CN219195114U - 一种工装及真空镀膜设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种工装及真空镀膜设备，所述工装包括底盘结构和多个工件安装组件，所述多个工件安装组件沿周向间隔设于所述底盘结构上，每一所述工件安装组件包括间隔设置的至少两安装件，每一所述安装件用于穿过刀具基体的通孔而堆叠所述刀具基体。所述工装增加刀具基体的安装数量，而提高单次真空镀膜的刀具基体的数量，进而降低涂层刀具的生产成本。

Description

一种工装及真空镀膜设备

技术领域

本实用新型涉及真空镀膜技术领域，特别是涉及一种工装及真空镀膜设备。

背景技术

涂层刀具是在强度和韧性较好的硬质合金或高速钢基体表面上，利用气相沉积方法涂覆单层或多层复合的耐磨性好的难熔金属或非金属化合物。涂层作为一个化学屏障和热屏障，减少了刀具与工件之间的扩散和化学反应，从而减少了刀具基体的磨损。涂层刀具具有表面硬度高、化学性能稳定、耐热、耐磨、耐氧化、摩擦系数小和热导率低等特性，相比未涂层的刀具，其寿命提升3～5倍以上，切削速度提高20％～70％，加工精度提高0.5～1级。

PVD(物理气相沉积)法是在真空条件下，将化学反应容器内部加热至500℃左右，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发，使被蒸发物质与气体都发生电离，利用电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物在被加热的刀具基体的表面沉积形成TiC、TiN、TiCN、Al₂O₃等单层或多层复合涂层的一种涂层方法。

PVD涂层工序中，刀具基体需借助工装完成真空镀膜。该工装采用穿过刀具基体的通孔而安装刀具基体，然而，该工装能够安装刀具基体的数量有限，导致单次PVD涂层的刀具基体数量也有限，进而造成涂层刀具的生产成本较高。

实用新型内容

基于此，提供一种工装，旨在增加刀具基体的安装数量，而提高单次真空镀膜的刀具基体的数量，进而降低涂层刀具的生产成本。

一种工装，包括：

底盘结构；和

多个工件安装组件，所述多个工件安装组件沿周向间隔设于所述底盘结构上，每一所述工件安装组件包括间隔设置的至少两安装件，每一所述安装件用于穿过刀具基体的通孔而堆叠所述刀具基体。

在其中一个实施例中，每一所述工件安装组件还包括：

连接组件，所述连接组件设于所述底盘结构上，所述连接组件的顶端设有连接部；

支撑件，所述支撑件的底端与所述连接部可拆卸连接；以及

承载盘，所述承载盘与所述支撑件的顶端固定连接；其中，所述至少两安装件设于所述承载盘上。

在其中一个实施例中，所述至少两安装件沿周向间隔设置。

在其中一个实施例中，所述连接组件包括：

衬底件，所述衬底件设于所述底盘结构上；和

连接座，所述连接座的底端可旋转连接所述衬底件，所述连接座的顶端设有所述连接部，所述连接座的侧面设有传动部，所述传动部用于输入动力而使所述连接座旋转。

在其中一个实施例中，所述连接座包括：

齿轮，所述齿轮的轮齿形成所述传动部；和

轴座，所述轴座轴向贯穿所述齿轮、且与所述齿轮固定连接，所述轴座的底端可旋转连接所述衬底件，所述轴座的顶端设有所述连接部。

在其中一个实施例中，所述衬底件呈套筒状，所述轴座的底端插入所述衬底件中，所述齿轮的底端设有凹槽，所述凹槽的槽底承载在所述衬底件的顶端上。

在其中一个实施例中，所述连接部为阶梯孔。

在其中一个实施例中，所述底盘结构包括底盘，所述底盘上开设有沿周向分布的多个安装孔，每一所述连接组件的底端插入一所述安装孔中。

在其中一个实施例中，所述底盘的中心设有定位通孔，所述定位通孔的孔壁设有沿轴向延伸的定位部，所述定位部包括至少一定位凸起和至少一定位凹槽，所述定位凹槽与所述定位凸起沿周向交替连接。

一种真空镀膜设备，包括镀膜腔室和装配于所述镀膜腔室内的工装；所述工装包括底盘结构和多个工件安装组件，所述多个工件安装组件沿周向间隔设于所述底盘结构上，每一所述工件安装组件包括间隔设置的至少两安装件，每一所述安装件用于穿过刀具基体的通孔而堆叠所述刀具基体。

上述工装，通过在底盘结构上设置沿周向间隔分布的多个工件安装组件，并且每一工件安装组件设有至少两安装件，每一安装件可串装成串的刀具基体，因此，每一工装安装组件可成倍地增加刀具基体的安装数量，大大提高了单次真空镀膜的刀具基体的数量，显著降低了涂层刀具的生产成本。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中工装的结构示意图；

图2为图1中工装的另一视角的结构示意图；

图3为图1中工装的底盘结构及其上的连接组件的结构示意图；

图4为图1中工装的工件安装结构的结构示意图；

图5为图4中工件安装结构的分解图；

图6为图4中工件安装结构的俯视图；

图7为图6中工件安装结构安装有刀具基体时的状态图；

图8为图3中底盘结构及其上的连接组件的分解图；

图9为图3中底盘结构及其上的连接组件的俯视图；

图10为图9中底盘结构及其上的连接组件沿I-I线的剖视图；

图11为本实用新型另一实施例中工装的工件安装结构的俯视图；

图12为图11中工件安装结构安装有刀具基体时的状态图；

图13为本实用新型一实施例中真空镀膜设备的原理图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参阅图1和图2，图1示出了本实用新型一实施例中工装的结构示意图，图2示出了图1中工装的另一视角的结构示意图，本实用新型第一实施例提供了的工装100，包括底盘结构200和多个工件安装组件300，多个工件安装组件300沿周向间隔设于底盘结构200上。每一工件安装组件300包括至少两安装件410，每一安装件410用于穿过刀具基体的通孔而堆叠刀具基体。通过在底盘结构200上设置沿周向间隔分布的多个工件安装组件300，并且每一工件安装组件300设有至少两安装件410，每一安装件410可串接成串的刀具基体，因此，每一工装安装组件300可成倍地增加刀具基体的安装数量，大大提高了单次真空镀膜的刀具基体的数量，显著降低了涂层刀具的生产成本。

需要说明的是，相邻的安装件410之间的间隔距离足以避免其上的刀具基体相互干涉，而且，堆叠的刀具基体可以错开设置或者通过间隔件间隔设置，使上下相邻的刀具基体不会影响彼此工作表面上涂层的形成。

请参阅图3和图4，图3示出了本实施例中工装的底盘结构及其上的连接组件的结构示意图，图4示出了本实施例中工装的工件安装结构的结构示意图，每一工件安装组件300包括工件安装结构400和连接组件500，其中，工件安装结构400包括上述安装件410。所有连接组件500沿周向间隔设于底盘结构200上而形成工装基座，每一连接组件500的顶端设有连接部502。工件安装结构400的底端与连接组件500的连接部502可拆卸连接，即工装100的所有工件安装结构400可拆卸安装于工装基座上，而减少了工装基座对工件安装结构400造成的震动，而减缓工件安装结构400上的刀具基体的晃动，以防止刀具基体掉落。

请参阅图5至图7，图5示出了本实施例中工装的工件安装结构的分解图，图6示出了本实施例中工装的工件安装结构的俯视图，图7示出了图6中工件安装结构安装有刀具基体时的状态图，工件安装结构400还包括支撑件420和承载盘430，支撑件420的顶端与承载盘430固定连接，支撑件420的底端与连接部502可拆卸连接。至少两安装件410设置于承载盘430上。

本实施例中，安装件410为轴体结构，具体可以为但不限于杆状、柱状或者条状。承载盘430可以为但不限于圆盘，其上设有沿周向分布的四个固定通孔(未标号)，四个安装件410一一对应焊接连接于四个固定通孔之中，支撑件420的顶端焊接连接于承载盘430的中心通孔(未标号)之中。需要说明的是，在其他实施例中，工件安装结构400的安装件410的数量并不限于四个，可以是两个、六个、八个或者更多，具体视实际需求而定；而且，安装件410与承载盘430之间可以通过螺纹连接方式固定连接，支撑件420也可以通过螺纹连接方式固定连接承载盘430。

本实施例中，相邻的两个安装件410相互配合而穿插同一种的刀具基体402的两个通孔。该刀具基体402包括方形部分和三角部分，方形部分的长边连接三角部分的底边，其中，方形部分上开设有两个通孔。

具体而言，该工件安装结构400的四个安装件410以相邻的两个为一组而穿插该刀具基体402的两个通孔，进而安装两串刀具基体402，该两串刀具基体402背靠背设置。同一串刀具基体402上的所有刀具基体402的摆放位置相同并通过间隔件上下间隔设置。可以理解的是，在其他实施例中，该刀具基体402可以通过其一个通孔与一安装件410配合，而安装在工件安装结构400上；或者，该刀具基体402仅设有一个通孔，且呈三角形、方形、棱形或者其他多边形状。

请参阅图8至图10，图8示出了本实施例中工装的底盘结构及其上的连接组件的分解图，图9示出了本实施例中工装的底盘结构及其上的连接组件的俯视图，图10示出了图9中底盘结构及其上的连接组件沿I-I线的剖视图，每一连接组件500包括衬底件510和连接座520。其中，衬底件510设于底盘结构200上。连接座520的底端可旋转连接衬底件510，连接座520的顶端设有连接部502，即连接部502设于连接座520的顶端，连接座520的侧面设有传动部522，传动部522用于输入动力而使连接座520作为从动结构而发生旋转。连接座520可通过其传动部522而输入外部的动力，进而可相对衬底件510发生旋转，带动其上的工件安装结构400旋转，以转动工件安装结构400上的刀具基体402，有利于提高刀具的涂层质量。

进一步地，该连接座520包括齿轮524和轴座526。其中，齿轮524的轮齿形成传动部522。轴座526轴向贯穿齿轮524、且与齿轮524固定连接，轴座526的底端可旋转连接衬底件510，轴座526的顶端设有连接部502，即连接部502设于轴座526的顶端。由于齿轮524与轴座526固定连接，可利用工装基座的旋转(自转)，并借助外置的拨片拨动齿轮524的轮齿(传动部522)，而输入动力，使连接座520相对衬底件510发生转动。可以理解的是，在其他实施例中，该连接座520可以为一体结构，即一体成型而成，无需组装齿轮524和轴座526；传动部522可以是连接座520的侧面上开设的多个凹陷部，多个凹陷部沿周向间隔分布，其同样可以在拨片的拨动下，使连接座520旋转。

本实施例中，齿轮524上开设有中心通孔(未标号)，轴座526穿过齿轮524的中心通孔，且齿轮524的底端与轴座526焊接连接。在其他实施例中，轴座526的外表面与齿轮524的中心通孔的孔壁紧配合，而实现轴座526与齿轮524之间的固定连接。

本实施例中，衬底件510呈套筒状，轴座526(连接座520)的底端插入衬底件510中，而嵌套在衬底件510中，进而连接座520可以具有良好的旋转稳定性。可以理解的是，在其他实施例中，衬底件510呈轴体状，该轴座526(连接座520)的底端设有轴孔，而与衬底件510可旋转套接，同样可以实现连接座520的旋转。

该齿轮524的底端设有凹槽528，衬底件510的顶端位于凹槽528中，而增加衬底件510围套轴座526的长度，提高了连接座520的旋转稳定性。进一步地，衬底件510的顶端的端面与凹槽528的槽底接触，而使连接座520支撑在衬底件510上，有利于进一步提高连接座520的稳定性，防止其安装工件安装结构400后发生晃动。

本实施例中，连接部502为连接孔，而方便工件安装结构400的拆卸和安装。在其他实施例中，连接部502可以设置成轴体，而插入工件安装结构400相应的轴孔中，实现两者的可拆卸连接。

为了进一步提高工件安装结构400的连接便利性，连接部502可以为但不限于阶梯孔，由于阶梯孔外大内小，而方便工件安装结构400插入其中。

本实施例中，齿轮524的材质可以为但不限于不锈钢，其轮齿的数量可以为但不限于六个。轴座526包括一个直径较大的圆台部和一个直径较小的圆柱部，圆台部上设有阶梯孔的大孔，圆柱部上设有阶梯孔的小孔。圆柱部与齿轮524的中心通孔适配，圆台部无法通过齿轮524的中心通孔而同时起到定位作用。轴座526的材质可以为但不限于不锈钢。衬底件510为衬套，其材质可以为但不限于不锈钢。

本实施例中，底盘结构200包括底盘210、垫圈220以及多个螺栓230，底盘210设于垫圈220上，多个螺栓230沿周向分布、且自下而上依次连接垫圈220和底盘210，而将垫圈220与底盘210固定连接。需要说明的是，在其他实施例中，底盘结构200可以仅包括底盘210，而无需设置垫圈220，连接组件500同样可以安装于其上。

底盘210上开设有沿周向分布的多个安装孔211。每一连接组件500的底端插入一安装孔211中，即每一连接组件500的衬底件510的底端插入一安装孔211中。其中，衬底件510的外周面与安装孔211的孔壁过盈配合，而将衬底件510固定于安装孔211中。

由于底盘210的安装孔211为通孔，垫圈220设置在底盘210的底端，而封闭了安装孔211的一端。衬底件510的底端经安装孔211接触垫圈220，垫圈220可以起到支撑衬底件510的作用。轴座526的底端与垫圈220间隔。

垫圈220上沿周向方向开设有多个均匀分布的连接通孔222，底盘210上沿周向方向开设有多个均匀分布的螺纹孔212，多个连接通孔222与多个螺纹孔212一一对应设置，且连接通孔222的孔径略大于螺纹孔212的孔径，螺栓230自下而上穿过连接通孔222和螺纹孔212，且与螺纹孔212螺纹连接。

底盘210的中心设有定位通孔213，定位通孔213的孔壁设有沿轴向延伸的定位部214，该定位部214用于与使用该工装基座的设备配合而定位底盘210。具体而言，定位部214包括至少一定位凸起215和至少一定位凹槽216，定位凹槽216与定位凸起215沿周向交替连接。

进一步地，定位部214包括一个定位凸起215和两个定位凹槽216，一定位凸起215相连于两个定位凹槽216之间。真空镀膜设备的内部零件设有相应的配合部，该配合部包括配合凸起和配合凹槽，一配合凹槽相连于两配合凸起之间。其中，定位凸起215与配合凹槽配合，定位凹槽216与配合凸起配合。需要说明的是，定位部214的定位凸起215和定位凹槽216的数量可根据实际需求进行设置，并不限于上述情况。

本实施例中，底盘210包括内环217、外环218以及多条横梁219，多条横梁219沿周向均匀间隔分布、且连接于内环217和外环218之间。定位通孔213设于内环217上，多个安装孔211和多个螺纹孔212设于外环218上。定位部214的定位凸起215呈半圆凸条状，定位凹槽216呈半圆槽状，而使定位部214整体上呈波浪形状，其定位效果更好。其中，底盘210、垫圈220以及螺栓230的材质均可以为但不限于不锈钢。

本实施例工装100可以通过如下步骤进行装配，但不限于如下的装配方式：

首先，组装底盘结构200，即通过多个螺栓230依次连接垫圈220的连接通孔222和底盘210的螺纹孔212，而将垫圈220与底盘210固定连接；

其次，装配工装基座，即将衬底件510插入底盘210的安装孔211中，直至抵接垫圈220；并将轴座526贯穿齿轮524的中心通孔，直至轴座526的圆台部被齿轮524限位，焊接连接齿轮524和轴座526，而组装成连接座520；再将连接座520的底端插入衬底件510中，直至齿轮524的凹槽528抵接衬底件510的顶端，而在底盘结构200上完成所有连接组件500的安装；

再次，组装工件安装结构400，即将支撑件420的顶端与承载盘430的中心通孔焊接连接，并将四个安装件410的底端与承载盘430的四个固定通孔一一对应焊接连接；

最后，将一工件安装结构400的支撑件420的底端插入工装基座的一连接组件500的连接部502中，而组装成一工件安装组件300，依次在其他连接组件500的连接部502中插入工件安装结构400而装配成工装100。使用该工装100时，可以先在工件安装结构400的安装件410上串插刀具基体402，然后再将工件安装结构400逐一安装在工装基座的连接组件500上。

请参阅图11和图12，图11示出了本实用新型另一实施例中工装的工件安装结构的俯视图，图12示出了图11中工件安装结构安装有刀具基体时的状态图，本实施例工装100与上述实施例工装100的主要区别如下：

本实施例工装100中，工件安装结构400的承载盘430上设有沿周向间隔分布的六个固定通孔，六个安装件410一一对应焊接连接于六个固定通孔之中，每一安装件410上穿过且堆叠棱形状的刀具基体402，而且同一安装件410上的刀具基体402摆放位置相同并通过间隔件上下间隔。该刀具基体402仅设有一个通孔。

至于本实施例工装100的其他方面与上述第一实施例工装100的其他方面基本相同，其具体内容可参照上述第一实施例的描述，在此不做赘述。

请参阅图13，图13示出了本实用新型一实施例中真空镀膜设备的原理图，本实施例提供了的真空镀膜设备600，包括镀膜腔室610和工装100，工装100装配于镀膜腔室610内。该工装100的具体结构参照上述实施例，由于本实施例真空镀膜设备600采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

该镀膜腔室610内设有第一转盘620，该第一转盘620上设有沿周向间隔分布的多个第二转盘630，每一第二转盘630上设有一安装柱640，每一安装柱640上可间隔套接多个工装100。该真空镀膜设备600工作时，第一转盘620转动，而带动其上的第二转盘630、安装柱640以及工装100转动；同时第二转盘630相对于第一转盘620发生自转，而带动其上的安装柱640和工装100转动。因此，该安装柱640上的工装100在公转的同时自转，而使其上的工件在不同方向上充分接触反应物质，以在工件上形成良好、均匀的镀层。

进一步地，安装柱640设有上述配合部(未图示)，安装柱640与工装100的底盘200上的定位通孔213配合，而使安装柱640的配合部与定位通孔213的孔壁上的定位部214配合，进而在安装柱640上定位、安装好该工装100。

本实施例中，该真空镀膜设备600为PVD设备，至于该PVD设备的其他结构均可参照现有技术，在此不做赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种工装，其特征在于，包括：

底盘结构；和

多个工件安装组件，所述多个工件安装组件沿周向间隔设于所述底盘结构上，每一所述工件安装组件包括间隔设置的至少两安装件，每一所述安装件用于穿过刀具基体的通孔而堆叠所述刀具基体。

2.根据权利要求1所述的工装，其特征在于，每一所述工件安装组件还包括：

连接组件，所述连接组件设于所述底盘结构上，所述连接组件的顶端设有连接部；

支撑件，所述支撑件的底端与所述连接部可拆卸连接；以及

承载盘，所述承载盘与所述支撑件的顶端固定连接；其中，所述至少两安装件设于所述承载盘上。

3.根据权利要求2所述的工装，其特征在于，所述至少两安装件沿周向间隔设置。

4.根据权利要求2所述的工装，其特征在于，所述连接组件包括：

衬底件，所述衬底件设于所述底盘结构上；和

连接座，所述连接座的底端可旋转连接所述衬底件，所述连接座的顶端设有所述连接部，所述连接座的侧面设有传动部，所述传动部用于输入动力而使所述连接座旋转。

5.根据权利要求4所述的工装，其特征在于，所述连接座包括：

齿轮，所述齿轮的轮齿形成所述传动部；和

轴座，所述轴座轴向贯穿所述齿轮、且与所述齿轮固定连接，所述轴座的底端可旋转连接所述衬底件，所述轴座的顶端设有所述连接部。

6.根据权利要求5所述的工装，其特征在于，所述衬底件呈套筒状，所述轴座的底端插入所述衬底件中，所述齿轮的底端设有凹槽，所述凹槽的槽底承载在所述衬底件的顶端上。

7.根据权利要求2至6任意一项所述的工装，其特征在于，所述连接部为阶梯孔。

8.根据权利要求2至6任意一项所述的工装，其特征在于，所述底盘结构包括底盘，所述底盘上开设有沿周向分布的多个安装孔，每一所述连接组件的底端插入一所述安装孔中。

9.根据权利要求8所述的工装，其特征在于，所述底盘的中心设有定位通孔，所述定位通孔的孔壁设有沿轴向延伸的定位部，所述定位部包括至少一定位凸起和至少一定位凹槽，所述定位凹槽与所述定位凸起沿周向交替连接。

10.一种真空镀膜设备，包括：

镀膜腔室；和

工装，所述工装装配于所述镀膜腔室内，其特征在于，所述工装为权利要求1至9任意一项所述的工装。

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