复合抛光装置及方法与流程

本申请属于精密加工，尤其涉及复合抛光装置及方法。

背景技术：

1、硬脆材料(各种单质和化合物材料，如硅、锗、氮化硅等)由于其具有高硬度、高机械强度、耐腐蚀性好以及化学性能稳定等优点，而被广泛的应用于航空航天领域、医疗领域、微电子领域和光刻机等超精密领域中，但其突出的优点也导致常见加工方法难以保证其表面质量，超精密加工领域的苛刻要求又进一步提高了难度，因此，如何解决硬脆材料的难加工问题直接牵制相关产业的发展。

2、传统加工方法中主要有机械去除方法和化学抛光方法实现对硬脆材料的加工，其中，采用机械去除方法加工后的材料表面存在大量划痕、破碎以及微裂纹等缺陷，表面质量较差。采用化学抛光方法虽然可以保证材料的表面质量，但是材料去除率低，并且化学抛光浆的环境友好性差，抛光浆会与材料表面的原子进行键合，在加工完成后还需要对材料表面进行处理，导致加工成本较高。

3、因此，亟需一种可以满足材料表面质量高、加工效率高的加工装置及方法。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例提供了复合抛光装置及方法，旨在解决传统抛光方法加工效率低并且加工后的材料其表面质量低的技术问题。

2、本申请实施例的第一方面提供了一种复合抛光装置，包括：三维运动系统；

3、设于所述三维运动系统上的改性机构、抛光机构和振动机构，所述改性机构和所述抛光机构具有沿z方向的行程，所述振动机构具有沿x方向和y方向的行程；所述改性机构用于对所述目标工件进行表面改性处理；所述抛光机构用于对所述目标工件进行抛光处理；所述振动机构用于对所述目标工件施加振动源以使所述目标工件发生旋转振动。

4、在其中一个实施例中，所述振动源包括具有第一方向的第一振动源和具有第二方向的第二振动源，所述第一方向和所述第二方向平行；所述旋转振动为在同一二维平面上的具有一定角度的旋转振动。

5、在其中一个实施例中，所述振动机构包括安装平台、振动平台和连接板；所述安装平台固设于所述振动平台，用于放置所述目标工件；所述振动平台固设于所述连接板，所述连接板固设于所述三维运动系统上；所述振动平台包括第一驱动单元、第二驱动单元、旋转平台、框架和若干柔性连接件；所述第一驱动单元和所述第二驱动单元分别与所述旋转平台连接，所述第一驱动单元和所述第二驱动单元分别通过与所述柔性连接件连接至所述框架；所述第一驱动单元用于产生第一振动源，所述第二驱动单元用于产生第二振动源，所述第一振动源和所述第二振动源使得所述振动平台产生一定角度的旋转振动。

6、在其中一个实施例中，所述第一驱动单元包括第一压电致动器、第一导向件、第一杠杆件、第一转换件、第一复位件；所述第一压电致动器的一端固定于所述框架上，另一端与所述第一导向件的一端连接，所述第一导向件的另一端与所述第一杠杆件的一端连接，所述第一杠杆件的中端通过所述柔性连接件与所述框架连接，所述第一杠杆件的另一端与所述第一转换件的一端连接，所述第一转换件的另一端与所述旋转平台连接，所述第一复位件的一端与所述框架连接，另一端与所述旋转平台连接；所述第二驱动单元包括第二压电致动器、第二导向件、第二杠杆件、第二转换件、第二复位件；所述第二压电致动器的一端固定于所述框架上，另一端与所述第二导向件的一端连接，所述第二导向件的另一端与所述第二杠杆件的一端连接，所述第二杠杆件的中端通过所述柔性连接件与所述框架连接，所述第二杠杆件的另一端与所述第二转换件的一端连接，所述第二转换件的另一端与所述旋转平台连接，所述第二复位件的一端与所述框架连接，另一端与所述旋转平台连接。

7、在其中一个实施例中，所述第一转换件和所述第二转换件均为霍肯连杆机构；所述第一复位件和所述第二复位件均为瓦特连杆机构；所述柔性连接件为铰链。

8、在其中一个实施例中，所述改性机构包括激光器，所述激光器用于产生脉冲激光照射所述目标工件，以使所述目标工件的表面发生改性并生成软化层。

9、在其中一个实施例中，所述改性机构还包括调节件，所述激光器通过所述调节件连接至所述三维运动系统上，所述调节件用于调节所述激光器的位姿。

10、在其中一个实施例中，所述抛光机构包括磁流变抛光辊；所述磁流变抛光辊包括驱动电机和抛光辊，所述抛光辊包括中心轴、辊筒端盖、辊筒和环形磁体；所述中心轴与所述辊筒刚性连接，多个所述环型磁体并列安装在所述中心轴上，所述辊筒端盖与所述辊筒主体连接；所述驱动电机用于驱动所述抛光辊沿所述中心轴转动。

11、在其中一个实施例中，所述三维运动系统包括z轴运动系统、x轴运动机构、y轴运动机构、底座平台，所述z轴运动系统与底座平台固定连接，所述x轴运动机构与所述y轴运动机构连接，所述y轴运动机构与所述底座平台连接；所述抛光机构和所述改性机构均固定在所述z轴运动系统上，以实现在z方向上的位移，所述振动机构固定在所述x轴运动机构上，以实现其在x方向和y方向上的位移。

12、本申请实施例的第二方面提供了采用上述复合抛光装置的抛光方法，包括：将所述目标工件放置在所述振动机构的工作平台上，调整所述改性机构的位姿；所述改性机构对所述目标工件进行改性处理，使所述目标工件的表面生成软化层；所述振动机构对所述目标工件施加振动源以使所述目标工件发生旋转振动；所述抛光机构对所述目标工件进行抛光处理；待所述目标工件所需加工表面均被抛光完成加工。

13、本申请实施例的有益效果是：通过改性机构对目标工件进行表面改性处理，使得目标工件的表面改性生成软化层，便于抛光去除，通过抛光机构对目标工件进行抛光处理，并通过振动机构对目标工件施加振动源使目标工件发生旋转振动，通过引入振动源使目标工件发生旋转振动，可以提高抛光机构对目标工件的抛光力，提高抛光机构去除目标工件表面凹凸峰的能力，从而提高抛光效率，提高目标工件抛光后的材料表面质量。

技术特征：

1.一种复合抛光装置，用于加工目标工件，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的复合抛光装置，其特征在于，所述振动源包括具有第一方向的第一振动源和具有第二方向的第二振动源，所述第一方向和所述第二方向平行；

3.如权利要求1所述的复合抛光装置，其特征在于，所述振动机构包括安装平台、振动平台和连接板；

4.如权利要求3所述的复合抛光装置，其特征在于，所述第一驱动单元包括第一压电致动器、第一导向件、第一杠杆件、第一转换件、第一复位件；

5.如权利要求4所述的复合抛光装置，其特征在于，所述第一转换件和所述第二转换件均为霍肯连杆机构；

6.如权利要求1至5任一项所述的复合抛光装置，其特征在于，所述改性机构包括激光器，所述激光器用于产生脉冲激光照射所述目标工件，以使所述目标工件的表面发生改性并生成软化层。

7.如权利要求6所述的复合抛光装置，其特征在于，所述改性机构还包括调节件，所述激光器通过所述调节件连接至所述三维运动系统上，所述调节件用于调节所述激光器的位姿。

8.如权利要求1至5任一项所述的复合抛光装置，其特征在于，所述抛光机构包括磁流变抛光辊；

9.如权利要求1至5任一项所述的复合抛光装置，其特征在于，所述三维运动系统包括z轴运动系统、x轴运动机构、y轴运动机构、底座平台，所述z轴运动系统与底座平台固定连接，所述x轴运动机构与所述y轴运动机构连接，所述y轴运动机构与所述底座平台连接；

10.一种采用如权利要求1所述的复合抛光装置的抛光方法，其特征在于，包括：

技术总结本申请属于精密加工技术领域，尤其涉及复合抛光装置及方法，其中，复合抛光装置用于加工目标工件，包括三维运动系统、设于所述三维运动系统上的改性机构、抛光机构和振动机构，改性机构和抛光机构具有沿Z方向的行程，振动机构具有沿X方向和Y方向的行程，改性机构用于对目标工件进行表面改性处理，抛光机构用于对目标工件进行抛光处理，振动机构用于对目标工件施加振动源以使目标工件发生旋转振动。本申请解决了解决传统抛光方法加工效率低并且加工后的材料表面质量低的技术问题。技术研发人员：谷岩,周伟东,白建,李德华,张俊杰,高英桓,刘思麟受保护的技术使用者：苏州优伽峰智能装备科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11