[发明专利]一种批量制备精密球形滚动体表面涂层的方法与装置

说明书

本发明提供了一种批量制备精密球形滚动体表面涂层的方法与装置，属于表面工程技术领域。本发明将多组夹具对称放置在驱动齿轮圆周方向上，使驱动齿轮与从动齿轮啮合；将多个待处理的精密球形滚动体对称放置在固定底座的锥面与旋转底座的波纹面之间；旋转驱动齿轮匀速转动，带动圆周方向的各个从动齿轮匀速转动，从动齿轮带动旋转底座匀速转动，精密球形滚动体分别相对旋转底座的波纹面与固定底座的锥面滚动；在精密球形滚动体均匀转动时，使用表面离子注入沉积法在精密球形滚动体表面制备厚度均匀的改性涂层，直至达到要求的溅射时间。本发明能实现一批精密球同时均匀连续转动，保证精密球形滚动体表面的沉积改性涂层的均匀、连续、一致性。

技术领域

本发明涉及制备表面沉积改性涂层的精密球夹具及工艺方法，属于表面工程领域。

背景技术

滚动轴承被称为“工业的关节”，广泛应用于各种领域。球形滚动体作为滚动轴承中的核心部件，对轴承寿命及服役性能具有重要影响。轴承服役时滚动体表面会发生疲劳、腐蚀、磨损和胶合等失效。滚动体表面制备表面改性涂层是一种改善滚动体耐腐蚀性能和减摩抗磨性能、提高轴承寿命与可靠性的重要方法。

精密球形滚动体对形状和精度具有很高的要求，因此，要求制备过程中，不损伤球形滚动体表面，球形滚动体表面改性涂层的均匀性能得到保证，制备涂层后，精密球形滚动体的精度变化较小。目前，精密球形滚动体表面改性涂层的制备技术主要有物理转移膜形成方法和离子注入与沉积法等。

物理转移膜形成技术是通过滚动体与涂层材料的机械挤压摩擦，将涂层材料转移到滚动体表面。由于存在挤压与摩擦，所以涂层材料可能会对滚动体表面产生一定的损伤，影响精密球形滚动体的精度。

离子注入与沉积技术具有制备的涂层均匀性好、涂层与基体结合性好、制备后无明显的尺寸变化等优点，是一种高效无损伤的制备方法。但在制备精密球形滚动体改性涂层时，需要控制表面受离子注入的位置，保证滚动体表面得到整体均匀的离子注入与沉积，从而获得均匀的改性涂层。

现有的滚动体表面改性涂层的制备方法主要有两种：一种是在制备表面涂层时，间歇地调整球形滚动体受离子注入的位置，使滚动体表面的沉积改性涂层的均匀性具有一定的偏差，导致制备后的球形滚动体的精度明显下降，无法满足实际的需求；另一种是利用不同方向连续运动的驱动机构，控制球形滚动体在沉积制备表面涂层时连续随机转动，实现精密球形滚动体表面涂层的均匀性和一致性，但是这种方法受到驱动机构的空间限制，无法实现球形滚动体表面涂层的批量制备。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种批量制备精密球形滚动体表面涂层的方法与装置，能实现一批精密球同时均匀连续转动，保证精密球形滚动体表面的沉积改性涂层的均匀、连续、一致性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种批量制备精密球形滚动体表面涂层的装置，所述批量制备精密球形滚动体表面涂层的装置包括驱动齿轮和多组夹具，每组夹具包括精密球形滚动体、固定底座、旋转底座、挡圈、从动齿轮、旋转套筒、轴承和固定轴，每组夹具通过从动齿轮与驱动齿轮相啮合，待制备的精密球形滚动体放置于固定底座的锥面与旋转底座内圈表面之间，精密球形滚动体跟随旋转底座转动，固定底座为一带有锥面的圆台，固定底座通过螺母固定在固定轴上，旋转底座的内外圈均为圆柱面，旋转底座的内圈表面带有一定的波纹度，旋转底座通过螺栓与旋转套筒相连且随旋转套筒转动，从动齿轮通过键连接与旋转套筒相连且通过挡圈轴上固定，从动齿轮带动旋转套筒与旋转底座转动。

本发明一种批量制备精密球形滚动体表面涂层的装置，所述旋转底座的波纹面与固定底座的锥面之间可放置多个待制备的精密球形滚动体。

本发明一种批量制备精密球形滚动体表面涂层的方法，所述批量制备精密球形滚动体表面涂层的方法的具体步骤为：

步骤一：将多组夹具对称放置在驱动齿轮圆周方向上，使驱动齿轮与从动齿轮啮合；