一种多弧离子镀及镀膜方法与流程

本发明涉及带孔刀具镀膜的技术领域，特别是一种多弧离子镀及镀膜方法。

背景技术：
真空镀膜是在真空中把将钛、碳化钨、金之类的金属材料溅射蒸发等技术，在基材上形成薄膜的一种金属表面处理过程。真空镀膜与传统化学镀膜方法相比有很多优点：如对环境无污染，是绿色环保工艺，对操作者无伤害，镀层牢固和膜层致密性好，膜厚均匀，膜层抗腐蚀性强，价廉物美。而化学镀膜，膜层牢固性，耐磨性，均匀性都不理想，并且对环境有污染，同时操作者有伤害。在刀具表面上镀金属膜能够降低摩擦系数，提高硬度，耐磨度，耐高温，耐腐蚀，提高抗氧化性，防指纹等。广泛应用于车刀、铣刀、数控刀片、丝锥等，有些刀具的中部还开设有沉头孔。目前，有孔刀片的镀膜其工艺为：先将多个有孔刀片顺次串联在立柱上，再将立柱固定于真空镀膜机内的转架上，通过转轴带动立柱做旋转运动，而真空镀膜机内的靶材释放金属离子，金属离子附着在刀片表面，从而实现了有孔刀片的镀膜，如图1所示为传统利用转架在有孔刀片上镀膜的俯视图，其中位于最左侧的圆形代表靶材；与靶材直径相等的圆代表转轴；具有剖面线的圆代表立柱。然而，一根立柱上的相邻两刀片的接触处则无法形成涂层，影响产品质量。此外，立柱只能绕转架上的转轴做公转，在转动过程中，刀片上朝向转轴的一面始终背对着靶材，导致刀片上朝向靶材的一面的涂层始终比背面厚，涂层均匀性差，影响产品质量。此外，立柱呈为夹具，由于真空镀膜机内的安装空间非常小，要将数个夹具安装于转架上，非常困难，严重降低了生产效率，增大了工人的劳动强度，因此这种夹具不推广使用。

技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种结构紧凑、实现了带孔刀具的快速安装、方便安装和卸下夹具、提高涂层均匀性、提高刀具机械强度的多弧离子镀及镀膜方法。本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种多弧离子镀，它包括炉体、安装在炉体上的封闭门、转架、电弧以及设置于炉体外部的抽真空装置和负电源A，炉体的内壁上设置有多个电弧，电弧由磁铁、负电源B和块靶材组成，负电源B与磁铁连接，负电源B设置于炉体的外部，磁铁的端面上设置有块靶材，抽真空装置的工作端与炉体的内部连通，炉体的顶部设置有进气管，炉体内设置有两个隔热装置，两个隔热装置均由螺纹杆和隔热钢板组成，螺纹杆设置于炉体的内壁上，螺纹杆上设置有多个隔热钢板，所述的炉体内还设置有升温装置和温度传感器，该多弧离子镀还包括PLC控制器，所述的PLC控制器与抽真空装置、负电源A、负电源B、升温装置和温度传感器连接；所述的转架设置于炉体内且位于两个隔热装置之间，转架与负电源A连接，转架由工作台、中心齿轮、下圆盘、矩形柱、上圆盘、行星齿轮、安装于工作台上的轴承座、用于安装带孔刀具的夹具以及旋转安装于轴承座上的转盘组成，工作台设置于炉体的底表面，工作台上设置有至少三个限位柱，中心齿轮的下表面设置有至少三个套筒，中心齿轮的中部设置有中心孔，中心齿轮设置于转盘的上方，套筒套装于限位柱上，转盘上设置有至少四个支撑座，支撑座贯穿中心孔设置且支撑座的顶部连接有下圆盘，下圆盘的下表面且以中心孔为圆心转轴旋转安装有多个行星齿轮，每个行星齿轮均与中心齿轮啮合，下圆盘的上表面且以中心孔为圆心设置有多个矩形柱，矩形柱与行星齿轮的转轴连接，矩形柱所围成的区域内设置有上圆盘，每个矩形柱上设置有多个夹具；所述的夹具包括中心柱、立柱以及设置于中心柱上下端部的安装板A和安装板B，中心柱内设置有方形孔，安装板A和安装板B均呈圆形状，安装板A上且沿安装板A的边缘上均匀分布有多个卡槽，安装板B上且沿安装板B的圆周方向均匀分布有多个安装孔，所述的卡槽与安装孔之间设置有立柱，立柱的上端部设置有外螺纹，外螺纹上连接有螺母，螺母的下表面抵压于安装板A的上表面，立柱的下端部插装于安装孔内，立柱上还设置有拨轮，拨轮的圆周方向设置有多个拨齿，立柱上且从拨轮到安装板A之间顺次贯穿有多个待镀膜的带孔刀具，且每相邻两个带孔刀具之间均设置有隔套，所述的夹具经方形孔与矩形柱配合安装于矩形柱上；所述的下圆盘的上表面还设置有多个立杆，每个矩形柱的旁侧均设置有立杆，立杆上设置有多个弹性拨板，弹性拨板与拨齿接触；所述的转盘的边缘上设置有限位槽，所述的工作台上还设置有滑块，滑块上设置有限位块，限位块设置于限位槽内；该多弧离子镀还包括设置于炉体外部的传动装置和电机，电机的输出端与传动装置的输入端连接，传动装置的输出端与转盘连接。所述的工作台上设置有三个限位柱，三个限位柱呈三角形设置。所述的转盘上设置有四个支撑座。所述的每个矩形柱上均设置有三个夹具。所述的卡槽呈U形状。所述的拨齿均匀分布在拨轮上。所述的传动装置由主动齿轮、从动齿轮、主轴和减速器组成，减速器的输入端与电机连接，减速器的输出端连接有主动齿轮，主轴旋转安装于炉体的底部，主轴贯穿轴承座且与转盘连接，从动齿轮安装在主轴上，主动齿轮与从动齿轮啮合。所述的多弧离子镀的镀膜方法，其特征在于：它包括以下步骤：S1、带孔刀具的工装，先将带孔刀具上的台阶孔套在立柱上，且在每相邻两个带孔刀具之间安装隔套，再将立柱的下端部插入安装孔内，然后将立柱的上端部插入卡槽内，最后拧紧螺母，即实现了带孔刀具的快速工装；S2、夹具的工装，卸下上圆盘，将中心柱的方形孔从上往下套在矩形柱上，方形孔与矩形柱形成过盈配合，从而实现了夹具的快速工装；S3、步骤S2结束后，将整个转架通过叉车托拖住工作台送入炉体内，随后将转盘连接在主轴上，从而实现了该转架的安装，同时实现了在炉体的外部安装夹具；S4、带孔刀具的公转和自转，拔出限位块，随后关闭封闭门，启动电机，电机的转矩经减速器传递到主动齿轮上，主动齿轮带动从动齿轮转动，从动齿轮带动主轴转动，主轴带动转盘转动，转盘经支撑座带动下圆盘转动，下圆盘下方的行星齿轮绕中心齿轮转动，实现了夹具上带孔刀具的公转，同时行星齿轮的转动使矩形柱绕自身轴线转动，实现了夹具上带孔刀具的自转；S5、带孔刀具的镀膜，先利用抽真空装置使炉体真空度为500~900bar，再利用升温装置使炉体内部温度达到260~300℃，然后打开负电源A和负电源B，负电源A使转架带有负电，负电源B使块靶材带负电，块靶材与炉体之间形成放电回路，此时块靶材上形成极高温度，块靶材表面释放大量的金属离子，金属离子与转架上的负电形成电场，在电场力的作用下金属离子附着在带孔刀具的表面上，从而实现了带孔刀具的镀膜，在镀膜过程中，向进气管内通入氮气或氧气，气体与金属离子发生化学反应，最终在带孔刀具上形成氮化物或氧化物；S6、在步骤S5中随着带孔刀具的自转，弹性拨板会顺次且循环的拨动夹具上立柱上的拨齿，拨齿带动拨轮转动小角度，该转动角度即为两个拨齿间的夹角，从而使带孔刀具的各个面朝向块靶材的机率是相等的。本发明具有以下优点：本发明结构紧凑、实现了带孔刀具的快速安装、方便安装和卸下夹具、提高涂层均匀性、提高刀具机械强度。附图说明图1为传统利用转架在有孔刀片上镀膜的俯视图；图2为本发明去掉封闭门的结构示意图；图3为本发明转架的结构示意图；图4为图3的A-A剖视图；图5为本发明的轴承座与工作台和转盘的安装示意图；图6为图5的俯视图；图7为本发明的夹具的结构示意图；图8为图7的B-B剖视图；图9为图7的俯视图；图10为图3的I部局部放大视图；图中，1-工作台，2-中心齿轮，3-行星齿轮，4-轴承座，5-夹具，6-转盘，7-限位柱，8-套筒，9-中心孔，10-支撑座，11-下圆盘，12-矩形柱，13-上圆盘，14-中心柱，15-立柱，16-安装板A，17-安装板B，18-方形孔，19-卡槽，20-安装孔，21-螺母，22-拨轮，23-拨齿，24-带孔刀具，25-隔套，26-立杆，27-弹性拨板，28-限位槽，29-滑块，30-限位块，31-炉体，32-转架，33-电弧，34-抽真空装置，35-负电源A，37-磁铁，38-负电源B，39-块靶材，40-进气管，41-螺纹杆，42-隔热钢板，43-升温装置，44-电机，45-主动齿轮，46-从动齿轮，47-主轴，48-减速器。具体实施方式下面结合附图对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述：如图2所示，一种多弧离子镀，它包括炉体31、安装在炉体31上的封闭门、转架32、电弧33以及设置于炉体31外部的抽真空装置34和负电源A35，炉体31的内壁上设置有多个电弧33，电弧33由磁铁37、负电源B38和块靶材39组成，负电源B38与磁铁37连接，负电源B38设置于炉体31的外部，磁铁37的端面上设置有块靶材39，块靶材39为金属靶材，抽真空装置34的工作端与炉体31的内部连通，炉体31的顶部设置有进气管40，炉体31内设置有两个隔热装置，两个隔热装置均由螺纹杆41和隔热钢板42组成，螺纹杆41设置于炉体31的内壁上，螺纹杆41上设置有多个隔热钢板42，隔热钢板42能够保持炉体31内的温度，避免温度损耗过快，同时还能避免热量传递到封闭门上，导致门温度过高烫手。所述的炉体31内还设置有升温装置43和温度传感器，温度传感器用于检测炉体31内的温度。该多弧离子镀还包括PLC控制器，PLC控制器与抽真空装置34、负电源A35、负电源B38、升温装置43和温度传感器连接，通过PLC控制器能够控制抽真空装置34、负电源A35、负电源B38以及升温装置43的启动或关闭，同时还能通过温度传感器监测炉体31内的温度，因此具有自动化程度高的特点。如图2-6所示，转架32设置于炉体31内且位于两个隔热装置之间，转架32与负电源A35连接，转架32由工作台1、中心齿轮2、下圆盘11、矩形柱12、上圆盘13、行星齿轮3、安装于工作台1上的轴承座4、用于安装带孔刀具的夹具5以及旋转安装于轴承座4上的转盘6组成，工作台1设置于炉体31的底表面，工作台1上设置有三个限位柱7，三个限位柱7呈三角形设置，中心齿轮2的下表面设置有至少三个套筒8，中心齿轮2的中部设置有中心孔9，中心齿轮2设置于转盘6的上方，套筒8套装于限位柱7上，转盘6上设置有四个支撑座10，支撑座10贯穿中心孔9设置且支撑座10的顶部连接有下圆盘11，下圆盘11的下表面且以中心孔9为圆心转轴旋转安装有多个行星齿轮3，每个行星齿轮3均与中心齿轮2啮合，下圆盘11的上表面且以中心孔9为圆心设置有多个矩形柱12，矩形柱12与行星齿轮3的转轴连接，矩形柱12所围成的区域内设置有上圆盘13，每个矩形柱12上设置有多个夹具5。如图7-9所示，夹具5包括中心柱14、立柱15以及设置于中心柱14上下端部的安装板A16和安装板B17，中心柱14内设置有方形孔18，安装板A16和安装板B17均呈圆形状，安装板A16上且沿安装板A16的边缘上均匀分布有多个卡槽19，卡槽19呈U形状，安装板B17上且沿安装板B17的圆周方向均匀分布有多个安装孔20，所述的卡槽19与安装孔20之间设置有立柱15，立柱15的上端部设置有外螺纹，外螺纹上连接有螺母21，螺母21的下表面抵压于安装板A16的上表面，立柱15的下端部插装于安装孔20内，立柱15上还设置有拨轮22，拨轮22的圆周方向设置有多个拨齿23，拨齿23均匀分布在拨轮22上，立柱15上且从拨轮22到安装板A16之间顺次贯穿有多个待镀膜的带孔刀具24，且每相邻两个带孔刀具24之间均设置有隔套25，隔套25将带孔刀具24的待镀面相互隔开，保证了带孔刀具24各区域均都被镀有涂层，从而提高了产品的质量。夹具5经方形孔18与矩形柱12配合安装于矩形柱12上，每个矩形柱12上均设置有三个夹具5。如图2和7-10所示，下圆盘11的上表面还设置有多个立杆26，每个矩形柱12的旁侧均设置有立杆26，立杆26上设置有多个弹性拨板27，弹性拨板27与拨齿23接触；所述的转盘6的边缘上设置有限位槽28，所述的工作台1上还设置有滑块29，滑块29上设置有限位块30，限位块30设置于限位槽28内；该多弧离子镀还包括设置于炉体31外部的传动装置和电机44，电机44的输出端与传动装置的输入端连接，传动装置的输出端与转盘6连接。如图2所示，传动装置由主动齿轮45、从动齿轮46、主轴47和减速器48组成，减速器48的输入端与电机44连接，减速器48的输出端连接有主动齿轮45，主轴47旋转安装于炉体31的底部，主轴47贯穿轴承座4且与转盘6连接，从动齿轮46安装在主轴47上，主动齿轮45与从动齿轮46啮合。所述的多弧离子镀的镀膜方法，它包括以下步骤：S1、带孔刀具的工装，先将带孔刀具24上的台阶孔套在立柱15上，且在每相邻两个带孔刀具24之间安装隔套25，再将立柱15的下端部插入安装孔20内，然后将立柱15的上端部插入卡槽19内，最后拧紧螺母21，即实现了带孔刀具的快速工装，从而提高了生产效率；S2、夹具的工装，卸下上圆盘13，将中心柱14的方形孔18从上往下套在矩形柱12上，方形孔18与矩形柱12形成过盈配合，从而实现了夹具的快速工装，进一步提高了生产效率；S3、步骤S2结束后，将整个转架32通过叉车托拖住工作台1送入炉体31内，随后将转盘6连接在主轴47上，从而实现了该转架的安装，同时实现了在炉体31的外部安装夹具5，无需担心安装空间，减轻了工人的劳动强度，此外当镀膜结束后，可将整个转架32从炉体31内挪出，便于工人拆下夹具；S4、带孔刀具的公转和自转，拔出限位块30，随后关闭封闭门，启动电机44，电机44的转矩经减速器48传递到主动齿轮45上，主动齿轮45带动从动齿轮46转动，从动齿轮46带动主轴47转动，主轴47带动转盘6转动，转盘6经支撑座10带动下圆盘11转动，下圆盘11下方的行星齿轮3绕中心齿轮2转动，实现了夹具5上带孔刀具24的公转，同时行星齿轮3的转动使矩形柱12绕自身轴线转动，实现了夹具5上带孔刀具24的自转；S5、带孔刀具的镀膜，先利用抽真空装置34使炉体31真空度为500~900bar，再利用升温装置43使炉体内部温度达到260~300℃，然后打开负电源A35和负电源B38，负电源A35使转架32带有-700V的电压，负电源B38使块靶材39带-70V电压，而炉体31本身不带电，从而使块靶材39与炉体31之间形成放电回路，此时块靶材39上形成极高温度，块靶材39表面释放大量的金属离子，金属离子与转架32上的负电形成电场，在电场力的作用下金属离子附着在带孔刀具24的表面上，从而实现了带孔刀具的镀膜，在镀膜过程中，向进气管40内通入氮气或氧气，气体与金属离子发生化学反应，最终在带孔刀具上形成氮化物或氧化物，极大提高了刀具强度、耐磨度；S6、在步骤S5中随着带孔刀具的自转，弹性拨板27会顺次且循环的拨动夹具5上立柱15上的拨齿23，拨齿23带动拨轮22转动小角度，该转动角度即为两个拨齿23间的夹角，从而使带孔刀具24的各个面朝向块靶材39的机率是相等的，最终保证了带孔刀具24镀膜后涂层的均匀性，使带孔刀具各面的机械特性相同，保证了产品的质量。