电铸层厚度可智能化控制的电铸机制造技术

本发明专利技术公开了一种电铸层厚度可智能化控制的电铸机，包括床身、电铸槽、工控机、水平磁场及其控制装置、垂直磁场及其控制装置、位移传感器及其运动控制装置，所述电铸槽的中间设有导流板，导流板中心开有圆孔，阳极板、阴极原模分别设于电铸槽的左右腔内，水平磁场设于电铸槽水平面两侧，垂直磁场设于电铸槽的上下两侧，水平磁场及垂直磁场分别产生水平和竖直的匀强磁场，其中水平磁场方向可调、竖直方向磁场强度大小及极性可调；工控机分别与位移传感器、水平磁场控制装置、垂直磁场控制装置连接，工控机通过开关与直流电源连接，该机能实现不同位置不同厚度的电铸件精确控制，可满足高精度及厚度可控的提纯电铸加工要求。

【技术实现步骤摘要】

电铸层厚度可智能化控制的电铸机床是一种全新的能对电铸层厚度进行精确控制的电铸加工设备。本专利技术通过数控装置、伺服系统、位移传感器、电磁铁和执行机构对电铸加工进行厚度测量及厚度智能控制，属于机械加工中的特种加工领域。
技术介绍
电铸加工是利用电化学加工过程中的阴极沉积现象来进行成型加工的，即在阴极原模上通过电化学方法沉积金属，然后分离出与原模表面凸凹形状相反的金属制品。如今，电铸加工的主要用途是精确复制微细、复杂和某些难于用其他方法加工的特殊形状模具及工件等，例如制作纸币和邮票的印刷版、金属艺术品复制件等。目前国内对电铸成型的研究主要集中在厚度均匀的电铸以及微电铸方面，现有电铸成型存在的缺陷是，由于电铸加工只是靠原模实现一个面的精确复制，而电铸件的厚度却不能实现精确控制，从而使另一面的形状不能满足精度要求，因此在电铸完成后还要对电铸件进行精加工，这就使得加工周期较长，且加工过程繁琐。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术存在的上述不足，提供了一种电铸层厚度可智能化控制的电铸机，省去了普通电铸后还要进行的后续精加工，实现不同位置不同厚度的精确控制，能满足高精度及厚度可 控的提纯电铸加工要求。本专利技术的目的是采用下述技术方案实现的:一种电铸层厚度可智能化控制的电铸机，包括机床床身、电铸槽、直流电源，直流电源分别与阳极板、阴极原模连接，还包括工控机、水平磁场及磁场控制装置、垂直磁场及磁场控制装置、位移传感器及其运动控制装置，位移传感器的前端靠近电铸件阴极原模，位移传感器与位移传感器移动装置连接，电铸槽的中间设有能够开合的塑料导流板，塑料导流板中心开有圆孔，导流板将电铸槽分为左右腔，阳极板、阴极原模分别设于电铸槽的左右腔内，水平磁场设于电铸槽水平面两侧，垂直磁场设于电铸槽的上下两侧，水平电磁铁对及垂直电磁铁对分别产生水平和竖直的匀强磁场，其中水平磁场方向可调(角度)、竖直方向磁场强度的大小及极性可调；工控机分别与位移传感器、位移传感器移动装置、水平磁场控制装置、垂直磁场控制装置连接，工控机通过开关与直流电源连接。位移传感器运动控制装置的功能是将传感器置于阴极原模外设定距离处，测量已沉积的金属表面各点距离传感器探头的距离。水平磁场控制装置包括旋转臂、第一电磁铁、第一伺服电机/步进电机，其中相对应的两个第一电磁铁固定在旋转臂对称的两侧，旋转臂的中心线固定在电解池的中心线上，第一伺服电机通过减速器带动旋转臂转动，第一伺服电机与工控机连接，其旋转角度受工控机控制，从而控制水平磁场方向，从而使从圆孔中出来离子在竖直方向的运动角度发生偏转，实现离子在阴极铸件平面上的准确竖直位置沉积。竖直磁场控制装置包括上直流电磁铁、下直流电磁铁、滑动变阻器，其上电磁鉄、下电磁铁分别固定在电极板之间电场的上面和下面，滑动变阻器分别与上电磁铁、下电磁铁的线圈连接，第二伺服电机通过丝杠螺母副与滑动变阻器的电阻滑块连接，第二伺服电机与エ控机连接，电阻滑块的位移受エ控机控制，从而控制竖直磁场强度大小和极性，从而使从圆孔中出来离子在水平方向的运动角度发生偏转，实现离子在阴极铸件平面上的准确水平位置沉积。通过水平和竖直两个方向的伺服电机联动，实现离子在阴极铸件平面上的准确位置沉积。位移传感器移动装置包括床身上设置的机床导轨、滚珠丝杠、立柱，立柱与机床导轨连接，立柱上设有立柱导轨、滚珠丝杠、悬臂梁，悬臂梁设有悬臂梁导轨、滚珠丝杠、測量杆，位移传感器与测量杆末端连接，所述测量杆、悬臂梁、立柱分别与伺服电机连接，伺服电机与エ控机连接，测量杆左右、前 后和上下移动的位移受エ控机控制，光纤位移传感器測量的是已铸表面到传感器的直线距离，エ控机通过伺服电机控制三根轴移动使光纤位移传感器对电铸沉积表面进行逐点扫描，得到电铸件表面各点沉积厚度的测量值，然后与试件最终厚度尺寸进行比较，该差值和其对应点的位置坐标作为水平磁场伺服电机和竖直磁场伺服电机控制的输入，利用洛伦兹力的作用控制从圆孔中出来离子在水平和竖直方向的偏转角度，实现离子在阴极铸件平面上的准确位置沉积。当该点的厚度尺寸达到目标值时，エ控机就会使水平和竖直两个磁场方向的伺服电机运动，改变水平和竖直磁场从而引导金属离子运动到厚度还未达到设定值的其它位置，并继续沉积，重复上述过程，直到阴极铸件平面上各点的厚度达到理论设计尺寸为止，该试件的加工就完成了。电铸槽内设有恒温控制装置，恒温控制装置与エ控机连接，槽内电解液温度受エ控机控制。位移传感器为光纤位移传感器，位移传感器的位置坐标及其对应位置的测量值要存入エ控机，位移传感器的移动是通过3个方向运动的伺服电机(即测量杆、悬臂梁和立柱移动的伺服电机)来实现的，3个方向运动的伺服电机的运动受エ控机的控制，并且位移传感器的厚度測量与エ控机和水平以及竖直两个磁场方向伺服电机的运动组成闭环控制。电铸槽内设有搅拌系统和电解液循环过滤系统，这两个系统的运行受エ控机的控制。本专利技术的工作原理:运动方向不与磁场强度方向平行的带电离子在磁场中要受到洛伦兹力的作用，力的方向垂直于磁场強度方向和带电离子运动速度方向所決定的平面，且洛伦兹カ只改变电荷运动速度的方向，使其作圆周或圆弧运动，如图1所示，并且圆周运动的半径与离子在运动速度方向切割磁力线的多少有夫。本专利技术的有益效果:1.将现代控制理论、计算机数控技术与电铸加工エ艺相结合，专利技术的电铸层厚度可智能化控制的电铸机能满足高精度及厚度可控的提纯电铸加工的用户要求；2.实现不同位置不同厚度的精确控制，省去了普通电铸后还要进行的后续精加エ，具有精确提纯电铸的优点。附图说明图1厚度可控电铸的金属沉积位置控制原理图；图2电铸层厚度可控制原理图；图3水平磁场强度方向调整的机械原理图；图4竖直磁场强度大小极性调整原理图；图5本专利技术结构示意图；图6本专利技术的导流板打开时的电铸槽结构俯视图；图7本专利技术的导流板关闭时的电铸槽结构俯视图；图8竖直磁场强度大小和极性可控制的机械原理图。图中:1.床身，2.电铸槽，3.搅拌系统，4.循环过滤系统，5.恒温控制装置，6.阳极板，7.阴极原模，8.工控机，9.位移传感器，10.电铸件，11.塑料导流板，12.圆孔，13.旋转臂，14.第一电磁铁，15.第一伺服电机，16.上直流电磁铁，17.下直流电磁铁，18.滑动变阻器，19.第二伺服电机，20.悬臂梁，21.测量杆。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。—种电铸层厚度可智能化控制的电铸机，结合图1至图8,包括机床床身1、电铸槽2和直流电源，直流电源分别与阳极板6、阴极原模7连接，还包括工控机8、水平磁场及磁场控制装置、垂直磁场及磁场控制装置、位移传感器9，位移传感器运动控制装置、位移传感器9的前端靠近电铸件阴极原模 7，位移传感器9与位移传感器移动装置连接，在电铸槽的电铸件10和阳极板6之间设有能够开合的塑料导流板11，塑料导流板11中心开有圆孔12，导流板将电铸槽分为左右腔，阳极板6、阴极原模7分别设于电铸槽的左右腔内，水平磁场设于电铸槽2水平面两侧，垂直磁场设于电铸槽2的上下两侧，水平磁场及垂直磁场分别产生水平和竖直的匀强磁场，其中水平磁场方向可调、竖直方向磁场强度大小和极性可调；工控机8分别与位移传感器9、水平磁场控制装置、垂直磁场控制装置连接，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电铸层厚度可智能化控制的电铸机，包括机床床身、电铸槽、直流电源、工控机、水平磁场及磁场控制装置、垂直磁场及磁场控制装置、位移传感器及其运动控制装置，直流电源分别与阳极板、阴极原模连接，位移传感器的前端靠近电铸件阴极原模，位移传感器与位移传感器移动装置连接，所述电铸槽的中间设有能够开合的塑料导流板，塑料导流板中心开有圆孔，导流板将电铸槽分为左右腔，阳极板、阴极原模分别设于电铸槽的左右腔内，水平磁场设于电铸槽水平面两侧，垂直磁场设于电铸槽的上下两侧，水平磁场及垂直磁场分别产生水平和竖直的匀强磁场，其中水平磁场方向可调、竖直方向磁场强度大小及极性可调；工控机分别与位移传感器、位移传感器移动装置、水平磁场控制装置、垂直磁场控制装置连接。

【技术特征摘要】
1.一种电铸层厚度可智能化控制的电铸机，包括机床床身、电铸槽、直流电源、工控机、水平磁场及磁场控制装置、垂直磁场及磁场控制装置、位移传感器及其运动控制装置，直流电源分别与阳极板、阴极原模连接，位移传感器的前端靠近电铸件阴极原模，位移传感器与位移传感器移动装置连接，所述电铸槽的中间设有能够开合的塑料导流板，塑料导流板中心开有圆孔，导流板将电铸槽分为左右腔，阳极板、阴极原模分别设于电铸槽的左右腔内，水平磁场设于电铸槽水平面两侧，垂直磁场设于电铸槽的上下两侧，水平磁场及垂直磁场分别产生水平和竖直的匀强磁场，其中水平磁场方向可调、竖直方向磁场强度大小及极性可调；工控机分别与位移传感器、位移传感器移动装置、水平磁场控制装置、垂直磁场控制装置连接。2.如权利要求1所述的电铸层厚度可智能化控制的电铸机，其特征是，所述水平磁场控制装置包括旋转臂、第一电磁铁对、第一伺服电机、光栅编码器，其中相对应的两个第一电磁铁固定在旋转臂对称的两侧，旋转臂的中心线固定在电解池的中心线上，第一伺服电机通过减速器驱动旋转臂转动，光栅编码器、第一伺服电机分别受工控机控制，调整水平磁场与电极板之间的电场方向夹角，从而使从圆孔发出的离子在电解液中改变竖直运动方向，实现离子在竖直方向上位置的准确沉积。3.如权利要求1所述的电铸层厚度可智能化控制的电铸机，其特征是，所述竖直磁场控制装置包括上直流电磁铁、下直流电磁铁、滑动变阻器，上直流电磁铁、下直流电磁铁分别固定在电极板之间电场的上面和下面，滑动变阻器分别与上直流电磁铁、下直流电磁铁的线圈连接，第二伺服电机通过丝杠螺母副与滑动变阻器的电阻滑块连接，第二伺服电机受工控机控制，从而控制竖直磁场强度大小和极性，使从圆孔中出来离子在水平方向的运动角度发生偏转，实现离子在阴极铸件平面上的准确水平位置沉积。4.如权利要求1所述的电铸层厚度可智能化...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁森，张乾，修摇摇，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：