[发明专利]一种微沟槽射流抛光装置及抛光方法

说明书

本发明公开一种微沟槽射流抛光装置及抛光方法，所述抛光装置包括基座，供液系统，抛光喷嘴和工作台，所述工作台的上表面可拆卸安装一工件固定组件，用于放置待加工的工件，所述工件固定组件对应设置在所述抛光喷嘴的下方；所述工件固定组件包括置物台和固定元件，所述置物台放置设置在所述工作台的上表面，所述置物台的上表面设置有垂直设置的第一凹槽和第二凹槽，其中所述第一凹槽的竖直深度大于所述第二凹槽；所述抛光喷嘴包括毫米级抛光喷嘴和微米级抛光喷嘴，所述固定元件包括盖板和掩膜；当所述抛光喷嘴为微米级抛光喷嘴时，所述固定元件为盖板；当所述抛光喷嘴为毫米级抛光喷嘴时，所述固定元件为掩膜。

技术领域

本发明属于微结构加工领域，尤其涉及一种微沟槽射流抛光装置及抛光方法。

背景技术

近年来，随着科学技术的发展，产品逐渐向精密化、集成化和高性能化方向发展，具有微小沟槽结构特征的零部件在众多领域得到了大量应用，包括光学、化学、生物医学、微电子等。如光学玻璃微沟槽阵列具有降低光反射率、提高透射率和衍射效率以及控制光能普分布等功能；在细胞研究中，需要使用具有微沟槽的玻璃器件来模拟细胞的微环境，研究细胞的分化、生长以及迁移等行为；燃料电池的电极板、流体机器上的减摩降阻装置、显示器的光栅罩等器件的微沟槽结构在传热特性、流体动力学特性、机械特性、摩擦特性以及仿生特性等方面具有显著的优势。

目前，微结构表面制造的方法主要有化学刻蚀、离子束、压印、激光加工和微机械加工等。化学刻蚀常用于玻璃器件的加工，分为干法刻蚀和湿法刻蚀。湿法刻蚀采用氢氟酸溶液作为刻蚀剂对玻璃进行刻蚀，腐蚀速率难以控制且刻蚀表面质量较差。干法刻蚀采用CF4、CHF3、SF6等氟基气体，辅助气体如氩气、氦气等气体，在等离子体下对玻璃进行刻蚀，设备造价高，刻蚀速率较慢。激光加工对能量密度要求高，能耗高，加工热影响区大，容易产生碎裂、崩边等问题。微机械加工常采用高耐磨、高锋锐的金刚石刀具，微结构易生毛刺。上述这些方法加工微沟槽存在的主要问题是表面质量较差、设备复杂成本高昂而且加工效率低，限制了微沟槽结构的应用，因此需要一种合适的微沟槽抛光方法和装置。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有微沟槽加工技术中的不足，采用射流抛光的方法，提高微沟槽表面质量。使用射流抛光技术对微沟槽进行抛光时，一般情况下射流束直径需要小与沟槽宽度，否则会破坏工件其余表面，而喷嘴孔径越小，加工难度越大，成本也越高；此外，加工时需要运动平台的精准定位对刀，操作复杂，因此本发明也对这一方法进行了改进，将小孔径抛光喷嘴和工件固定组件配合使用，提供一种造价低廉，技术要求水平低、加工效率高且无需精准的定位和对刀的微沟槽射流抛光装置，可形成无裂纹表面从而提高微沟槽表面质量的技术。

为此，本发明提供了一种微沟槽射流抛光装置，包括基座，供液系统，抛光喷嘴和工作台，紧邻所述基座的一侧壁设置有所述供液系统，所述供液系统用于将含有磨料颗粒的抛光液输送至所述抛光喷嘴从而冲击待抛光的微沟槽；所述基座上固定安装五轴运动平台或机械臂，所述抛光喷嘴安装在所述五轴运动平台或机械臂的端部；所述工作台放置在基座上表面。其中，所述工作台的上表面可拆卸安装一工件固定组件，用于放置待加工的工件，所述工件固定组件对应设置在所述抛光喷嘴的下方。

进一步的，所述工件固定组件包括置物台和固定元件，所述置物台固定设置在所述工作台的上表面，所述置物台的上表面设置有垂直设置的第一凹槽和第二凹槽，其中所述第一凹槽的竖直深度大于所述第二凹槽；所述第一凹槽用于将所述待加工工件嵌入其中，所述第二凹槽用于放置所述固定元件，所述固定元件用于在所述置物台上固定所述工件，其上对应设置有孔用于与所述置物台可拆卸连接。

进一步的，所述抛光喷嘴包括毫米级抛光喷嘴和微米级抛光喷嘴，所述微米级抛光喷嘴孔径小于所述待抛光微沟槽宽度；所述毫米级抛光喷嘴孔径大于所述待抛光微沟槽宽度。

进一步的，所述固定元件包括盖板和掩膜；其中所述掩膜上有沟槽，所述掩膜的沟槽底部宽度与所述待抛光微沟槽宽度相同。