿轮（31）通过中间齿轮（33）或直接与主动齿轮（25）相啮合，主动齿轮（25）安装在电机（24）的输出轴上，电机（24）安装在悬挂齿轮架（4）上，大齿轮（31）、中间齿轮（33）及主动齿轮（25）均安装在齿轮箱（17）中，齿轮箱（17）与悬挂齿轮架（4）固定相连，芯模（3）在电机的带动下自主转动的同时随悬挂齿轮架（4）一起在悬架梁（18）及平动支架（12）带动下作前后和左右方向的平动；在所述的阳极框（5）的开口端与齿轮箱（17）之间加装有柔性连接件（22）以防止陶瓷微球（26）流出阳极框（5）外；所述的柔性连接件（22）的一端通过塑料螺钉（32）及阳极框卡板（21）固定在阳极框（5）上，另一端先通过塑料螺钉固定在一U形卡片（28）上，U形卡片（28）再卡插入齿轮箱表面的带有卡槽的齿轮箱卡板（23）中。

2.根据权利要求1所述的阴极复合运动式游离微珠摩擦辅助电铸装置，其特征是所述的柔性连接件（22）为孔径小于陶瓷微球粒径的尼龙布或者纱网。

3.根据权利要求1所述的阴极复合运动式游离微珠摩擦辅助电铸装置，其特征是所述的柔性连接件（22）的长度依电铸槽（6）长度和芯轴（3）长度而定，使用方便为准。

4.根据权利要求1所述的阴极复合运动式游离微珠摩擦辅助电铸装置，其特征是所述的U型卡片（28）材料为环氧树脂，有良好的机械加工性与良好的强度。

5.根据权利要求1所述的阴极复合运动式游离微珠摩擦辅助电铸装置，其特征是所述的齿轮箱卡板（23）材料为环氧树脂，有良好的机械加工性与良好的强度。

6.根据权利要求1所述的阴极复合运动式游离微珠摩擦辅助电铸装置，其特征是所述的齿轮箱卡板（23）的卡槽中贴合有橡胶垫（34），使之与U型卡片（28）紧密配合。

7.根据权利要求1所述的阴极复合运动式游离微珠摩擦辅助电铸装置，其特征是所述的陶瓷微球（26）的直径为0.5mm~1.2mm。

8.一种基于权利要求1的阴极复合运动式游离微珠摩擦辅助电铸装置的电铸方法，其特征是它包括以下步骤：

（1）电铸之前，先把阳极框（5）安放在电铸槽（6）中；

（2）并且将工件芯模（3）与悬挂齿轮架（4）通过大齿轮（31）轴孔紧固在一起；

（3）将柔性连接件（22）的一端用阳极筐卡板（21）固定在阳极框（5）开口一端；

（4）将柔性连接件（22）的另一端用螺栓紧固夹在两块U型卡片（28）之间；

（5）将齿轮箱卡板（23）用螺栓固定在齿轮箱（17）上；

（6）前处理完毕后，将悬挂齿轮架（4）与芯模（3）整体放入电铸槽（6）中，缓慢下降；

（7）使芯模（3）与阳极筐（5）正确对位，居中即可；

（8）在下降过程中，将U型卡片（28）沿齿轮箱卡板槽（23）紧密嵌入卡板槽中，且保证相对无松动；

（9）电铸槽（6）中通入溶液，加入陶瓷微球（26），直到将工件芯模（3）完全埋入；

（10）开始电铸，电铸过程中芯模一边转动，一边作前后、左右平动，直至电铸结束。

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