[发明专利]一种超声磁流变化学复合抛光装置及方法

说明书

本发明提供了一种超声磁流变化学复合抛光装置，包括：机架；杯型抛光盘，设置在机架上，用于盛放工作液和放置待加工的工件，所述杯型抛光盘能够相对所述机架在水平面内来回移动；磁流变工具头，具有磁性，用于插入到所述工作液中并与工作液发生作用使工作液形成磁流变磨头；超声振动机构，包括超声波发生器、与超声波发生器电连接的超声波换能器以及设置在超声波换能器的输出端上的超声波变幅杆，所述超声变幅杆上下布置，所述磁流变工具头设置在所述超声变幅杆的下端，所述超声变幅杆的上端与所述超声换能器的输出端连接，所述超声换能器可上下移动地设置在所述机架上。该抛光装置通过将超声高频振动、声化学效应和磁流变效应相结合，能够有效地提高抛光效果。

技术领域

本发明属于磁流变加工领域，尤其涉及一种超声磁流变化学复合抛光装置及方法。

背景技术

随着信息电子化的社会发展，半导体材料作为高性能微电子元器件应用愈发广泛，如单晶硅、氧化铝、钛酸锶和单晶碳化硅等电子陶瓷材料的需求越来越大。半导体晶片要求表面超光滑，无表面缺陷，因此半导体材料的制造越来越依赖研磨抛光技术来满足其生产要求。磁流变抛光技术具有抛光效果好、无表面损伤、适合复杂型面加工等特点，广泛应用于大型光学元件表面的最后加工工序，但在实际加工过程中，会出现加工效率低等问题。

磁流变抛光技术是利用磁流变液在磁场下的流变特性形成的柔性小磨头对加工表面进行有效抛光加工。中国专利201911337686.2提出一种电芬顿集群磁流变复合研磨抛光装置及方法，该方法利用电场作用产生电芬顿反应，结合磁流变抛光进行加工，但存在安全隐患，在加工过程中对绝缘环境、操作规范等要求较高。中国专利202011530282.8提出一种集群磁流变超声波复合抛光加工装置及方法，工件粘贴连接在超声波组件上发生高频振动，长时间加工温升较大容易造成工件脱落、破损等现象。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种超声磁流变化学复合抛光装置以及方法，将超声高频振动、声化学效应和磁流变效应相结合，能够得到更好的抛光效果。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种超声磁流变化学复合抛光装置，包括：

机架；

杯型抛光盘，设置在机架上，用于盛放工作液和放置待加工的工件，所述杯型抛光盘能够相对所述机架在水平面内来回移动；

磁流变工具头，具有磁性，用于插入到所述工作液中并与工作液发生作用使工作液形成磁流变磨头；

超声振动机构，包括超声波发生器、与超声波发生器电连接的超声波换能器以及设置在超声波换能器的输出端上的超声波变幅杆，所述超声变幅杆上下布置，所述磁流变工具头设置在所述超声变幅杆的下端，所述超声变幅杆的上端与所述超声换能器的输出端连接，所述超声换能器可上下移动地设置在所述机架上。

优选地，所述杯型抛光盘通过所述XY滑台组件支撑在所述机架上，所述超声波换能器的上端设置在主轴系统上，所述主轴系统设置在所述Z轴滑台组件上，所述Z轴滑台组件的输出端能够上下移动。

优选地，所述抛光装置还包括冷却循环机构，用于对工作液进行冷却，所述冷却循环机构包括：

冷却槽，用于盛放所述工作液，并对其中的工作液进行冷却；

第一循环管，其一端所述杯型抛光盘的靠近底部的位置连通，另一端与所述冷却槽连通；

第二循环管，其一端所述冷却槽连通，另一端设置在喷嘴，所述喷嘴位于所述杯型抛光盘的正上方，通过所述喷嘴能够向所述杯型抛光盘喷洒工作液；

循环泵，设置在所述第二循环管上，用于将冷却槽中的工作液通过第二循环管从所述喷嘴喷出。

优选地，所述磁流变工具头内设置有多个磁铁，多个磁铁沿水平方向排成一排，且每个磁铁上下布置，相邻的磁铁的磁极呈相反布置，并且每个磁铁的端面磁场强度不小于2000Gs。