專利名稱：微量研磨厚度測量裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及研磨裝置及其測量裝置領域，特別是通過一定的裝置來數值化的控制工藝中每個步驟的研磨量。
背景技術：
研磨是在剛性研具(如鑄鐵、錫、鋁等軟質金屬或者硬木、塑料等)上注入不同規格磨料，在一定的壓力下，通過研具和工件的相對滑動，借助磨粒的切削去除加工表面微量材料。研磨過程對材料表面的去除量是微米級的，在平面研磨過程中，固定在基盤上的工件與研磨盤進行相對的滑動，通常情況下，我們只能等到工件從基盤上拆卸后才能得知工件被去除的厚度值，中間過程我們根本無法實時的監控工件被研磨去除的厚度值。原有平面研磨設備是依靠修正環和基盤上工件研磨盤的內邊和外邊的摩擦力而產生自轉的，是一種非主動驅動修正環和基盤的研磨設備，如圖1和圖2。圖1是非主動驅動修正環和基盤的研磨設備主視圖，圖2非主動驅動修正環和基盤的研磨設備俯視圖。這套平面研磨設備由保持架1，工件2，基盤3，修正環4，載荷塊5，研磨盤6和主軸驅動設備7 構成。工件貼于基盤上，通過主軸帶動研磨盤轉動從而完成基盤和研磨盤的相對滑動，通過這種方式帶動磨料去除工件表面材料。常規加工時，由于研磨厚度是微米級的，所以根本無法通過肉眼進行辨識，而且現在也沒用什么比較科學的方法來實時測量研磨的厚度。若在工藝規程中明確具體的規定了某一研磨工序中需要去除的量(材料表面去除層的厚度)，對于一般的研磨加工我們可以采用取下夾具上的工件進行度量的方法，但有時候工件在加工過程中無法拆卸或者拆卸后影響到后續的加工的定位，此時這種直接度量的方法則無法實現研磨量的度量。目前，有部分研究方法涉及到了研磨終點的判別方法，比如在被加工工件中嵌入晶片，當研磨到指定的厚度時，光束發射器發射的光線就會通過晶片反射回來，這時通過捕捉的光線可以知道反射強度曲線，從而判別是否達到了研磨的終點，也就是知道是否去除了指定的研磨量。但若在對一個工件進行研磨時，規定了每次更換磨料時要求去除的工件厚度，那么這種方法就要每次都要進行晶片的鑲嵌，不僅增加了成本，而且使得加工過程變得極其復雜。所以對平面研磨過程中對工件研磨厚度的實時測量還是一個亟待解決的難題。

發明內容
本發明要克服原有的平面研磨機不能對研磨過程中工件的研磨厚度進行實時測量的不足，提供一種可以在平面研磨的加工工藝過程中對工件研磨厚度進行實時測量的測
量裝置。本發明的技術方案是微量研磨厚度測量裝置，其特征在于由Al2O3修正環、載荷塊、螺旋千分尺和數字顯示器、緊貼被加工工件的基盤組成，所述數字顯示屏顯示螺旋千分尺中的讀數，所述螺旋千分尺與載荷塊連接，所述Al2O3修正環的內徑與基盤的外徑相同，所述載荷塊與Al2O3修正環構成螺旋副，所述的螺旋副使得螺旋千分尺的轉動轉變為Al2O3修正環的上下移動，所述的Al2O3修正環的底面與被加工工件的底面之間的高度差形成預設的研磨厚度。本發明借助螺旋千分將回轉運動轉化為直線運動的精密螺紋副原理，將研磨過程每道工序需要研磨去除的厚度轉化為修正環的上下移動，與螺旋千分尺不同的是該裝置的螺旋副是位于載荷塊和Al2O3修正環之間，載荷塊固定不動，螺旋副使Al2O3修正環上下移動。本發明的技術構思當研磨工序中某一道工序要求研磨去除的厚度為某一值時， 我們可以在數字顯示千分尺上調出該值，此時由于精密螺旋副的原理，此時Al2O3修正環和載荷塊之間有一個相對的移動，移動的距離為上述所述研磨去除的厚度值。初始階段工件的加工面和Al2O3修正環的下端面是平齊的(如圖如所示)，當調出一個數值后，修正環下端面與工件的加工面產生一個距離(如附圖3a所示)，該距離就是通過千分尺所微調出來的需要研磨的厚度。此時當加工開始后工件表面的材料被去除，當工件被加工到工件加工面與修正環的下端面再次平齊時，表面工件已經被研磨掉了指定的厚度。通過該裝置我們可以監控研磨過程中每道工序，并保證了按照工藝規程中規定的研磨厚度值進行材料的去除。另外在設計該裝置時，為了提高效率，我們采用數字顯示的裝置，這樣可以大大的減少千分尺的讀數時間，提高了加工過程中的效率。對于與載荷塊配合的修正環，我們采用了材料為Al2O3的工程陶瓷。之所以選擇這種材料，我們考慮到了當修正環的下端面與工件被加工端面平齊時，修正環下端面會與研磨盤進行摩擦，若采用一般材料，這種摩擦會帶來大的顆粒，從而會影響工件研磨的表面質量。所以我們材料硬度較高的Al2O3的工程陶瓷來避免這種情況的發生。本發明的優點是1.能夠保證研磨過程中每道工序的加工量，從而提高了加工的質量和效率，具有廣泛的應用前景。2.本發明裝置是在原有研磨設備基礎上加入千分尺的工作原理進行設計的，所以該裝置架構簡單、成本較小。3.千分尺上加裝了數字顯示屏，這樣為讀數帶來了極大的便利，提高了加工的效率。4.修正環的材料采用硬度較高的Al2O3工程陶瓷，避免了修正環與研磨盤摩擦，從而保證了加工的質量。5.該裝置中千分尺的精度為千分之一毫米，所以他適用于精密工件的加工。


圖1非主動驅動修正環和基盤的研磨設備主視2非主動驅動修正環和基盤的研磨設備俯視3是本發明的原理圖階段1圖3a是圖3的局部放大4是本發明的原理圖階段2圖如是圖4的局部放大圖
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步描述參照圖3、圖3a、圖4、圖乜微量研磨厚度測量裝置，其特征在于由Al2O3修正環3、載荷塊6、螺旋千分尺5和數字顯示器4、緊貼被加工工件的基盤2組成，所述數字顯示屏4顯示螺旋千分尺5中的讀數，所述螺旋千分尺5與載荷塊6連接，所述Al2O3修正環3的內徑與基盤2的外徑相同，所述載荷塊6與Al2O3修正環3構成螺旋副，所述的螺旋副使得螺旋千分尺6的轉動轉變為 Al2O3修正環3的上下移動，所述的Al2O3修正環3的底面與被加工工件的底面之間的高度差形成預設的研磨厚度。如圖3所示加裝了微量研磨厚度測量裝置的平面研磨設備。用石蠟將工件1 (例如銅片、不銹鋼片)貼于陶瓷基盤2上，加裝了微量研磨厚度測量裝置后，由主軸盤8帶動研磨盤7轉動，由外圍卡爪固定(參看圖2、和載荷塊的壓力使得基盤轉動，從而加工工件。如圖3所示，微量研磨厚度測量裝置由Al2O3修正環3、載荷塊6、螺旋千分尺5和數字顯示器4組成。所述數字顯示屏4顯示螺旋千分尺5中的讀數，所述螺旋千分尺5與載荷塊6連接成為一連貫體，所述載荷塊6與Al2O3修正環3構成螺旋副，該螺旋副使得螺旋千分尺6的轉動轉變為Al2O3修正環3的上下移動，所述Al2O3修正環3的內徑與基盤2 的外徑相同，研磨某道工序初始階段Al2O3修正環3下端面與工件1的被加工面平齊(參看圖如)，螺旋千分尺5微調出工序要求加工的研磨厚度后，Al2O3修正環3下端面與工件1 的被加工面產生一個相對距離(參看圖3a)，也就是要求的加工厚度，當加工完成后，工件1 的被加工面與Al2O3修正環3下端面再次平齊(參看圖4a)，從而順利的完成了一次研磨過程的監測。本說明書實施例所述的內容僅僅是對發明構思的實現形式的列舉，本發明的保護范圍的不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發明的保護范圍也及于本領域技術人員根據本發明構思所能夠想到的等同技術手段。
權利要求
1.微量研磨厚度測量裝置，其特征在于由Al2O3修正環、載荷塊、螺旋千分尺和數字顯示器、緊貼被加工工件的基盤組成，所述數字顯示屏顯示螺旋千分尺中的讀數，所述螺旋千分尺與載荷塊連接，所述Al2O3修正環的內徑與基盤的外徑相同，所述載荷塊與Al2O3修正環構成螺旋副，所述的螺旋副使得螺旋千分尺的轉動轉變為Al2O3修正環的上下移動，所述的 Al2O3修正環的底面與被加工工件的底面之間的高度差形成預設的研磨厚度。
全文摘要
微量研磨厚度測量裝置，其特征在于由Al2O3修正環、載荷塊、螺旋千分尺和數字顯示器、緊貼被加工工件的基盤組成，所述數字顯示屏顯示螺旋千分尺中的讀數，所述螺旋千分尺與載荷塊連接，所述Al2O3修正環的內徑與基盤的外徑相同，所述載荷塊與Al2O3修正環構成螺旋副，所述的螺旋副使得螺旋千分尺的轉動轉變為Al2O3修正環的上下移動，所述的Al2O3修正環的底面與被加工工件的底面之間的高度差形成預設的研磨厚度。
文檔編號B24B37/013GK102423870SQ20111038505
公開日2012年4月25日 申請日期2011年11月28日 優先權日2011年11月28日
發明者張利, 文東輝, 潘國慶, 王揚渝 申請人:浙江工業大學