集群磁流变平面抛光加工技术

基于磁流变效应和集群原理提出集群磁流变效应平面抛光技术,对磁极排布方式、端面形状及其尺寸的磁场特性进行静磁场有限元分析优化,结果表明,选取圆柱平底磁极进行同向规律排布时容易形成由多个独立'微磨头'组成的柔性抛光膜,能实现加工表面与'微磨头'的实际接触面积最大化。通过设置'微磨头'尺寸及数量与工件的接触状态,对K9玻璃、单晶硅和单晶6H-SiC三种硬脆材料基片加工出弧形抛光带,试验验证集群磁流变效应抛光膜的集群特性。对加工表面与抛光盘表面之间的间隙、加工时间、磁感应强度和转速等集群磁流变平面抛光工艺参数进行试验优化,并采取优化工艺对三种硬脆材料进行30 min抛光,K9玻璃表面粗糙度从Ra0.34μm下降到Ra1.4 nm,单晶硅从Ra57.2 nm下降到Ra4 nm,单晶SiC从Ra72.89 nm下降到Ra1.92 nm,均能获得纳米级粗糙度表面。

单晶SiC基片的集群磁流变平面抛光加工

基于集群磁流变效应超光滑平面抛光理论及研制的试验装置,对单晶SiC基片进行了平面抛光试验研究。研究结果表明,金刚石磨料对单晶SiC基片具有较好的抛光效果;加工间隙在1.4mm以内抛光效果较好,30min抛光能使表面粗糙度值减小87%以上;随着加工时间的延长,表面粗糙度越来越小,加工30min时粗糙度减小率达到86.54%,继续延长加工时间,加工表面粗糙度趋向稳定。通过优化工艺参数对直径为50.8mm(2英寸)6H单晶SiC进行了集群磁流变平面抛光,并用原子力显微镜观察了试件加工前后的三维形貌和表面粗糙度,发现经过30min加工,表面粗糙度Ra从72.89nm减小至1.9nm,说明集群磁流变效应超光滑平面抛光用于抛光单晶SiC基片可行有效且效果显著。

晶体的超精密平面抛光

修正环型抛光机用于超精密平面抛光 ,并对沥青抛光进行了运动学分析。基于得到的方程式 ,发现在相同条件下 ,计算出的抛光量和平面度与 60mm直径的玻璃圆板工件的实验值非常一致。提出了用于改善抛光平行度的偏心分布载荷技术。获得了 1 A～ 2 A表面粗糙度及小于 2

大口径平面抛光机精密转台设计

抛光是获得超精密表面的重要手段。在平面抛光过程中,抛光垫类型对应不同的抛光工艺参数,抛光垫的修整精度直接影响工件面形精度,转台对抛光垫的精度具有重要影响,因此,转台系统精度成为衡量一台平面抛光机床的重要技术指标。文中对适用于大口径平面抛光机的精密转台部件进行了优化设计,该转台具有高精度、高稳定性等特点。检测结果及实际应用表明,文中设计的精密数控转台能够满足大口径平面元件高精度、高效率抛光的需要。

均衡压力场平面抛光技术的研究

这里基于弹性力学的接触理论,研究了导向环、工件与抛光垫接触的压力场分布形态,提出了通过改变工件相对夹具的负载比,进行均衡压力场抛光技术的研究,较好地解决了大尺寸硅片的平面加工问题。使用该项技术可使半导体晶片抛光的平面度达到0.25～0.33μm/Φ76mm。

铝合金阳极氧化膜的集群磁流变平面抛光试验研究

为获得抛光均匀的铝合金阳极氧化膜表面,采用集群磁流变平面抛光技术对铝合金阳极氧化膜进行抛光试验,探讨加工间隙、工件转速、抛光盘转速、偏摆幅度、加工时间等加工参数对其表面粗糙度和材料去除率的影响规律。结果表明:随着加工间隙的增大,工件表面粗糙度先减小后增大,材料去除率则递减;随着工件转速或偏摆幅度的增加,工件的表面粗糙度均先迅速减小后缓慢增大,材料去除率则先增加后减小;随着抛光盘转速的增加,工件的表面粗糙度和材料去除率均先减小后增加;随着加工时间的延长,表面粗糙度迅速减小之后趋于稳定。在文中试验条件下,在加工间隙1. 1 mm、工件转速350 r/min、抛光盘转速60 r/min、偏摆幅度10 mm、加工10 min左右时工件表面粗糙度从原始的332. 9 nm下降至5. 2 nm,达到了镜面效果。

介电泳效应平面抛光的电极同层布置方式数值仿真与实验

针对化学机械平面抛光(CMPP)过程中,抛光液受抛光盘旋转离心力作用,抛光液有效利用率低、在抛光盘表面分布不均,从而影响平面抛光效率和质量的问题,提出了一种电极同层布置方式的介电泳平面抛光方法(SLAE-DEPP)。采用COMSOL Multiphysics对电极同层布置方式下封闭式圆环电极和非封闭式圆环电极的电势变化和电场强度平方梯度变化进行仿真,仿真结果表明,非封闭式圆环电极方式的电场强度平方梯度在半径ρ方向和角度θ方向都存在变化,在开口处最大电场强度平方梯度变化约为封闭式电极方式电场强度平方梯度变化的1.5倍。采用非封闭圆环电极同层布置方式制作抛光盘,搭建实验平台进行抛光实验,实验结果表明,与传统CMPP抛光相比,SLAE-DEPP方式抛光直径为76.2 mm硅片,抛光6 h后,工件中心处表面粗糙度Ra从初始690 nm下降到1 nm以下,工件平面度(RMS值)为0.268μm,工件材料去除率(MRR)提高了近27.3%,工件表面去除均匀达到镜面,抛光效率和抛光质量均优于传统CMPP方式。

定偏心锡磨盘超精密平面抛光均匀去除模拟计算(Ⅰ)

定偏心平面抛光中，工件表面各区域材料的均匀去除问题涉及工件加工后的面形。本文从理论上讨论了锡磨盘与工件的转速比、偏心距及转速对工件表面面形的影响，以及工件边缘露出磨盘的情况下，表面的不均匀去除程度。模拟计算结果表明当转速比为１，工件不露出磨盘时，可以实现工件材料的均匀去除。

超光滑高精度微晶玻璃的平面抛光工艺

介绍了一种新型的定偏心式的锡磨盘的超精密平面抛光工艺。在建立了平面材料去除和抛光轨迹的数学模型的基础上，对微晶玻璃进行工艺实验。通过调整影响其精度的工艺装备及工艺参数，能够获得平面度为０．０４～０．０６μｍ ／３０ｍ ｍ ，表面粗糙度为Ｒａ０．３０ｍ ｍ 。

基于PLC的平面抛光机设计

抛光是加工中重要的工序,一般是去除前道工序的加工刀痕、毛刺等,要求工件表面的材料去除均匀,以获得粗糙值较低的光亮表面。研制基于PLC技术的平面抛光机,是为了实现表面抛光自动化、保证工件质量,提高拋光加工的效率。

桌面级精密平面抛光机转台结构设计

研究设计了一种基于圆柱滚子平面推力轴承的新型桌面级精密平面抛光机转台。阐述了转台的总体结构设计,对偏载情况下抛光盘支撑结构与传统抛光盘支撑结构的抛光盘变形进行了有限元分析。制作了转台样机并对其空载与偏载情况下的抛光盘跳动进行了测量与分析。仿真及实验结果表明,所设计新型转台结构与传统抛光盘支撑结构相比具有更好的偏载稳定性;当偏载逐渐增大时,抛光盘动态端跳测量值基本保持稳定。所设计抛光机转台,可在提高抛光效率同时保证抛光面型精度的稳定性。

超精密平面抛光关键技术研发及产业应用

本项目对超精密平面抛光基础理论、关键技术和装备开展了系统的研究和开发工作,并取得了重要突破：（1）发明了半固着软质磨粒CMP技术,建立了对环境无污染的高效无损伤抛光工艺,抛光效率比传统CMP技术提高6倍.（2）创立了抛光均匀性分析评价方法,开发了抛光盘平面精度保持技术和在线修整技术,保证了平面加工精度的稳定性.（3）开发了抛光速度、抛光压力、抛光盘转角等抛光工艺参数精确控制技术、抛光工艺专家数据库,以及创新的精密机械结构,保证了抛光质量的稳定性.（4）综合集成以上关键技术成果,研制了自动化程度高、加工质量稳定性好的超精密平面抛光机系列产品.

K-204、KM-204精密平面抛光机

K-204、KM-204精密平面抛光机是国内首家研制成功的一种适用于光学玻璃、硅、锗、金属等材料的平面研磨和抛光的新型机床,是光学、电子行业厂家技术改造,推广新工艺新技术的必不可少的设备。

大抛光模磁流变超光滑平面抛光技术研究

近年来,随着信息电子技术、光电技术及半导体照明技术的迅速发展,超光滑平面元器件需求越来越大,这些表面要求达到亚纳米级表面粗糙度、微米级面形精度且无表面和亚表面损伤,传统超精密抛光技术由于耗时、成本高、易产生表面损伤,难以满足大批量生产的要求。磁流变加工被认为是一种极具前景的获取低损伤镜面的技术手段,然而,传统磁流变加工方法抛光点面积小,加工效率低。为解决上述问题,本文在比较分析国内外超光滑表面加工技术的基础上。

基于双平面研磨方法的圆柱滚子抛光实验研究

圆柱滚子的表面质量对轴承的性能、寿命有重要的影响。本文在双平面研磨机上结合绒布抛光垫对圆柱滚子表面进行了抛光。经过20 min时间的抛光,圆柱滚子表面质量得到了极大的改善,获得了镜面加工效果,并且圆柱滚子的圆度有了0.3μm的提高。实验结果表明了基于双平面研磨机上的圆柱滚子抛光实验可以略微改善工件圆度,有效地提高圆柱滚子表面质量。

大平面板材抛光均匀性优化研究

本文分析了大平面机械抛光运动过程,以Preston假设为基础,建立了大平面机械抛光均匀性的仿真模型,研究工艺参数对磨抛均匀性和效率的影响规律。发现在磨头转速确定的情况下,板材进给速度是决定磨抛均匀性和效率的主要因素,并获得了在不同进给速率下的最优工艺参数组合。进一步采用科达SML系列连续磨机对人造石板材进行抛光实验,研究抛光后板材的光泽度分布规律。

光学工艺──平面抛光和检验

光学工艺──平面抛光和检验李志超上一讲所述磨砂完成之后即可进入下一步抛光工序。现行抛光工艺是牛顿发明的，要点是利用沥青盘和红粉。红粉就是氧化铁粉。现在还有白粉，即氧化林粉，价格高，业余不必用。如无光学加工专用红粉，颜料店卖的铁红粉可以代用，用时装奶瓶...

平面高速抛光应用初探

将ＪＰ０３０．２双轴精磨抛光机用于我厂７×、１２×望远镜棱镜的抛光，在对光洁度、光圈、角度等做出保证后，使生产效率大幅度提高。

气囊抛光过程的运动精度控制

针对用于球面、非球面光学元件超精密光学加工的气囊抛光技术,提出了一套控制抛光过程中气囊运动精度的方法。该方法通过控制加工单元的温度,保证抛光过程中设备运动精度达到50μm;使用坐标传递法,使检测数据二维方向对准不确定度达到0.30-0.70mm。另外,基于磨头去除量估计与反馈修正法,提高精抛过程面形误差收敛效率。最后,通过磨头探测校准法,将磨头与加工工件法向位置精度提高至10μm。实际抛光实验显示：使用运动精度控制法在280mm口径的平面精密抛光中获得的面形加工精度为0.8nm（RMS）,在160mm口径的凹球面精密抛光中获得的面形加工结果为1.1nm（RMS）,实现了超高精度面形修正的目的,为超高精度球面、非球面光学元件加工提供了一套行之有效的方法。该方法同样适用于其他接触式小磨头数控抛光方法。

智能型纳米级抛光机的控制系统

介绍了智能型纳米级抛光机的智能控制系统 ,对其实现方法进行了研究 ,分析了智能控制系统的组成 ,提出并建立了基于专家控制系统的解决方案。采用WindowsCE软件平台 ,图形化界面功能指示 ,以及采用高可靠性的实时操作系统、超级数模混合RISC嵌入式处理器、高精度光栅传感器、无级调速、无刷直流电动机驱动等技术 。