在线磨削与检测一体化系统技术方案

本发明专利技术涉及机械加工设备技术领域，尤其涉及一种在线磨削与检测一体化系统。本发明专利技术提供了一种在线磨削与检测一体化系统，包括控制系统、安装架座及设于安装架座上的磨削装置、检测装置及供样品放置的定位装置，控制系统分别与磨削装置、检测装置及定位装置连接；控制系统控制定位装置，使得定位装置与安装架座在平面内相对运动。本申请通过将磨削装置与检测装置集成于一体化，结构简单，安装方便，在对硬脆材料表面加工的同时，能测量上述加工结构是否达到加工要求，极大地提高了加工及检测效率；同时，减少了加工检测机台，只需通过一个机台即可完成加工与检测两个功能，有利于节省占地面积，且全程均通过控制系统自动完成，利于提高加工精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械加工设备
，尤其涉及一种在线磨削与检测一体化系统，具体涉及一种能提高硬脆材料的加工检测效率、节省占地面积的在线磨削与检测一体化系统。
技术介绍
硬脆材料，如石英玻璃、硅、陶瓷、蓝宝石玻璃等，在光电成像、光纤通信、信息处理、生物医学、燃料电池、微电子封装等领域有着广泛的应用，其加工通常采用磨削法，加工出如显示面板用的导光板槽、微型燃料电池硅极板槽、阵列光纤基板V形定位槽、电子集成器件散热微槽等三维微纳功能结构。该结构特点有：(1)可使元件具有更小的体积和更轻的重量；(2)可使元件更适应于机械设计约束；(3)可将新颖的光学设计概念应用于元件上；(4)可使元件同时具有光学功能和机械功能。硬脆材料的加工方法有能量束直写技术、光刻技术、刻蚀技术、微放电加工技术、LIGA(Lithographie，Galvanoformung和Abformung三个词，即光刻、电铸和注塑的缩写)技术、超精密磨削加工技术等。能量束直写技术可分为激光束加工技术和电子束加工技术，其中激光束加工技术只能进行原理性的加工实验研究，加工精度和效率低；电子束加工技术与激光束加工技术相比，加工精度高，但效率低。光刻技术由于视场深度的限制，难以实现大深宽比的三维微结构加工。刻蚀技术设备造价昂贵、且以引起较大的加工损伤。微放电加工技术对材料有限制，必须是导电材料才行，且难以保证微结构尖角特征。LIGA技术虽然可加工大深宽比的三维微结构表面，但其设备造价昂贵，难以批量生产。超精密磨削加工技术不但能实现具有纳米级表面的光洁度和亚微米级面形精度的大深宽比三维微纳结构表面加工，而且材料适用性强，可用于晶体、玻璃、陶瓷等，是批量加工三维微纳功能结构的理想加工方法。目前国内外有多家公司可提供硬脆材料磨削加工的装备，如日本DISCO、日本东芝精密、以色列ADT等公司，这些公司的设备可实现硬脆材料的磨削加工，但不能提供在线检测，不能实现所加工微纳结构的在线检测，需要从工件台上取下加工样品，采用专门的仪器，如台阶仪、光学轮廓仪等进行检测。如果加工样品由于刀具磨损等原因出现较大尺寸偏差或者缺陷等，由于二次装夹的原因，以致不能返回工件台上进行修正，只能报废，从而导致费时费力，加工检测效率低下。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是：提供一种能提高硬脆材料的加工检测效率、节省占地面积的在线磨削与检测一体化系统，以解决现有的磨削加工设备不能实现在线检测，导致加工检测效率低且容易报废的问题。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种在线磨削与检测一体化系统，其包括控制系统、安装架座及设于所述安装架座上的磨削装置、检测装置及供样品放置的定位装置，所述控制系统分别与所述磨削装置、检测装置及定位装置连接；所述控制系统控制所述定位装置，使得所述定位装置与所述安装架座在平面内相对运动。其中，所述安装架座包括底座及设于所述底座上的龙门架，所述底座与龙门架构成L字型结构；所述定位装置与所述底座连接，所述磨削装置及检测装置分别与所述龙门架连接。其中，所述定位装置包括第一驱动机构、复合动平台单元及设于所述复合动平台单元上的夹具单元，所述第一驱动机构与所述复合动平台单元连接，用于驱动所述复合动平台单元移动；所述复合动平台单元包括与所述底座可转动连接的旋转平台子单元及与所述底座可平动连接的平动平台子单元，且所述旋转平台子单元及平动平台子单元分别与控制系统连接。其中，所述平动平台子单元包括x轴运动模块及y轴运动模块，所述旋转平台子单元包括用于固定安装所述夹具单元的旋转运动模块；所述x轴运动模块、y轴运动模块及旋转运动模块分别与所述第一驱动机构连接，且由下至上依次固定安装在所述底座上；所述x轴运动模块、y轴运动模块及旋转运动模块分别与所述控制系统连接。其中，所述夹具单元包括水槽及设于水槽内的装夹盘，所述水槽通过螺钉与所述旋转运动模块固定连接。其中，所述装夹盘上对应于所述待加工样品设有多个均匀间隔布置的真空吸附气孔及真空回路通道；所述真空回路通道分别与每个所述真空吸附气孔连通以形成连通的负压环境，将所述待加工样品吸附在所述装夹盘上。其中，所述磨削装置包括第二驱动机构、z轴运动模块及可竖直移动的刀具模块，所述第二驱动机构与所述z轴运动模块连接，用于驱动所述z轴运动模块移动；所述刀具模块通过所述z轴运动模块与所述龙门架可滑动连接，用于对所述待加工样品进行磨削作业；所述z轴运动模块与所述控制系统连接。其中，所述刀具模块包括安装座及固定于所述安装座上的旋转主轴，且所述旋转主轴与所述控制系统连接；所述旋转主轴的一端设有输出轴，且所述输出轴上设有磨削刀片。其中，所述磨削刀片与所述待加工样品间设有磨削液喷头，所述磨削液喷头用于向所述磨削刀片及待加工样品喷射磨削液。其中，所述检测装置包括第三驱动机构、高度调节模块及可竖直移动的扫描测头，所述第三驱动机构与所述高度调节模块连接，用于驱动所述高度调节模块移动；所述扫描测头通过所述高度调节模块与所述龙门架可滑动连接，用于对所述待加工样品进行检测作业；所述扫描测头及高度调节模块分别与所述控制系统连接。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下优点：本专利技术提供了一种在线磨削与检测一体化系统，其包括控制系统、安装架座及设于安装架座上的磨削装置、检测装置及供样品放置的定位装置，控制系统分别与磨削装置、检测装置及定位装置连接；控制系统控制定位装置，使得定位装置与安装架座在平面内相对运动。本申请通过将磨削装置与检测装置集成于一体化，结构简单，安装方便，在对硬脆材料表面加工三维微纳功能结构的同时，能测量上述三维微纳功能结构是否达到加工要求，如未达到加工要求，可立即加工修正，极大地提高了加工及检测效率；同时，减少了加工检测机台，只需通过一个机台即可完成加工与检测两个功能，有利于节省占地面积，且全程均通过控制系统自动完成，加工精度高，避免了因人工操作而造成的加工误差。附图说明图1是本专利技术在线磨削与检测一体化系统实施例的在线磨削与检测一体化系统的具体结构图；图2是本专利技术在线磨削与检测一体化系统实施例的底座、x轴运动平台、y轴运动平台及旋转平台的具体结构图；图3是本专利技术在线磨削与检测一体化系统实施例的旋转模块的具体结构图。图中：1：底座；2：x轴运动平台；3：y轴运动平台；4：旋转运动平台；5：装夹盘；6：磨削液喷头；7：刀具模块；701：安装座；702：旋转主轴；703：输出轴；704：第一法兰；705：磨削刀片；706：第二法兰；8：z轴运动模块；9：第一转接板；10：龙门架；11：水槽；12：样品；13：扫描测头；14：隔板；15：第二转接板；16：高度调节模块；17：第三转接板。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本实施例中，x、y及z轴的指向如附图1中的图示方向。如图1至图3所示，本专利技术实施例提供了一种在线磨削与检测一体化系统，包括控制系统、安装架座及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在线磨削与检测一体化系统，其特征在于：包括控制系统、安装架座及设于所述安装架座上的磨削装置、检测装置及供样品放置的定位装置，所述控制系统分别与所述磨削装置、检测装置及定位装置连接；所述控制系统控制所述定位装置，使得所述定位装置与所述安装架座在平面内相对运动。

【技术特征摘要】
1.一种在线磨削与检测一体化系统，其特征在于：包括控制系统、安装架座及设于所述安装架座上的磨削装置、检测装置及供样品放置的定位装置，所述控制系统分别与所述磨削装置、检测装置及定位装置连接；所述控制系统控制所述定位装置，使得所述定位装置与所述安装架座在平面内相对运动。2.根据权利要求1所述的在线磨削与检测一体化系统，其特征在于：所述安装架座包括底座及设于所述底座上的龙门架，所述底座与龙门架构成L字型结构；所述定位装置与所述底座连接，所述磨削装置及检测装置分别与所述龙门架连接。3.根据权利要求2所述的在线磨削与检测一体化系统，其特征在于：所述定位装置包括第一驱动机构、复合动平台单元及设于所述复合动平台单元上的夹具单元，所述第一驱动机构与所述复合动平台单元连接，用于驱动所述复合动平台单元移动；所述复合动平台单元包括与所述底座可转动连接的旋转平台子单元及与所述底座可平动连接的平动平台子单元，且所述旋转平台子单元及平动平台子单元分别与控制系统连接。4.根据权利要求3所述的在线磨削与检测一体化系统，其特征在于：所述平动平台子单元包括x轴运动模块及y轴运动模块，所述旋转平台子单元包括用于固定安装所述夹具单元的旋转运动模块；所述x轴运动模块、y轴运动模块及旋转运动模块分别与所述第一驱动机构连接，且由下至上依次固定安装在所述底座上；所述x轴运动模块、y轴运动模块及旋转运动模块分别与所述控制系统连接。5.根据权利要求3或4所述的在线磨削与检测一体化系统，其特征在于：所述夹具单元包括水槽及设于水槽内的装夹盘，所述水槽通...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑煜，夏冰心，开小超，李白冰，段吉安，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43