[发明专利]辊型振动辅助抛光装置及方法

说明书

本发明涉及一种辊型振动辅助抛光装置及方法，属于超精密加工领域。Z向运动平台通过螺钉与Z轴运动系统一和Z轴运动系统二连接，Z轴运动系统一和Z轴运动系统二通过螺钉与底座平台连接，X向运动平台一通过螺钉与X轴运动系统一和X轴运动系统二连接，X轴运动系统一和X轴运动系统二通过螺钉与底座平台连接，X向运动平台二通过螺钉与X轴运动系统三连接，X轴运动系统三通过螺钉与底座平台连接，复式振动平台通过螺钉与X向运动平台二连接。本发明具有抛光效率高、抛光均匀性和一致性好、可以完成对曲面的抛光处理和实时在线修整等优点。

技术领域

本发明涉及超精密加工领域，尤指辊型振动辅助抛光方法及装置。

背景技术

随着科学技术的快速发展，在工业的各个领域不仅对零件表面的质量和完整性提出了更高的要求，而且零件逐渐趋于微小化，这就要求加工精度在传统加工技术上提高一个精度，因此提出了超精密加工技术，超精密加工技术主要应用在大规模集成电路、航空航天、半导体等领域，加工后的工件表面精度可达纳米级或亚纳米级，在超精密加工中，抛光一直都是主要加工手段，并且通常为超精密加工的最终步骤，其目的是获得光滑、平整的表面。

20世纪60年代日本学者隈部淳一郎将振动系统引入机械加工中，并逐渐发展成为机械加工行业中的热门，振动加工的目的是使游离磨料更加均匀的分布在加工工件表面，以达到均匀化抛光的目的，特别适合玻璃、石英、碳化硅等硬脆材料的加工。

目前针对硬脆材料的加工方式主要有离子束抛光、射流抛光、化学机械抛光和振动辅助抛光等，离子束抛光主要是利用离子枪产生的离子经加速形成的离子束流发射到工件表面，使材料变形分离，但其抛光效率较低；射流抛光是一种抛光精度可达原子级的抛光手段，但其加工界面不稳定也使应用范围较小；传统化学机械抛光工艺主要用于半导体制造、柔性印刷电路板和制造电子器件等，化学机械抛光系统使被抛光工件在其轴上受到扭矩，使得被加工的超薄基体可能表现撕裂或折叠等问题；目前大多数的振动辅助抛光装置是通过压电传感器将电能转换为机械能的共振类型，大部分的振动辅助抛光装置为共振型，虽然共振型的振动辅助抛光装置的振动频率较高，但振动参数无法调整，不易于进行闭环控制，相对而言，非共振型的振动辅助抛光装置具有工作范围宽、运动参数可调和易于进行闭环控制等优点，所以，非共振型振动辅助抛光装置的设计仍是一项关键任务。

发明内容

本发明提供一种辊型振动辅助抛光装置及方法，以解决目前存在的抛光效率低、应用范围小的问题。

本发明采取的技术方案是：包括Z轴运动系统一、Z轴运动系统二、Z向运动平台、X轴运动系统一、X轴运动系统二、X向运动平台一、X轴运动系统三、X向运动平台二、复式振动平台、底座平台，其中Z向运动平台通过螺钉与Z轴运动系统一和Z轴运动系统二连接，Z轴运动系统一和Z轴运动系统二通过螺钉与底座平台连接，X向运动平台一通过螺钉与X轴运动系统一和X轴运动系统二连接，X轴运动系统一和X轴运动系统二通过螺钉与底座平台连接，X向运动平台二通过螺钉与X轴运动系统三连接，X轴运动系统三通过螺钉与底座平台连接，复式振动平台通过螺钉与X向运动平台二连接。

所述的Z轴运动系统一和Z轴运动系统二结构相同，其中Z轴运动系统一包括：工字形导轨一、机座一、轴承座一、联轴器一、滑台一、底板一、电机一和电机一驱动的滚珠丝杠一，所述工字形导轨一通过螺钉与底板一连接，电机一通过螺钉与机座一连接，机座一通过螺钉与底板一连接，电机一通过联轴器一和轴承座一与滚珠丝杠一连接，滚珠丝杠一安装在工字形导轨一之间，滑台一安装在工字形导轨一上。

所述的Z向运动平台包括电机安装台一、电机二、轴承座二、联轴器二、电机支撑台一、抛光辊、扭矩传感器和抛光辊轴，其中电机二通过螺钉与电机安装台一连接，电机二的输出轴通过联轴器二与抛光辊连接，抛光辊另一端连接在轴承座二上，轴承座二通过螺钉与电机支撑台一连接，扭矩传感器安装在抛光辊轴上，电机安装台一和电机支撑台一均通过螺钉与滑台连接。