[实用新型]一种金属表面抛光加工装置

说明书

技术领域

本实用新型属于非接触法金属表面加工技术领域，具体涉及一种大型复杂金属表面等离子体与脉冲放电复合的抛光加工装置，能够在大气压条件下实现对金属表面的精密抛光和加工。

背景技术

金属材料表面抛光，分为接触式和非接触式。接触式抛光以人工手动直接研磨抛光和加工磨削抛光为主，这些传统的机械抛光加工方法连同后来发展的机械-化学复合抛光、金刚石超精密切削抛光等都存在传统接触式抛光加工的各种缺陷，不可避免的造成材料表面组织的破坏，形成微裂纹，破坏材料晶格完整性，影响材料的表面质量。想得到较好的无损高质量材料表面，还需要在加工原理上做出变化。

非接触式抛光能很好地解决金属材料表面的晶格完整性问题。其装置以电解抛光、电火花抛光为主。传统电解抛光方法或采取低电压装置，或以高浓度电解液来进行，均使用高浓度价格昂贵及有毒的溶液，抛光前必须花相当的时间先对待抛制品除脂、蚀刻、冲洗等处理。抛光时间过长、需要相当大的电力与劳动力，对整个生产力与效能有负面的影响。另外，高浓度的电解液处理不易，很容易对环境造成危害。抛光过程中还需要配置专门的搅动装置以防止抛光液浓度不均匀，需要设置特定的抛光废弃物排出机构。抛光电解液体要预热到一定的温度，并保持在一个恒定的温度下才能进行，抛光后还要再次清洗抛光表面。另外抛光中阴极损耗大，抛光时要不断地有匹配装置提供足够的电解液，防止局部因为缺乏电解液而产生震耳的“氢爆”声，不仅污染环境，综合成本也高。

金属的电火花抛光是利用脉冲放电，使待抛光表面的不平整部份得到整平。脉冲放电的结果，使高出的部份熔解，而凹下的部份被熔解的金属填平的一种加工工艺。但此工艺一般要求电极离工件非常接近，需要在一定的电解介质中进行，有时需要根据材料的表面形状制作专门的电极，抛光过程中放电间隙非常小，抛光和加工效率极低。阳极上又经常形成不导电的脆性氢氧化物薄膜，造成阳极钝化并且覆盖在整个加工表面上，使阳极的腐蚀速度随时间按指数规律下降，生产效率大大降低。此外电极经常有损耗，需要制作新电极。此抛光工艺一般比较耗时，成本高，而且对环境有污染等缺陷。

90年代初出现了一些新的非接触式的加工装置，如离子束抛光、电子束抛光等，依靠物理方法从电极一侧发射离子束或者电子束到工件表面进行抛光，以及近年来的热门研究工艺如等离子体化学辅助抛光方法在精密光学器件上的应用，以上抛光加工方法都是以原子或分子级别去除材料，使表面加工质量上升到新高度。但是这些技术需要的环境支持(需高真空)及过低的加工效率、设备价格昂贵，会产生有害的放射物和有毒反应气体等也限制了自身的使用范围。

实用新型内容

本实用新型提供一种金属表面抛光加工装置，目的在于实现大气压条件下金属表面的精密加工和抛光，并且加工效率高，能避免环境污染。

本实用新型提供的一种金属表面抛光加工装置，其特征在于，该装置包括射频电源、射频电源匹配器、高压直流脉冲电源、脉冲电源极性调节装置、高压直流脉冲电源阻抗、等离子体炬、加工保护罩、控制电路、工作台和联动机构；

工作台用于放置待抛光金属材料加工工件，加工保护罩用于罩在待抛光金属材料加工工件上，以收集废弃的抛光物和气体，加工保护罩的上端留有用于加工的开口；

等离子炬包括石英管、石英管保护套、脉冲放电电极、电极绝缘保护套、进气腔、第一电磁振荡加载装置、空心铜管螺旋线圈、第二电磁振荡加载装置；

放电电极、电极绝缘保护套、密封圈由内至外同轴固定，并通过上预紧螺钉固定安装在进气腔的顶部通孔内；石英管的上端通过石英管保护套和下预紧螺钉固定安装在进气腔底部通孔内，进气腔一侧还开有一个进气接口，实现等离子体发生气体和化学反应气体的进入；进气腔、密封圈、放电电极、电极绝缘保护套、石英管保护套、石英管均同轴安装放置，且进气腔(除进气接口处)内部与电极绝缘保护套和石英管保护套、石英管为密封安装，防止等离子体发生气体和化学反应气体的泄漏；

在石英管的上部安装有第一电磁振荡加载装置，在石英管中部安装有空心铜管螺旋线圈，空心铜管螺旋线圈紧密地缠绕在石英管的外壁上，空心铜管螺旋线圈内部可以通冷却液；在进气腔外安装有一个外部封装绝缘保护套并将其接地，并将第一电磁振荡加载装置和空心铜管螺旋线圈套在其内，以防止高压漏电和射频振荡等离子体对人体的影响；在外部封装绝缘保护套的下端安装外部封装绝缘保护套端盖，石英管底部穿过外部封装绝缘保护套端盖，且其外套下端安装有第二电磁振荡加载装置；