本發(fā)明涉及槽類零件加工，特別涉及一種基于等離子體的槽類陣列零件的調(diào)整方法、系統(tǒng)及裝置。

背景技術(shù)：

1、隨著高精度零件在光學(xué)、醫(yī)療、汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，對于精密加工技術(shù)的需求也在不斷增加。微結(jié)構(gòu)陣列由于其獨特的工程性能，具有廣泛的應(yīng)用前景，微v型槽作為一種十分重要的微結(jié)構(gòu)之一，廣泛應(yīng)用于光纖定位、照相機的閃光燈系統(tǒng)、細(xì)胞遷移等方面，這對于精密v型槽的制作提出了很高的制作需求。大氣等離子體加工作為一種新型的加工技術(shù)被提出，其材料去除原理基于化學(xué)刻蝕作用，該加工方法基于化學(xué)反應(yīng)，不引入亞表面損傷，并且該加工方法在大氣環(huán)境下進行，設(shè)備簡單，成本較低，同時具備較高的加工效率，具備廣泛的應(yīng)用前景。

2、目前大部分研究基于金剛石磨削和濕法刻蝕實現(xiàn)v槽成形的加工技術(shù)，都關(guān)注在相同深度的v槽陣列加工，未對變深度的v槽陣列加工進行深入的探索。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提出了一種基于等離子體的槽類陣列零件的調(diào)整方法、系統(tǒng)及裝置，具體方案如下：

2、第一部分，本申請?zhí)岢隽艘环N基于等離子體的槽類陣列零件的調(diào)整方法，包括：

3、確定具有槽型陣列的待加工樣品的初始形態(tài)；

4、基于所述初始形態(tài)、預(yù)設(shè)目標(biāo)形態(tài)以及大氣等離子體的各向同性刻蝕特性確定控制加工參數(shù)；

5、基于所述控制加工參數(shù)控制對所述槽型陣列的各不同區(qū)域噴射所述大氣等離子體，以對被噴射區(qū)域進行刻蝕，使所述待加工樣品形成所述預(yù)設(shè)目標(biāo)形態(tài)。

6、在一個具體實施例中，所述“基于所述控制加工參數(shù)控制對所述槽型陣列的各不同區(qū)域噴射所述大氣等離子體，以對被噴射區(qū)域進行刻蝕”包括：

7、通過射頻電源控制激發(fā)電極和接地電極產(chǎn)生高頻交變電場，導(dǎo)入預(yù)設(shè)激發(fā)氣體在所述高頻交變電場下形成高能電子；

8、導(dǎo)入預(yù)設(shè)反應(yīng)氣體與所述高能電子反應(yīng)激發(fā)生成所述大氣等離子體；

9、基于所述控制加工參數(shù)控制對所述槽型陣列的各不同區(qū)域噴射所述大氣等離子體，使所述大氣等離子體與所述被噴射區(qū)域反應(yīng)生成揮發(fā)性產(chǎn)物，從而實現(xiàn)所述被噴射區(qū)域的材料去除。

10、在一個具體實施例中，所述大氣等離子體是通過氦氣作為激發(fā)氣體，并通過四氟化碳和氧氣作為反應(yīng)氣體在高頻交變電場中激發(fā)得到的。

11、在一個具體實施例中，還包括：

12、通過磨削砂輪對原始樣品進行磨削處理，以生成具有槽型陣列的所述待加工樣品。

13、在一個具體實施例中，所述待加工樣品的槽型包括：v形槽或弧形槽或矩形槽；

14、處于初始形態(tài)的所述待加工樣品的槽型陣列排布包括直線排布，加工后的預(yù)設(shè)目標(biāo)形態(tài)的槽型陣列排布包括曲面排布。

15、在一個具體實施例中，所述控制加工參數(shù)包括：對應(yīng)槽型陣列中不同位置的駐留時間；

16、所述駐留時間越長，被噴射的所述位置的材料去除量越大。

17、在一個具體實施例中，所述控制加工參數(shù)包括：對應(yīng)不同槽型陣列位置的所述大氣等離子體的激發(fā)功率；所述激發(fā)功率越大，材料去除速率越大；

18、所述預(yù)設(shè)射頻功率的范圍在90w-140w。

19、第二部分，本申請?zhí)岢隽艘环N基于等離子體的槽類陣列零件的調(diào)整系統(tǒng)，包括：

20、確定模塊，用于確定具有槽型陣列的待加工樣品的初始形態(tài)；

21、加工模塊，用于基于所述初始形態(tài)、預(yù)設(shè)目標(biāo)形態(tài)以及大氣等離子體的各向同性刻蝕特性確定控制加工參數(shù)；

22、刻蝕模塊，用于基于所述控制加工參數(shù)控制對所述槽型陣列的各不同區(qū)域噴射所述大氣等離子體，以對被噴射區(qū)域進行刻蝕，使所述待加工樣品形成所述預(yù)設(shè)目標(biāo)形態(tài)。

23、在一個具體實施例中，所述“基于所述控制加工參數(shù)控制對所述槽型陣列的各不同區(qū)域噴射所述大氣等離子體，以對被噴射區(qū)域進行刻蝕”包括：

24、激發(fā)模塊，用于通過射頻電源控制激發(fā)電極和接地電極產(chǎn)生高頻交變電場，導(dǎo)入預(yù)設(shè)激發(fā)氣體在所述高頻交變電場下形成高能電子；

25、導(dǎo)入模塊，用于導(dǎo)入預(yù)設(shè)反應(yīng)氣體與所述高能電子反應(yīng)激發(fā)生成所述大氣等離子體；

26、噴射模塊，用于基于所述控制加工參數(shù)控制對所述槽型陣列的各不同區(qū)域噴射所述大氣等離子體，使所述大氣等離子體與所述被噴射區(qū)域反應(yīng)生成揮發(fā)性產(chǎn)物，從而實現(xiàn)所述被噴射區(qū)域的材料去除。

27、第三部分，本申請?zhí)岢隽艘环N基于等離子體的槽類陣列零件的調(diào)整裝置，用于執(zhí)行上述所提及的一種基于等離子體的槽類陣列零件的調(diào)整方法，該裝置包括：磨削砂輪、用于噴射大氣等離子體的等離子體矩管、用于放置待加工樣品的放置臺、驅(qū)動部、射頻電源和電極系統(tǒng)；所述等離子體矩管上設(shè)置有朝向所述放置臺的噴嘴，所述驅(qū)動部分別驅(qū)動連接所述磨削砂輪和所述等離子體矩管，用于控制所述磨削砂輪與所述放置臺相對運動，并控制所述等離子體矩管朝向所述放置臺噴射大氣等離子體；所述射頻電源用于和所述電極系統(tǒng)相配合，以激發(fā)所述大氣等離子體。

28、有益效果：

29、本發(fā)明通過射頻電源控制激發(fā)電極和接地電極產(chǎn)生高頻交變電場，從而生成大氣等離子體，在磨削工藝制作成直線排布的v槽陣列的基礎(chǔ)上，基于大氣等離子體的各向同性刻蝕特性通過大氣等離子體在v槽陣列上的不同位置控制駐留時間，對v槽的相對高度進行調(diào)整，使其變成拋物線排列，可面向曲面光纖陣列定位基片產(chǎn)品的應(yīng)用，提高了生產(chǎn)效率。

技術(shù)特征：

1.一種基于等離子體的槽類陣列零件的調(diào)整方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述“基于所述控制加工參數(shù)控制對所述槽型陣列的各不同區(qū)域噴射所述大氣等離子體，以對被噴射區(qū)域進行刻蝕”包括：

3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述大氣等離子體是通過氦氣作為激發(fā)氣體，并通過四氟化碳和氧氣作為反應(yīng)氣體在高頻交變電場中激發(fā)得到的。

4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括：

5.如權(quán)利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述待加工樣品的槽型包括：v形槽或弧形槽或矩形槽；

6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制加工參數(shù)包括：對應(yīng)槽型陣列中不同位置的駐留時間；

7.如權(quán)利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述控制加工參數(shù)包括：對應(yīng)不同槽型陣列位置的所述大氣等離子體的激發(fā)功率；所述激發(fā)功率越大，材料去除速率越大；

8.一種基于等離子體的槽類陣列零件的調(diào)整系統(tǒng)，其特征在于，包括：

9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述“基于所述控制加工參數(shù)控制對所述槽型陣列的各不同區(qū)域噴射所述大氣等離子體，以對被噴射區(qū)域進行刻蝕”包括：

10.一種基于等離子體的槽類陣列零件的調(diào)整裝置，其特征在于，用于執(zhí)行權(quán)利要求1-7任一項所述的方法，該裝置包括：磨削砂輪、用于噴射大氣等離子體的等離子體矩管、用于放置待加工樣品的放置臺、驅(qū)動部、射頻電源和電極系統(tǒng)；所述等離子體矩管上設(shè)置有朝向所述放置臺的噴嘴，所述驅(qū)動部分別驅(qū)動連接所述磨削砂輪和所述等離子體矩管，用于控制所述磨削砂輪與所述放置臺相對運動，并控制所述等離子體矩管朝向所述放置臺噴射大氣等離子體；所述射頻電源用于和所述電極系統(tǒng)相配合，以激發(fā)所述大氣等離子體。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種基于等離子體的槽類陣列零件的調(diào)整方法、系統(tǒng)及裝置，包括：確定具有槽型陣列的待加工樣品的初始形態(tài)；基于初始形態(tài)、預(yù)設(shè)目標(biāo)形態(tài)以及大氣等離子體的各向同性刻蝕特性確定控制加工參數(shù)；基于控制加工參數(shù)控制對槽型陣列的各不同區(qū)域噴射大氣等離子體，以對被噴射區(qū)域進行刻蝕，使待加工樣品形成預(yù)設(shè)目標(biāo)形態(tài)。本發(fā)明通過射頻電源控制電極產(chǎn)生高頻交變電場，從而生成大氣等離子體，在磨削工藝制作成直線排布的V槽陣列的基礎(chǔ)上，基于大氣等離子體的各向同性刻蝕特性通過大氣等離子體在V槽陣列上的不同位置控制駐留時間，對V槽的相對高度進行調(diào)整，使其變成拋物線排列，可面向曲面光纖陣列定位基片產(chǎn)品應(yīng)用，提高了生產(chǎn)效率。

技術(shù)研發(fā)人員：鄧輝,張浚祈,陳至賢,詹澤錦
受保護的技術(shù)使用者：南方科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10