[实用新型]面向规则金刚石工具头超精密研磨/抛光加工平台

说明书

技术领域

本实用新型涉及精密、超精密加工领域，面向规则金刚石工具头超精密研磨/抛光加工平台，针对金刚石多边且几何形状规则的特点，对规则金刚石工具头实现超精密研磨/抛光加工。

背景技术

加工金刚石（钻石）最普通的方法是传统的打圆、锯和抛光。金刚石由粘附在转盘片上的其它金刚石或金刚石粉末进行机械加工—部分金刚石在加工过程中变成了金刚石粉末。尽管金刚石的重量减轻了，但由于经过抛光之后形状有了改变，它的价值反而提高了。当然，金刚石的净度也有了提高。除了传统的机械加工方法，镭射在今天已经成为一种非常重要的分割方法。与传统的机械相比，镭射加工的初始投资大，而且材枓的损耗也比较多。但可切成许多新形状的金刚石。然而，镭射也有其很大的优越性，在劈开金刚石时无需考虑金刚石晶体的生长方向，金刚石的机械性能也无关重要。这就使得人们可以分割多晶金刚石，先前这几乎是不可能的。由于劈金刚石过程中存在风险，特别对于大金刚石而言，因此传统劈钻法已很少使用。

研磨和抛光几乎是同时应用和出现的加工技术。研磨能提高工件的形状和位置精度，而抛光能降低表面粗糙度等，但不能提高工件的形状和位置精度。抛光通常采用极细的微粒，使得磨料和工件间不至于达到破坏的作用力，不产生裂纹等。微细磨粒粒径一般在1μm以下，在更细的磨粒的作用下进行抛光加工，获得更高质量的表面。一般都能达到纳米级的表面粗糙度和表面损伤。

随着科学技术的发展，人们对产品性能的需求和要求更加苛刻，不但从质量方面，还要从效率等方面考虑，尤其在国防工业、微电子技术、航空航天、精密仪器仪表等领域，对器件的精度、质量方面要求越来越高。而金刚石工具头无论是在加工生产还是在科学研究领域都有着极其重要地位，例如紧密切削的道具、纳米压痕/划痕的工具头等都会利用金刚石。而以“世界最硬的材料”也使金刚石在人类的各个领域得以广泛应用，然而这也正是因为它的优点也带来了加工困难，尤其是对金刚石的超精密加工还是处于科学探索阶段。因此，针对几何形状规则的金刚石体来说，设计一种能够提高加工效率，改善加工精度的超精密研磨/抛光加工平台是十分必要的。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种面向规则金刚石工具头超精密研磨/抛光加工平台，解决了现有技术存在的上述问题，具有结构紧凑、操作简单、效率高、适用性强等优点；同时保证工件加工表面的平面度、提高工件的加工效率和表面质量。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

面向规则金刚石工具头超精密研磨/抛光加工平台，包括平台支撑装置、三自由度装置、力传感器与声发射传感器控制单元、工具头加持单元，所述三自由度装置分别提供Z轴转动、Y轴转动、Z轴移动，三自由度装置提供工件所需要的加工位置和向下的载荷力；所述力传感器与声发射传感器控制单元包括力传感器13及声发射传感器25，由连接环12、法兰14和工具头加持单元11固定，力传感器13通过连接环12、法兰14测量工件在加工过程中所受到的作用力；声发射传感器25与金刚石工具头10接触，监控加工时材料去除动态过程；所述力传感器与声发射传感器控制单元连接三自由度传动装置与工具头加持单元。

所述的三自由度装置由安川交流伺服旋转电机15、脉冲控制数字舵机16、安川交流伺服直线电机19组成，Z轴移动由安川交流伺服直线电机19提供，通过紧固螺钉Ⅰ20固定在连接板1上，电机具有自锁并自带编码器，能够实现对转速的检测，形成半闭环控制，电机的输出轴、滚珠丝杠23与联轴器21通过紧固螺钉Ⅱ22相连，滚珠丝杠23与丝杠螺母18相连接，丝杠螺母18与滑块7通过内六角螺钉Ⅱ17相连，Z轴位移沿导轨6产生；Y轴旋转由脉冲控制数字舵机16提供，数字舵机通过紧固螺钉固定在滑块7上，舵机由数字脉冲控制，舵机以单脉冲1分度为单位绕Y轴旋转，舵机具有自锁功能，实现待加工面的角度调整；Z轴旋转由安川交流伺服旋转电机15提供，并通过紧固螺钉将其固定在舵机上，安川交流伺服旋转电机具有自锁并自带编码器，能够实现对转速的检测，形成半闭环控制，严格输出需要的角度。

所述的力传感器13与法兰14、连接环12相连，夹头11与连接环12螺纹连接，同时通过调整两者的位置使声发射传感器25与金刚石工具头10相接触。

所述的工具头加持单元的金刚石夹头11与连接环12螺纹连接，并通过紧固螺钉Ⅲ24将金刚石工具头10固定。