多點接觸微納加工設備的力檢測及控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn).pdf

1、納米技術(shù)在微電子技術(shù)、生物醫(yī)學、國防科技等領(lǐng)域嶄露頭角，迅速發(fā)展成為21世紀最具有廣闊發(fā)展前景的新技術(shù)。納米加工技術(shù)是納米技術(shù)走向應用的載體。隨著納米技術(shù)的飛速發(fā)展，多種納米加工方法應運而生。摩擦誘導加工方法作為一種低成本的方法，具有巨大發(fā)展?jié)摿Α?br>　　本文以第一代摩擦誘導微米級加工設備為藍本，對其力檢測和控制系統(tǒng)進行設計，研制出自動化程度更高、功能更豐富的第二代加工設備。與第一代設備相比，除了可實現(xiàn)上一代設備基本功能外，還可以實

2、時檢測加工過程中的摩擦力信號，對介于宏觀和微觀之間狀態(tài)的材料表面摩擦、磨損情況進行研究。第二代的設備具有加工效率更高、加工質(zhì)量更好、操作更為簡便等優(yōu)點。本文的主要工作和結(jié)論如下:
　　1.研制了高精度載荷和摩擦力信號采集系統(tǒng)。在摩擦誘導加工過程中，載荷對加工結(jié)果影響顯著;此外，摩擦力能反映掃描過程中針尖與樣品的摩擦狀態(tài)，此二者的精確檢測對獲得良好的加工結(jié)果和后續(xù)研究意義重大。力信號采集機構(gòu)是將力信號轉(zhuǎn)換為計算機可以識別的數(shù)字信號的

3、裝置，設計采用激光位移傳感器檢測正應力，電阻應變片檢測摩擦力。
　　2.設計和加工了雙向受力形變懸臂。懸臂結(jié)構(gòu)與可靠性對力檢測結(jié)果具有顯著影響，為更好地研究設備加工過程中針尖與樣品的實時接觸狀況，設計了可同時在法向和切向產(chǎn)生形變的組合式平行雙簧片懸臂梁，該懸臂梁法向、切向形變相互獨立，各不影響，保證懸臂位移真實地反映其受力大小。
　　3.實現(xiàn)了載荷的自動控制。第一代設備中手動加載方式的加工效率和可控性較低，因此在第二代設備中