[发明专利]一种微纳米划痕仪及其应用方法

权利要求书

1.一种微纳米划痕仪，其特征在于，包括有由底座(1)和垂直固定于底座(1)上的立柱(13)构成的支撑机构，在所述立柱(13)的一个侧壁上设置有Z轴大行程调节装置，在所述Z轴大行程调节装置上分别连接有Z轴小行程调节装置、刀具驱动装置；所述Z轴小行程调节装置上连接有刀具夹持装置，且所述刀具夹持装置与刀具驱动装置连接；在所述底座(1)上且靠近立柱(13)处设置有Z轴大行程调节装置的侧壁处设置有精密调节平台，所述精密调节平台上设置有工件夹持装置，所述底座(1)上还设置有显微观察装置；

所述精密调节平台，包括有设置于底座(1)上的X向微进给装置(2)，所述X向微进给装置(2)通过连接板Ⅰ(3)与设置于X向微进给装置(2)上方的Y向微进给装置(4)连接，所述Y向微进给装置(4)与设置于Y向微进给装置(4)上方的调平柔顺机构(6)连接，所述工件夹持装置设置于调平柔顺机构(6)的上表面上；

所述X向微进给装置(2)和Y向微进给装置(4)的结构相同，且所述X向微进给装置(2)与Y向微进给装置(4)在空间中平行且呈正交分布；

所述X向微进给装置(2)由柔顺调节机构(202)和设置于柔顺调节机构(202)上的位移驱动装置(201)、复位弹簧Ⅰ(203)及固定螺栓(204)构成；

所述柔顺调节机构(202)，包括有基座(202a)、运动平台(202b)及柔性铰链(202c)，且所述基座(202a)固定于底座(1)上，所述运动平台(202b)通过四组对称分布的柔性铰链(202c)连接于基座(202a)内，所述位移驱动装置(201)设置于柔顺调节机构(202)一侧壁外表面的中央，所述复位弹簧Ⅰ(203)和固定螺栓(204)均设置于柔顺调节机构(202)的另一侧壁上，且所述复位弹簧Ⅰ(203)位于该侧壁内表面的中央，所述固定螺栓(204)位于该侧壁外表面的中央，使位移驱动装置(201)与复位弹簧Ⅰ(203)、固定螺栓(204)相对设置，所述位移驱动装置(201)、复位弹簧Ⅰ(203)及固定螺栓(204)位于柔顺调节机构(202)的水平中轴线上。

2.根据权利要求1所述的一种微纳米划痕仪，其特征在于，所述调平柔顺机构(6)主要由上层单元、中层单元及下层单元组成，且上层单元和中层单元之间、中层单元和下层单元之间均通过柔性铰链相连，且两个柔性铰链在空间中呈正交分布；

所述下层单元与中层单元之间设置有机械封装压电陶瓷Ⅰ(5)及复位弹簧Ⅲ(32)，所述中层单元与上层单元之间设置有机械封装压电陶瓷Ⅱ(24)及复位弹簧Ⅱ(23)，所述下层单元固定于Y向微进给装置(4)上，所述机械封装压电陶瓷Ⅰ(5)与复位弹簧Ⅲ(32)共同作用下调节Y轴水平偏移角度，所述机械封装压电陶瓷Ⅱ(24)与复位弹簧Ⅱ(23)共同作用下调节X轴水平偏移角度，从而实现调平功能；

所述工件夹持装置设置于上层单元上。

3.根据权利要求2所述的一种微纳米划痕仪，其特征在于，所述工件夹持装置由工件载物台(7)及设置于工件载物台(7)上表面上的工件夹持器(22)构成，所述工件夹持器(22)用于夹持工件。

4.根据权利要求3所述的一种微纳米划痕仪，其特征在于，所述Z轴大行程调节装置，包括有固定于立柱(13)一侧壁上两边缘处的两条滑道(14)，所述两条滑道(14)上架设有滑块(12)，且所述滑块(12)与竖直设置的丝杠(16)连接，所述丝杠(16)的上端连接手轮(15)，所述手轮(15)设置于立柱(13)的顶部，通过转动手轮(15)能带动丝杠(16)运动，所述丝杠(16)再带动滑块(12)在两条滑道(14)上沿Z轴方向运动；所述Z轴小行程调节装置和刀具驱动装置均固接于滑块(12)面向外的一个侧壁上。