[发明专利]四维超声平面抛光实验台及其使用方法

说明书

本发明公开一种四维超声平面抛光实验台及其使用方法，包括抛光工作台、主轴超声振动装置、限位与传动超声装置、超声雾化机械手、控制系统；所述抛光工作台由抛光工作台外壳、抛光盘超声转动装置以及抛光液回收装置组成；所述主轴超声振动装置、限位与传动超声装置、超声雾化机械手分别固定安装在抛光工作台上表面的中间和两侧；所述控制系统连接并控制所述抛光工作台、主轴超声振动装置、限位与传动超声装置、超声雾化机械手。该四维超声试验台采用楔形结构以及可调锁紧结构，施加限位盘的主动转动并包含抛光液回收装置，使限位夹具易于调节，超声振幅可调，抛光液易回收利用，四维超声振动复合使限位盘内待加工工件抛光效率有效提高。

技术领域

本发明涉及抛光用机械，特别是一种用于加工超精密平面的四维超声平面抛光实验台及其使用方法。

背景技术

超声振动辅助磨料流抛光技术制备高质量、大尺寸的单晶SiC衬底材料是制造碳化硅功率半导体器件的首要解决问题。超声辅助加工是目前业界公认用于硬脆材料的高效高质量加工方法之一。

对于现有的超声振动辅助磨料流抛光技术：专利号CN 1120718562A公布了一种磨粒流抛光机，但该专利未考虑磨粒后处理的过程，也未考虑后处理磨粒装置与抛光机的具体机械复合过程，超声抛光加载也不可控；专利号CN 110746889A公布了一种半导体晶圆加工过程中抛光液循环利用的方法，但该专利未提出具体的实施装置以及装置内的结构分布，同时也未提出抛光液回收装置与抛光机的具体机械复合方法；专利号CN 104669074A公布了一种变轨迹-超声椭圆振动辅助固结磨粒抛光机，但该专利仅考虑单维超声振动，未考虑多维超声振动复合；专利号CN 109693149A公布了一种高精度三维超声抛光装置及其使用方法，但该专利仅采用三自由度机械臂，同时还有复合更高维度超声抛光的空间；专利号CN 106282591A公布了一种超声波变幅杆与工具头的连接结构，但该专利仅提出采用法兰板结构夹持固定工具头和变幅杆使其直接紧贴，但并没有使工具头和变幅杆之间的接触程度可控，从而使超声振幅可调。

因此，有必要设计一种考虑抛光液回收装置具体机械结构，考虑抛光液回收装置与抛光机的内部具体复合方法，考虑多维超声振动复合，同时超声振幅可调的高效抛光用机械解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种四维超声平面抛光实验台及其使用方法，旨在解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种四维超声平面抛光实验台，包括抛光工作台、主轴超声振动装置、限位与传动超声装置、超声雾化机械手、控制系统；所述抛光工作台由抛光工作台外壳、抛光盘超声转动装置以及抛光液回收装置组成；所述主轴超声振动装置、限位与传动超声装置、超声雾化机械手分别固定安装在抛光工作台上表面的中间和两侧；所述控制系统连接并控制所述抛光工作台、主轴超声振动装置、限位与传动超声装置、超声雾化机械手。

进一步的，所述抛光工作台外壳包括上箱体、下箱体和支撑底座；

所述抛光盘超声转动装置包括转动电机、抛光盘、传动轴、联轴器、安装通槽、第一超声发生装置、保护套、搅拌叶片；

所述的转动电机固定安装在抛光工作台底部，且所述转动电机输出轴垂直于所述抛光盘；

所述传动轴通过联轴器与所述转动电机连接，且所述的传动轴开设有安装通槽，并将第一超声发生装置固定在安装通槽内；所述传动轴连接抛光盘；所述传动轴外表面安装有保护套；所述搅拌叶片安装在所述联轴器固定位置上，且所述搅拌叶片跟随所述联轴器一起转动；

所述保护套包括第一保护套、第二保护套；所述保护套采用耐磨耐水材料制备；所述第一保护套下端连接固定在所述转动电机上；所述第二保护套一端与搅拌叶片固定在一起，且所述第二保护套跟随所述搅拌叶片一起转动；所述第一保护套、第二保护套的内径均大于联轴器的最大外径；

所述抛光液回收装置包括薄壁、储液箱、第一输气管、第二排液管、第三输液管、回液箱、第一端盖、第二端盖、回液管；