[發(fā)明專利]用于軟脆超薄晶體超精密切削的主動(dòng)變形補(bǔ)償裝夾裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910085763.3
• 申請(qǐng)日: 2019-01-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109808086B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王姍姍;張南生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B28D5/00
• 分類號(hào): B28D5/00;B28D7/04;B28D7/00
• 代理公司: 北京理工正陽(yáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

本發(fā)明涉及一種用于軟脆超薄晶體超精密切削的主動(dòng)變形補(bǔ)償裝夾裝置，屬于閃爍晶體超精密加工領(lǐng)域。該裝置能夠主動(dòng)補(bǔ)償傳統(tǒng)真空吸盤吸附軟脆超薄碘化銫晶體時(shí)難以避免的吸附變形，以實(shí)現(xiàn)吸附變形誤差的確定性主動(dòng)補(bǔ)償，為加工中降低晶體的厚度，并保持晶體各點(diǎn)厚度一致性提供技術(shù)支持。本發(fā)明首先基于靜態(tài)變形原理，通過(guò)分析緊支撐條件下雙層矩形壓電薄板影響函數(shù)的解析表達(dá)式，建立反映加載電壓與變形量之間關(guān)系的影響函數(shù)，而后在干涉儀等高精度面形檢測(cè)裝置輔助下實(shí)現(xiàn)對(duì)真空吸附變形的離線檢測(cè)，最后通過(guò)改變各壓電陶瓷電極的激發(fā)電壓主動(dòng)改變玻璃薄板層的形狀，對(duì)真空吸附變形進(jìn)行主動(dòng)變形補(bǔ)償，改善超薄碘化銫晶體的超精密切削加工精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于軟脆超薄晶體超精密切削的主動(dòng)變形補(bǔ)償裝夾裝置，屬于閃爍晶體超精密加工領(lǐng)域。

背景技術(shù)

碘化銫晶體CsI屬于域典型的無(wú)機(jī)閃爍晶體。無(wú)機(jī)閃爍晶體在吸收X-射線、γ-射線或其它高能粒子的能量后會(huì)發(fā)出紫外線或可見(jiàn)光，其中以CsI晶體性能較為突出，其發(fā)射光譜可與硅光二極管匹配，光產(chǎn)額高，輻照長(zhǎng)度較NaI(Tl)晶體短，機(jī)械性能好，CsI晶體光產(chǎn)額高，生產(chǎn)成本相對(duì)較低，成為一種優(yōu)良實(shí)用的閃爍晶體材料，尤其適用于中低能量粒子的探測(cè)，在X-射線探測(cè)方面應(yīng)用廣泛。

在碘化銫晶體CsI的超精密切削加工中，普遍采用真空吸附的方式對(duì)晶體進(jìn)行裝夾和定位。由于X-射線探測(cè)方面中所用的碘化銫晶體CsI均為軟脆超薄薄板型元件，典型尺寸為：10mm×10mm×70μm和φ25.4mm×100μm，并且碘化銫晶體本身彈性模量小，真空吸附壓力的作用會(huì)使晶體產(chǎn)生顯著的變形，從而影響加工后的厚度一致性(一般要求優(yōu)于1～3μm)。相關(guān)研究表明，真空吸附變形是導(dǎo)致碘化銫晶體體加工后厚度一致性難以控制的最重要原因之一。

超精密切削工藝通過(guò)對(duì)碘化銫晶體正反兩面的迭代加工實(shí)現(xiàn)厚度一致性的控制，整個(gè)工藝過(guò)程對(duì)真空吸盤基準(zhǔn)面的平面精度、真空吸附引入的形變量要求很苛刻。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決碘化銫晶體CsI超精密切削加工中的真空吸附固定時(shí)產(chǎn)生變形，導(dǎo)致加工出的產(chǎn)品各點(diǎn)厚度不一致的問(wèn)題，提供一種用于軟脆超薄晶體超精密切削的主動(dòng)變形補(bǔ)償裝夾裝置。該裝置能夠主動(dòng)補(bǔ)償傳統(tǒng)真空吸盤吸附軟脆超薄碘化銫晶體時(shí)難以避免的吸附變形，以實(shí)現(xiàn)吸附變形誤差的確定性主動(dòng)補(bǔ)償，為加工中快速降低晶體的厚度一致性誤差提供技術(shù)支持。

本發(fā)明的目的是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

用于軟脆超薄晶體超精密切削的主動(dòng)變形補(bǔ)償裝夾裝置，該裝置固定安裝在單點(diǎn)金剛石超精車床中的真空吸盤上方；

所述裝夾裝置，包括玻璃薄板、內(nèi)置電極、壓電陶瓷、背向電極、柔性支撐柱、變形單元安裝框架和調(diào)壓電路；

所述變形單元安裝框架為兩體式結(jié)構(gòu)，兩體式結(jié)構(gòu)組裝后構(gòu)成凹字型結(jié)構(gòu)，即中間帶有凹槽；兩體式結(jié)構(gòu)上分別安裝有柔性支撐柱；內(nèi)置電極和背向電極分別位于壓電陶瓷兩側(cè)，然后共同固定在所述玻璃薄板底面，形成被夾持部件；被夾持部件通過(guò)柔性支撐柱固定在變形單元安裝框架中；所述被夾持部件上開(kāi)設(shè)有若干真空吸孔；調(diào)壓電路用于調(diào)節(jié)內(nèi)置電極和背向電極；

所述柔性支撐柱與被夾持部件接觸部分為橡膠O型圈；

工作過(guò)程：將待加工的等厚晶體放置在玻璃薄板上表面，真空吸附時(shí)，發(fā)生變形，通過(guò)干涉儀檢測(cè)由于真空吸附引起的變形量；并通過(guò)調(diào)壓電路控制內(nèi)置電極和背向電極之間的電壓使壓電陶瓷變形，以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)變形補(bǔ)償。

有益效果

(1)本發(fā)明首先基于靜態(tài)變形原理，通過(guò)分析緊支撐條件下雙層矩形壓電薄板影響函數(shù)的解析表達(dá)式，建立反映加載電壓與變形量之間關(guān)系的影響函數(shù)，而后在干涉儀等高精度面形檢測(cè)裝置輔助下實(shí)現(xiàn)對(duì)真空吸附變形的離線檢測(cè)，最后通過(guò)改變各壓電陶瓷電極的激發(fā)電壓主動(dòng)改變玻璃薄板層的形狀，對(duì)真空吸附變形進(jìn)行主動(dòng)變形補(bǔ)償，改善超薄碘化銫晶體的超精密切削加工精度。