[實用新型]光柵機械刻劃工藝試驗裝置

有效

• 申請號: 201320432781.2
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN203409814U
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 石廣豐;史國權;宋林森;王磊;肖為;呂洋洋;蔡宏彬;丁健生;胡明亮;周銳奇
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: B26D3/08
• 分類號: B26D3/08;B26D5/00;G02B5/18
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 陶尊新

技術領域

本實用新型涉及一種光柵機械刻劃工藝試驗裝置，屬于光柵工藝技術領域。?

背景技術

衍射光柵作為光譜儀器中的核心器件，在工業、國防、科研等領域得到了廣泛的應用。相對于復制和全息離子刻蝕來說，光柵機械刻劃是一種適合于大面積、低刻線密度原刻衍射光柵的制作工藝，該工藝在實現大面積刻劃的同時應當具有較高的刻劃精度，從而提高光柵衍射效率。?

一個與所述光柵機械刻劃機有關的方案為“微納米原位納米壓痕刻劃測試系統”。該測試系統包括X、Y軸方向精密定位平臺、Z軸方向精密線性定位平臺和精密壓入驅動單元、載荷信號檢測單元、位移信號檢測單元以及高分辨率數字顯微成像系統，所述高分辨率數字顯微成像系統用于觀測和存儲在測試過程中材料的變形及損傷狀況。由于該系統結構特征所限，其刻劃刀具只有Z方向一個自由度，不能繞X、Y、Z軸轉動，無法實現刻劃刀具的裝夾角度的調節，或者說不能設置安裝角度；其定位平臺雖然具有X、Y方向自由度，但是，無法實現工件的水平度調整。另外，其載荷信號檢測單元只能檢測Z方向力的變化，無法對整個刻劃過程三向力變化進行監測。因此，所述微納米原位納米壓痕刻劃測試系統不適用于對光柵機械刻劃工藝進行多自由度、多向載荷檢測的研究。?

實用新型內容

對光柵薄膜機械刻劃工藝的研究主要通過“光柵機械刻劃機”來進行，即使用光柵機械刻劃機通過試刻進行試驗。要求裝夾刻劃刀具的刀架不僅要能夠實現刻劃刀具的進給，還需要能夠預先給刻劃刀具設置安裝角度，包括俯仰角、滾轉角、方位角；固定工件的定位平臺除了能夠實現工件在一個平面內兩個相互垂直的方向上平移外，還應當能夠確保所述平面與刻劃刀具進給方向垂直，如果刻劃刀具的進給方向為垂直方向，則需要的是定位平臺能夠調整水平度；載荷信號檢測單元不僅能夠檢測刻劃刀具施加到工件上的初始壓力，還需要能夠分別檢測在兩個方向上刻劃施加到工件上的力。為此，我們發明了一種光柵機械刻劃工藝試驗裝置。?

一種光柵機械刻劃工藝試驗裝置，如圖1所示，龍門懸架安裝在底座1上，刀架2剛性懸掛在龍門懸架橫梁3中部；刻劃刀具4安裝在刀架2下端；定位平臺與刀架2在Z方向上對應并安裝在底座1上；定位平臺中的直線位移平臺5由X向平移平臺、Y向平移平臺、Z向平移平臺6三者疊加連接而成，如圖1、圖2所示；其特征在于，龍門懸架的兩根立柱7?豎直固定在底座1上，橫梁3兩端與兩根立柱7內側通過燕尾槽連接；定位平臺中的弧線位移平臺8由X軸弧線位移平臺與Y軸弧線位移平臺疊加而成，如圖3所示；直線位移平臺5與弧線位移平臺8疊加連接在一起，如圖1所示；XYZ三向微力測力儀9位于定位平臺上部，如圖1所示；刀架2中的X軸調節座、Y軸調節座、Z軸調節座三者疊加連接在一起。?

本實用新型其技術效果如下。?

從宏觀上看，本實用新型之光柵機械刻劃工藝試驗裝置自下而上依次為底座1、定位平臺、刻劃刀具4、刀架2、龍門懸架。工件10固定在定位平臺最上端。刻劃刀具4朝下，調節龍門懸架橫梁3在Z向上位置，粗略調整刻劃刀具4在Z向上位置，直到接觸工件10刻劃表面，完成粗落刀。調節定位平臺中的直線位移平臺5中的Z向平移平臺6，精密調整工件10與刻劃刀具4的Z向相對位置，使刻劃刀具4達到刻劃深度，完成對刀、細落刀。調節定位平臺中的弧線位移平臺8，當調節所述弧線位移平臺8中的X軸弧線位移平臺，工件10刻劃表面以X軸為軸旋轉，當調節所述弧線位移平臺8中的Y軸弧線位移平臺，工件10刻劃表面以Y軸為軸旋轉，直到工件10刻劃表面呈水平狀態，完成工件10水平度的調整。分別調節刀架2中的X軸調節座、Y軸調節座、Z軸調節座，分別實現刻劃刀具4的俯仰角、滾轉角、方位角的調整，以適應不同刻劃槽形的需要，或者說依此研究刻劃刀具4的安裝角度對光柵機械刻劃槽形質量的影響。完成光柵機械刻劃工藝試驗裝置的調節后，啟動定位平臺中的直線位移平臺5中的X向平移平臺和Y向平移平臺，確定X向平移平臺和Y向平移平臺的平移量和平移周期，實現光柵的X向刻劃或者Y向刻劃。在刻劃過程中，由XYZ三向微力測力儀9一并測試刻劃刀具4在X向、Y向、Z向作用在工件10刻劃表面的力。當進行光柵的X向刻劃時，測試刻劃刀具4在X向作用在工件10刻劃表面的力；當進行光柵Y向刻劃時，測試刻劃刀具4在Y向作用在工件10刻劃表面的力；在前兩種光柵刻劃方式中，均測試刻劃刀具4在Z向作用在工件10刻劃表面的力，也就是初始壓力。相對于現有技術，本實用新型的各項目的均得到實現。可見，本實用新型能夠實現多尺度、多自由度、開放性的光柵機械刻劃工藝試驗研究。?

附圖說明