CN111546229B - 研磨设备、研磨治具及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种研磨设备、研磨治具及其使用方法。研磨治具包括：底座，开设有容纳槽，用于盛装样品和包裹于样品外部的树脂；和调节组件，包括螺柱和固定套筒，所述固定套筒套设于所述螺柱，且与所述螺柱螺纹连接，当所述螺柱相对于所述固定套筒旋转时，所述螺柱能够沿轴向移动并带动所述样品相对所述底座运动。上述研磨治具通过螺柱和固定套筒的配合，能够调节样品相对于底座的位置，有利于精准控制样品的研磨位置。

Description

研磨设备、研磨治具及其使用方法

技术领域

本发明涉及机械研磨抛光技术领域，特别是涉及研磨设备、研磨治具及其使用方法。

背景技术

机械研磨抛光是利用研磨盘对工件表面进行物理磨削处理。研磨盘上粘接有一层砂纸或抛光布，砂纸上附着有氧化铝、二氧化硅、钻石颗粒等磨粒，可根据不同用途选择不同尺寸的磨粒。一般研磨过程多采用人工方式进行，操作人员手持镶埋工件的环氧树脂块，对工件施加一定的压力，使得工件与研磨盘表面接触以实现研磨，并通过人眼观察判断研磨成果是否符合要求。该种加工方式，无法精准控制研磨位置，可能会出现研磨超出指定位置的情况，影响加工良率。

发明内容

基于此，有必要针对人工研磨无法精准控制研磨位置的问题，提供一种研磨设备、研磨治具及其使用方法。

一种研磨治具，包括：

底座，开设有容纳槽，用于盛装样品和包裹于样品外部的树脂；和

调节组件，包括螺柱和固定套筒，所述固定套筒套设于所述螺柱，且与所述螺柱螺纹连接，当所述螺柱相对于所述固定套筒旋转时，所述螺柱能够沿轴向移动并带动所述样品相对所述底座运动。

在其中一个实施例中，所述调节组件还包括活动套筒，所述活动套筒连接于所述螺柱，所述固定套筒的轴向设有若干第一刻度线，所述活动套筒的周向设有若干第二刻度线，当活动套筒带动所述螺柱相对所述固定套筒旋转时，根据所述第一刻度线和所述第二刻度线能够读出所述螺柱沿轴向移动的距离。

在其中一个实施例中，所述研磨治具还包括止动旋钮，用于固定所述螺柱和所述固定套筒的相对位置。

在其中一个实施例中，所述研磨治具还包括承载板，所述承载板设于所述容纳槽内，且连接于所述螺柱。

在其中一个实施例中，所述研磨治具还包括固定柱和弹性件，所述固定柱一端连接于所述固定套筒，另一端连接于所述底座，所述固定柱形成有腔体，所述弹性件穿设于所述腔体，且所述弹性件一端连接于所述螺柱，另一端穿过所述底座并与所述承载板相连。

在其中一个实施例中，所述承载板和所述底座活动配合，当所述螺柱朝靠近所述底座的方向运动并对所述弹性件产生挤压作用时，所述承载板和所述底座相互锁定；当所述螺柱运动到位后，所述承载板和所述底座解除锁定。

在其中一个实施例中，所述承载板设有卡合部，所述卡合部卡接于所述底座，以使所述承载板和所述底座相互锁定，所述底座开设有配合孔，当所述底座和所述承载板相对转动并使所述卡合部与所述配合孔相对准，所述承载板和所述底座解除锁定。

在其中一个实施例中，所述承载板背离所述底座的一侧设有若干连接部。

一种所述研磨治具的使用方法，包括以下步骤：

将样品放置于所述容纳槽，向所述容纳槽内注入固化液，固化液冷却固化后形成包裹于样品外部的树脂；

旋转螺柱，所述螺柱沿轴向移动并推动所述样品相对底座运动，以使所述样品的待研磨部分露出于所述底座。

一种研磨设备，包括所述的研磨治具。

上述研磨治具，当所述螺柱相对于所述固定套筒旋转时，所述螺柱能够沿轴向移动并带动所述承载板相对所述底座运动。螺柱相对固定套筒旋转一周，同时螺柱相对固定套筒前进或后退一个螺距值。螺柱运动的过程中，能够带动样品相对底座发生位移。本发明通过螺柱和固定套筒的配合，能够调节样品相对于底座的位置，有利于精准控制样品的研磨位置。

附图说明

图1为一实施例中研磨设备的示意图；

图2为图1所示研磨设备中研磨治具的截面图；

图3为图2所示研磨治具的底座和承载板的俯视图；

图4为图3沿B-B方向的剖视图；

图5为图2所示研磨治具的弹性件、第一压阀及第二压阀的结构示意图。

主要元件符号说明：

300—样品，310—树脂，210—转盘，100—研磨治具，10—底座，11—容纳槽，12—配合孔，13—滑槽，20—承载板，21—连接部，22—卡合部，30—调节组件，31—螺柱，311—粗纹螺柱，312—细纹螺柱，32—固定套筒，32a—第一刻度线，33—活动套筒，33a—第二刻度线，331—第一套筒，332—第二套筒，40—止动旋钮，50—固定柱，51—缓冲套，60—弹性件，71—第一压阀，72—第二压阀，71a/72a—U型槽。

如下具体实施方法将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

一种研磨设备，用于对样品进行机械研磨抛光。具体的，请参阅图1，研磨设备包括研磨治具100和转盘210，研磨治具100位于转盘210的上方，研磨治具100用于固定样品并对样品施加一定的作用力，以使样品与转盘210表面相抵接。转盘210表面设置一层附着有氧化铝、二氧化硅、钻石颗粒等磨粒的砂纸或抛光布，在转盘210旋转过程中，磨粒与样品相互摩擦，即可对样品表面进行物理磨削处理。

例如，在对样品进行金相检测时，需要对样品进行研磨，直至露出样品的待观察区域，而后利用显微镜进行观察。在实际操作中，由于各种因素，经常会出现研磨过量的问题，即样品的待观察区域被研磨掉了，导致无法检测。

请结合图1和图2，图1示出了本发明一实施例中的研磨治具100的结构示意图，图2示出了研磨治具的截面图。本发明一实施例提供的研磨治具100，可精准控制样品300的研磨位置，避免出现研磨过量的问题。

研磨治具100包括底座10、承载板20、调节组件30及止动旋钮40。

底座10整体呈圆柱状，底座10中部开设有容纳槽11。在实际生产中，待研磨的样品300尺寸通常较小，其中一种解决方案是将样品300镶埋于树脂310中，操作人员可握持树脂310部分，方便对样品300进行研磨。具体到本实施例，底座10可单独用作树脂310镶埋模具，将样品300放置于底座10，然后向容纳槽11内注入固化液。其中，固化液为环氧树脂和固化剂的混合物，固化液可在室温下快速固化形成树脂310，从而使样品300被镶埋固定于树脂310内。或者，底座10也可与其他模具配合使用，以将样品300镶埋于树脂310内。

承载板20设于容纳槽11内，用于承载树脂310和镶埋于树脂310内的样品300。承载板20在外力作用下可相对于底座10发生运动，进而带动样品300相对于底座10运动，使得样品300待研磨的部分露出于底座10，以便对样品300进行研磨处理。需要说明的是，在初始状态，即将样品300镶埋于树脂310前，样品300的一端与底座10的边缘保持齐平，可以底座10的边缘作为基准，根据样品300待研磨的厚度，调节样品300与底座10的相对位置。

在一实施例中，承载板20背离底座10的一侧设有若干连接部21，在将样品300镶埋于树脂310的过程中，连接部21被树脂310包裹，可有效增加树脂310与承载板20的连接强度，避免树脂310与承载板20相脱离。具体的，该连接部21例如可以是L形、T字形或弧形。连接部21具有勾状结构，该勾状结构被包裹于树脂310内部，提高树脂310与承载板20之间的附着力。可以理解的，连接部21与承载板20可设计为一体结构。或者，连接部21与承载板20采用分体结构设计，可通过螺钉或者胶水等将连接部21固定于承载板20上。在其他实施例中，也可选择增加承载板20表面的粗糙度的方式，增大树脂310与承载板20之间的附着力。

需要说明的是，在一些实施例中，也可不设置承载板20，树脂310附着于底座10内的其他元件上。

调节组件30包括螺柱31和固定套筒32，固定套筒32套设于螺柱31，且与螺柱31螺纹连接。当螺柱31相对于固定套筒32旋转，螺柱31同时能够沿其自身轴线方向移动并带动承载板20相对底座10运动。螺柱31和固定套筒32螺纹配合，具体的，固定套筒32形成有内螺纹，螺柱31形成有外螺纹，内螺纹与外螺纹相啮合，以使螺柱31与固定套筒32螺纹连接。螺柱31相对固定套筒32旋转一周，同时螺柱31相对固定套筒32前进或后退一个螺距值。在一实施例中，螺柱31穿过底座10并与承载板20相连接。螺柱31运动的过程中，能够带动承载板20相对底座10发生位移。本发明通过螺柱31和固定套筒32的配合，能够调节样品300相对于底座10的位置，有利于精准控制样品300的研磨位置。可以理解的，螺距是指螺柱31上所形成的相邻外螺纹的间距。

调节组件30还包括活动套筒33，活动套筒33连接于螺柱31。操作人员可握持住活动套筒33，以便旋转螺柱31。

请参阅图1，固定套筒32的轴向设有若干第一刻度线32a，活动套筒33的周向设有若干第二刻度线33a，当活动套筒33带动螺柱31相对固定套筒32旋转时，根据第一刻度线32a和第二刻度线33a能够读出螺柱31沿轴向移动的距离。相邻两个第一刻度线32a的间距为螺柱31的螺距值，活动套筒33的周向设有若干个等间距的第二刻度线33a。在一实施例中，螺柱31的螺距为0.5mm，相邻的两个第一刻度线32a的间距等于螺距值即0.5mm，活动套筒33的周向刻有50个等间距的第二刻度线33a，两个相邻的第二刻度线33a的间距为0.01mm。螺柱31转动的整圈数由固定套筒32上的第一刻度线32a去测量，不足一圈的部分由活动套管周边的第二刻度线33a去测量，其测量精度可精确至千分之一毫米。固定套筒32上设置有第一刻度线32a，活动套筒33上设置有第二刻度线33a，能够更为直观地读取螺柱31的移动距离，便于调节样品300相对于底座10的位置。

根据样品300待研磨位置与底座10的边缘的距离，得出螺柱31的轴向位移值A，旋转活动套筒33，直至固定套筒32上第一刻度线32a和活动套筒33上第二刻度线33a的总读数值为A时，则表明已调节到位。

螺柱31包括相连接的粗纹螺柱311和细纹螺柱312，活动套筒33包括第一套筒331和第二套筒332，第一套筒331与粗纹螺柱311螺纹连接，第二套筒332与细纹螺柱312螺纹连接。旋转第一套筒331可对螺柱31进行粗调，旋转第二套筒332可对螺柱31进行细调，可提高调节效率。可以理解的，粗纹螺柱311和细纹螺柱312的区别在于，粗纹螺柱311的螺距大于细纹螺柱312的螺距，粗纹螺柱311旋转一周的轴向位移大于细纹螺柱312旋转一周的轴向位移。

研磨治具100还包括止动旋钮40，用于固定螺柱31和固定套筒32的相对位置。当样品300调节到位后，可通过止动旋钮40固定螺柱31和固定套筒32的相对位置。具体的，止动旋钮40的主体部分为销钉，销钉螺纹连接于固定套筒32并抵接于螺柱31。

研磨治具100还包括固定柱50，固定柱50一端连接于固定套筒32，另一端连接于底座10。固定柱50用于实现固定套筒32和底座10的刚性连接，换言之，固定套筒32和底座10的间距为固定值。固定柱50外部设有缓冲套51，研磨治具100在使用过程中，操作人员可一手握持缓冲套51，另一只手旋转活动套筒33，以调节样品300相对于底座10的位置。

在一实施例中，螺柱31穿设于固定柱50，并连接于承载板20，即螺柱31与承载板20直接连接。

在另一实施例中，研磨治具100还包括弹性件60，固定柱50形成有腔体52，弹性件60穿设于腔体52，且弹性件60一端连接于螺柱31，另一端穿过底座10并与承载板20相连。螺柱31与承载板20通过弹性件60实现了间接连接，弹性件60位于螺柱31和承载板20之间，能够起到缓冲作用，避免螺柱31对承载板20以及样品300施力不均而影响研磨质量。弹性件60具体可以是橡胶、海绵或压缩弹簧。

在本实施例中，承载板20和底座10活动配合，承载板20和底座10上设有相互匹配的结构，使得承载板20和底座10具有相互锁定以及解除锁定两种状态。请参阅图2，承载板20和底座10处于相互锁定的状态，承载板20和底座10在螺柱31的轴向(即图中所示的X方向)位移为0。请参阅图3和图4，承载板20和底座10处于解开锁定的状态，此时，承载板20能够相对底座10沿图中所示的X方向运动。为防止承载板20和样品300对螺柱31的作用力影响调节精度，在调节过程中使承载板20和底座10处于相互锁定的状态，此时，承载板20和样品300的重力由固定柱50承担，承载板20和底座10沿螺柱31轴向的位移为0。具体的，底座10开设有配合孔12，承载板20设有卡合部22。承载板20上的卡合部22和底座10上的配合孔12相互错开时，卡合部22卡接于底座10，承载板20和底座10相互锁定。底座10和承载板20相对转动并使卡合部22与配合孔12相对准，卡合部22能够沿配合孔12移动，承载板20和底座10解除锁定。需要说明的是，底座10上还开设有与配合孔12相连通的滑槽13，承载板20与底座10相对运动时，卡合部22能够沿滑槽13移动。

在其他实施例中，承载板20与底座10之间无直接配合关系。承载板20设于容纳槽11内，并连接于螺柱31。承载板20可在螺柱31的带动下相对底座10运动。

在一实施例中，弹性件60为压缩弹簧，为方便安装，研磨治具100还包括第一压阀71和第二压阀72，第一压阀71设于弹性件60靠近螺柱31的一端，第二压阀72设于弹性件60靠近底座10的一端。压缩弹簧的数量为1个或2个，当压缩弹簧的个数为2时，其中一个压缩弹簧的尺寸大于另一个压缩弹簧的尺寸，大尺寸的压缩弹簧套设于小尺寸的压缩弹簧的外部。请参阅图5，第一压阀71和第二压阀72内设置U型槽71a/72a，压缩弹簧的端部容纳于U型槽71a/72a内，U型槽71a/72a能够限定压缩弹簧在垂直于螺柱31轴向的位移，即图5所示X轴方向。进一步地，压缩弹簧的两端为张开磨平或闭合磨平的形式，以增加与第一压阀71、第二压阀72的接触面积，从而使样品300受力均匀。

底座10与固定柱50可拆卸连接，弹性件60与承载板20可拆卸连接，将底座10和承载板20与固定柱50、弹性件60进行拆解，即底座10和承载板20可作为单独的组件使用，方便采用底座10作为树脂310镶埋模具。将底座10容纳槽11的开口朝上设置，将样品300放置于底座10，然后向容纳槽11内注入固化液，固化液可在室温下快速固化形成树脂310，样品300即被镶埋固定于树脂310内。

在一实施例中，研磨治具100包括承载板20，第二压阀72设于弹性件60和承载板20之间，第二压阀72与承载板20可拆卸连接。在其他实施例中，研磨治具100不包括承载板20，第二压阀72用于承载样品300和树脂310的重量，在镶埋过程中，树脂310附着于第二压阀72上。

一种研磨治具100的使用方法，包括以下步骤：

S100：将样品300放置于底座10的容纳槽11中，向容纳槽11内注入固化液，固化液冷却固化后形成包裹于样品300外部的树脂310。

由于底座10与固定柱50可拆卸连接，弹性件60与承载板20可拆卸连接，将底座10与固定柱50、承载板20与弹性件60进行拆解，即底座10和承载板20可作为单独的组件使用，方便采用底座10作为树脂310镶埋模具。将底座10容纳槽11的开口朝上设置，将样品300放置于底座10，然后向容纳槽11内注入固化液，固化液可在室温下快速固化形成树脂310，样品300即被镶埋固定于树脂310内。

S200：旋转螺柱31，螺柱31沿轴向移动并推动样品300相对底座10运动，以使样品300的待研磨部分露出于底座10。

具体的，调节组件30包括活动套筒33，活动套筒33连接于螺柱31。操作人员可握持住活动套筒33，以便旋转螺柱31。由于螺柱31与固定套筒32螺纹配合，当螺柱31相对固定套筒32旋转一周时，螺柱31相对于固定套筒32在轴向产生一个螺距的位移，进而推动样品300相对底座10移动。

根据样品300待研磨位置与底座10的边缘的距离，得出螺柱31的轴向位移值A，旋转活动套筒33直至固定套筒32和活动套筒33上的读数值为A时，则表明已调节到位。进一步地，在调节过程中，先旋转第一套筒可对螺柱31进行粗调，再旋转第二套筒可对螺柱31进行细调，可提高调节效率。

该研磨治具100的使用方法还包括：

S300：拧紧止动按钮，以固定螺柱31和固定套筒32的相对位置。

调节到位后，需要通过止动按钮固定螺柱31和固定套筒32的相对位置，以避免螺柱31在重力作用下相对固定套筒32产生位移，而影响样品300的研磨精度。

上述研磨治具100在使用过程中，螺柱31相对于固定套筒32旋转，螺柱31同时能够沿其自身轴线方向移动并带动承载板20相对底座10运动。螺柱31和固定套筒32螺纹配合，螺柱31相对固定套筒32旋转一周，同时螺柱31相对固定套筒32前进或后退一个螺距值。螺柱31运动的过程中，能够带动承载板20相对底座10发生位移。通过螺柱31和固定套筒32的配合，能够调节样品300相对于底座10的位置，有利于精准控制样品300的研磨位置。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种研磨治具，其特征在于，包括：

底座，开设有容纳槽，用于盛装样品和包裹于样品外部的树脂；和

调节组件，包括螺柱和固定套筒，所述固定套筒套设于所述螺柱，且与所述螺柱螺纹连接，当所述螺柱相对于所述固定套筒旋转时，所述螺柱能够沿轴向移动并带动所述样品相对所述底座运动；

所述研磨治具还包括承载板，所述承载板设于所述容纳槽内，且连接于所述螺柱；

所述研磨治具还包括固定柱和弹性件，所述固定柱一端连接于所述固定套筒，另一端连接于所述底座，所述固定柱形成有腔体，所述弹性件穿设于所述腔体，且所述弹性件一端连接于所述螺柱，另一端穿过所述底座并与所述承载板相连；

所述承载板和所述底座活动配合，当所述螺柱朝靠近所述底座的方向运动并对所述弹性件产生挤压作用时，所述承载板和所述底座相互锁定；当所述螺柱运动到位后，所述承载板和所述底座解除锁定；

所述承载板设有卡合部，所述卡合部卡接于所述底座，以使所述承载板和所述底座相互锁定，所述底座开设有配合孔，当所述底座和所述承载板相对转动并使所述卡合部与所述配合孔相对准，所述承载板和所述底座解除锁定。

2.根据权利要求1所述的研磨治具，其特征在于，所述调节组件还包括活动套筒，所述活动套筒连接于所述螺柱，所述固定套筒的轴向设有若干第一刻度线，所述活动套筒的周向设有若干第二刻度线，当活动套筒带动所述螺柱相对所述固定套筒旋转时，根据所述第一刻度线和所述第二刻度线能够读出所述螺柱沿轴向移动的距离。

3.根据权利要求2所述的研磨治具，其特征在于，所述螺柱包括相连接的粗纹螺柱和细纹螺柱，所述活动套筒包括第一套筒和第二套筒，所述第一套筒与所述粗纹螺柱螺纹连接，所述第二套筒与所述细纹螺柱螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的研磨治具，其特征在于，所述研磨治具还包括止动旋钮，用于固定所述螺柱和所述固定套筒的相对位置。

5.根据权利要求1所述的研磨治具，其特征在于，所述固定柱外部设有缓冲套，以供用户手持。

6.根据权利要求1所述的研磨治具，其特征在于，所述底座呈圆柱状，所述容纳槽开设于所述底座的中部。

7.根据权利要求1所述的研磨治具，其特征在于，所述承载板背离所述底座的一侧设有若干连接部。

8.根据权利要求7所述的研磨治具，其特征在于，所述连接部具有勾状结构，所述勾状结构用于被样品外部的树脂包裹。

9.一种如权利要求1-8任一项所述研磨治具的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

将样品放置于所述容纳槽，向所述容纳槽内注入固化液，固化液冷却固化后形成包裹于样品外部的树脂；

旋转螺柱，所述螺柱沿轴向移动并推动所述样品相对底座运动，以使所述样品的待研磨部分露出于所述底座。

10.一种研磨设备，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的研磨治具。

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