基于介電泳效應(yīng)超聲波研磨方式的高精度微小凹模加工裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及凹模加工設(shè)備領(lǐng)域，尤其是一種高精度凹模加工裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]凹模的作用大部分是作為成型用的，凹模是按照所需產(chǎn)品的形狀加工出來(lái)的，用于落下產(chǎn)品的外形，或者沖下產(chǎn)品中間的廢料，在精密設(shè)備和精密加工中具有十分重要的地位，凹模的精度影響著由凹模所產(chǎn)生的一些零件的性能。
[0003]凹模的加工方法對(duì)凹模的精度有著重要的影響，目前國(guó)內(nèi)外已有一些相應(yīng)的方法加工凹模，常用的加工凹模的方法有車床加工(磨削)，熱處理加工，電解加工，電火花加工，一定形狀的鉆頭鉆等，車床加工方法效率低，成本高，加工精度低，通過(guò)這種方法加工的凹模的尺寸是相對(duì)比較大的。熱處理加工法是對(duì)工件在經(jīng)過(guò)熱處理后，進(jìn)行沖壓，這種加工方法單一，效率低，精度還要在以后的再加工階段進(jìn)行保證，這種方法也是常用于大工件的凹模。電解加工加工效率高，加工后的表面質(zhì)量好，適用范圍廣，不足之處就是電解加工影響因素多，技術(shù)難度高，電解加工設(shè)備投資較高等。而對(duì)于電火花加工凹模則是效率較低(相對(duì)機(jī)械加工來(lái)講)，可以實(shí)現(xiàn)小工件的凹模制作，電火花加工的工件最好是導(dǎo)電材料，而且最好是不含雜質(zhì)的導(dǎo)電材料，加工過(guò)程中，有因?yàn)橛檬褂每刂撇涣?，引起火?zāi)的安全隱患；加工過(guò)程造成被加工工件的內(nèi)應(yīng)力增加而變形，加工尺寸精度不高。
[0004]對(duì)于以上的加工方法一般是適用于加工大工件，通過(guò)電解加工與用一定微小體積的鉆頭鉆也是可以進(jìn)行微小凹模的加工，但這兩種方法在加工微小凹模時(shí)都有一定的限制，比如，在用電解加工時(shí)有可能會(huì)由于電解液的原因會(huì)使工件有一定成度的腐蝕，這會(huì)大大的降低加工工件精度，而在用鉆頭鉆時(shí)會(huì)對(duì)鉆頭的性能要求極為嚴(yán)格，比如鉆頭的耐磨性，耐高溫，耐腐蝕性等，并且在用鉆頭鉆微小型凹模時(shí)，對(duì)加工裝置所處的環(huán)境比如:溫度等有一定的要求。
[0005]綜上所述，因此，對(duì)于高精度凹模的加工，急需一種能實(shí)現(xiàn)較高的加工精度和加工效率以及批次性好的高精度凹模加工設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服已有凹模加工方式在加工微小凹模時(shí)無(wú)法兼顧精度和加工效率低、加工一致性差、加工裝置和控制復(fù)雜的不足，本實(shí)用新型提供一種能夠兼顧加工精度和加工效率、加工一致性較好、簡(jiǎn)化加工裝置的控制模式的基于介電泳效應(yīng)超聲波研磨方式的高精度微小凹模加工裝置。
[0007]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0008]一種基于介電泳效應(yīng)超聲波研磨方式的高精度微小凹模加工裝置，所述加工設(shè)備包括用于存放研磨液的容器，所述容器的內(nèi)腔底面為工作臺(tái)，所述工作臺(tái)上固定基片，所述基片的上方依次布置定位板和振動(dòng)板，所述的基片上安裝第一電極板，所述第一電極板與交流電源的第一引出端連接，所述定位板上安裝第二電極板，所述第二電極板與所述交流電源的第二引出端連接，所述的交流電源的電流輸入端與用于控制所述的交流電源的電壓與頻率的調(diào)頻調(diào)壓控制器連接；所述振動(dòng)板位于所述定位板的上方，所述定位板的兩側(cè)開有下安裝孔，所述振動(dòng)板的兩側(cè)開有上安裝孔，所述銷釘下端固定在所述基片上，所述銷釘?shù)闹胁吭O(shè)有自上而下布置的上凸包和下凸包，所述銷釘穿過(guò)所述上安裝孔和下安裝孔，所述上凸包與所述上安裝孔點(diǎn)接觸式連接，所述下凸包和所述下安裝孔點(diǎn)接觸式連接，所述定位板的中部開有供研磨球安裝的定位孔，所述定位孔內(nèi)安裝研磨球，所述研磨球的上端與所述振動(dòng)板的底面接觸，所述研磨球與所述基片之間為供待加工的工件放置的加工工位，所述振動(dòng)板的頂面與振動(dòng)桿的下端接觸，所述振動(dòng)桿的上端與所述換能器的輸出端連接，所述換能器與所述超聲波發(fā)生器連接。
[0009]進(jìn)一步，所述定位板的中部開有至少兩個(gè)定位孔。
[0010]進(jìn)一步，所述的基片上安裝第一電極板，所述第一電極板與交流電源的第一引出端連接，所述的定位板上安裝第二電極板，所述第二電極板與所述交流電源的第二引出端連接；所述的交流電源的電流輸入端與用于控制所述的交流電源的電壓與頻率的調(diào)頻調(diào)壓控制器連接。
[0011]進(jìn)一步，所述第一電極板與所述第二電極板絕緣安裝在基片和定位板上；
[0012]再進(jìn)一步，所述換能器位于冷卻外殼內(nèi)，所述冷卻外殼設(shè)有冷卻進(jìn)口和冷卻出口，所述冷卻進(jìn)口與冷卻水箱的出口通過(guò)連通管連通，所述連通管上安裝水泵，所述冷卻出口與所述冷卻水箱的進(jìn)口連通。
[0013]更進(jìn)一步，所述上凸包和下凸包為球形凸包。
[0014]所述振動(dòng)板與所述振動(dòng)桿接觸處為向下凹的球形，所述振動(dòng)桿的下端為半球形。
[0015]加工過(guò)程中，由壓球振動(dòng)板下定位板是通過(guò)圓柱銷相連，并且兩者與圓柱銷接觸處是點(diǎn)接觸的，這樣可以防止兩者與發(fā)生卡住的現(xiàn)象，整個(gè)發(fā)生裝置是在一個(gè)容器內(nèi)，并且該容器中的液體是可以流動(dòng)的，這樣可以使得鋼球在研磨工件時(shí)，可以借助于液體力的作用有一向上的力而保持繼續(xù)處于研磨工件的狀態(tài)，這樣就可以連續(xù)研磨工件，最終可以使研磨的凹模達(dá)到所要求的深度與精度。
[0016]本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思為:世界上的中性物質(zhì)都具有等量的正電、負(fù)電，并且散布在物體內(nèi)部各處，若是在這物質(zhì)之外有正電極或負(fù)電極靠近(電場(chǎng)存在時(shí))，依著同性相斥、異性相吸的原理，負(fù)電極靠近的時(shí)侯，物體內(nèi)的正電會(huì)偏向被負(fù)電極靠近的表面，使得該物體在電場(chǎng)中也會(huì)有異性相吸、同性相斥的現(xiàn)象。傳統(tǒng)電泳是指帶電微粒在均勻電場(chǎng)中受到電場(chǎng)作用力。介電泳是指中性微粒在非均勻電場(chǎng)中極化，發(fā)生極化后的微粒因電場(chǎng)強(qiáng)度分布不同，使兩端所受的電場(chǎng)力大小不同，因而朝向所受電場(chǎng)強(qiáng)度大的電極方向移動(dòng)，所受電場(chǎng)作用力稱為介電泳作用力。中性微粒在交流電場(chǎng)中會(huì)被極化而運(yùn)動(dòng)。整個(gè)介電泳系統(tǒng)因?yàn)榻涣麟?，電?chǎng)方向會(huì)不斷地改變，極化中的微粒也會(huì)因此不斷改變自己內(nèi)部電子的排列，電子在微粒中移動(dòng)速度影響微粒的移動(dòng)方向。在交流電場(chǎng)中，電極的極性不斷地正負(fù)交替，微粒其內(nèi)部的電子能快速地隨著電極的極性而移動(dòng)，因此，微粒仍朝著電場(chǎng)強(qiáng)度較高的方向移動(dòng)。本實(shí)用新型利用這一思路對(duì)目前的研磨/拋光設(shè)備進(jìn)行改裝，從而獲得更高效率、更低成本、避免浪費(fèi)的設(shè)備。
[0017]本實(shí)用新型的有益效果有:1.有效減緩磨粒和研磨液受流速影響流出加工區(qū)，增加磨粒在加工區(qū)域內(nèi)駐留時(shí)間和磨粒數(shù)、作用效果，提升加工效率、加工精度；2.可以在定位板上加工出不同數(shù)量的孔來(lái)放置鋼球，以滿足在工件上研磨出不同數(shù)目的凹模；3.鋼球的接觸力是一致的，這樣可以使得工件上所研磨出的凹模形狀保持一致；4.壓球振動(dòng)板與定位板通過(guò)特殊的圓柱銷進(jìn)行定位，這樣可以避免壓球振動(dòng)板與定位板上下振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生卡住的現(xiàn)象；5.工件在研磨時(shí)，是浸在研磨液中，且研磨液是流動(dòng)的，這樣提高了工件的研磨效率。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1是基于介電泳效應(yīng)超聲波研磨方式的高精度微小凹模加工裝置的示意圖。
[0019]圖2是加工后的硅片的示意圖。
[0020]圖3是圓柱銷的示意圖。
[0021]圖4是定位板示意圖。
[0022]圖5是壓球振動(dòng)板示意圖。
[0023]圖6a是中性微粒在電極中的初始狀態(tài)(Γ代表電極；2’代表中性微粒)。
[0024]圖6b是中性微粒在非均勻電場(chǎng)中會(huì)發(fā)生極化的過(guò)程(Γ代表電極；2’代表中性微粒；3’代表交流電源)。
[0025]圖6c是極化后微粒內(nèi)部電荷會(huì)隨著電極極性變化向微粒表面移動(dòng)后微粒會(huì)受非均勻電場(chǎng)的電場(chǎng)力(或稱介電泳力)作用的運(yùn)動(dòng)圖(Γ代表電極；2’代表中性微粒；3’代表交流電源)。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0027]參照?qǐng)D1?圖5，一種基于介電泳效應(yīng)超聲波研磨方式的高精度微小凹模加工裝置，包括用于存放研磨液的容器12，所述容器12的內(nèi)腔底面為工作臺(tái)3，所述工作臺(tái)3上固定基片9，所述基片9的上方依次布置定位板