一种在原子力显微镜下刀具刃口半径检测用刃口定位装置的制造方法

文档序号:8471898
一种在原子力显微镜下刀具刃口半径检测用刃口定位装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于刀具刃口检测领域,特别涉及一种在原子力显微镜下刀具刃口半径检测用刃口定位装置。
【背景技术】
[0002]光栅刻划刀具是一种非常精密的刀具,传统的光栅刻划刀具检测是在高倍的光学显微镜下,通过对刀刃进行各角度的局部照明来观察判定刃口粗细及质量,这种判定方法很大程度上依赖于操作者的经验,无法精确给出数据,属于定性方法,存在一定的误差。随着光栅制造技术的发展,逐渐对光栅刻划刀具刃口提出越来越高的要求,刀具刃口的定量检测也变得非常重要,因此利用原子力显微镜检测刀具刃口技术开始应用。但是原子力显微镜检测刀刃时很难将金刚石探针准确定位到刀刃上,现有技术中,通过原子力显微镜检测刀刃时,没有相应定位装置,现有技术检测方法:将刀具刃口朝上,将刀干置于与原子力显微镜Z轴大约平行,将刃线置于与Y轴大约平行后,开始用原子力显微镜的放大镜找刃线位置(X轴方向的定位),由于放大倍数低,很难找到约200nm的刃线,且必须外加可移动光源,在放大镜下找到刃线后金刚石探针也很难准确落到刃线上,如果不能准确落到刃线上,探针继续下针到一定位置后,刃线可能先接触到探针悬臂,而损坏探针悬臂(Z轴方向的定位)。该方法检测过程中,没有X轴方向的定位,刃线不好找;没有Z轴方向的定位,易损坏金刚石探针悬臂,刀刃检测难度大,效率非常低,迫切需要设计特定的装置来提高检测效率。

【发明内容】

[0003]本发明的目的在于提出一种在原子力显微镜下刀具刃口半径检测用刃口定位装置,解决现有技术存在的刀刃定位困难、检测难度大和效率低的问题。
[0004]为实现上述目的,本发明的一种在原子力显微镜下刀具刃口半径检测用刃口定位装置包括刀具刃口定位机构、光发射机构和光接收机构;
[0005]所述刀具刃口定位机构包括定位基准机构、Θ轴、刀具安装架、拉簧和压簧;所述定位基准机构包括金刚石对刀头、定位柄、定位座、支架和过渡板;
[0006]所述刀具安装架设置在所述Θ轴的顶端,所述刀具安装架和定位座之间设置有拉簧,一个微调螺钉穿过所述定位座与所述刀具安装架接触;所述压簧套在所述Θ轴上,一个微调螺钉相对Θ轴轴向设置,顶端与刀具安装架底面接触;
[0007]待测刀具安装在刀具安装架上的圆孔处,通过顶丝固定;
[0008]所述的金刚石对刀头焊接在定位柄上,定位柄通过顶丝固定在定位座上,所述定位座固定安装在所述支架上,所述支架固定安装在过渡板上,过渡板通过再用螺钉安装在光接收机构上;
[0009]所述光发射机构和光接收机构位于刀具刃口定位机构的一侧,光发射机构发射出的激光照射到刀面上并反射,光接收机构接收经刀面反射的反射光,并检测反射能量,根据检测的反射能量判断刀具刃口的位置,实现刃口准确定位。
[0010]所述光发射机构包括激光光源和底座,所述激光光源安装在底座的一端,所述激光光源发出的光平行于金刚石对刀头上面,且光束中心与金刚石对刀头上面对齐,光束直径小于0.5mm。
[0011]所述光接收机构包括转角架、照度计、照度计安装架和过渡座;所述转角架固定在所述过渡座上,所述过渡座固定在所述底座的另一端,所述照度计通过照度计安装架固定在所述转角架上;所述转角架为以刀具刃口为圆心的四分之一圆弧形结构,所述转角架中间开有滑槽,所述照度计安装架可以带动照度计在滑槽内滑动。
[0012]所述金刚石对刀头包括一个由两个平面研磨而成的宽度为150纳米的细刃。
[0013]所述金刚石对刀头上面为粗糙度小于5纳米的平面。
[0014]本发明的有益效果为:本发明的一种在原子力显微镜下刀具刃口半径检测用刃口定位装置中光发射机构发射激光照射到刀面上并反射,光接收机构接收经刀面反射的反射光,并检测反射能量,根据检测的反射能量判断刀具刃口的位置,实现刃口准确定位,光接收机构的转角架为以刀具刃口为圆心的四分之一圆弧形结构,可以实现照度计在O?90°范围内的刀面上反射光光能量的接收;
[0015]刀具刃口定位机构上包括通过拉簧和微调螺钉及压簧和微调螺钉构成的两个具有封闭力的调位机构,通过两个具有封闭力的调位机构实现检测后的微调,
[0016]本发明利用了光学反射原理,通过刀具刃口定位机构、光发射机构及光接收机构实现刀刃的精确定位,大大降低刀具刃口检测难度,提高刀具刃口检测效率。
【附图说明】
[0017]图1为本发明的一种在原子力显微镜下刀具刃口半径检测用刃口定位装置整体结构示意图;
[0018]图2为本发明的一种在原子力显微镜下刀具刃口半径检测用刃口定位装置光发射及接收工作原理示意图;
[0019]其中:1、刀具刃口定位机构,101、定位基准机构,102、Θ轴,103、刀具安装架,104、拉簧,105、微调螺钉,106、压簧,107、顶丝,108、圆孔,109、金刚石对刀头,110、定位柄,111、定位座,112、支架,113、过渡板,114、金刚石对刀头上面,2、光发射机构,201、激光光源,202、底座,3、光接收机构,301、转角架,302、照度计,303、照度计安装架,304、过渡座,305、滑槽,4、待测刀具,401、刀面,402、刀具刃口。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
[0021]参见附图1和附图2,本发明的一种在原子力显微镜下刀具刃口半径检测用刃口定位装置包括刀具刃口定位机构1、光发射机构2和光接收机构3 ;
[0022]所述刀具刃口定位机构I包括定位基准机构101、Θ轴102、刀具安装架103、微调螺钉105、顶丝107、圆孔108、拉簧104和压簧106 ;所述定位基准机构101包括金刚石对刀头109、定位柄110、定位座111、支架112和过渡板113 ;
[0023]所述刀具安装架103设置在所述Θ轴102的顶端,所述刀具安装架103和定位座Ill之间设置有拉簧104,一个微调螺钉105穿过所述定位座111与所述刀具安装架103接触;所述压簧106套在所述Θ轴102上,一个微调螺钉105相对Θ轴102轴向设置,顶端与刀具安装架103底面接触;
[0024]待测刀具4安装在刀具安装架103上的圆孔108处,通过顶丝107固定;
[0025]所述的金刚石对刀头109焊接在定位柄110上,定位柄110通过顶丝107固定在定位座111上,所述定位座111固定安装在所述支架112上,所述支架112固定安装在过渡板11
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