专利名称：微量研磨厚度测量装置的制作方法
技术领域：
[0001]本实用新型涉及研磨装置及其测量装置领域，特别是通过一定的装置来数值化的控制工艺中每个步骤的研磨量。
背景技术：
研磨是在刚性研具(如铸铁、锡、铝等软质金属或者硬木、塑料等)上注入不同规格磨料，在一定的压力下，通过研具和工件的相对滑动，借助磨粒的切削去除加工表面微量材料。研磨过程对材料表面的去除量是微米级的，在平面研磨过程中，固定在基盘上的工件与研磨盘进行相对的滑动，通常情况下，我们只能等到工件从基盘上拆卸后才能得知工件被去除的厚度值，中间过程我们根本无法实时的监控工件被研磨去除的厚度值。原有平面研磨设备是依靠修正环和基盘上工件研磨盘的内边和外边的摩擦力而产生自转的，是一种非主动驱动修正环和基盘的研磨设备，如图I和图2。图I是非主动驱动修正环和基盘的研磨设备主视图，图2非主动驱动修正环和基盘的研磨设备俯视图。这套平面研磨设备由保持架1，工件2，基盘3，修正环4，载荷块5，研磨盘6和主轴驱动设备7构成。工件贴于基盘上，通过主轴带动研磨盘转动从而完成基盘和研磨盘的相对滑动，通过这种方式带动磨料去除工件表面材料。常规加工时，由于研磨厚度是微米级的，所以根本无法通过肉眼进行辨识，而且现在也没用什么比较科学的方法来实时测量研磨的厚度。若在工艺规程中明确具体的规定了某一研磨工序中需要去除的量(材料表面去除层的厚度)，对于一般的研磨加工我们可以采用取下夹具上的工件进行度量的方法，但有时候工件在加工过程中无法拆卸或者拆卸后影响到后续的加工的定位，此时这种直接度量的方法则无法实现研磨量的度量。目前，有部分研究方法涉及到了研磨终点的判别方法，比如在被加工工件中嵌入晶片，当研磨到指定的厚度时，光束发射器发射的光线就会通过晶片反射回来，这时通过捕捉的光线可以知道反射强度曲线，从而判别是否达到了研磨的终点，也就是知道是否去除了指定的研磨量。但若在对一个工件进行研磨时，规定了每次更换磨料时要求去除的工件厚度，那么这种方法就要每次都要进行晶片的镶嵌，不仅增加了成本，而且使得加工过程变得极其复杂。所以对平面研磨过程中对工件研磨厚度的实时测量还是一个亟待解决的难题。
发明内容本实用新型要克服原有的平面研磨机不能对研磨过程中工件的研磨厚度进行实时测量的不足，提供一种可以在平面研磨的加工工艺过程中对工件研磨厚度进行实时测量的测量装置。本实用新型的技术方案是微量研磨厚度测量装置，其特征在于由Al2O3修正环、载荷块、螺旋千分尺和数字显示器、紧贴被加工工件的基盘组成，所述数字显示屏显示螺旋千分尺中的读数，所述螺旋千分尺与载荷块连接，所述Al2O3修正环的内径与基盘的外径相同，所述载荷块与Al2O3修正环构成螺旋副，所述的螺旋副使得螺旋千分尺的转动转变为Al2O3修正环的上下移动，所述的Al2O3修正环的底面与被加工工件的底面之间的高度差形成预设的研磨厚度。本实用新型借助螺旋千分将回转运动转化为直线运动的精密螺纹副原理，将研磨过程每道工序需要研磨去除的厚度 转化为修正环的上下移动，与螺旋千分尺不同的是该装置的螺旋副是位于载荷块和Al2O3修正环之间，载荷块固定不动，螺旋副使Al2O3修正环上下移动。本实用新型的技术构思当研磨工序中某一道工序要求研磨去除的厚度为某一值时，我们可以在数字显示千分尺上调出该值，此时由于精密螺旋副的原理，此时Al2O3修正环和载荷块之间有一个相对的移动，移动的距离为上述所述研磨去除的厚度值。初始阶段工件的加工面和Al2O3修正环的下端面是平齐的(如图4a)，当调出一个数值后，修正环下端面与工件的加工面产生一个距离(如附图3a所示)，该距离就是通过千分尺所微调出来的需要研磨的厚度。此时当加工开始后工件表面的材料被去除，当工件被加工到工件加工面与修正环的下端面再次平齐时，表面工件已经被研磨掉了指定的厚度。通过该装置我们可以监控研磨过程中每道工序，并保证了按照工艺规程中规定的研磨厚度值进行材料的去除。另外在设计该装置时，为了提高效率，我们采用数字显示的装置，这样可以大大的减少千分尺的读数时间，提高了加工过程中的效率。对于与载荷块配合的修正环，我们采用了材料为Al2O3的工程陶瓷。之所以选择这种材料，我们考虑到了当修正环的下端面与工件被加工端面平齐时，修正环下端面会与研磨盘进行摩擦，若采用一般材料，这种摩擦会带来大的颗粒，从而会影响工件研磨的表面质量。所以我们材料硬度较高的Al2O3的工程陶瓷来避免这种情况的发生。本实用新型的优点是I.能够保证研磨过程中每道工序的加工量，从而提高了加工的质量和效率，具有广泛的应用前景。2.本实用新型装置是在原有研磨设备基础上加入千分尺的工作原理进行设计的，所以该装置架构简单、成本较小。3.千分尺上加装了数字显示屏，这样为读数带来了极大的便利，提高了加工的效率。4.修正环的材料采用硬度较高的Al2O3工程陶瓷，避免了修正环与研磨盘摩擦，从而保证了加工的质量。5.该装置中千分尺的精度为千分之一毫米，所以他适用于精密工件的加工。
图I非主动驱动修正环和基盘的研磨设备主视图图2非主动驱动修正环和基盘的研磨设备俯视图图3是本实用新型的原理图——阶段I图3a是图3的局部放大图图4是本实用新型的原理图——阶段2图4a是图4的局部放大图具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述参照图3、图3a、图4、图4a :微量研磨厚度测量装置，其特征在于由Al2O3修正环3、载荷块6、螺旋千分尺5和数字显示器4、紧贴被加工工件的基盘2组成，所述数字显示屏4显示螺旋千分尺5中的读数，所述螺旋千分尺5与载荷块6连接，所述Al2O3修正环3的内径与基盘2的外径相同，所述载荷块6与Al2O3修正环3构成螺旋副，所述的螺旋副使得螺旋千分尺5的转动转变为Al2O3修正环3的上下移动，所述的Al2O3修正环3的底面与被加工工件的底面之间的高度差形成预设的研磨厚度。 如图3所示加装了微量研磨厚度测量装置的平面研磨设备。用石蜡将工件I (例如铜片、不锈钢片)贴于陶瓷基盘2上，加装了微量研磨厚度测量装置后，由主轴盘8带动研磨盘7转动，由外围卡爪固定(参看图2)和载荷块的压力使得基盘转动，从而加工工件。如图3所示,微量研磨厚度测量装置由Al2O3修正环3、载荷块6、螺旋千分尺5和数字显示器4组成。所述数字显示屏4显示螺旋千分尺5中的读数，所述螺旋千分尺5与载荷块6连接成为一连贯体，所述载荷块6与Al2O3修正环3构成螺旋副，该螺旋副使得螺旋千分尺5的转动转变为Al2O3修正环3的上下移动，所述Al2O3修正环3的内径与基盘2的外径相同，研磨某道工序初始阶段Al2O3修正环3下端面与工件I的被加工面平齐(参看图4a)，螺旋千分尺5微调出工序要求加工的研磨厚度后，Al2O3修正环3下端面与工件I的被加工面产生一个相对距离(参看图3a)，也就是要求的加工厚度，当加工完成后，工件I的被加工面与Al2O3修正环3下端面再次平齐(参看图4a)，从而顺利的完成了一次研磨过程的监测。本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
权利要求1.微量研磨厚度測量装置，其特征在于由Al2O3修正环、载荷块、螺旋千分尺和数字显示器、紧贴被加工エ件的基盘组成，所述数字显示屏显示螺旋千分尺中的读数，所述螺旋千分尺与载荷块连接，所述Al2O3修正环的内径与基盘的外径相同，所述载荷块与Al2O3修正环构成螺旋副，所述的螺旋副使得螺旋千分尺的转动转变为Al2O3修正环的上下移动，所述的Al2O3修正环的底面与被加工エ件的底面之间的高度差形成预设的研磨厚度。
专利摘要微量研磨厚度测量装置，其特征在于由Al2O3修正环、载荷块、螺旋千分尺和数字显示器、紧贴被加工工件的基盘组成，所述数字显示屏显示螺旋千分尺中的读数，所述螺旋千分尺与载荷块连接，所述Al2O3修正环的内径与基盘的外径相同，所述载荷块与Al2O3修正环构成螺旋副，所述的螺旋副使得螺旋千分尺的转动转变为Al2O3修正环的上下移动，所述的Al2O3修正环的底面与被加工工件的底面之间的高度差形成预设的研磨厚度。
文档编号B24B37/013GK202367582SQ20112048199
公开日2012年8月8日 申请日期2011年11月28日 优先权日2011年11月28日
发明者张利, 文东辉, 潘国庆, 王扬渝 申请人:浙江工业大学