[发明专利]一种蓝宝石表面阵列微结构加工装置和方法

权利要求书

1.一种蓝宝石表面阵列微结构加工装置，其特征在于：包括用于固定蓝宝石工件的夹具、第一驱动装置、第二驱动装置和控制装置；

夹具一侧设有磨轮；

磨轮圆周侧壁设有金刚石压头；

第一驱动装置用于旋转磨轮，以使磨轮每旋转一周金刚石压头在蓝宝石工件上磨削一次并形成一个微观槽；

第二驱动装置用于匀速直线平移夹具，以使金刚石压头随着夹具的平移在蓝宝石工件不同部位磨削并形成由多个微观槽依次拼接而成的条形槽，且相邻的两个微观槽之间有重叠；其中，金刚石压头在蓝宝石工件上的磨削方向包括互相垂直的第一方向和第二方向，第一方向和第二方向上分别包含并排布置的多个第一方向条形槽和并排布置的多个第二方向条形槽；多个第一方向条形槽和多个第二方向条形槽相交错在蓝宝石工件表面形成阵列微结构；

控制装置用于控制第一驱动装置和第二驱动装置动作。

2.按照权利要求1所述的一种蓝宝石表面阵列微结构加工装置，其特征在于：夹具一侧设有加热装置，加热装置用于加热蓝宝石工件。

3.按照权利要求2所述的一种蓝宝石表面阵列微结构加工装置，其特征在于：加热装置为激光加热平台。

4.按照权利要求1所述的一种蓝宝石表面阵列微结构加工装置，其特征在于：夹具上设有压力传感器，压力传感器连接于控制装置，用于检测金刚石压头的磨削力。

5.按照权利要求1所述的一种蓝宝石表面阵列微结构加工装置，其特征在于：磨轮一侧设有位移传感器，位移传感器连接于控制装置，用于检测金刚石压头的磨削深度。

6.按照权利要求1所述的一种蓝宝石表面阵列微结构加工装置，其特征在于：金刚石压头为四棱锥形，压头的尖顶角为78.5o，压头尖端的圆弧半径为1μm。

7.按照权利要求1所述的一种蓝宝石表面阵列微结构加工装置，其特征在于：磨轮的切向与蓝宝石工件表面垂直。

8.一种蓝宝石表面阵列微结构加工方法，其特征在于：采用权利要求1-7任一项所述的一种蓝宝石表面阵列微结构加工装置，包括以下步骤，

第一驱动装置旋转磨轮，使磨轮每旋转一周，金刚石压头在夹具固定好的蓝宝石工件上磨削一次并形成一个微观槽；

第二驱动装置匀速直线平移夹具，使金刚石压头随着夹具的平移在蓝宝石工件不同部位磨削并形成由多个微观槽依次拼接而成的条形槽，且相邻的两个微观槽之间有重叠；

在蓝宝石工件上沿第一方向间隔磨削获得并排布置的多个第一方向条形槽，然后沿与第一方向垂直的第二方向继续间隔磨削获得并排布置的多个第二方向条形槽，使多个第一方向条形槽和多个第二方向条形槽相交错在蓝宝石工件表面形成阵列微结构。

9.按照权利要求8所述的一种蓝宝石表面阵列微结构加工方法，其特征在于：在金刚石压头磨削蓝宝石工件之前，利用加热装置对蓝宝石工件进行预加热以拓宽蓝宝石工件的塑性域。

10.按照权利要求8所述的一种蓝宝石表面阵列微结构加工方法，其特征在于：通过压力传感器检测金刚石压头的磨削力，通过位移传感器控制金刚石压头的磨削深度，在磨削加工时，磨轮的切向与蓝宝石表面垂直。