大连理工大学陈莉获国家专利权
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龙图腾网获悉大连理工大学申请的专利一种基于激光测量补偿的高精度研磨机及使用方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN118721005B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-17发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202410943501.7,技术领域涉及:B24B37/00;该发明授权一种基于激光测量补偿的高精度研磨机及使用方法是由陈莉;李经民;刘冲;尹鹏和;高涛设计研发完成,并于2024-07-15向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于激光测量补偿的高精度研磨机及使用方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于激光测量补偿的高精度研磨机及使用方法,该研磨机的激光器和四象限光电探测器对称分布于悬臂两侧,激光器发射的激光照射在样品表面,经由样品反射进入四象限光电探测器,产生电信号电压或电流输出,可精确测量出研磨表面在Z轴上的位置,测量精度可达纳米级。首先测量出第一轮研磨完成后的实际研磨量,计算得到实际研磨效率,然后根据该实际研磨效率制定第二轮研磨计划,补偿实际研磨量和所需的研磨去除量之间的差值,即可精确获得所需的研磨去除量。研磨后激光测量前需先对样品表面进行氮气吹扫,以避免液膜对测量产生的干扰。本发明实现了研磨过程中研磨量的精确控制,可有效提高工作效率,操作方便。
本发明授权一种基于激光测量补偿的高精度研磨机及使用方法在权利要求书中公布了:1.一种基于激光测量补偿的高精度研磨机的使用方法,其特征在于,包括研磨机;研磨机包括基座,控制器、电机位移系统、悬臂、氮气发生器、激光器、四象限光电探测器、显微镜、液体泵和液体池均固定于基座上;基座上设有研磨机开关、氮气发生器开关、主轴旋转开关、进给旋钮;样品夹具位于悬臂顶端,磨片安装在电机主轴顶端的磨具台上,进给旋钮控制电机主轴沿Z方向移动,主轴X轴运动旋钮和主轴Y轴运动旋钮控制电机主轴沿X方向和Y方向移动,主轴旋转开关控制电机主轴旋转;氮气发生器开关控制氮气发生器产生氮气; 氮气吹扫喷头连接氮气发生器,对着研磨表面,可沿导轨移动;激光器和四象限光电探测器对称分布于悬臂两侧,与研磨表面保持一定的角度,激光器X轴调节旋钮和激光器Y轴调节旋钮可对激光器在X轴和Y轴上的位置进行调整,激光器角度调节旋钮可对激光入射角度进行调整,四象限光电探测器X轴调节旋钮和四象限光电探测器Y轴调节旋钮可对四象限光电探测器在X轴和Y轴上的位置进行调整,四象限光电探测器角度调节旋钮可对四象限光电探测器接收角度进行调整;导流管连接液体泵,同样可沿导轨移动,和氮气吹扫喷头配合运动,互不干扰;保护罩与基座扣合后可压紧安装槽内的压力敏感垫,包覆整个研磨区域,包括悬臂、样品夹具、电机主轴、磨具台、磨片、氮气吹扫喷头、导轨和导流管,其上部有用于显微镜观测的通孔,下部开放,下方是液体池,液体池用于盛装加工过程中流注的液体和磨屑;显微镜设于保护罩上方,并正对观测通孔;包括以下操作步骤: 步骤一,打开研磨机,将固定有样品的样品夹具装载到悬臂上,利用显微镜观察、调整样品的角度和位置,在电机主轴上装载合适颗粒度的磨片,控制主轴Y轴运动旋钮使抛光片和样品在Y方向上的中心位置对齐; 步骤二,打开激光器,首先利用激光器角度调节旋钮和四象限光电探测器角度调节旋钮调整激光器和四象限光电探测器的角度,然后利用激光器X轴调节旋钮和激光器Y轴调节旋钮调整激光器的位置,最后利用四象限光电探测器X轴调节旋钮和四象限光电探测器Y轴调节旋钮调整四象限光电探测器的位置,使激光反射光斑进入四象限光电探测器的中心,四象限光电探测器输出的电信号对应研磨表面在Z轴上的位置,认为此时研磨表面位于研磨量为0的位置; 步骤三,关闭激光器,扣合保护罩,调整导流管位置,打开液体泵开关,使研磨液经由导流管流注至研磨表面; 步骤四,在控制器上设定步长,转动进给旋钮,每转动一下电机主轴带动磨片在Z轴上进给一个步长,同时控制主轴X轴运动旋钮使其在X方向上向样品靠近,粗对研磨位置,待磨片与样品接触时,退后电机主轴,设定一个较小的步长,打开主轴旋转开关,使用进给旋钮缓慢移动磨片,精对研磨位置; 步骤五,待控制器上压力显示值达到所需数值,开始研磨,控制主轴X轴运动旋钮使其往复运动数回,之后每次进给相应的步长继续研磨; 步骤六,根据需要的研磨去除量制定相应的镜面研磨计划,此轮预设的研磨量应略小于研磨去除量,设定步长由大到小,不同的步长需更换不同颗粒度的磨片; 步骤七,待研磨完成后关闭主轴旋转开关,退后电机主轴,关闭液体泵,沿导轨移开导流管,打开氮气发生器,使氮气吹扫喷头左右移动对研磨表面进行反复吹扫,直至液膜无残留,关闭氮气发生器; 步骤八,取下保护罩,开启激光器,激光经研磨后的样品表面反射进入四象限光电探测器,此时控制器上显示出的研磨表面在Z轴上的位置就是实际研磨量,关闭激光器,扣合保护罩; 步骤九,计算实际研磨效率,为激光测量得到的实际研磨量和预设研磨量的比值,对比实际研磨量和所需的研磨去除量,获得需补偿的研磨量差值,根据实际研磨效率制定第二轮镜面研磨计划,补偿研磨量差值,重复步骤四~步骤八,即可精确获得所需的研磨去除量。
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