[发明专利]热真空环境下应用的微刀具涂层三维精密位移工作台

说明书

热真空环境下应用的微刀具涂层三维精密位移工作台，属于金刚石薄膜的化学气相沉积技术领域。黄铜台、隔热板及升降台通过陶瓷螺钉连接，黄铜台的安装孔内套装有石墨套，微刀具安装在石墨套内，热电偶与黄铜台、隔热板及热电偶固定台紧固连接，黄铜台、隔热板与热电偶固定台三者连接；剪形升降机构的上端与升降台固接，下端与微调块固接；双旋向螺杆与剪形升降机构的连接柱的径向螺纹通孔连接，微调块设置在工作台底座上，工作台底座上位于微调块的四个侧面处对称设置有四个微调螺钉安装块，每个微调螺钉安装块的细牙螺纹孔内螺纹连接有细牙螺钉，四个细牙螺钉端部顶靠在微调块的侧面上。本发明用于热真空环境下制备微刀具化学气相沉积金刚石涂层。

技术领域

本发明涉及一种在热真空环境下制备微刀具化学气相沉积金刚石涂层的三维位移工作台，属于金刚石薄膜的化学气相沉积技术领域。

背景技术

随着微细加工技术的不断发展，人们对微刀具的切削性能与加工质量提出了更高的要求。传统的硬质合金微铣刀普遍存在切削性能差、寿命短、易产生磨损及裂纹、加工工件表面质量较差等缺陷，而通过改变刀具材料来提高微刀具切削性能是解决该问题的有效途径之一。

化学气相沉积（Chemical Vapor Deposition，CVD）金刚石刀具因具备超高硬度、良好的耐磨性、涂层杂质少等优势而在微制造领域得到了重点关注，已经成为微细加工高端装备的关键部件。热丝法是制备CVD金刚石薄膜最有效的方法之一，其利用高温钨丝或钽丝作为热丝材料将含碳的混合气体解离激发，经历一系列复杂化学反应在基体表面生成金刚石。通过热丝法沉积的金刚石薄膜为金刚石的多晶结构，性能接近天然金刚石，厚度一般小于20 μm。其摩擦系数低，机械性能优异，表面化学性质稳定，在加工有色金属及其合金、复合材料、高分子材料和无机非金属材料等难加工材料时，具有明显优势。而且热丝法CVD金刚石制备成本低，适用于复杂形状的基体，易实现大规模工业化生产，因此是制造微刀具的理想材料。

目前，我国专为微刀具进行化学气相沉积金刚石的设备还没有具备自主知识产权的商业化产品，其中用于固定并调节刀具位置的三维微位移工作台的设计更是有待突破的难点问题。传统热丝法CVD系统中缺乏可用的微位移调节机构，这是因为金刚石的化学气相沉积反应需要高温真空的环境，一般工作台所采用的滚珠导轨结构，其润滑油脂在50℃便会失效并对真空环境造成污染。而且普通工作台的结构还存在尺寸庞大、调节精度差、不适用于微刀具的装夹等缺陷。所以研制一种用于金刚石涂层微刀具化学气相沉积系统的三维位移工作台具有必要性和紧迫性，这对微制造技术的发展提供了极大的帮助。

发明内容

本发明的目的是为了解决热真空环境下金刚石涂层微刀具化学气相沉积时，微刀具的支撑固定与位置调节问题，进而提供一种热真空环境下应用的微刀具涂层三维精密位移工作台。

本发明旨在阐述一种在金刚石化学气相沉积时对微刀具支撑和位置调节的机构，并具有高精度、耐高温（最高1000℃）、适用于真空环境、结构紧凑的特性。该三维精密位移工作台采用螺旋传动原理，包括平面位移机构、升降位移机构及隔热固定机构，其工作台平面位移的调整范围为±5 mm，剪形升降机构的调整范围为±10 mm。

实现上述目的，本发明的技术方案是：

热真空环境下应用的微刀具涂层三维精密位移工作台，它包括隔热固定机构、升降位移机构及平面位移机构；所述的隔热固定机构包括石墨套、黄铜台、隔热板、热电偶固定台及热电偶，所述的升降位移机构包括升降台、双旋向螺杆、手柄及剪形升降机构，所述的平面位移机构包括微调块、工作台底座、四个微调螺钉安装块及四个细牙螺钉；