[发明专利]一种可自适应非规则复杂曲面的超声辅助抛光加工装置

说明书

本发明涉及一种可自适应非规则复杂曲面的超声辅助抛光加工装置，涉及超精密加工技术领域，为解决现有技术在抛光非规则复杂曲面时，因工件表面凹凸不平而难以进行精密抛光加工工序的问题，本装置主要包括抛光头模块、超声辅助模块、多自由度机械手；工作时，抛光头经超声振动对工件进行旋转抛光，抛光头模块的软支撑体可以自适应不规则复杂曲面，抛光头的每一根刷毛为空心结构，在抛光头旋转的同时，抛光液可以从刷毛中流出，从而实现化学机械抛光非规则复杂曲面的工件，提高非规则复杂曲面的抛光效率。

技术领域

本发明涉及一种抛光加工装置，具体涉及一种可自适应非规则复杂曲面的超声辅助抛光加工装置，属于抛光加工技术领域。

技术背景

在机械加工中，抛光是应用较为广泛的材料加工方法之一，属于精加工。

化学机械抛光技术(Chemical Mechanical Polishing，简称CMP)是集成电路制造中获得全局平坦化的一种重要手段，其作用机理是使工件表面材料与抛光液中的氧化剂、催化剂等发生化学反应，生成一层相对容易去除的软质层，然后在抛光液中的磨料和抛光头上刷头的机械作用下去除软质层，在化学作用过程和机械作用过程的交替进行中完成工件的表面抛光。

现有的CMP抛光技术多为抛光垫抛光，可以通过研究抛光垫的材料，抛光垫上的纹路等来有效的降低抛光后材料的微裂纹、残余应力、相变、位错、波纹等表面/亚表面损伤，但以上这种抛光方法大多适用于多表面较为平整的工件，对于非规则复杂曲面的工件，用传统抛光垫抛光的方法难以对工件表现的凹陷及凸出部位进行抛光，从而难以达到预期抛光的效果，严重影响后期工件使用质量。

本发明专利提供了一种可自适应非规则复杂曲面的超声辅助抛光加工装置。从已掌握的文献来看，通过采用抛光头的特殊结构进而自适应抛光非规则复杂曲面的超声辅助CMP抛光尚未见报道。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可自适应非规则复杂曲面的超声辅助抛光加工装置，用于解决现有技术中的对非规则复杂曲面工件难以进行抛光工作，抛光头无法自适应非规则复杂曲面，对工件表现的凹陷及凸出部位抛光不到位，从而难以达到预期抛光的效果，严重影响后期工件使用质量等问题。

采用软支撑体结构来自适应不规则复杂曲面的工件表面，使抛光刷头更加贴合不规则复杂曲面的工件表面，同时在进行抛光工作过程中，抛光刷头会喷出抛光液，附加上对抛光模块的超声振动，从而实现了对不规则复杂曲面的工件表面超声振动辅助CMP抛光。

为实现上述目的及其他目的，本发明提供了一种可自适应非规则复杂曲面的超声辅助抛光加工装置，具体包括抛光头模块、超声振动模块、多自由度机械手；所述的抛光头模块与超声振动模块连接，所述的超声振动模块安装在多自由度的机械手末端；所述的抛光头模块还包括导液固定块、软支撑体、刷头；所述的导液固定块通过滑动轴承安装在旋转主轴上；所述的软支撑体设置于导液固定块下端，与导液固定块滑动连接，软支撑体为腔体结构；所述的刷头安装在软支撑体下端。

进一步的，所述的刷头表面设置有多个毛刷簇结构，每一个毛刷簇均匀沿抛光头模块的中轴线环形分布在软支撑体下底面。

进一步的，所述的毛刷簇由一根根刷毛组成，每一根刷毛都呈空心结构，为毛细管通道。

进一步的，所述的每一根刷毛与抛光头模块的中轴线呈一定的θ角度。

进一步的，所述的导液固定块上设置有导液通道，导液通道贯穿导液固定块；导液固定块与旋转主轴通过滑动轴承连接，从而实现当抛光头模块进行旋转抛光时，导液固定块不随抛光头模块一起转动；所述的软支撑体上表面设置于环形凹槽、密封圈、环形滑动轴承、感应开关；所述的环形凹槽上设置有第一出液孔；所述的软支撑体为腔体结构，第一出液孔与腔体结构接通，软支撑体上设置有感应开关，在第一出液孔的一侧；腔体结构内有第二出液孔；所述的第二出液孔设置在腔体结构内侧下部，与每一根刷毛的毛细管通道一一对应。