[發明專利]一種微結構模具超聲空化輔助超聲磁力拋光方法

有效

• 申請號: 202010078242.8
• 申請日: 2020-01-24
• 公開（公告）號: CN111215970B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 梁志強;李蒙招;杜宇超;王西彬;周天豐;趙文祥;焦黎;解麗靜;劉志兵
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B24B1/04
• 分類號: B24B1/04
• 代理公司: 北京慧而行專利代理事務所(普通合伙) 11841
• 代理人: 李銳

1.一種微結構模具的雙超聲輔助磁力復合拋光方法，其特征在于，雙超聲輔助磁力復合拋光微結構模具的裝置主要包括以下結構：

水槽，所述水槽中裝有拋光液，所述微結構模具固定在所述水槽的底部平臺上，并完全浸沒在所述拋光液中，所述拋光液由納米SiO₂、分散劑、水組成，其中，SiO₂粒徑為50～100nm，SiO₂磨粒含量為2％～10％；

機床超聲主軸，所述機床超聲主軸平行于所述微結構模具的待拋光表面設置；

環形永磁體，所述環形永磁體通過鋁盤安裝在所述機床超聲主軸上，其周圍吸附有磁性磨粒，形成類似砂輪的柔性磁力刷結構，所述磁性磨粒主要由鐵粉和氧化鋁顆粒組成；

所述環形永磁體在機床超聲主軸的帶動下做旋轉運動并沿預定方向進給，同時，所述機床超聲主軸產生沿軸向的超聲振動，帶動所述磁性磨粒不斷沖擊所述微結構模具表面，起到拋光作用；

超聲振動裝置，所述超聲振動裝置由電源、超聲波發生器和超聲振動子組成；

所述超聲振動子安置在所述環形永磁體的側面，且呈一定的傾斜角度，所述傾斜角度可以調節，所述超聲振動子的工具頭端部與所述微結構模具表面保持一定距離，避免影響所述環形永磁體的運動，并保證拋光區域產生充分的超聲空化現象；

所述拋光方法主要包括以下步驟：

(1)將所述環形永磁體通過所述鋁盤與所述機床超聲主軸的端部連接在一起，所述環形永磁體的周圍吸附有磁性磨粒；

(2)將要進行拋光的所述微結構模具放置在裝有所述拋光液的所述水槽的底部平臺上，使所述微結構模具和所述超聲振動子的工具頭完全浸沒在所述拋光液中；

(3)調整所述超聲振動子的位置和姿態，保證其端部位于所述環形永磁體前進方向的側面，并與所述微結構模具表面保持一定的距離，以使所述微結構模具的表面拋光加工區域產生充分的超聲空化現象；

(4)開啟所述超聲波發生器，使所述超聲振動子產生超聲振動，振動方向沿著所述超聲振動子軸向；

(5)調整所述機床超聲主軸的位置，使得所述環形永磁體處于拋光起點位置，并保證所述環形永磁體底部的磁性磨粒與所述微結構模具表面緊密貼合；選擇一定的機床超聲主軸轉速、進給速度、超聲振動頻率與振幅，完成所述微結構模具一定區域的拋光加工；

(6)重復步驟(3)～(5)，完成所述微結構模具表面的拋光加工。

2.一種根據權利要求1所述的拋光方法，其特征在于，所述微結構模具的材質為硬質合金。

3.一種根據權利要求2所述的拋光方法，其特征在于，所述微結構模具的材質為碳化鎢硬質合金。

4.一種根據權利要求1-3任一項所述的拋光方法，其特征在于，超聲振動子軸線與環形永磁體軸線夾角在30°～60°之間，并與微結構模具表面保持10～20mm距離。

5.一種根據權利要求1-3任一項所述的拋光方法，其特征在于，超聲振動子的振動頻率為20～50kHz，振幅8～10μm。

6.一種根據權利要求1-3任一項所述的拋光方法，其特征在于，機床超聲主軸轉速為800～2000r/min，進給速度為5～10mm/min，機床超聲主軸的超聲振動頻率為18～20kHz，振幅為2～5μm。