CN211759024U - 一种用于带式活动掩膜电解加工平面状工件的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型专利公开了一种用于带式活动掩膜电解加工平面状工件的装置，包括工件，掩膜带，储带轮，喷嘴，阴极，电解加工电源，收带轮，驱动源，阴极压紧单元，工件支持单元；压紧辊子安设在连杆上；连杆安设在挂板两端并且可绕各自的铰接中心轴线转动；压缩弹簧固定在连杆Ⅰ和连杆Ⅱ之间；工件紧密压贴于辊子Ⅰ、辊子Ⅱ、辊子Ⅲ和辊子Ⅳ的上方且可相对运动；掩膜带被阴极紧密地压贴在工件上，并形成包角θ；阳极可水平移动地置于阴极的正下方，并与掩膜带紧密接触。本装置能够方便地把活动掩模可靠紧密地固贴在平面状工件表面的被加工位置，既能高效高精度加工一般尺寸规格的平面状工件，同时也能实现低成本加工超长大面积的平面状工件。
Description
技术领域
本实用新型属于掩膜电解加工技术领域，涉及一种用于带式活动掩膜电解加工平面状工件的装置。
背景技术
在金属构件表面制备微织构是改变构件散热效率、界面润湿性、光学性能、生物兼容性、摩擦磨损特性等常用技术措施之一。至今，已开发出微织构制备方法主要有：激光加工、电火花加工、光化学加工、离子束加工、机械振动加工、掩膜电解加工等。其中，掩膜电解加工作为一种非接触式加工技术，因具有材料可加工性不受力学性能限制、加工面无残余应力、冷作硬化层以及再铸层、可一次性海量加工等优点，在微织构制备领域备受青睐。通用掩膜电解加工采用光刻工艺来制备掩膜，但这种掩膜不可复用，且制备工序复杂、成本高，为此，科研技术人员开发出了掩膜可重复利用的活动掩膜电解加工技术，其掩膜单独存在，且通过机械力固贴在被加工工件表面，待加工完成后该掩膜可在其他工件上重复使用，这种直接将可重复使用的活动掩膜固贴在被加工工件上的活动掩膜电解加工方法适合于尺寸规格较小的工件大批量生产加工。但是对于超长大面积平面状工件的加工，由于掩膜和工件的成倍增大，如何使活动掩膜能够可靠紧密的贴合在工件上成为加工超长大面积平面状工件的关键和难点。另一方面，受限于前导工艺复杂繁琐和电解加工设备尺寸规格，一般的活动掩膜电解加工技术极难在超长大面积平面状工件表面进行加工。因此，改进活动掩模电解加工技术并提出一种能够低成本高效高精度加工超长大面积平面状工件的方法和装置就尤为重要。
申请号为201610860179.7的专利提出的用聚二甲基硅氧烷作为活动掩膜用具有多孔介质的金属阴极作为辅助压板的技术方案实现了活动掩膜在尺寸规格较小的平面状工件上能够均匀可靠的固贴，同时提高了加工效率和加工精度，但该方案所涉装置仅适用于在尺寸规格较小的平面状工件上加工，不能在超长大面积平面状工件表面上加工成形微织构。
申请号为201910673940.X的专利涉及到的带式活动掩膜电解加工微织构的技术方案提出了一种用可滚动阴极压紧活动掩膜从而使常规的活动掩膜电解加工工件由面加工变成了线加工，从本质上改善了活动掩模在被加工工件上的贴合质量，但方案所涉装置仅适用于圆柱状工件表面的电解加工微织构，而对在平面状工件上电解加工微织构还需改进装置。因此，本专利基于带式活动掩膜电解加工思想提出一种既适合于在一般尺寸规格的平面状工件表面上加工成形微织构，又适合于在超长大面积平面状工件表面上加工成形微织构的装置。
发明内容
本实用新型专利的目的是提供一种在电解加工平面状工件表面时能够将带式活动掩膜紧密贴合在工件的被加工位置的新型装置，本装置既能高效高精度加工一般尺寸规格的平面状工件，同时也能实现低成本加工超长大面积的平面状工件。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于带式活动掩膜电解加工平面状工件的装置，包括工件，掩膜带，储带轮，喷嘴，阴极，电解加工电源，收带轮，驱动源，其特征在于：它还包括由压紧辊子Ⅰ、压紧辊子Ⅱ、连杆Ⅰ、连杆Ⅱ、挂板和压缩弹簧组成的阴极压紧单元，由辊子Ⅰ、辊子Ⅱ、辊子Ⅲ、辊子Ⅳ组成的工件支持单元；所述的压紧辊子Ⅰ和压紧辊子Ⅱ分别安设在连杆Ⅰ和连杆Ⅱ上，两者旋转中心轴线相互平行且位于同一水平面上；所述的连杆Ⅰ和连杆Ⅱ分别铰接联接在挂板的左右两端且可绕各自的铰接中心轴线转动；所述的压缩弹簧的左端和右端分别固定在连杆Ⅰ和连杆Ⅱ上；所述的辊子Ⅰ、辊子Ⅱ、辊子Ⅲ和辊子Ⅳ的轴线位于同一水平面上并且可绕各自的旋转中心轴转动；所述的工件紧密压贴于辊子Ⅰ、辊子Ⅱ、辊子Ⅲ和辊子Ⅳ的上方且可相对运动；所述的掩膜带被阴极紧密地压贴在工件上，并形成包角θ；所述的工件可水平移动地置于阴极的正下方，并与掩膜带紧密接触；所述的掩膜带为含有镂空图案的电绝缘材料薄膜。
所述的储带轮和收带轮的材质均为高聚物聚丙烯材料。
所述的阴极与掩膜带之间的包角θ的范围为30°~180°
所述的喷嘴安设于掩膜带的上方，且喷嘴指向掩膜带与阴极所形成夹角的顶角处。
所述的掩膜带的一端缠绕在收带轮上，另一端缠绕在储带轮上，并在工件和阴极的共同作用下处于张紧状态。
所述的收带轮做逆时针转动。
所述的辊子Ⅰ、辊子Ⅱ、辊子Ⅲ和辊子Ⅳ的几何参数相同。
本实用新型专利所述的装置工作原理如下。
带有镂空图案的掩膜带在储带轮、阴极、工件和收带轮的公共作用下紧密贴合在工件表面上，阴极安设于工件的正上方并与掩膜带的另一面紧密接触。收带轮在驱动源的作用下做旋转运动进而不断回收掩膜带，而储带轮则不断输送掩膜带。掩膜带在收带轮和储带轮的共同作用下时刻处于张紧状态；工件和阴极因受掩膜带与它们各自间的摩擦力作用而分别做同步水平运动和同步旋转运动，同时喷嘴向掩膜带与阴极表面间的夹角处高速喷射电解液，而电解液在掩膜带的携带作用下进入加工间隙（工件与阴极间的间隙）。此时，被掩膜带包裹但未被屏蔽（通孔结构对应处）的工件表面区域在电解液与电场等的综合作用下不断地被选择性溶解。随着掩膜带的不断单向运动，工件随之水平运动，其表面连续地被掩膜电解加工形成微织构，直到工件的表面都被加工。
与现有技术相比，本实用新型专利的优点是：能够方便地把活动掩模可靠紧密地固贴在平面状工件表面的被加工位置，既能高效高精度加工一般尺寸规格的平面状工件，同时也能实现低成本加工超长大面积的平面状工件。
附图说明
图1为掩膜电解加工平面状工件装置的三维示意图。
图2为本装置在加工过程中工件与掩膜带形成包角θ的示意图。
图中标号名称：1-1、辊子Ⅰ；1-2、辊子Ⅱ；1-3、辊子Ⅲ；1-4、辊子Ⅳ；2、工件；3、掩膜带；4、储带轮；5、喷嘴；6、阴极； 7-1、压紧辊子Ⅰ；7-2、压紧辊子Ⅱ； 8-1、连杆Ⅰ；8-2、连杆Ⅱ； 9、挂板；10、压缩弹簧；11、电解加工电源； 12、收带轮；13、驱动源。
具体实施方式
下面结合图1和图2对本实用新型专利的实施做进一步的描述：一种用于带式活动掩膜电解加工平面状工件的装置，包括工件2，掩膜带3，储带轮4，喷嘴5，阴极6，电解加工电源11，收带轮12，驱动源13，其特征在于：它还包括由压紧辊子Ⅰ7-1、压紧辊子Ⅱ7-2、连杆Ⅰ8-1、连杆Ⅱ8-2、挂板9和压缩弹簧10组成的阴极6压紧单元，由辊子Ⅰ1-1、辊子Ⅱ1-2、辊子Ⅲ1-3、辊子Ⅳ1-4组成的工件2支持单元；所述的压紧辊子Ⅰ7-1和压紧辊子Ⅱ7-2分别安设在连杆Ⅰ8-1和连杆Ⅱ8-2上，两者旋转中心轴线相互平行且位于同一水平面上；所述的连杆Ⅰ8-1和连杆Ⅱ8-2分别铰接联接在挂板10的左右两端且可绕各自的铰接中心轴线转动；所述的压缩弹簧11的左端和右端分别固定在连杆Ⅰ8-1和连杆Ⅱ8-2上；所述的辊子Ⅰ1-1、辊子Ⅱ1-2、辊子Ⅲ1-3和辊子Ⅳ1-4的轴线位于同一水平面上并且可绕各自的旋转中心轴线转动；所述的工件2紧密压贴于辊子Ⅰ1-1、辊子Ⅱ1-2、辊子Ⅲ1-3和辊子Ⅳ1-4的上方且可相对运动；所述的掩膜带3被阴极6紧密地压贴在工件2上，并形成包角θ；所述的工件2可水平移动地置于阴极6的正下方，并与掩膜带3紧密接触；所述的掩膜带3为含有镂空图案的聚氯乙烯薄膜。
储带轮4和收带轮12的材质均为高聚物聚丙烯。
阴极6与掩膜带3之间的包角θ为30°
喷嘴5安设于掩膜带3的上方，且喷嘴5指向掩膜带3与阴极6所形成夹角的顶角处。
掩膜带3的一端缠绕在收带轮12上，另一端缠绕在储带轮4上，并在工件2和阴极6的共同作用下处于张紧状态。
收带轮12做逆时针转动。
辊子Ⅰ1-1、辊子Ⅱ1-2、辊子Ⅲ1-2和辊子Ⅳ1-3的几何参数相同。
如图1和图2所示，使用此装置在工件2表面进行加工时，带有镂空图案的掩膜带3在收带轮12、工件2、阴极6和储带轮4共同作用下紧密贴合在工件2表面上，阴极6安设于工件2的正上方并与掩膜带3的另一面紧密接触。先打开驱动源13的电源，待掩膜带3能够带动工件2持续稳定水平运动之后（收带轮12持续回收掩膜带3，储带轮4不断输送掩膜带3），再打开喷嘴5，向掩膜带3与阴极6表面间的夹角处高速喷射电解液，电解液在掩膜带3的携带作用下进入加工间隙；导通电解加工电源11，随着掩膜带3的不断单向运动，工件2随之水平运动，其表面连续地被掩膜3电解加工形成微织构，直到工件2的表面都被加工后关闭所有电源。
Claims (7)
1.一种用于带式活动掩膜电解加工平面状工件的装置，包括工件（2），掩膜带（3），储带轮（4），喷嘴（5），阴极（6），电解加工电源（11），收带轮（12），驱动源（13），其特征在于：它还包括由压紧辊子Ⅰ（7-1）、压紧辊子Ⅱ（7-2）、连杆Ⅰ（8-1）、连杆Ⅱ（8-2）、挂板（9）和压缩弹簧（10）组成的阴极（6）压紧单元，由辊子Ⅰ（1-1）、辊子Ⅱ（1-2）、辊子Ⅲ（1-3）和辊子Ⅳ（1-4）组成的工件（2）支持单元；所述的压紧辊子Ⅰ（7-1）和压紧辊子Ⅱ（7-2）分别安设在连杆Ⅰ（8-1）和连杆Ⅱ（8-2）上，两者旋转中心轴线相互平行且位于同一水平面上；所述的连杆Ⅰ（8-1）和连杆Ⅱ（8-2）分别铰接联接在挂板（9）的左右两端且可绕各自的铰接中心轴线转动；所述的压缩弹簧（10）的左端和右端分别固定在连杆Ⅰ（8-1）和连杆Ⅱ（8-2）上；所述的辊子Ⅰ（1-1）、辊子Ⅱ（1-2）、辊子Ⅲ（1-3）和辊子Ⅳ（1-4）的轴线位于同一水平面上并且可绕各自的旋转中心轴线转动；所述的工件（2）紧密压贴于辊子Ⅰ（1-1）、辊子Ⅱ（1-2）、辊子Ⅲ（1-3）和辊子Ⅳ（1-4）的上方且可相对运动；所述的掩膜带（3）被阴极（6）紧密地压贴在工件（2）上，并形成包角θ；所述的工件（2）可水平移动地置于阴极（6）的正下方，并与掩膜带（3）紧密接触；所述的掩膜带（3）为含有镂空图案的电绝缘材料薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种用于带式活动掩膜电解加工平面状工件的装置，其特征在于：所述的储带轮（4）和收带轮（12）的材质均为高聚物聚丙烯材料。
3.根据权利要求1所述的一种用于带式活动掩膜电解加工平面状工件的装置，其特征在于：所述的阴极（6）与掩膜带（3）之间的包角θ的范围为30°~180°。
4.根据权利要求1所述的一种用于带式活动掩膜电解加工平面状工件的装置，其特征在于：所述的喷嘴（5）安设于掩膜带（3）的上方，且喷嘴（5）指向掩膜带（3）与阴极（6）所形成夹角的顶角处。
5.根据权利要求1所述的一种用于带式活动掩膜电解加工平面状工件的装置，其特征在于：所述的掩膜带（3）的一端缠绕在收带轮（12）上，另一端缠绕在储带轮（4）上，并在工件（2）和阴极（6）的共同作用下处于张紧状态。
6.根据权利要求1所述的一种用于带式活动掩膜电解加工平面状工件的装置，其特征在于：所述的收带轮（12）做逆时针转动。
7.根据权利要求1所述的一种用于带式活动掩膜电解加工平面状工件的装置，其特征在于：所述的辊子Ⅰ（1-1）、辊子Ⅱ（1-2）、辊子Ⅲ（1-3）和辊子Ⅳ（1-4）的几何参数相同。
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