[发明专利]一种微半环凹模阵列微细超声分级研抛方法

权利要求书

1.一种微半环凹模阵列微细超声分级研抛方法，其特征在于：所述研抛方法包括如下步骤：

1)制作精密球阵列研抛模

所述研抛模包括工具连杆、定位基板和精密球体，工具连杆的上端与微细超声发生器相连接，所述工具连杆的下端与定位基板连接，在定位基板上加工出阵列孔径，孔径大小小于精密球体直径，在孔径和精密球体之间充满粘结剂，球体的一部分嵌入孔内；

2)第一级研抛

采用阵列微细工具，微细工具研抛模与衬底片之间充满研抛液，研抛液内包含微细磨粒，研抛模在衬底片上方微小距离内做高频微细超声振动并沿着Z方向向下进给，XY平台配合加工要求带动工件运动，先去除一层材料，之后，XY平台继续带动工件运动，Z轴继续向下进给，使得轨迹点在XY平面的投影内收，再去除下一层材料，依此类推，直至加工出具有阶梯递进的和加工形状及其相似的微凹模阵列；

3)第二级研抛

精密球阵列研抛模沿Z向通过两级进给向下运动，协同微细超声振动，激发研抛液内的磨粒高速冲击衬底片，在磨粒冲击、超声空化、研抛模锤击、研抛模刮擦等复合作用下，实现微半环凹模阵列的材料去除，此级材料去除属于脆性去除；

4)第三级研抛

通过调整超声振动的参数和Z向进给参数，使得工件的材料去除形式为塑性材料去除；

Z轴的两级向下进给运动，以及精密球阵列研抛模的微细超声振动，采用纳米级磨粒，对微凹模进行修形和降低表面粗糙度。

2.如权利要求1所述的一种微半环凹模阵列微细超声分级研抛方法，其特征在于：采用三级分级研抛，先构型，后修形，再提升表面质量，所述步骤1)中，在定位基板上粘结了限位挡圈，当限位挡圈碰触工件平面，Z轴向下进给运动停止。

3.如权利要求1所述的一种微半环凹模阵列微细超声分级研抛方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述超精密高一致性研抛模的装配方法如下：将阵列孔内均匀涂抹防水性粘结剂，将研抛模倒置，采用精密压板垂直下压精密球体，由于精密球体和孔径之间充满防水性粘结剂，垂直压力调节防水性粘结剂膜的厚度，进而达到球体上端最高点位于同一平面。

4.如权利要求2所述的一种微半环凹模阵列微细超声分级研抛方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述超精密高一致性研抛模的装配方法如下：将阵列孔内均匀涂抹防水性粘结剂，将研抛模倒置，采用精密压板垂直下压精密球体，由于精密球体和孔径之间充满防水性粘结剂，垂直压力调节防水性粘结剂膜的厚度，进而达到球体上端最高点位于同一平面；

对于限位挡圈装配方式，采用带有阵列孔的精密压板垂直下压限位挡圈，使得限位挡圈上圆环截面在一个平面内，完成限位挡圈的装配。

5.如权利要求3所述的一种微半环凹模阵列微细超声分级研抛方法，其特征在于：根据材料去除情况以及后续抛光的预留量调整限位挡圈的高度。

6.如权利要求1～5之一所述的一种微半环凹模阵列微细超声分级研抛方法，其特征在于：所述精密球体采用传统的塑性球体，材料为合金钢和特种刚。

7.如权利要求1～5之一所述的一种微半环凹模阵列微细超声分级研抛方法，其特征在于：所述精密球体采用陶瓷球体。

8.如权利要求1～5之一所述的一种微半环凹模阵列微细超声分级研抛方法，其特征在于：所述研抛液采用极低浓度的HNA溶液，保证HNA溶液在常温条件下对工件材料的腐蚀速度低于2-3μm/min，利用蘸有HNA溶液的微小弹性研抛模具，对加工创成的微半环凹模阵列中的每一个微半环凹模进行短暂抛光，可以迅速提高凹模表面粗糙度。