[发明专利]一种微纳双模检测加工模块

说明书

本发明公开了一种微纳双模检测加工模块，所述模块包括Z向压电位移台、支架、电容式位移传感器、电容固定座、调节座、锁紧支座、上固定环、PZT激振器、下固定环、测试螺钉、柔性铰链、挡环、固定螺母和探针，其中：所述电容式位移传感器固定在电容固定座；所述电容固定座固定在调节座上方；所述上固定环、PZT激振器、下固定环、测试螺钉、柔性铰链、挡环、固定螺母和探针依次固定在调节座下方；所述探针通过固定螺母和测试螺钉固定在柔性铰链上；所述调节座固定在锁紧支座；所述锁紧支座固定在支架上；所述支架固定在Z向压电位移台上。该模块具有在线检测、伺服加工功能，相比较与商业化AFM，具有更大的加工尺寸及材料适用范围。

技术领域

本发明涉及一种微纳双模检测加工模块。

背景技术

MEMS及NEMS的发展应用促进了微纳领域的技术创新，目前主流的微纳加工工艺包括光学及电子束曝光、聚焦离子束加工、LIGA等，但是由于加工材料单一、设备复杂、昂贵，技术难以突破，限制了国内微纳产业的发展。尽管传统的“宏”机械制造技术无法满足微纳加工需求，但是压电陶瓷及传感器技术的突破使“微”机械制造成为可能，而且“微”机械制造的加工材料不受限制，加工结构也不仅仅局限于二维及准三维形式，可实现三维复杂曲面的加工，因此“微”机械制造十分具有发展潜力。

“微”机械制造突破了传统加工极限，通过操作微纳尺寸探针，对工件表面压印、刻划、耕犁、敲击实现材料去除，达到微切削目的，广泛应用在精密微小零件表面加工微纳米尺度结构。然而，现有加工系统的运动精度、工件安装的调整精度、刀具切削精度等都难于满足上述加工要求。尤其是在已有零件表面加工微纳米尺度结构，迫切需要刀具系统具有跟踪表面特性或者具有高精度的检测能力，同时还具有高精度的加工能力。因此，微结构检测及加工已经成为微纳制造领域的研究难点问题，发展一种行之有效的“微”机械制造解决方案是当前微纳领域的研究热点。

发明内容

为了解决上述不足，本发明提供了一种微纳双模检测加工模块。该模块具有在线检测、伺服加工功能，支持接触和准接触工作模式，以此达到高效率、低成本、加工灵活、使用广泛的目的，可以加工斜面及曲面，实现微牛级力检测加工，搭配三维微-纳位移工作台可成为一套完整的微纳检测加工设备，通用性强。相比较与商业化AFM，具有更大的加工尺寸及材料适用范围。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种微纳双模检测加工模块，包括Z向压电位移台、支架、电容式位移传感器、电容固定座、调节座、锁紧支座、上固定环、PZT激振器、下固定环、测试螺钉、柔性铰链、挡环、固定螺母和探针，其中：

所述电容式位移传感器固定在电容固定座；

所述电容固定座固定在调节座上方；

所述上固定环、PZT激振器、下固定环、测试螺钉、柔性铰链、挡环、固定螺母和探针依次固定在调节座下方；

所述探针通过固定螺母和测试螺钉固定在柔性铰链上；

所述调节座固定在锁紧支座上；

所述锁紧支座固定在支架上；

所述支架固定在Z向压电位移台上。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

1、柔性铰链机构辅以电容式位移传感器测试，作为一种微牛级力传感器的替代方案，具有成本低廉、结构简单、模块化特点，装置采用接触、准接触不同模式或者更换不同刚度柔性铰链，等效于不同量程及分辨率的力传感器。

2、PZT激振器带动柔性铰链及探针处于谐振或受迫运动状态，使得系统在不改变结构条件下于接触、准接触模式间切换，而且由于自身材料特性，不影响系统整体刚度。