一種球形零件批量等離子體基離子注入方法，其特征在于：所述離子注入方法是這樣完成的：將多個直徑Ｄ相同的球形零件（１）放置在傾斜圓盤（２）的環槽（３）內，所述傾斜圓盤（２）的中心軸線與豎直方向之間的夾角α為５°－３０°，傾斜圓盤（２）的轉動通過驅動電機（１１）和傳動裝置控制，所述驅動電機（１１）和高壓脈沖電源（５）的啟停通過同步切換控制器（６）控制，先對球形零件（１）施加高壓脈沖電壓，對球形零件（１）的表面進行等離子體基離子注入，注入時間為５－１０ｍｉｎ之后，停止施加高壓脈沖電壓，同時啟動驅動電機（１１），傾斜圓盤（２）的轉動使部分球形零件（１）越過傾斜圓盤（２）的環槽（３）內的最高點后靠自重滾動至傾斜圓盤（２）的環槽（３）內的最低點，球形零件（１）的滾動過程隨機進行，傾斜圓盤（２）的轉速為１－１０ｒｐｍ／ｍｉｎ、單次轉動時間為３－３０ｓ，之后，停止驅動電機（１１）轉動，同時開啟高壓脈沖電源（５），經高壓脈沖電源（５）延時５－１０ｓ后，開始對球形零件（１）表面進行等離子體基離子注入，單次注入時間為５－１０ｍｉｎ，驅動電機（１１）和高壓脈沖電源（５）的啟停保持同步切換，直至所有球形零件（１）表面離子注入均勻為止。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種球形零件等離子體基離子注入方法及其裝置，屬于等離子 體基離子注入
技術介紹
等離子體基離子注入技術可以對精密零件實現低溫表面改性，其特點是不 改變被處理零件的尺寸精度，且溫度可以控制在室溫或略高于室溫，并且可以 對處于等離子體環境中的所有表面進行同時注入，因此，該技術可以實現批量 處理。該技術的基本原理是在工件周圍形成等離子體空間，當有負高壓脈沖施 加到工件后，等離子體受到工件上的電場作用，在工件周圍形成一正離子鞘層， 鞘層中的正離子受電場力的作用同時從各個方向注入到工件表面，形成所謂的 全方位離子注入。但對于復雜形狀零件來說，還不能形成完全均勻的等離子體 基離子注入，其主要原因有兩個其一是等離子體在空間分布的不均勻性會造 成對應于工件表面不同位置處的離子密度不同；其二是工件表面形狀會引起周 圍電場分布的不均勻，特別是曲率半徑變化。球形零件雖然表面曲率半徑相同， 但受到支撐體的影響，表面的電場也遠離均勻分布。通常人們采用轉動工件的 等離子體基離子注入裝置和方法解決離子注入不均勻的問題，上述所述裝置和 方法對有回轉軸的零件比較有效，但對于球形零件來說，能夠形成均勻離子注 入的滾動方案十分復雜，且還存在注入均勻性問題。由于在等離子體基離子注 入時采用的是脈沖電壓，滾動過程中微小的跳動會造成工件與支撐體之間產生 電弧，該電弧對于象軸承鋼球一類的精密零件的損傷不容忽視，因此一邊離子 注入， 一邊轉動的方案并不可行。此外，上述所述裝置和方法無法實現同一批 球形零件處理效果一致的目的。
技術實現思路
本專利技術的目的是為解決現有的轉動工件的等離子體基離子注入裝置和方 法對球形零件進行等離子體基離子注入存在注入不均勻，且無法實現同一批球 形零件處理效果一致的問題。本專利技術的一種球形零件批量等離子體基離子注入方法是這樣完成的將多個直徑D相同的球形零件放置在傾斜圓盤的環槽內，所述傾斜圓盤的中心軸 線與豎直方向之間的夾角a為5°-30°，傾斜圓盤的轉動通過驅動電機和傳動裝 置控制，所述驅動電機和高壓脈沖電源的啟停通過同步切換控制器控制，先對 球形零件施加高壓脈沖電壓，對球形零件的表面進行等離子體基離子注入，注 入時間為5-10min之后，停止施加高壓脈沖電壓，同時啟動驅動電機，傾斜圓 盤的轉動使部分球形零件越過傾斜圓盤的環槽內的最高點后靠自重滾動至傾 斜圓盤的環槽內的最低點，球形零件的滾動過程隨機進行，傾斜圓盤的轉速為 l-10rpm/min、單次轉動時間為3-30s，之后，停止驅動電機轉動，同時開啟高 壓脈沖電源，經高壓脈沖電源延時5-10s后，開始對球形零件表面進行等離子 體基離子注入，單次注入時間為5-10min，驅動電機和高壓脈沖電源的啟停保 持同步切換，直至所有球形零件表面離子注入均勻為止。本專利技術的一種球形零件批量等離子體基離子注入裝置包括真空室、等離子 體發生裝置、高壓脈沖電源、固定工作臺、傳動裝置、驅動電機、墊塊和電極； 所述離子注入裝置還包括一號電源、二號電源、同步切換控制器和傾斜圓盤， 所述傳動裝置由主動齒輪、從動齒輪和推力軸承組成，所述同步切換控制器的 一個控制輸出端與一號電源的受控端相連接，同步切換控制器的另一個控制輸 出端與二號電源的受控端相連接，所述一號電源給驅動電機提供供電電源，二 號電源給高壓脈沖電源提供供電電源，所述驅動電機輸出軸的上端穿過真空室 的底端面裝在真空室內，裝在真空室內的驅動電機輸出軸上固裝有主動齒輪， 所述主動齒輪與傾斜設置的從動齒輪嚙合，所述從動齒輪的上端面上固裝有與 其傾斜方向相同的傾斜圓盤，從動齒輪的下端面與固定工作臺之間設置有推力 軸承，所述推力軸承通過從動齒輪的下端面和設置在固定工作臺上的墊塊限. 位，高壓脈沖電源的輸出電極給固定工作臺通電，所述等離子體發生裝置引入 真空室部分設置在真空室內且位于傾斜圓盤的正上方。本專利技術具有以下有益效果 一、本專利技術的方法是將球形零件放置在具有一 定傾角的傾斜圓盤內，利用傾斜圓盤的間歇運動，調整球形零件的位置，使其 隨機分布，從而達到整個球形零件表面能均勻接收注入的離子。傾斜圓盤的間 歇運動與高壓脈沖電源啟動實現同步，防止由于球形零件滾動造成打弧現象。 二、本專利技術的裝置可以對不同尺寸的球形工件實現均勻離子注入，并確保球形 工件表面不因為瞬間電弧放電而燒蝕，保證精密球形零件的尺寸精度，大幅度提高零件的使用壽命。三、本專利技術的裝置和方法可以對球形零件進行等離子體 基離子均勻注入，且可實現同一批球形零件處理效果一致的目的。 附圖說明圖1是本專利技術的同步切換控制器6的控制電路圖，圖2是本專利技術的離子注 入裝置的整體結構主視圖，圖3是傾斜圓盤2與推力軸承1、墊塊12和固定 工作臺IO裝配在一起的主視圖，圖4是圖3的A向視圖。具體實施例方式具體實施方式一結合圖2~圖4說明本實施方式，本實施方式的離子注 入方法是這樣完成的將多個直徑D'相同的球形零件1放置在傾斜圓盤2的 環槽3內，所述傾斜圓盤2的中心軸線與豎直方向之間的夾角a為5。-30。，傾 斜圓盤2的轉動通過驅動電機11和傳動裝置控制，所述驅動電機11和高壓脈 沖電源5的啟停通過同步切換控制器6控制，先對球形零件1施加高壓脈沖電 壓，對球形零件1的表面進行等離子體基離子注入，注入時間為 5-10min之后，停止施加高壓脈沖電壓，同時啟動驅動電機ll，傾斜圓盤2的 轉動使部分球形零件1越過傾斜圓盤2的環槽3內的最高點后靠自重滾動至傾 斜圓盤2的環槽3內的最低點，球形零件1的滾動過程隨機進行，傾斜圓盤2 的轉速為l-10rpm/min、單次轉動時間為3-30s，之后，停止驅動電機11轉動， 同時開啟高壓脈沖電源5，經高壓脈沖電源5延時5-10s后，開始對球形零件 1表面進行等離子體基離子注入，單次注入時間為5-10min，軀動電機ll和高 壓脈沖電源5的啟停保持同步切換，直至所有球形零件1表面離子注入均勻為 止。本實施方式的高壓脈沖電源5為現有技術，也可以與專利公開日為1994 年5月25日、公開號為CN 1087131A、名稱為"金屬等離子體源離子注入方 法及裝置"的專利技術專利申請中的相關構件相同。具體實施方式二結合圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式的球形零 件1的直徑D為3-50mm，可對不同直徑的球形零件1進行表面離子注入處理。 其它方法步驟與具體實施方式一相同。具體實施方式三結合圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式的傾斜圓 盤2的中心軸線與豎直方向之間的夾角a為5。-30。，可保證球形零件1表面離 子注入均勻一致。其它方法步驟與具體實施方式一相同。具體實施方式四結合圖2 圖4說明本實施方式，本實施方式的放置在傾斜圓盤2的環槽3內的球形零件1的最大橫截面積占傾斜圓盤2的環槽3 底面積的3/4以下，利于對球形零件1的表面進行均勻的離子注入。其它方法 步驟與具體實施方式一相同。具體實施方式五結合圖1說明本實施方式，本實施方式的同步切換控制 器6由3個JS14S時間繼電器和控制電路組成，利用JS14S兩組延時觸點進行 實現延時控制，其控制過程是設置高壓脈沖電源5的工作時間tl由第一時 間繼電器J1控制，驅動電機ll轉動時間t2由第二時間繼電器J2控制，高壓 脈沖電源5的延本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種球形零件批量等離子體基離子注入方法，其特征在于：所述離子注入方法是這樣完成的：將多個直徑Ｄ相同的球形零件（１）放置在傾斜圓盤（２）的環槽（３）內，所述傾斜圓盤（２）的中心軸線與豎直方向之間的夾角α為５°－３０°，傾斜圓盤（２）的轉動通過驅動電機（１１）和傳動裝置控制，所述驅動電機（１１）和高壓脈沖電源（５）的啟停通過同步切換控制器（６）控制，先對球形零件（１）施加高壓脈沖電壓，對球形零件（１）的表面進行等離子體基離子注入，注入時間為５－１０ｍｉｎ之后，停止施加高壓脈沖電壓，同時啟動驅動電機（１１），傾斜圓盤（２）的轉動使部分球形零件（１）越過傾斜圓盤（２）的環槽（３）內的最高點后靠自重滾動至傾斜圓盤（２）的環槽（３）內的最低點，球形零件（１）的滾動過程隨機進行，傾斜圓盤（２）的轉速為１－１０ｒｐｍ／ｍｉｎ、單次轉動時間為３－３０ｓ，之后，停止驅動電機（１１）轉動，同時開啟高壓脈沖電源（５），經高壓脈沖電源（５）延時５－１０ｓ后，開始對球形零件（１）表面進行等離子體基離子注入，單次注入時間為５－１０ｍｉｎ，驅動電機（１１）和高壓脈沖電源（５）的啟停保持同步切換，直至所有球形零件（１）表面離子注入均勻為止。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：馬欣新，唐光澤，
申請(專利權)人：哈爾濱工業大學，
類型：發明
國別省市：93
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