[发明专利]可主动驱动的悬浮基盘抛光装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种可主动驱动的悬浮基盘抛光装置。

背景技术

研磨是在刚性研具（如铸铁、锡、铝等软质金属或者硬木、塑料等）上注入不同规格磨料，在一定的压力下，通过研具和工件的相对滑动，借助磨粒的切削去除加工表面微量材料的。

原有平面研磨设备是一种在线修正的加工方法，主要依靠修正环和基盘上的工件抛光盘的内边和外边的摩擦力而产生自转的，是一种非主动驱动修正环和基盘的研磨设备，如图1和图2所示。这套平面研磨设备由保持架，工件，基盘，修正环，载荷块，抛光盘和主轴驱动设备构成。工件贴于基盘上，通过主轴带动研磨盘转动从而完成基盘和研磨盘的相对滑动，通过这种方式带动磨料去除工件表面材料。但经过实践的证明，该设备存在以下两种问题：

（1）这种研磨抛光设备是一种非主动驱动修正环和基盘的抛光装置，在该装置中由于抛光盘外边的线速度大于内边的线速度。故外边靠摩擦力带动基盘和修正环的速度也越大。修正环和基盘处在抛光盘的内边和外边由摩擦力产生的速度不同而进行自转，由于摩擦力的大小会受到抛光盘表面状况的影响，而抛光盘表面状况具有很大的不确定性（主要是由加磨料的时机引起的），所以这种抛光方法会造成抛光盘的旋转速度不均匀，从而影响抛光质量。

（2）超精密加工中，常需要获得加工变质层少、超光滑的表面，而这种表面的形成取决于磨粒与工件表面的接触状态。由于非主动驱动修正环和基盘的研磨抛光设备磨料与工件表面是刚性接触状态，所以其产生的损伤层厚度较软件接触的流体抛光技术较大。

流体抛光技术为软性接触从而成为获得变质层少、超光滑表面的重要手段。流体抛光技术相继出现了浮法抛光、浴法抛光、弹性发射抛光、磁流体抛光、电流变液抛光、磁流变液抛光、流体振动抛光、超声波磁流变复合抛光、射流抛光、液体喷射及其复合抛光法。这些方法存在着经济成本高、控制系统复杂、去除率低等缺点。

为了克服上述非主动驱动修正环和基盘的研磨抛光设备的表面质量不高的问题，专利申请号（200910153716.4）提出主动驱动研磨装置的修正环驱动机构，如图3所示。该机构可以克服在线修正驱动研磨装置的非主动驱动、研磨精度较低、成本高的不足，并且能够获得较高的表面质量。但是该装置在超精密研磨抛光中还是无法克服刚性接触所产生的加工变质层的问题。

发明内容

为了克服现有研磨抛光设备中存在的加工变质层厚度大、表面质量不高的问题，本发明提供了一种磨料和工件软性接触使加工变质层厚度变小，同时又能获得较高的表面质量的可主动驱动的悬浮基盘抛光装置。

本发明采用的技术方案是：

可主动驱动的悬浮基盘抛光装置，包括主动驱动研磨传动装置、悬浮基盘、修正环和研磨盘，所述主动驱动研磨传动装置与所述修正环固定连接且带动所述修正环旋转；所述修正环通过固定件固定在所述研磨盘上且能绕固定中心线转动；所述悬浮基盘卡在所述修正环内，其特征在于：所述悬浮基盘沿圆周方向设有多个楔形槽，所述楔形槽中充满抛光液；所述修正环带动所述悬浮基盘回转运动，所述悬浮基盘在回转运动下产生液体动压使工件浮起，所述的工件与抛光液磨料相接触。

进一步，所述悬浮基盘的外径与所述修正环的内径相同。

本发明使用时，加工工件用石蜡黏贴于悬浮基盘的非楔形槽平面，将非楔形表面贴有工件的悬浮基盘（用石蜡可以将工件如硅片，蓝宝石薄片等）卡在修正环内，同时将表面贴有工件的悬浮基盘设有工件的一面放在研磨盘上即可。修正环通过摩擦力带动悬浮基盘一起转动，在一定速度下，根据动压浮离原理，悬浮基盘的楔形槽中的液体产生动压（也称动压推力轴承工作原理），使得工件浮起一个高度H，从而达到工件与抛光液磨料的软件接触的目的。由于此时工件的载体为平面基盘，所以抛光液中的颗粒与工件表面刚性接触，使得工件加工后产生损伤层。

本发明的理论依据与技术构思：