一种微探针加工成形系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种微探针加工成形系统及方法，涉及微探针加工制造领域。该系统包括：微探针毛坯拉制装置和微探针尖端热成形装置两部分。所述的微探针毛坯拉制装置能够根据需要拉制出具有不同锥角和长‑径比的微探针毛坯；所述的微探针尖端热成形装置可以对微探针尖端进行加热成形；对应上述一种微探针加工成形系统的加工方法包括对微探杆毛坯的拉锥和对微探针毛坯进行热加工处理两个步骤。利用该系统和相应的方法制备微探针时，能够简化操作流程，节省操作时间，不易使探针尖端遭受环境污染，提高探针的形貌质量，满足微细加工及精密测量对微探针几何精度的要求。

Micro probe processing forming system and method

The invention discloses a micro probe processing forming system and a method thereof. The system consists of two parts: a micro probe blank drawing device and a micro probe tip heat forming device. The micro probe blank drawing device according to the needs of the drawing with different cone angle and length diameter ratio micro probe blank; the probe tip end of the heat forming device of micro tip heating forming; corresponding to the processing method of the micro probe forming system of micro rod blank the taper of the probe and blank heat processing two steps. The use of the system and the corresponding preparation method of micro probe, can simplify the operation process, save operation time and is not easy to make the probe tip subjected to environmental pollution, improve the shape quality of probe, meet the requirements of micro machining and precision measurement of geometric accuracy of the micro probe.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微探针加工制造领域，特别涉及一种微探针加工成形系统及方法。
技术介绍
微孔、沟槽等微结构几何特征的测量是当前微测量领域的研究热点。微探针作为微型测量仪器中一个重要的接触定位元件，其市场需求日益增加。但是目前微探针的制备过程存在的问题是：操作流程复杂耗时，而且探针尖端容易吸附灰尘等杂质，不适宜长期存放，需要现用现制。因此研制操作简单、快速的微探针加工系统和方法是解决当前微探针制备问题的重要方式。
技术实现思路
为解决微探针制备过程中存在的问题，提高微探针的制备效率和质量。专利技术了一种微探针加工成形系统及方法。该系统和方法的具体技术方案详见下文描述。本系统包括微探针毛坯拉制装置和微探针尖端热成形装置两部分。所述的微探针毛坯拉制装置主要包括支撑模块（2-1）、进给模块（2-2）、夹持模块（2-3）、加热模块（2-4）。支撑模块（2-1）连接进给模块（2-2），进给模块（2-2）连接加持模块（2-3）。所述支撑模块（2-1）包括支撑子模块（2-1-a）和支撑子模块（2-1-b）。所述进给模块（2-2）包括进给子模块（2-2-a）和进给子模块（2-2-b）。所述加持模块（2-3）包括加持子模块（2-3-a）和加持子模块（2-2-b）。支撑子模块（2-1-a）、进给子模块（2-2-a）和夹持子模块（2-3-a）相对于支撑子模块（2-1-b）、进给子模块（2-2-b）和夹持子模块（2-3-b）对称与加热模块（2-4）。待加工微探杆毛坯（3-7-1）的两端分别夹持于夹持子模块（2-3-a）和夹持子模块（2-3-b）上，且对称于加热模块（2-4）。所述的微探针尖端热成形装置为一种激光热加工成形装置，主要包括CO2激光器（4-1）、合束镜（4-2）、红光指示器（4-3）、聚焦镜（4-4）、位移平台（4-5）、支架（4-6）。所述的CO2激光器（4-1）、合束镜（4-2）和聚焦镜（4-4）的中心位于Y轴上且沿Y轴依次排列，所述的红光指示器（4-3）位于合束镜（4-2）的正下方，所述的位移平台（4-5）上固定连接有支架（4-6）位于聚焦镜（4-4）的右侧。所述的CO2激光器（4-1）发出沿Y轴方向的激光射向合束镜（4-2）的中心，所述的红光指示器（4-3）发出沿Z轴方向的激光射向合束镜的中心，两束激光分别经过合束镜的透射与反射后都能沿Y轴方向进入聚焦镜（4-4）中，两束激光再在聚焦镜（4-4）的作用下汇聚到Y轴上的a点；所述的支架（4-6）用来夹装微探针毛坯（3-7-2），所述的位移平台（4-5）能够调整微探针毛坯（3-7-2）的空间位置，使其待加工区域与Y轴上的a点重合。如上所述的一种基于拉锥和热加工处理的微探针快速制备系统，更进一步说明为，所述的聚焦镜（4-4）的右侧交点即为Y轴上的a点，用来汇聚激光束。如上所述的一种基于拉锥和热加工处理的微探针快速制备系统，更进一步说明为，所述的位移平台（4-5）为二维或多维电动位移平台，用来调整微探针毛坯（3-7-2）的空间位置，使其待加工区域与聚焦镜（4-4）的右侧焦点位置重合。如上所述的一种基于拉锥和热加工处理的微探针快速制备系统，更进一步说明为，本系统使用的CO2激光为人眼不可见且具有较高能量的红外激光，在光路调节及微探针毛坯加工定位时容易带来安全隐患。为此本系统采用激光指示器（4-3）发出的能量较低且可见的红光模拟CO2激光进行光路调节及微探针毛坯加工定位。如上所述的一种基于拉锥和热加工处理的微探针快速制备系统，更进一步说明为，所述的合束镜（4-2）对CO2激光具有较高的透射率，对红光具有较强的反射能力。经过所述的合束镜（4-2）的作用后，所述的CO2激光与红光，在合束镜（4-2）的中心处都沿Y轴向右传播，其后续光路是完全相同的，因此在调节光路和微探针毛坯加工定位时能够利用红光对CO2激光进行等效替换。如上所述的一种基于拉锥和热加工处理的微探针快速制备系统，更进一步说明为，所述的微探杆毛坯（3-7-1）为毛细玻璃管，其直径为1mm或者1.5mm或者2mm。与本专利技术中的一种基于拉锥和热加工处理的微探针快速制备系统相对应的是一种基于拉锥和热加工的微探针快速制备方法。该方法的主要特征是包括以下步骤。步骤一：根据微探针几何尺寸选择微探杆毛坯的直径。步骤二：根据微探针锥角和长-径比要求，设置微探针毛坯拉制装置的加热激光器的作用时间和功率，设置电控滑轮（3-1）的步进速度。步骤三：在微探针毛坯拉制装置的拉杆（3-5）上装夹微探杆毛坯（3-7-1），并进行拉制。步骤四：根据微探针尖端尺寸，设置微探针尖端热成形装置的CO2激光器的作用时间和功率，计算微探针尖端的热加工区域的位置。步骤五：在微探针尖端热成形装置的支架（4-6）上装夹微探针毛坯（3-7-2），并通过位移平台（4-5）调整微探针毛坯（3-7-2）尖端的空间位置使微探针尖端的待加工区域与Y轴上a点重合，启动微探针尖端热成形装置对微探针毛坯尖端进行尖端热成形。附图说明图1是本专利技术一种微探针加工成形系统及方法整体结构框图。图2是本专利技术一种微探针加工成形系统中微探针毛坯拉制装置示意图。图3是本专利技术一种微探针加工成形系统中微探针毛坯拉制装置实施例示意图。图4是本专利技术一种微探针加工成形系统中微探针尖端热成形装置示意图。图5是本专利技术一种微探针加工成形方法中拉制的微探针毛坯示意图。图6是本专利技术一种微探针加工成形方法中微探针毛坯在受热过程中各种状态变化示意图。图中：2-1-支撑模块、2-2-拉制模块、2-3-紧固模块、2-4-加热模块；3-1-电控滑轮、3-2-牵引所、3-3-基座、3-4-滚动轴承、3-5-拉杆、3-6-锁紧螺钉、3-7-1-微探杆毛坯、3-7-2-微探针毛坯、3-7-3-微探针、3-8-加热激光器、3-9-基底；4-1-CO2激光器、4-2-合束镜、4-3-红光指示器、4-4-聚焦镜、4-5-位移平台、4-6-支架。具体实施方式本专利技术主要用于对微探针进行拉锥和热加工处理，涉及一种微探针加工成形系统及方法。如图1所示：所述的微探针加工成形系统包括微探针毛坯拉制装置和微探针尖端热成形装置两部分。所述的微探针拉制装置如图2所示主要包括支撑模块2-1、进给模块2-2、夹持模块2-3、加热模块2-4。实施例如图3所示，主要包括电控滑轮3-1、牵引索3-2、基座3-3、滚动轴承3-4、拉杆3-5、锁紧螺钉3-6、加热激光器3-8和基底3-9。所述的锁紧螺钉3-6用来将微探杆毛坯3-7-1固定在拉杆3-5上，所述的拉杆3-5在牵引索3-2和电控滑轮3-1的作用下对微探杆毛坯3-7-1施加拉力，所述的加热激光器3-8对拉锥部位进行加热软化，在其共同配合下，能够将微探杆毛坯3-7-1拉制成具有不同的锥角和长-径比的微探针毛坯3-7-2。所述的微探针尖端热成形装置如图4所示为一种激光加热成形装置，主要包括CO2激光器4-1、合束镜4-2、红光指示器4-3、聚焦镜4-4、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微探针加工成形系统，其特征是：包括微探针毛坯拉制装置和微探针尖端热成形装置；所述的微探杆毛坯拉制装置能够将微探杆毛坯拉制成具有不同的锥角和长‑径比的微探针毛坯；所述的微探针尖端热成形装置能够对微探针毛坯尖端进行加热成形。

【技术特征摘要】
1.一种微探针加工成形系统，其特征是：包括微探针毛坯拉制装置和微探针尖端热成形装置；所述的微探杆毛坯拉制装置能够将微探杆毛坯拉制成具有不同的锥角和长-径比的微探针毛坯；所述的微探针尖端热成形装置能够对微探针毛坯尖端进行加热成形。
2.如权利要求1所述的一种微探针加工成形系统，其特征是：所述的微探针毛坯拉制装置主要包括支撑模块（2-1）、进给模块（2-2）、夹持模块（2-3）、加热模块（2-4）；支撑模块（2-1）连接进给模块（2-2），进给模块（2-2）连接夹持模块（2-3）；
所述支撑模块（2-1）包括支撑子模块（2-1-a）和支撑子模块（2-1-b）；所述进给模块（2-2）包括进给子模块（2-2-a）和进给子模块（2-2-b）；所述加持模块（2-3）包括加持子模块（2-3-a）和加持子模块（2-2-b）；支撑子模块（2-1-a）、进给子模块（2-2-a）和夹持子模块（2-3-a）相对于支撑子模块（2-1-b）、进给子模块（2-2-b）和夹持子模块（2-3-b）对称与加热模块（2-4）；代加工微探杆毛坯（3-7-1）的两端分别加持于加持子模块（2-3-a）和加持子模块（2-3-b）上，且对称于加热模块（2-4）。
3.如权利要求1所述的一种微探针加工成形系统，其特征是：所述的微探针尖端热成形装置主要包括CO2激光器（4-1）、合束镜（4-2）、红光指示器（4-3）、聚焦镜（4-4）、位移平台（4-5）、支架（4-6）；所述的激光器（4-1）、合束镜（4-2）和聚焦镜（4-4）的中心位于Y轴上且沿Y轴依次排列，所述的红光指示器（4-3）位于合束镜（4-2）...

【专利技术属性】
技术研发人员：许斌，尹德强，刘乾乾，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51