一种用于制备微表面结构涂层的自动加工设备

本发明属于涂层制备，具体涉及一种用于制备微表面结构涂层的自动加工设备。

背景技术：

1、微结构表面对于人们生活和工业生产有着将其重要的意义。比如，荷叶表面在扫描电镜的观察下发现，荷叶表面是由致密微小压花块组成的微结构，这些微结构具有明显的超疏水性和自清洁性。因此，荷叶表面的水滴在滚动的过程中，很容易带走停留在荷叶表面的灰尘和碎屑，但水滴不会穿透致密微小的压花结构弄湿荷叶表面。这种表面形态使界面能最小化，降低了表面与污损生物之间的粘附力，实现自清洁性。大型海洋动物，如鲨鱼皮肤表面在扫面电镜下观察发现，鲨鱼表皮形貌是由小而弯曲的齿状结构组成，这些结构域称作真皮细齿或丘陵鳞片。这种特殊的表皮形貌具有三维形态梯度变化，与独立变化的梯度结构相比具有更好的疏水性。当鲨鱼游动时，浮游孢子和细菌难以停留在小于自身尺寸且不断发生变化的不稳定表面，从而降低污损生物对鲨鱼表面的粘附。微表面结构的构建在现代工业以及研究中存在重大的意义。

2、目前，构建微表面结构膜通常采用蚀刻法、激光加工法制备样品板后，再经过人工涂料以及人工转移加热等方式制备微表面结构涂层。这样不仅增加加工时常，同时无法控制涂层厚度，以及量化加工时间。对工业化生产造成极大困扰。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明针对微表面涂层的构建以及自动加工进行设计，提出了一种用于制备微表面结构涂层的自动加工设备。

2、本发明所采用的技术方案具体如下：

3、一种用于制备微表面结构涂层的自动加工设备，主要由设备主体、激光刻蚀板承载机构、激光刻蚀机构、自动喷涂机构和电磁自动加热机构组成；

4、所述设备主体由箱体19和防尘盖10组成，箱体19上面为加工平台，激光刻蚀板承载机构、激光刻蚀机构、自动喷涂机构和电磁自动加热机构均固定在加工平台上。

5、自动喷涂机构设置在激光刻蚀机构右侧，电磁自动加热机构设置在自动喷涂机构右侧，激光刻蚀板承载机构设置在激光刻蚀机和自动喷涂机的下方，电磁加热平台18上方；所述的激光刻蚀板承载机构由承载板12、承载机构丝杠16、承载机构光杠20、承载机构驱动电机5组成；承载板12前后两侧开有两个相互平行的通孔，承载机构丝杠16和承载机构光杠20分别从两个通孔中穿过，并且与承载机构丝杠16连接的通孔为螺纹孔；承载机构丝杠16和承载机构光杠20分别通过轴承和轴承座固定在加工平台上；承载机构驱动电机5与承载机构丝杠16通过联轴器连接。通过承载机构驱动电机5驱动承载机构丝杠16转动，带动承载板12在水平面上左右移动。激光刻蚀板11通过螺钉固定安装在承载板12上表面。

6、所述的激光刻蚀机构通过激光刻蚀机驱动装置带动激光刻蚀机7进行上下左右前后六个方向的移动；所述的自动喷涂机构通过自动喷涂机驱动装置带动自动喷涂机13进行上下左右前后六个方向的移动。

7、自动喷涂机13的喷料口31通过进料管29与料筒22相连，同时通过输气管28与空气压缩机21相连。料筒22中的涂料为用于模板法制备微结构表面的流动性胶体，包括室温硫化硅橡胶(rtv-2)、聚二甲基硅氧烷(pdms)或聚氨酯。

8、作为本发明的优选方式之一，所述的激光刻蚀机构中的激光刻蚀机驱动装置包括：刻蚀机构水平前后移动驱动电机3、刻蚀机构水平左右移动驱动电机4、刻蚀机构水平前后移动支撑架9、激光刻蚀机固定支架6和刻蚀机构上下移动驱动电机8；

9、刻蚀机构水平左右移动光杠和刻蚀机构水平左右移动丝杠分别通过轴承和轴承座平行地固定在加工平台上，刻蚀机构水平左右移动丝杠通过联轴器与刻蚀机构水平左右移动驱动电机4连接，刻蚀机构水平前后移动支撑架9上开有用于穿过刻蚀机构水平左右移动光杠和刻蚀机构水平左右移动丝杠的通孔，通过刻蚀机构水平左右移动驱动电机4驱动刻蚀机构水平左右移动丝杠转动，带动刻蚀机构水平前后移动支撑架9在水平面上左右移动。

10、刻蚀机构水平前后移动丝杠通过刻蚀机构水平前后移动支撑架9两端的轴承和轴承座与水平前后移动丝杠固定连接，刻蚀机构水平前后移动支撑架9下部为与刻蚀机构水平前后移动丝杠平行设置的滑轨，激光刻蚀机固定支架6通过丝杠螺母与刻蚀机构水平前后移动丝杠连接，下方通过滑槽安装在滑轨上，刻蚀机构水平前后移动丝杠通过联轴器与刻蚀机构水平前后移动驱动电机3连接。通过刻蚀机构水平前后移动驱动电机3驱动刻蚀机构水平前后移动丝杠转动，带动激光刻蚀机固定支架6在刻蚀机构水平前后移动支撑架9上进行前后运动。

11、激光刻蚀机固定支架6上设有竖直安装的刻蚀机构上下移动导向光杠和刻蚀机构上下移动丝杠，激光刻蚀机7上开有通孔，刻蚀机构上下移动导向光杠和刻蚀机构上下移动丝杠分别从通孔中穿过，且与刻蚀机构上下移动丝杠连接的通孔为螺纹孔；刻蚀机构上下移动丝杠通过联轴器与刻蚀机构上下移动驱动电机8连接；通过刻蚀机构上下移动驱动电机8驱动刻蚀机构上下移动丝杠转动，带动激光刻蚀机7上下移动。

12、作为本发明的优选方式之一，所述自动喷涂机构中的自动喷涂机驱动装置包括：喷涂机构水平前后移动驱动电机35、喷涂机构水平左右移动驱动电机36、喷涂机构水平前后移动支撑架15、自动喷涂机固定支架14、自动喷涂机13和喷涂机构上下移动驱动电机27；

13、喷涂机构水平左右移动光杠和喷涂机构水平左右移动丝杠分别通过轴承和轴承座平行地固定在加工平台上，喷涂机构水平左右移动丝杠通过联轴器与喷涂机构水平左右移动驱动电机36连接，喷涂机构水平前后移动支撑架15上开有用于穿过喷涂机构水平左右移动光杠和喷涂机构水平左右移动丝杠的通孔，通过喷涂机构水平左右移动驱动电机36驱动喷涂机构水平左右移动丝杠转动，带动喷涂机构水平前后移动支撑架15在水平面上左右移动。

14、喷涂机构水平前后移动丝杠通过喷涂机构水平前后移动支撑架15两端的轴承和轴承座与喷涂机构水平前后移动丝杠固定连接，喷涂机构水平前后移动支撑架15下部为与喷涂机构水平前后移动丝杠平行设置的滑轨，自动喷涂机固定支架14通过丝杠螺母与喷涂机构水平前后移动丝杠连接，下方通过滑槽安装在滑轨上，喷涂机构水平前后移动丝杠通过联轴器与喷涂机构水平前后移动驱动电机35连接。通过喷涂机构水平前后移动驱动电机35驱动喷涂机构水平前后移动丝杠转动，带动自动喷涂机固定支架14在喷涂机构水平前后移动支撑架15上进行前后运动。

15、自动喷涂机固定支架14上设有竖直安装的喷涂机构上下移动导向光杠和喷涂机构上下移动丝杠，自动喷涂机13上开有通孔，喷涂机构上下移动导向光杠和喷涂机构上下移动丝杠分别从通孔中穿过，且与喷涂机构上下移动丝杠连接的通孔为螺纹孔；喷涂机构上下移动丝杠通过联轴器与喷涂机构上下移动驱动电机27连接；通过喷涂机构上下移动驱动电机27驱动喷涂机构上下移动丝杠转动，带动自动喷涂机13上下移动。

16、作为本发明的优选方式之一，电磁自动加热机构由设置在加工平台上的电磁加热平台18和设置在电磁加热平台18上方的温度传感器17组成。

17、作为本发明的优选方式之一，所述的激光刻蚀板11的材料为常用的激光刻蚀加工材料，如有机玻璃、钢板、白色树脂等。

18、作为本发明的优选方式之一，plc控制器用于控制激光刻蚀机驱动装置、自动喷涂机驱动装置、激光刻蚀机7、自动喷涂机13和电磁加热平台18用于完成加工过程，具体过程如下：

19、1)将激光刻蚀板11放置并固定在承载板12上；

20、2)plc控制器控制激光刻蚀板承载机构中的承载板12移动至激光刻蚀机7下方，由激光刻蚀机构中的激光刻蚀机驱动装置驱动激光刻蚀机7完成激光刻蚀板11的微观雕刻；

21、3)plc控制器控制激光刻蚀板承载机构中的承载板12移动至自动喷涂机13下方，由plc控制器控制空气压缩机21提供高压气源，通过空气喷涂式的自动喷涂机13将料筒22中涂料定量喷涂在步骤2)激光蚀刻后的基底上，并在喷涂机构中的自动喷涂机驱动装置驱动喷涂覆盖整个基底表面；

22、4)plc控制器控制激光刻蚀板承载机构中的承载板12移动至电磁加热平台18上方，开启加热，并控制加热温度，完成喷涂涂料的固化。

23、本发明的有益效果：

24、1、本发明设备通过自动控制能够完成对微表面涂层的构建和加工，避免人工操作的误差。

25、2、整个加工过程可以在密闭条件下进行，可以避免加工过程中的环境的影响。