[发明专利]一种静电喷射微粉磨粒均布的微结构阵列原位抛光方法

说明书

本发明公开了一种静电喷射微粉磨粒均布的微结构阵列原位抛光方法，包括如下步骤：1.在微结构元件上均匀地喷涂一层脱模剂；2.将微结构元件安装于旋转工作台上，调节微结构元件与喷射装置的位置；3.将抛光体制备溶液喷射到微结构元件上，制备与微结构元件的空腔完全匹配的抛光体；4.调节抛光主轴与微结构元件的位置，吸附抛光体；5.往复运动抛光微结构元件。一种静电喷射微粉磨粒均布的微结构原位抛光装置包括支撑系统、工作台系统、抛光体成型系统、原位抛光系统、微结构元件、脱模剂和抛光体。本发明利用静电喷射技术直接在微结构元件腔内成型与其形状相匹配的抛光体，使用真空吸盘吸附抛光体，实现对微结构的原位抛光，获得高质量的微结构。

技术领域

本发明属于超精密加工技术领域，涉及一种静电喷射微粉磨粒均布的微结构阵列原位抛光方法

背景技术

随着超精密加工技术的发展应用，微纳制造的作用变得越来越重要。高精度微结构元件已经成为微纳制造产品中的关键部分，特别是微结构光学元件已成为智能手机相机、光电通信、MEMS、红外探测、航空航天、智能制导等系统中最引人注目的核心器件，应用也越来越广泛，其表面粗糙度也要求达到纳米级别。要进一步获得高质量微结构表面，超精密抛光工艺不可缺少。

专利CN106272106A公开了一种磁场辅助微细磨料水射流加工方法及其喷射装置，其加工方法是水射流通过中央管路经过高压水喷嘴喷出高压水射流，磁性磨料经磨料入口进入混合腔，水射流与磨料在混合腔混合，在磁场的作用下形成准直性高速度大的磨料水射流，最后通过磨料喷嘴喷出。该技术利用喷射技术对材料进行微细加工，并没有将喷射技术应用于微结构的抛光。

专利CN208289640U公开了一种抛光模具微结构表面的抛光头以及抛光装置，抛光头外表面由符合预设柔性要求且相互独立的软毛覆盖，采用软毛带动磨粒的方法进行抛光。该装置中软毛之间存在缝隙，大大降低了高精度微结构的抛光效果。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种静电喷射微粉磨粒均布的微结构阵列原位抛光方法及装置；本发明利用静电喷射技术直接在微结构腔内成型与其形状相匹配的微粉抛光体，形成一种针对微结构的抛光工具，微粉磨粒与微结构元件实现更高效的原位抛光，获得更高质量的微结构元件，工艺过程简单，适用多种微结构的抛光。

一种静电喷射微粉磨粒均布的微结构阵列原位抛光方法，包括如下步骤：

步骤一、在微结构元件表面均匀喷涂抛光体制备溶液，并使抛光体制备溶液固化形成抛光体；

步骤二、固定抛光体并使抛光体与微结构元件相对运动对微结构元件进行抛光。

进一步的改进，所述抛光体溶液包括微粉磨粒、树脂和添加剂；微粉磨粒、树脂和添加剂的质量分数分别为40％-55％，15％-35％，15％-30％；微粉磨粒包括金刚石、二氧化铈、二氧化硅、碳化硅中的一种或任意混合；所述添加剂为乙醇、煤油、吐温中的一种或任意混合。

进一步的改进，在微结构元件表面喷涂抛光体溶液前，先均匀喷涂一层脱模剂。

进一步的改进，所述脱模剂为硅油、聚乙二醇中的一种或任意混合；抛光体溶液固化的方式为紫外光照射。

进一步的改进，所述微结构元件表面的微结构为直线形槽时，抛光体沿直线形槽长度方向往复运动进行抛光。

所述微结构元件表面的微结构为环形槽时，抛光体沿环形槽方向往复旋转运动进行抛光。

进一步的改进，包括如下步骤：

步骤一、在微结构元件上均匀地喷涂一层脱模剂；

步骤二、将微结构元件安装于旋转工作台上，控制X轴运动平台水平前后运动调节微结构元件的位置，控制Y轴运动平台水平左右运动和Z轴运动平台竖直上下运动，调节喷射装置的位置；