[實用新型]納米級精度的表面熨壓處理與微納結(jié)構(gòu)陣列加工平臺

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020163697.1
• 申請日: 2010-04-20
• 公開（公告）號: CN201770470U
• 公開（公告）日: 2011-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙宏偉;胡磊磊;馬志超;張洪國;朱帥;邢立峰;黃虎
• 申請（專利權(quán)）人: 趙宏偉
• 主分類號: B81C99/00
• 分類號: B81C99/00;B82B3/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 朱世林;王怡敏

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及機電類，特別涉及一種應(yīng)用于微納驅(qū)動控制、超精密加工、微納加工、精密光學(xué)以及航空航天等領(lǐng)域的納米級精度的表面熨壓處理與微納結(jié)構(gòu)陣列加工平臺。?

背景技術(shù)

近年來，隨著微電子學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、光學(xué)、數(shù)據(jù)存儲、超精密機械及其制造等學(xué)科的迅猛發(fā)展，人們對工件的表面質(zhì)量及其可用性提出了越來越高的要求。傳統(tǒng)的降低工件表面粗糙度的方法大都采用多次切削、磨床磨削乃至于超精密加工等手段，工藝復(fù)雜不說，還難以保證工件的表面質(zhì)量，特別是不具備工件表面強化的功能。而如果采用傳統(tǒng)的表面強化方法，除對設(shè)備要求較高外，往往還會對工件的表面精度產(chǎn)生不利的影響。此外，在微納加工領(lǐng)域，具有微納結(jié)構(gòu)特征的陣列結(jié)構(gòu)的高效、高精度、低成本加工，一直是困擾工程界的技術(shù)難題，從而直接制約了精密光學(xué)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)等領(lǐng)域的發(fā)展，限制了現(xiàn)代制造業(yè)的整體水平。因此，有必要設(shè)計一種既能實現(xiàn)工件表面平坦化處理，又能對工件表面預(yù)加應(yīng)力和表面強化的納米級超精密工具。?

實用新型內(nèi)容

本實用新型提供一種納米級精度的表面熨壓處理與微納結(jié)構(gòu)陣列加工平臺，解決了上述問題。本實用新型具有高精度、響應(yīng)迅速、便于操作使用等特點，能夠較大程度的降低工件表面粗糙度，實現(xiàn)工件表面的平坦化處理，又能對工件表面預(yù)加應(yīng)力和表面強化；同時，利用確定尖端形式的工具頭或鋼球還能實現(xiàn)特定形狀微納結(jié)構(gòu)陣列的超精密塑性加工。?

本實用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：?

納米級精度的表面熨壓處理與微納結(jié)構(gòu)陣列加工平臺，包括支撐單元、驅(qū)動單元及預(yù)緊機構(gòu)，所述支撐單元由包括支撐單元I3及支撐單元II6，該支撐單元I3與支撐單元II6螺?紋連接；所述驅(qū)動單元包括工具頭1、碟簧2、工具頭座4及壓電疊堆5，該壓電疊堆5設(shè)置于工具頭座4的矩形槽中，工具頭座4的中部以柔性鉸鏈8傳動；工具頭1置于工具頭座4前端的錐形槽中，碟簧2置于支撐單元I3與工具頭1之間。用于實現(xiàn)鋼球的反向回彈；工具頭1和碟簧2相互配合，為配套式的可更換元件，根據(jù)特定加工要求可更換為不同直徑的鋼球或特定尖端形式的工具頭；所述預(yù)緊機構(gòu)由預(yù)緊螺釘7與支撐單元II?6的螺紋相互配合構(gòu)成，通過手動調(diào)節(jié)方式實現(xiàn)預(yù)緊。?

所述的工具頭1為鋼球，根據(jù)特定加工要求可更換為不同直徑的鋼球或特定尖端形式的工具頭；工具頭座4為鋼球座。?

所述壓電疊堆5為可控面型的精密致動元件，通過對壓電疊堆5施加電壓，使工具頭座4伸長，推動鋼球1沿壓電疊堆軸線方向進行納米級精密直線運動。?

所述工具頭座4中部有一組薄壁柔性鉸鏈8，薄壁柔性鉸鏈通過電火花線切割方式加工而成，在壓電疊堆5的直接推力作用下，可產(chǎn)生精密彎曲變形，在壓電疊堆5直接推力作用撤銷時，柔性鉸鏈8可產(chǎn)生反向回彈作用。?

所述碟簧2位于支撐單元3前部與工具頭1之間，壓電疊堆5直接推力作用撤銷后，可推動工具頭1回到初始位置，同時碟簧2的圓孔有校正工具頭(鋼球)1球心的作用。?

本實用新型通過控制壓電疊堆5的驅(qū)動電壓，使工具頭座4中部的薄壁柔性鉸鏈8產(chǎn)生確定量值的精密伸長運動，推動工具頭1產(chǎn)生確定量值的納米級精密直線位移，在撤去電壓之后，通過碟簧2和薄壁柔性鉸鏈8的反向回彈作用使鋼球回到初始位置。通過工具頭1對工件表面施加確定壓力或確定壓深的連續(xù)機械式熨壓作用，可實現(xiàn)對工件表面的光整化處理、提高其表面質(zhì)量，還可達到表面強化的功能。通過不同直徑的鋼球或具有確定尖端形狀的工具頭對平面或回轉(zhuǎn)表面進行斷續(xù)的壓入作用，還可實現(xiàn)特定形狀微納結(jié)構(gòu)陣列的精密塑性加工。?

本實用新型的積極效果是：通過使鋼球或其他形狀的工具頭球產(chǎn)生微小的位移，在工件表面進行熨壓，從而既能實現(xiàn)較大程度的降低工件表面粗糙度，又能達到對工件表面預(yù)加應(yīng)力和表面強化的效果，同時利用確定尖端形式的工具頭或鋼球還可實現(xiàn)特定形狀的微納結(jié)構(gòu)?陣列的超精密塑性加工。?

附圖說明

圖1是本實用新型的剖視示意圖。?

圖2是本實用新型的外觀示意圖。?

圖3是本實用新型的驅(qū)動單元結(jié)構(gòu)示意圖。?

圖4是本實用新型的柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)原理圖。其中的δ＝F/K，K為柔性鉸鏈的彎曲剛度，δ為柔性鉸鏈微變形，F(xiàn)為加在柔性鉸鏈自由端的外力。?

具體實施方式