[发明专利]一种用于降低薄板形材料离子束抛光时热应力的装置和方法

权利要求书

1.一种用于降低薄板形材料离子束抛光时热应力的装置，包括发射单元、蓝宝石板材(1)、加热阵列(2)、散热底座(4)、夹具(5)及其定位机构，其特征在于：所述发射单元发射出离子束(7)并在所述蓝宝石板材(1)的被抛光表面形成光斑(6)；所述加热阵列(2)由多个发热单元(3)紧凑排列而成；所述加热阵列(2)的一面与散热底座(4)压紧装配，另一面与薄板形状的蓝宝石板材(1)的未加工面压紧装配；所述加热阵列(2)与所述蓝宝石板材(1)相接触的表面积不大于所述离子束(7)在所述蓝宝石板材(1)的被抛光表面形成的光斑(6)的面积；所述散热底座(4)、所述加热阵列(2)和所述蓝宝石板材(1)通过夹具(5)及其定位机构实现安装和固定。

2.根据权利要求1所述的一种用于降低薄板形材料离子束抛光时热应力的装置，其特征在于：所述发热单元(3)通过热电阻的欧姆原理加热。

3.根据权利要求1所述的一种用于降低薄板形材料离子束抛光时热应力的装置，其特征在于：所述发热单元(3)为红外灯。

4.根据权利要求1所述的一种用于降低薄板形材料离子束抛光时热应力的装置，其特征在于：所述发热单元(3)为采用Peltier效应的热电加热/制冷片。

5.根据权利要求1所述的一种用于降低薄板形材料离子束抛光时热应力的装置，其特征在于：所述散热底座(4)为铜材质或不锈钢水冷式底座。

6.根据权利要求2-4任一项所述的一种用于降低薄板形材料离子束抛光时热应力的装置，其特征在于：每个所述发热单元(3)的加热功率可独立控制。

7.根据权利要求6所述的一种用于降低薄板形材料离子束抛光时热应力的装置，其特征在于：所述发热单元(3)与所述蓝宝石板材(1)的接触面积小于所述光斑(6)面积。

8.根据权利要求7所述的一种用于降低薄板形材料离子束抛光时热应力的装置，其特征在于：每个所述发热单元(3)的加热功率与所述离子束(7)路线规划计算机联动。

9.根据权利要求1所述的一种用于降低薄板形材料离子束抛光时热应力的装置，其特征在于：所述夹具(5)包括有一个支架(8)、以及安装在所述支架(8)上的固定挂架(9)，所述固定挂架(9)为“L”型结构；所述定位机构包括定位丝杆(10)和定位胶垫(11)，所述定位胶垫(11)安装在所述定位丝杆(10)的端部；所述支架(8)上分别开设有供所述固定挂架(9)贯穿的穿孔A(14)以及供所述定位丝杆(10)贯穿的穿孔B(15)，在所述穿孔B(15)的内部固定有一个与所述定位丝杆(10)相啮合连接的丝杆螺母(16)；所述定位胶垫(11)与所述定位丝杆(10)的连接处固定有转动件(17)；所述支架(8)上还设置有一个用于调节所述固定挂架(9)与所述支架(8)连接位置的手动拧紧螺栓(18)；所述固定挂架(9)上还固定有两个分别用于夹紧所述加热阵列(2)以及所述蓝宝石板材(1)的凸块，即夹紧凸块A(12)和夹紧凸块B(13)。

10.根据权利要求5、8和9任一项所述的一种用于降低薄板形材料离子束抛光时热应力的方法，其特征在于：步骤如下：

步骤一：将薄板形材料的蓝宝石板材(1)放置在加热阵列(2)上，将加热阵列(2)放置在散热底座(4)上，通过夹具(5)及其定位机构将蓝宝石板材(1)、加热阵列(2)和散热底座(4)压紧，并按照离子束(7)加工前的要求，完成精确定位，水平度和倾斜度调整，并将位置信息反馈到离子束扫描计算机内；

步骤二：在被抛光的薄板形的蓝宝石板材(1)上施加一定的热流，实现薄板形材料的蓝宝石板材(1)在加工前温度均匀一致；

步骤三：在离子束(7)扫描之前1-600秒，降低光斑(6)预定位置的加热阵列(2)所对应的发热单元(3)的加热功率，当发热单元(3)对应的加工件区域被光斑(6)全覆盖时停止加热；

步骤四：离子束(7)扫描实现光斑(6)所在位置的抛光作业，当离子束(7)根据离子束扫描计算机规划的路线进行光斑(6)轨迹移动时，离子束扫描计算机根据预定的轨迹路线，提前1-600秒降低光斑(6)所在位置的发热单元(3)的加热功率，直至停止加热；

步骤五：离子束(7)抛光结束后，发热单元(3)实现同步缓慢降温，直至接近环境温度。