一种细棒材表面物理沉积涂层用夹持旋转装置的制作方法

本发明涉及一种表面改性领域用辅助设备，特别是一种细棒材表面物理沉积涂层用夹持旋转装置。

背景技术：

物理气相沉积是在真空条件下，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并使物质与气体都发生电力，借助电池的加速左右，使被蒸发物质或反应产物沉积在工件表面上的表面改性加工工艺。物理气相沉积技术主要包括真空蒸发、溅射和离子镀三种，通过物理气相沉积这一改性手段可以有效地提高工件表面的某些性能，包括强度、硬度、耐磨性、耐蚀性、生物相容性等。

物理气相沉积技术出现于上个世纪七十年代，其制备的薄膜具有结合力好、涂层致密、厚度可控等等优点，其在高速钢刀具表面制备的硬质涂层取得极大的成功，进而推动了该种工艺的推广应用。相对于化学沉积，物理气相沉积具有工件加热温度较低的特点，对工件基体的影响较小。此外，物理气相沉积所制备的薄膜其内部应力为压应力，对于结构复杂或者圆形结构的样品，其具有更多优势。近些年，随着医用材料及器械的快速发展，利用物理气相沉积对医疗器械表面进行改性的研究和应用越来越多，其可以很好地提高医疗器械表面的性能，如耐磨性能、耐蚀性能、抗菌性能、生物相容性能。但是在针对具体医疗器械加工的过程中，仍然存在一些问题。比如在针对细长柱状结构的工件进行涂层沉积时，如何保证工件表面每处都能获得厚度均匀的涂层是个难题。虽然有研究通过柱状工件自转的方式沉积涂层，但是对于靶材位置固定的物理气相沉积设备，其很难保证圆柱状表面涂层的均匀性。

综上，采用现有技术针对细棒材表面物理沉积涂层的加工存在结构复杂、实施成本高、使用灵活性差、工作效率低下等技术缺陷，所述种种缺陷严重限制了本领域进一步向前发展和推广应用。

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种新的技术方案以解决现存的技术缺陷。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种细棒材表面物理沉积涂层用夹持旋转装置，解决了现有技术存在的结构复杂、实施成本高、加工效率低下、细棒材表面涂层一致性差、加工质量低下等技术缺陷。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种细棒材表面物理沉积涂层用夹持旋转装置，包括基座及主转轴，所述主转轴上固定设置有承载架，所述承载架上设置有可径向转动的主动转轴，承载架一端设置有可径向转动的第一被动转轴，承载架另一端设置有可径向转动的第二被动转轴，所述主动转轴外端与基座之间设置有第一齿轮传动组件，主动转轴与第一被动转轴之间设置有第二齿轮传动组件，主动转轴与第二被动转轴)之间设置有第三齿轮传动组件，所述第一被动转轴及第二被动转轴用于夹持需要进行表面物理沉积涂层加工的细棒材的两端。

作为上述技术方案的改进，所述第一被动转轴通过第一被动转轴轴承安装在承载架上，所述承载架上开设有用于安装所述第一被动转轴轴承的第一被动转轴轴承阶梯安装位，所述第一被动转轴轴承安装在所述第一被动转轴轴承阶梯安装位后，第一被动转轴轴承的外圈固定于第一被动转轴轴承阶梯安装位中，第一被动转轴轴承内圈与第一被动转轴侧壁固定连接，所述承载架侧部设置有用于固定第一被动转轴轴承的第一被动转轴轴承压板，所述第一被动转轴轴承压板通过第一被动转轴轴承压板螺栓固定在承载架侧部，第一动转轴轴承压板的内沿压紧在第一被动转轴轴承的外圈并将第一被动转轴轴承限位在第一被动转轴轴承阶梯安装位中；

作为上述技术方案的进一步改进，所述二被动转轴通过二被动转轴轴承安装在承载架上，所述承载架上开设有用于安装所述二被动转轴轴承的二被动转轴轴承阶梯安装位，所述二被动转轴轴承安装在所述二被动转轴轴承阶梯安装位后，第二被动转轴轴承的外圈固定于二被动转轴轴承阶梯安装位中，二被动转轴轴承内圈与第二被动转轴侧壁固定连接，所述承载架侧部设置有用于固定二被动转轴轴承的二被动转轴轴承压板，所述二被动转轴轴承压板通过二被动转轴轴承压板螺栓固定在承载架侧部，二动转轴轴承压板的内沿压紧在二被动转轴轴承的外圈并将二被动转轴轴承限位在二被动转轴轴承阶梯安装位中。

作为上述技术方案的进一步改进，所述主动转轴通过第一主动转轴轴承及第二主动转轴轴承安装在承载架上，所述承载架上开设有第一主动转轴轴承安装孔及第二主动转轴轴承安装孔，所述第一主动转轴轴承及第二主动转轴轴承分别安装在第一主动转轴轴承安装孔及第二主动转轴轴承安装孔中，第一主动转轴轴承的外圈固定于第一主动转轴轴承安装孔的内壁，第二主动转轴轴承的外圈固定于第二主动转轴轴承安装孔的内壁，所述第一主动转轴轴承及第二主动转轴轴承的内圈均固定于所述主动转轴的外壁。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一齿轮传动组件包括固定安装在主动转轴一端的中间齿轮及固定在基座上并与所述中间齿轮相互啮合的底部齿盘。

作为上述技术方案的进一步改进，所述中间齿轮通过第一中间齿轮锁定件安装在第主动转轴外端，中间齿轮外侧依次设置有中间齿轮垫片及中间齿轮固定螺母；所述中间齿轮及底部齿盘均为锥齿轮，所述底部齿盘具有齿盘内延伸部，所述齿盘内延伸部通过齿盘固定螺栓固定安装在基座上表面。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第二齿轮传动组件包括固定安装在主动转轴一端的第一主动传动齿轮及固定在第一被动转轴上的第一从动传动齿轮，所述第一主动传动齿轮与第一从动传动齿轮相互啮合；所述第三齿轮传动组件包括固定安装在主动转轴另一端的第二主动传动齿轮及固定在第二被动转轴上的第二从动传动齿轮，所述第二主动传动齿轮与第二从动传动齿轮相互啮合。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一主动传动齿轮通过第一主动传动齿轮键固定在主动转轴上，所述第一从动传动齿轮通过第一从动传动齿轮键固定在第一被动转轴上，所述第二主动传动齿轮通过第二主动传动齿轮键固定在主动转轴另一端，所述第二从动传动齿轮通过第二从动传动齿轮键固定在第二被动转轴上。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一被动转轴上依次设置有将第一从动传动齿轮固定在第一被动转轴上的第一被动齿轮垫片及第一被动齿轮固定螺母，所述第二被动转轴上依次设置有将第二从动传动齿轮固定在第二被动转轴上的第二被动齿轮垫片及第二被动齿轮固定螺母，所述主动转轴一端端部设置有将第二主动传动齿轮固定在主动转轴上的第二主动齿轮垫片及第二主动齿轮固定螺母，所述第一主动传动齿轮与第一从动传动齿轮为相互啮合的锥齿轮，所述第二主动传动齿轮与第二从动传动齿轮为相互啮合的锥齿轮。

作为上述技术方案的进一步改进，所述主动转轴上套设有第一主动定位隔环第二主动定位隔环及第三主动定位隔环，所述第一被动转轴上套设有第一被动定位隔环，所述第二被动转轴上套设有第二被动定位隔环；

作为上述技术方案的进一步改进，所述基座中间位置具有基座中间通孔，所述主转轴从基座的基座中间通孔穿过，主转轴上端部具有主转轴连接部，所述承载架底部中间位置具有承载架固定凹位，所述主转轴连接部插入到所述承载架固定凹位中，承载架通过承载架固定螺栓固定在连接到主转轴连接部中。

作为上述技术方案的进一步改进，所述第一被动转轴及第二被动转轴内端均开设有用于定位细棒材端部的棒材固定孔，第一被动转轴及第二被动转轴侧部开设有与所述棒材固定孔连通的棒材锁紧螺孔，所述棒材锁紧螺孔中设置有用于将细棒材固定在棒材固定孔中的棒材锁紧螺钉，所述棒材固定孔为截面呈v形的深孔，所述棒材锁紧螺钉为由peek材料制作而成的塑料螺钉。

作为上述技术方案的另一种改进，所述第一被动转轴与第二被动转轴共同组成用于转动细棒材的棒材转动轴组件，所述棒材转动轴组件具有多组，所述第一被动转轴及第二被动转轴均具有多根，所述第二齿轮传动组件及第三齿轮传动组件均包括一个主动齿轮、一个直接被动齿轮及若干间接被动齿轮，所述直接被动齿轮与主动齿轮啮合，所述间接动齿轮与直接被动齿轮直接或间接啮合并依次传动，第二齿轮传动组件及第三齿轮传动组件中的直接被动齿轮及间接被动齿轮的数量总和匹配棒材转动轴组件的数量并分别驱动一组棒材转动轴组件转动。

本发明的有益效果是：一种细棒材表面物理沉积涂层用夹持旋转装置，该种细棒材表面物理沉积涂层用夹持旋转装置通过主转轴带动承载架转动，通过第一齿轮传动组件带动主动转轴转动，主动转轴通过第二齿轮传动组件及第三齿轮传动组件分别带动第一被动转轴及第二被动转轴转动，第一被动转轴及第二被动转轴带动需要进行加工的细棒材转动，从而使得细棒材在进行表面物理沉积涂层实现自转及公转，能有效提升细棒材表面物理沉积涂层加工的质量，有利于提高细棒材表面涂层的一致性；另外，整个装置的结构简单，在实施时可极大降低实施成本。

综上，该种细棒材表面物理沉积涂层用夹持旋转装置解决了现有技术存在的结构复杂、实施成本高、加工效率低下、细棒材表面涂层一致性差、加工质量低下等技术缺陷。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的装配示意图；

图2是本发明中基座与底部齿盘的装配示意图；

图3是本发明中基座与底部齿盘的装配剖切示意图；

图4是本发明中第一被动转轴与细棒材在配合示意图；

图5是本发明在具有多组棒材转动轴组件状态下第二齿轮传动组件及第三齿轮传动组件的配合结构示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合，参照图1-5。

一种细棒材表面物理沉积涂层用夹持旋转装置，包括基座1及主转轴11，所述主转轴1上固定设置有承载架2，所述承载架2上设置有可径向转动的主动转轴4，承载架2一端设置有可径向转动的第一被动转轴31，承载架2另一端设置有可径向转动的第二被动转轴32，所述主动转轴4外端与基座1之间设置有第一齿轮传动组件，主动转轴4与第一被动转轴31之间设置有第二齿轮传动组件，主动转轴4与第二被动转轴32之间设置有第三齿轮传动组件，所述第一被动转轴31及第二被动转轴32用于夹持需要进行表面物理沉积涂层加工的细棒材9的两端。

优选地，所述第一被动转轴31通过第一被动转轴轴承311安装在承载架2上，所述承载架2上开设有用于安装所述第一被动转轴轴承311的第一被动转轴轴承阶梯安装位312，所述第一被动转轴轴承311安装在所述第一被动转轴轴承阶梯安装位312后，第一被动转轴轴承311的外圈固定于第一被动转轴轴承阶梯安装位312中，第一被动转轴轴承311内圈与第一被动转轴31侧壁固定连接，所述承载架2侧部设置有用于固定第一被动转轴轴承311的第一被动转轴轴承压板313，所述第一被动转轴轴承压板313通过第一被动转轴轴承压板螺栓314固定在承载架2侧部，第一动转轴轴承压板313的内沿压紧在第一被动转轴轴承311的外圈并将第一被动转轴轴承311限位在第一被动转轴轴承阶梯安装位312中；

优选地，所述二被动转轴32通过二被动转轴轴承321安装在承载架2上，所述承载架2上开设有用于安装所述二被动转轴轴承321的二被动转轴轴承阶梯安装位322，所述二被动转轴轴承321安装在所述二被动转轴轴承阶梯安装位322后，第二被动转轴轴承321的外圈固定于二被动转轴轴承阶梯安装位322中，二被动转轴轴承321内圈与第二被动转轴32侧壁固定连接，所述承载架2侧部设置有用于固定二被动转轴轴承321的二被动转轴轴承压板323，所述二被动转轴轴承压板323通过二被动转轴轴承压板螺栓324固定在承载架2侧部，二动转轴轴承压板323的内沿压紧在二被动转轴轴承321的外圈并将二被动转轴轴承321限位在二被动转轴轴承阶梯安装位322中。

优选地，所述主动转轴4通过第一主动转轴轴承41及第二主动转轴轴承42安装在承载架2上，所述承载架2上开设有第一主动转轴轴承安装孔21及第二主动转轴轴承安装孔22，所述第一主动转轴轴承41及第二主动转轴轴承42分别安装在第一主动转轴轴承安装孔21及第二主动转轴轴承安装孔22中，第一主动转轴轴承41的外圈固定于第一主动转轴轴承安装孔21的内壁，第二主动转轴轴承42的外圈固定于第二主动转轴轴承安装孔22的内壁，所述第一主动转轴轴承41及第二主动转轴轴承42的内圈均固定于所述主动转轴4的外壁。

优选地，所述第一齿轮传动组件包括固定安装在主动转轴4一端的中间齿轮61及固定在基座1上并与所述中间齿轮61相互啮合的底部齿盘62。

优选地，所述中间齿轮61通过第一中间齿轮锁定件611安装在第主动转轴4外端，中间齿轮61外侧依次设置有中间齿轮垫片612及中间齿轮固定螺母613；所述中间齿轮61及底部齿盘62均为锥齿轮，所述底部齿盘62具有齿盘内延伸部621，所述齿盘内延伸部621通过齿盘固定螺栓622固定安装在基座1上表面，所述基座1上开设有匹配所述齿盘固定螺栓632的螺栓安装槽，所述螺栓安装槽具有可对底部齿盘63进行位置微调的间隙空间。

优选地，所述第二齿轮传动组件包括固定安装在主动转轴4一端的第一主动传动齿轮71及固定在第一被动转轴31上的第一从动传动齿轮72，所述第一主动传动齿轮71与第一从动传动齿轮72相互啮合；所述第三齿轮传动组件包括固定安装在主动转轴4另一端的第二主动传动齿轮81及固定在第二被动转轴32上的第二从动传动齿轮82，所述第二主动传动齿轮81与第二从动传动齿轮82相互啮合。

优选地，所述第一主动传动齿轮71通过第一主动传动齿轮键711固定在主动转轴4上，所述第一从动传动齿轮72通过第一从动传动齿轮键721固定在第一被动转轴31上，所述第二主动传动齿轮81通过第二主动传动齿轮键811固定在主动转轴4另一端，所述第二从动传动齿轮82通过第二从动传动齿轮键821固定在第二被动转轴32上。

所述第一被动转轴31上依次设置有将第一从动传动齿轮72固定在第一被动转轴31上的第一被动齿轮垫片722及第一被动齿轮固定螺母723，所述第二被动转轴32上依次设置有将第二从动传动齿轮82固定在第二被动转轴32上的第二被动齿轮垫片822及第二被动齿轮固定螺母823，所述主动转轴4一端端部设置有将第二主动传动齿轮81固定在主动转轴4上的第二主动齿轮垫片812及第二主动齿轮固定螺母813，所述第一主动传动齿轮71与第一从动传动齿轮72为相互啮合的锥齿轮，所述第二主动传动齿轮81与第二从动传动齿轮82为相互啮合的锥齿轮。

优选地，所述主动转轴4上套设有第一主动定位隔环51第二主动定位隔环52及第三主动定位隔环53，所述第一被动转轴31上套设有第一被动定位隔环54，所述第二被动转轴32上套设有第二被动定位隔环55；

所述基座1中间位置具有基座中间通孔，所述主转轴11从基座1的基座中间通孔穿过，主转轴11上端部具有主转轴连接部12，所述承载架2底部中间位置具有承载架固定凹位，所述主转轴连接部12插入到所述承载架固定凹位中，承载架2通过承载架固定螺栓20固定在连接到主转轴连接部12中。

优选地，所述第一被动转轴31及第二被动转轴32内端均开设有用于定位细棒材9端部的棒材固定孔91，第一被动转轴31及第二被动转轴32侧部开设有与所述棒材固定孔91连通的棒材锁紧螺孔，所述棒材锁紧螺孔中设置有用于将细棒材9固定在棒材固定孔91中的棒材锁紧螺钉92，所述棒材固定孔91为截面呈v形的深孔，所述棒材锁紧螺钉92为由peek材料制作而成的塑料螺钉。

在具体实施本发明时，通过第一主动定位隔环51第二主动定位隔环52、第三主动定位隔环53、第四主动定位隔环54及第五主动定位隔环55控制各个齿轮的安装位置，再配合所述主转轴11可控制细棒材9的旋转速度及转动速度，调节方便，应用灵活性高。

具体地，所述第一被动转轴31及第二被动转轴32的转动速度为1～200r/min。

实施例1：

对某医疗器械用纯钛材质的细棒材9表面磁控溅射沉积厚度为8μm的tin涂层，细棒材9材质为ta4纯钛，直径为5mm。首先，将装配好的细棒材9表面物理沉积涂层用夹持旋转装置安装到磁控溅射装备真空腔体中，将经过清洗处理的ta4纯钛细棒材固定在被动转轴(第一被动转轴31与第二被动转轴32之间)的夹持位置，并紧固所述细棒材锁紧螺钉92。开启主转轴电源，使整个装置开始运转，调控主转轴11速度使细棒材9的自转速度和公转速度，使之处理合理范围内，关闭主转轴电源。然后，关闭真空腔室门，抽真空使本底真空度高于3×10^–4pa后，通入高纯氮气，使腔体气体压强保持在3×10^-2pa，开启主转轴电源，使夹持旋转装置开始运动，开启沉积电源，开始tin涂层的沉积。待沉积完毕后，断开主转轴电源、沉积电源和真空电源，通入气体，打开腔体，将ta4纯钛细棒材从装置中卸下取出。

具体参照图5，在另一种实施方式中，所述第一被动转轴31与第二被动转轴32共同组成用于转动细棒材9的棒材转动轴组件，所述棒材转动轴组件具有多组，所述第一被动转轴31及第二被动转轴32均具有多根，所述第二齿轮传动组件及第三齿轮传动组件均包括一个主动齿轮701、一个直接被动齿轮702及若干间接被动齿轮703，所述直接被动齿轮702与主动齿轮701啮合，所述间接动齿轮703与直接被动齿轮702直接或间接啮合并依次传动，第二齿轮传动组件及第三齿轮传动组件中的直接被动齿轮702及间接被动齿轮703的数量总和匹配棒材转动轴组件的数量并分别驱动一组棒材转动轴组件转动。通过设置多组板材转动轴组件可以同时对多根板材进行加工，提升生产效率。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。