一种实现大角度多工件加工的离子束抛光机的制作方法

本发明涉及离子束抛光机领域，具体为一种实现大角度多工件加工的离子束抛光机。

背景技术：

1、离子束抛光是在真空状态下将具有一定能量的惰性气体离子(如氩离子)，通过电子透镜聚焦成束，在计算机控制下轰击放在真空室内的工件，通过物理溅射效应去除工件表面的多余材料，材料去除的分辨率为原子(或分子)量级，采用这种方法可进行亚纳米级超高精度加工。离子束抛光属于非接触、无应力加工方式，很好地避免了传统抛光工艺中因压力所产生的表面或亚表面损伤；而且真空环境洁净度很高，抛光过程中不会引入杂质污染工件表面，能够有效制作超光滑表面。

2、传统的五轴离子束抛光机，工件运送和夹持过程比较复杂，难度较高；并且离子源位于二个摆动轴上，电缆和冷却水管存在因扭曲所引发的破损、断裂风险，不能够进行大角度、多工件加工。

3、鉴于此，我们提出一种实现大角度多工件加工的离子束抛光机，以便解决现有装置存在的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种实现大角度多工件加工的离子束抛光机，以解决上述背景技术中提出的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种实现大角度多工件加工的离子束抛光机，包括主真空室和副真空室，主真空室内设置有工件夹持器、离子源、五轴运动机构和三坐标测头，副真空室内设置有上料机构，包含工件上料转盘和送料轴。主真空室的后壁上设置有y轴，y轴上设置有可沿竖直方向运动的z轴，z轴上设置有a轴，通过三轴联动能够方便地在不同空间方位移动工件夹持器，实现对工件的夹持固定和运动定位。主真空室的底板上设置有x轴，x轴上设置有b轴，离子源安装在b轴上，通过将五个运动轴分解到两组独立的运动模块上，减少了多轴累叠所带来的耦合误差，提高运动系统的刚性。离子源安装在一个摆动轴上，相比安装在二个摆动轴上的结构布局，减少了角度耦合误差的影响，提高指向精度。a轴和b轴可实现正负90°范围的转动，摆幅大，满足大角度加工要求。副真空室内的工件上料转盘可储存多个工件，能够实现多工件换位加工，有利于自动化高效生产。

2、优选的，所述上料机构包括工件上料转盘和送料轴，方便上料。

3、优选的，所述主真空室的后壁上固定有y轴，所述y轴上设置有可沿竖直方向运动的z轴，所述z轴上设置有可实现正负90°转动的a轴，且所述工件夹持器安装于a轴的底部，所述工件由工件夹持器进行夹持固定。

4、优选的，所述主真空室的底板上固定有x轴，所述x轴上设置有可沿其轴向运动的支座，所述支座上安装有b轴，所述离子源固定于b轴上。

5、优选的，所述x轴支座上还设置有三坐标测头，三坐标测头用于在位检测工件的位置。

6、优选的，所述副真空室底板上固定有送料轴，且所述工件上料转盘安装于送料轴上。

7、优选的，所述z轴的边侧上还固定有法拉第杯，所述法拉第杯用于精确监测离子束流的分布。

8、优选的，所述主真空室的送料口正对着副真空室。

9、优选的，所述工件上料转盘通过旋转定位，可使安装于其上的工件正对着工件夹持器。

10、优选的，所述工件上料转盘可沿着送料轴移动。

11、优选的，所述主真空室、副真空室后方设置有真空泵组，所述真空泵组用于对主真空室、副真空室抽真空，满足离子束抛光的工作环境要求。

12、优选的，所述副真空室后方设置有水冷机，所述水冷机用于对运动轴的驱动电机、真空泵组和离子源进行水冷，满足工作温度要求。

13、与现有技术相比，本发明具有以下效果：

14、本发明中，通过在副真空室内设置有送料轴，并在送料轴上设置有工件上料转盘，其上可储存多个工件，能够实现多工件换位加工，有利于自动化高效生产。

15、本发明中，a轴和b轴可实现正负90°范围的转动，摆幅大，满足大角度加工要求。

16、本发明中，通过y轴、z轴、a轴联动，能够方便地在不同空间方位移动工件夹持器，实现对工件的夹持固定和运动定位。

17、本发明中，通过将五个运动轴分解到工件、离子源两组独立的运动模块上，减少了多轴累叠所带来的耦合误差，提高运动系统的刚性；并且离子源仅安装在一个摆动轴上，相比安装在二个摆动轴上的结构布局，减少了角度耦合误差的影响，提高了定位精度。

技术特征：

1.一种实现大角度多工件加工的离子束抛光机，包括主真空室(1)和副真空室(2)，其特征在于：所述主真空室(1)内设置有工件夹持器(7)、离子源(11)、五轴运动机构和三坐标测头(9)，所述副真空室(2)内设置有上料机构(3)，所述上料机构(3)包含工件上料转盘(13)和送料轴(12)，所述主真空室(1)的后壁上设置有y轴(4)，所述y轴(4)上设置有可沿竖直方向运动的z轴(5)，所述z轴(5)上设置有a轴(6)，所述主真空室(1)的底板上设置有x轴(8)，所述x轴(8)上设置有b轴(10)，所述离子源(11)安装在b轴(10)上，所述副真空室(2)内的工件上料转盘(13)可储存多个工件(15)。

2.根据权利要求1所述的一种实现大角度多工件加工的离子束抛光机，其特征在于：所述上料机构(3)包括工件上料转盘(13)和送料轴(12)。

3.根据权利要求1所述的一种实现大角度多工件加工的离子束抛光机，其特征在于：所述主真空室(1)的后壁上固定有y轴(4)，所述y轴(4)上设置有可沿竖直方向运动的z轴(5)，所述z轴(5)上设置有可实现正负90°转动的a轴(6)，且所述工件夹持器(7)安装于a轴(6)的底部，所述工件(15)由工件夹持器(7)进行夹持固定。

4.根据权利要求1所述的一种实现大角度多工件加工的离子束抛光机，其特征在于：所述主真空室(1)的底板上固定有x轴(8)，所述x轴(8)上设置有可沿其轴向运动的支座，所述支座上安装有b轴(10)，所述离子源(11)固定于b轴(10)上。

5.根据权利要求1所述的一种实现大角度多工件加工的离子束抛光机，其特征在于：所述x轴(8)支座上还设置有三坐标测头(9)，所述三坐标测头(9)用于在位检测工件(15)的位置。

6.根据权利要求1所述的一种实现大角度多工件加工的离子束抛光机，其特征在于：所述z轴(5)的边侧上还固定有法拉第杯(14)，所述法拉第杯(14)用于精确监测离子束流的分布。

7.根据权利要求1所述的一种实现大角度多工件加工的离子束抛光机，其特征在于：所述主真空室(1)的送料口正对着副真空室(2)。

8.根据权利要求1所述的一种实现大角度多工件加工的离子束抛光机，其特征在于：所述工件上料转盘(13)通过旋转定位，可使安装于其上的工件正对着工件夹持器(7)，所述工件夹持器(7)实现对工件(15)的夹持固定和运动定位。

9.根据权利要求1所述的一种实现大角度多工件加工的离子束抛光机，其特征在于：所述工件上料转盘(13)可沿着送料轴(12)移动。

10.根据权利要求1所述的一种实现大角度多工件加工的离子束抛光机，其特征在于：所述主真空室(1)、副真空室(2)后方设置有真空泵组(16)，所述真空泵组(16)用于对主真空室(1)、副真空室(2)抽真空，满足离子束抛光的工作环境要求。

技术总结本发明涉及离子束抛光机领域，该离子束抛光机能够实现大角度多工件的高精度加工，包含主真空室和副真空室，主真空室内设置有工件夹持器、离子源、五轴运动机构和三坐标测头，副真空室内设置有上料机构，包含工件上料转盘和送料轴。通过将五个运动轴分解到两组独立的运动模块上，减少了多轴累叠所带来的耦合误差，提高运动系统的刚性。离子源安装在一个摆动轴上，相比安装在二个摆动轴上的结构布局，减少了角度耦合误差的影响，提高指向精度。A轴和B轴可实现正负90°范围的转动，摆幅大，满足大角度加工要求。副真空室内的工件上料转盘可储存多个工件，能够实现多工件换位加工，有利于自动化高效生产。技术研发人员：请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名,请求不公布姓名受保护的技术使用者：长沙埃福思科技有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6