CN216514098U - 一种用于刀具磁控溅射镀膜的快速固定夹具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于刀具磁控溅射镀膜的快速固定夹具，包括立式压力调节装置、横向夹紧装置和卧式驱动装置、夹具固定板、夹具机架；立式压力调节装置包括立式丝杠、驱动手柄、L形压块和T形螺母；横向夹紧装置包括驱动滑块、固定齿条、驱动齿条、压板和六角螺栓；卧式驱动装置包括支架、水平丝杠、立方螺母、连杆和推板。本实用新型有益效果：在夹具上设有能产生预紧作用的夹紧单元，将所施加外载荷压力有效转化为被加工刀具的夹紧力，结合刻度尺参照依据，采用简化的机械组件和简便操作，对被加工对象进行快速定位装夹，适用于不同尺寸形状刀具，为刀具纹理镀膜提供技术支撑，广泛应用于微制造技术中，促进微传感器智能刀具的研发。
Description
技术领域
本实用新型涉及磁控溅射试验器材领域，尤其涉及一种测温刀具薄膜热电偶磁控溅射镀膜实验中刀具快速夹紧固定的夹具装置。
背景技术
机械加工过程中夹具被广泛应用于装夹和固定待加工对象的，目的是为了确保被加工物体能够快速准确夹紧定位。金属切削过程中，热载荷冲击和温度梯度频繁变换，是影响加工精度、表面完整性和刀具寿命的重要因素之一。大量研究表明，现有切削温度测量最有效的方法是采用基于薄膜热电偶的智能测温刀具技术。
为了制备智能刀具，深入研究刀具上的切削温度分布切削力情况，需要在刀具基体上通过磁控溅射(PVD)技术制备出阵列不同材料的薄膜，依据热电效应进行温度监测。市场上主流的磁控溅射设备其工作原理是一致的，但是现有的配套夹具装置依然存在无法对不同尺寸、不同形状的刀片进行装夹和更换，且难以保证掩膜部分与刀片紧密适宜的接触，存在夹紧载荷过大，导致刀具和掩膜板发生形变，从而影响薄膜质量的问题，也无法实现热电偶薄膜以特殊阵列方式均匀和致密地被沉积在刀具基体上。
实用新型内容
为了解决以上存在的问题，本实用新型提供了一种用于刀具磁控溅射镀膜的快速固定夹具，通过简化的机械组件和简易操作，快速在磁控溅射设备中装夹被加工刀片，同时以解决上述背景技术中提出的在磁控溅射设备中，现有的夹具装置无法对不同尺寸、不同形状的刀片进行装夹和更换，无法确保掩膜充分与刀具基体高精度的紧密贴合和不能保证沉积的热电偶薄膜的致密性与均匀性的问题。
为了达到上述目标，本实用新型采用以下技术方案：
一种用于刀具磁控溅射镀膜的快速固定夹具，用于在镀膜设备中对被加工刀具进行快速夹紧固定，并保证掩膜部分与刀具基体高精度紧密贴合，其特征在于，所述快速固定夹具包括：夹具固定板、夹具机架、立式压力调节装置、横向夹紧装置和卧式驱动装置；
所述立式压力调节装置包括立式丝杠和垫圈，所述立式丝杠安装于夹具机架上，立式丝杠阶梯端与夹具机架顶部通过阶梯孔相连接，且立式丝杠末端与夹具机架底部通过定位销和圆环固定；
所述横向夹紧装置包括驱动齿条、固定齿条和驱动滑块；所述驱动齿条固定在驱动滑块一端的底部，且通过齿条移动啮合对被加工刀具进行位置约束；所述固定齿条固定在夹具机架一端，且夹具机架对应的另一端设有一对半圆柱凹槽；
所述卧式驱动装置包括支架和水平丝杠；所述水平丝杠安装于支架上，水平丝杠阶梯端与支架右端通过嵌套滚动轴承相连接，水平丝杠设置于支架的两个支撑件之间，且螺纹对称分布在水平丝杠上。
作为本实用新型的一种优选结构，还包括T形螺母和L形压块；所述T形螺母安装在立式丝杠上，与夹具机架侧面始终保持平行约束且在夹具机架上下之间进行垂直移动；所述L形压块安装于T形螺母上，通过沉头螺钉相连接，用于对被加工刀具施加垂直方向的预紧力。
作为本实用新型的一种优选结构，还包括立方螺母、推板和连杆；所述立方螺母成对对称安装于水平丝杠上，以确保两个立方螺母间的往复移动；所述推板与立方螺母之间采用连杆的连接方式，将水平丝杠上立方螺母间往复运动转化为推板的进给运动，用于对被加工刀具施加定向预紧载荷。
作为本实用新型的一种优选结构，还包括六角螺栓和压板；所述六角螺栓安插于夹具机架的左端螺纹孔中，通过六角螺栓的旋转对驱动滑块施加向下载荷，且使得驱动齿条和固定齿条在所需的位置相啮合固定；所述压板设置在驱动滑块和六角螺栓之间，用于压力的传递且使得驱动滑块所受压力均匀。
作为本实用新型的一种优选结构，所述立式丝杠的驱动单元为驱动手柄，为立式丝杠提供给旋转动力；所述L形压块的下面依次设有覆盖板和掩模板，用于薄膜热电偶阵列方式的沉积。
所述夹具机架的顶部设有阶梯孔，用于立式丝杠的固定；所述夹具机架侧面设置有主刻度尺，用于表示立式压力调节位移驱动范围；所述T形螺母上设置有副刻度尺，与主刻度尺相对应，用于T形螺母精确定位约束的直观表达，从而保证该夹具夹紧力度的合理控制。
作为本实用新型的一种优选结构，所述夹具固定板与夹具机架采用两个螺钉通过螺纹孔进行安装固定；所述卧式驱动装置焊接在夹具固定板的一侧面上，且支架始终垂直于夹具固定板；所述推板和被加工刀具间安装有从动滑块，且推板安置于从动滑块的腔仓中，从动滑块右端底部设有半圆柱凸条，用于从动滑块沿着夹具机架上半圆柱凹槽前后移动。
所述立方螺母还设有限位圆柱，且立方螺母与连杆通过限位圆柱和插销连接；所述推板还包括支撑圆柱和轴承座，轴承座安装于推板一侧面对称分布位置，且连杆和轴承座通过支撑圆柱相连接，用于带动推板向前后移动。
与现有技术对比，本实用新型提供的一种用于刀具磁控溅射镀膜的快速固定夹具具有以下有益效果：
(1)通过在夹具机架和驱动滑块上分别设置能够进行相对运动的固定齿条和驱动齿条，根据被加工刀片尺寸，由驱动齿条确定驱动滑块的位置，再通过六角螺栓的旋紧力转化为驱动滑块位置固定的夹紧力，可以有效解决现有机械设备夹具难以实现简化机械组件和快捷操作对被加工刀具进行夹紧固定的缺陷，尤其是在磁控溅射系统设备中具有小巧、简易优势。与微加工技术更好地融合，促进微型传感器系列智能刀具的研发与应用。
(2)该种用于刀具磁控溅射镀膜的快速固定夹具，设置有驱动滑块和从动滑块，根据现有市场刀片形状设计了相应的驱动滑块和从动滑块，当被加工刀片形状不是方形时，只要将该固定夹具的驱动滑块与从动滑块进行更换，即可对各种刀片进行夹紧固定，操作简便快捷，解决针对不同类型被加工刀片，不易更换夹具的问题。
(3)该种用于刀具磁控溅射镀膜的快速固定夹具包括三个配合装置，用于被加工刀片的定位和夹紧；夹具机架上设置有刻度尺和立式压力调节装置，用于施加垂直载荷将掩膜板与刀片待加工表面紧密贴合；当刀片被夹紧时，根据刀片、掩膜板和覆盖板的厚度，从而确定T形螺母在刻度尺上的位置，有效解决了在夹紧时，施加载荷过大过猛，导致掩膜板挤压变形的问题；既确保了掩膜板和刀片的紧密贴合，又防止载荷过大致使掩膜板变形对薄膜沉积效果的影响。
附图说明
图1是本实用新型实施例所述用于刀具磁控溅射镀膜的快速固定夹具的立体结构示意图；
图2是本实用新型实施例所述用于刀具磁控溅射镀膜的快速固定夹具的侧面示意图；
图3是图1的A部分放大的结构示意图；
图4是图2的B部分放大的结构示意图；
图5是本实用新型实施例所述卧式驱动装置的立体结构示意图；
图6是本实用新型实施例所述驱动滑块的结构示意图；
图7是本实用新型实施例所述从动滑块的结构示意图；
图中：1.支架；2.从动滑块；3.驱动滑块；4.掩膜板；5.覆盖板； 6.夹具机架；7.六角螺栓；8.阶梯孔；9.驱动手柄；10.立式丝杠；11.L 形压块；12.沉头螺钉；13.推板；14.连杆；15.螺纹孔；16.立方螺母； 17.夹具固定板；18.水平丝杠；19.半圆柱凹槽；20定位销；21.圆环； 22.垫圈；23.主刻度尺；24.副刻度尺；25.T形螺母；26.弹簧；27.压板； 28.驱动齿条；29.固定齿条；30.螺纹；31.限位圆柱；32.插销；33.支撑圆柱；34.轴承座；35.卡槽；36.腔仓；37.半圆柱凸条。
具体实施方式
为了对本实用新型提出的一种用于刀具磁控溅射镀膜的快速固定夹具的技术内容、结构特征和具体效果进行完整而详细地说明，下面将结合本实用新型的附图予以描述。
请参考图1至图7，本实用新型提供了一种用于刀具磁控溅射镀膜的快速固定夹具，用于在镀膜设备中配合夹具固定板与夹具机架对被加工刀具进行快速夹紧固定，并保证掩膜部分与刀具基体高精度紧密贴合，便于进行磁控溅射镀膜实验。
在具体的实施例中，所述用于刀具磁控溅射镀膜的快速固定夹具，包括夹具固定板17、夹具机架6、立式压力调节装置、横向夹紧装置和卧式驱动装置。其中，所述夹具固定板17为本夹具装置的底座，夹具固定板17的上方安装有夹具机架6，用于设置立式压力调节装置；夹具机架6的左端设置有固定齿条29和右端设置有轴线对称的半圆柱凹槽19，且夹具固定板17和夹具机架6之间通过螺纹孔15 进行连接固定；夹具机架6设有阶梯孔8，用于安装立式丝杠10，且在夹具机架6的侧面设置有主刻度尺23，用于垂直载荷施加大小的定量参考；立式丝杠10的螺纹上安装有T形螺母25，T形螺母25一侧面安装有L形压块11，且T形螺母25和L形压块11之间通过沉头螺钉12，可使用沉头螺钉相连接；在L形压块11和被加工刀片之间从下至上依次安放有掩膜板4和覆盖板5；T形螺母25的另一侧面设有副刻度尺24；所述立式丝杠10的上端安装有驱动手柄9，立式丝杠10和驱动手柄9之间为嵌套连接，立式丝杠10的下端安装有圆环21，并通过定位销20连接固定，且圆环21和夹具机架6之间设有垫圈22，用于限制立式丝杠的轴向自由度；设置有夹具固定板 17、夹具机架6、立式丝杠10、T形螺母25、L形压块11、驱动手柄 9、垫圈22、圆环21和定位销20，共同组装成了立式压力调节装置，当被加工刀片安装在夹具固定板上时，结合刀片厚度，操作员通过旋转驱动手柄来确定主副刻度尺相对位置，操作简易便捷，有效确保掩膜板与刀片的紧密贴合，防止在夹紧时，施加载荷过大过猛，导致掩膜板挤压变形的问题。
所述夹具固定板17前端侧面安装有支架1，且夹具固定板17和支架1之间通过焊接连接；支架1上安装有水平丝杠18，水平丝杠 18上刻有中轴线呈对称分布的螺纹30，且各螺纹30上安装有立方螺母16；立方螺母16上设置有限位圆柱31，限位圆柱31上安装有连杆14，且限位圆柱31和连杆14之间通过插销32固定；连杆14的另一端安装在推板13上，推板13侧面设置有对称的轴承座34，连杆14和推板13通过支撑圆柱33连接，且推板13始终垂直于夹具固定板17上；在推板13和被加工刀片之间安装有从动滑块2，且推板 13与从动滑块2的型腔36相连接，从动滑块2右端底部设置有对称的半圆柱凸条37，该端安装在夹具机架6右端的半圆柱凹槽19中，确保从动滑块2在推板作用下沿着半圆柱凹槽19进行水平进给夹紧滑动；设置有支架1、水平丝杠18、立方螺母16、连杆14、推板13 和从动滑块2，组成了卧式驱动装置，用于被加工刀片前后水平方向的夹紧。
所述驱动滑块3的左端下方设置有驱动齿条28，驱动滑块3的左端安装在夹具机架6的左端，且通过固定齿条29和驱动齿条28啮合确定驱动滑块3的位置；驱动滑块3的上部和夹具机架6之间安装有压板27，压板27的上方设置有六角螺栓7，六角螺栓7通过旋紧力转化为驱动滑块3位置固定的垂直方向的夹紧力，且六角螺栓7和夹具机架6之间安装有弹簧26，可以有效解决现有机械设备夹具难以实现简化机械组件和快捷操作对被加工刀具进行夹紧固定的缺陷；驱动滑块3的右端设置有卡槽35，与从动滑块2的左端相连接；横向夹紧装置和卧式驱动装置的相互配合、联动，有效实现针对不同尺寸的刀片进行装夹固定，以便于对刀具进行磁控溅射镀膜实验的开展。
为了解决针对不同类型被加工刀片，不易更换夹具的问题，根据现有市场刀片形状，本实用新型设计了相应的驱动滑块和从动滑块，如方形、三角形、菱形、圆形等等，在装夹过程中仅需更换滑块，实现快速定位装夹。本实施例中仅以方形形刀片为例，具体技术细节，请参考图1至图7，其它刀具类型，仅需根据本实用新型技术理念，设计组件从动滑块和驱动滑块即可。
另外需要作出补充说明，尽管已经列出和阐述了本实用新型的实施例，但并不是限制了本实用新型的专利保护范围，熟知本实用新型领域的技术人员可轻易对本实施例进行多种修改和替换，并将此处的一般性原理运用到其它实例中而不需要的创新性劳作。因此，基于本实用新型的创新理念，均包括在本实用新型的保护范围内。
Claims (6)
1.一种用于刀具磁控溅射镀膜的快速固定夹具，用于在镀膜设备中对被加工刀具进行快速夹紧固定，并保证掩膜部分与刀具基体高精度紧密贴合，其特征在于，所述快速固定夹具包括：夹具固定板(17)、夹具机架(6)、立式压力调节装置、横向夹紧装置和卧式驱动装置；
所述立式压力调节装置包括立式丝杠(10)和垫圈(22)；所述立式丝杠(10)安装于夹具机架(6)上，立式丝杠(10)阶梯端与夹具机架(6)顶部通过阶梯孔(8)相连接，且立式丝杠(10)末端与夹具机架(6)底部通过定位销(20)和圆环(21)固定；
所述横向夹紧装置包括驱动齿条(28)、固定齿条(29)和驱动滑块(3)；所述驱动齿条(28)固定在驱动滑块(3)一端的底部，且通过齿条移动啮合对被加工刀具进行位置约束；所述固定齿条(29)固定在夹具机架(6)一端，且夹具机架(6)对应的另一端设有一对半圆柱凹槽(19)；
所述卧式驱动装置包括支架(1)和水平丝杠(18)；所述水平丝杠(18)安装于支架(1)上，水平丝杠(18)阶梯端与支架(1)右端通过嵌套滚动轴承相连接，水平丝杠(18)设置于支架(1)的两个支撑件之间，且螺纹(30)对称分布在水平丝杠(18)上。
2.根据权利要求1所述的用于刀具磁控溅射镀膜的快速固定夹具，其特征在于，还包括T形螺母(25)和L形压块(11)；所述T形螺母(25)安装在立式丝杠(10)上，与夹具机架(6)侧面始终保持平行约束且在夹具机架(6)上下之间进行垂直移动；所述L形压块(11)安装于T形螺母(25)上，通过沉头螺钉(12)相连接，用于对被加工刀具施加垂直方向的预紧力。
3.根据权利要求1所述的用于刀具磁控溅射镀膜的快速固定夹具，其特征在于，还包括立方螺母(16)、推板(13)和连杆(14)；所述立方螺母(16)成对对称安装于水平丝杠(18)上，以确保两个立方螺母(16)间的往复移动；所述推板(13)与立方螺母(16)之间采用连杆(14)的连接方式，将水平丝杠(18)上立方螺母(16)间往复运动转化为推板(13)的进给运动，用于对被加工刀具施加定向预紧载荷。
4.根据权利要求1所述的用于刀具磁控溅射镀膜的快速固定夹具，其特征在于，还包括六角螺栓(7)和压板(27)；所述六角螺栓(7)安插于夹具机架(6)的左端螺纹孔中，通过六角螺栓(7)的旋转对驱动滑块(3)施加向下载荷，且使得驱动齿条(28)和固定齿条(29)在所需的位置相啮合固定；所述压板(27)设置在驱动滑块(3)和六角螺栓(7)之间，用于压力的传递且使得驱动滑块(3)所受压力均匀。
5.根据权利要求2所述的用于刀具磁控溅射镀膜的快速固定夹具，其特征在于，所述立式丝杠(10)的驱动单元为驱动手柄(9)，为立式丝杠(10)提供给旋转动力；所述L形压块(11)的下面依次设有覆盖板(5)和掩模板(4)，用于薄膜热电偶阵列方式的沉积；
所述夹具机架(6)的顶部设有阶梯孔(8)，用于立式丝杠(10)的固定；所述夹具机架(6)侧面设置有主刻度尺(23)，用于表示立式压力调节位移驱动范围；所述T形螺母(25)上设置有副刻度尺(24)，与主刻度尺(23)相对应，用于T形螺母(25)精确定位约束的直观表达。
6.根据权利要求3所述的用于刀具磁控溅射镀膜的快速固定夹具，其特征在于，所述夹具固定板(17)与夹具机架(6)采用两个螺钉通过螺纹孔(15)进行安装固定；所述卧式驱动装置焊接在夹具固定板(17)的一侧面上，且支架(1)始终垂直于夹具固定板(17)；所述推板(13)和被加工刀具间安装有从动滑块(2)，且推板(13)安置于从动滑块(2)的腔仓(36)中，从动滑块(2)右端底部设有半圆柱凸条(37)，用于从动滑块沿着夹具机架上半圆柱凹槽(19)前后移动；
所述立方螺母(16)还设有限位圆柱(31)，且立方螺母(16)与连杆(14)通过限位圆柱(31)和插销(32)连接；所述推板(13)还包括支撑圆柱(33)和轴承座(34)，轴承座(34)安装于推板(13)一侧面对称分布位置，且连杆(14)和轴承座(34)通过支撑圆柱(33)相连接，用于带动推板(13)向前后移动。
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20220513 |