一种微纳加工系统及控制方法与流程

本发明属于压电促动器技术领域，具体涉及一种微纳加工系统及控制方法。

背景技术：

近年来，随着微电子产业的蓬勃发展，微电子产业的发展已成为衡量一个国家综合实力的重要标志，成为促进国民经济持续发展和国家战略性基础产业安全的重要保障。随着微电子产业的持续发展，其相关行业器件不断向着微型化、高性能和高集成度方向发展，对于装配和操作的质量要求越来越严格，因此对微器件封装的质量和效率提出了更高的要求，目前，微纳加工结构大多采用刚性结构形式，其对装配精度要求很高，且难以微小化，行程小，难以加工复杂表面结构。

技术实现要素：

本发明为了弥补现有技术的缺陷，提供了一种微纳加工系统及控制方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种微纳加工系统，包括装配基臂、定位平台、第一传动连接臂和第二传动连接臂，所述装配基座一侧设有固定基臂，装配基臂上通过第二柔性铰链连接有第一传动连接臂，所述第一传动连接臂上通过第一柔性铰链设有第二传动连接臂，所述固定基臂与第一传动连接臂之间设有第一压电陶瓷驱动器，第二传动连接臂与装配基臂之间设有第二压电陶瓷驱动器，所述第二传动连接臂端部对应定位平台设有刀尖。

进一步，所述第一柔性铰链与第一传动连接臂连接处设有第一压变片，第二柔性铰链与装配基臂连接处设有第二压变片。

进一步，所述固定基臂与第一传动连接臂互相平行。

进一步，所述第一传动连接臂与装配基臂之间互相垂直，第二传动连接臂与第一传动连接臂互相垂直，第二传动连接臂与装配基臂之间互相平行。

一种微纳加工系统的控制方法，通过第二压电陶瓷驱动器控制第二传动连接臂在竖直方向即y向的运动；通过第一压电陶瓷驱动器控制第一传动连接臂在水平方向即x向的运动；第二压电陶瓷驱动器控制第二传动连接臂的下压；第一压电陶瓷驱动器控制第一传动连接臂的平面移动；整体的桥式放大机构设计，可放大压电陶瓷驱动位移；在进行微纳加工时，分别对两个压电陶瓷驱动器施加电压，使刀尖以椭圆形式的轨迹运动，通过改变压电陶瓷电压及频率，改变刀尖切入的范围，实现超声加工或振动辅助加工；通过应变片检测铰链的应变，反馈给控制系统，从而实现精密加工控制。

本发明的有益效果是：结构简单紧凑，运动形成大，固有频率高，用于二维振动辅助切削,可延长刀具的使用寿命、减小切削力，而且提高了工件加工表面质量。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图1为本发明的结构示意图。

图中，1装配基臂，2固定基臂，3定位平台,4第一压电陶瓷驱动器,5第一传动连接臂,6第二传动连接臂,7第一压变片，8第二压变片，9第一柔性铰链,10第二柔性铰链，11第二压电陶瓷驱动器，12刀尖。

具体实施方式

附图1为本发明的一种具体实施例。该发明一种微纳加工系统，包括装配基臂1、定位平台3、第一传动连接臂5和第二传动连接臂6，所述装配基座一侧设有固定基臂2，装配基臂1上通过第二柔性铰链10连接有第一传动连接臂5，所述第一传动连接臂5上通过第一柔性铰链9设有第二传动连接臂6，所述固定基臂2与第一传动连接臂5之间设有第一压电陶瓷驱动器4，第二传动连接臂6与装配基臂1之间设有第二压电陶瓷驱动器11，所述第二传动连接臂6端部对应定位平台3设有刀尖12。

进一步，所述第一柔性铰链9与第一传动连接臂5连接处设有第一压变片7，第二柔性铰链10与装配基臂1连接处设有第二压变片8。

进一步，所述固定基臂2与第一传动连接臂5互相平行。

进一步，所述第一传动连接臂5与装配基臂1之间互相垂直，第二传动连接臂6与第一传动连接臂5互相垂直，第二传动连接臂6与装配基臂1之间互相平行。

一种微纳加工系统的控制方法，通过第二压电陶瓷驱动器11控制第二传动连接臂6在竖直方向即y向的运动；通过第一压电陶瓷驱动器4控制第一传动连接臂5在水平方向即x向的运动；第二压电陶瓷驱动器11控制第二传动连接臂6的下压；第一压电陶瓷驱动器4控制第一传动连接臂5的平面移动；整体的桥式放大机构设计，可放大压电陶瓷驱动位移；在进行微纳加工时，分别对两个压电陶瓷驱动器施加电压，使刀尖12以椭圆形式的轨迹运动，通过改变压电陶瓷电压及频率，改变刀尖12切入的范围，实现超声加工或振动辅助加工；通过应变片检测铰链的应变，反馈给控制系统，从而实现精密加工控制。

本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

技术特征：

1.一种微纳加工系统，包括装配基臂、定位平台、第一传动连接臂和第二传动连接臂，其特征在于，所述装配基座一侧设有固定基臂，装配基臂上通过第二柔性铰链连接有第一传动连接臂，所述第一传动连接臂上通过第一柔性铰链设有第二传动连接臂，所述固定基臂与第一传动连接臂之间设有第一压电陶瓷驱动器，第二传动连接臂与装配基臂之间设有第二压电陶瓷驱动器，所述第二传动连接臂端部对应定位平台设有刀尖。

2.根据权利要求1所述的一种微纳加工系统，其特征在于：所述第一柔性铰链与第一传动连接臂连接处设有第一压变片，第二柔性铰链与装配基臂连接处设有第二压变片。

3.根据权利要求1所述的一种微纳加工系统，其特征在于：所述固定基臂与第一传动连接臂互相平行。

4.根据权利要求1所述的一种微纳加工系统，其特征在于：所述第一传动连接臂与装配基臂之间互相垂直，第二传动连接臂与第一传动连接臂互相垂直，第二传动连接臂与装配基臂之间互相平行。

5.一种微纳加工系统的控制方法，其特征在于：通过第二压电陶瓷驱动器控制第二传动连接臂在竖直方向即y向的运动；通过第一压电陶瓷驱动器控制第一传动连接臂在水平方向即x向的运动；第二压电陶瓷驱动器控制第二传动连接臂的下压；第一压电陶瓷驱动器控制第一传动连接臂的平面移动；整体的桥式放大机构设计，可放大压电陶瓷驱动位移；在进行微纳加工时，分别对两个压电陶瓷驱动器施加电压，使刀尖以椭圆形式的轨迹运动，通过改变压电陶瓷电压及频率，改变刀尖切入的范围，实现超声加工或振动辅助加工；通过应变片检测铰链的应变，反馈给控制系统，从而实现精密加工控制。

技术总结
本发明属于压电促动器技术领域，具体涉及一种微纳加工系统及控制方法。该微纳加工系统，包括装配基臂、定位平台、第一传动连接臂和第二传动连接臂，所述装配基座一侧设有固定基臂，装配基臂上通过第二柔性铰链连接有第一传动连接臂，所述第一传动连接臂上通过第一柔性铰链设有第二传动连接臂，所述固定基臂与第一传动连接臂之间设有第一压电陶瓷驱动器，第二传动连接臂与装配基臂之间设有第二压电陶瓷驱动器，所述第二传动连接臂端部对应定位平台设有刀尖。其有益效果是：结构简单紧凑，运动形成大，固有频率高，用于二维振动辅助切削,可延长刀具的使用寿命、减小切削力，而且提高了工件加工表面质量。

技术研发人员：崔良玉;胡高峰;韩建鑫;靳刚;李占杰;贾静;须颖
受保护的技术使用者：天津职业技术师范大学(中国职业培训指导教师进修中心);三英精控(天津)仪器设备有限公司
技术研发日：2020.03.23
技术公布日：2020.07.07