[发明专利]一种针对梯度功能研抛盘的加工测试装置及其测试方法

说明书

本发明公开了一种针对梯度功能研抛盘的加工测试装置及其测试方法，包括研抛盘、负载加压装置、整体机架和调速测试装置；负载加压装置包括测试支架、X轴伺服电机、X轴丝杠传动模块、X轴滑动块、Y轴伺服电机、Y轴丝杠传动模块、Y轴滑动块、负载固定夹具、S型力测量传感器、薄膜力传感器、测试夹具和测试脆性材料工件，调速测试装置包括Y轴外轴、手动调速箱、X轴、第一圆锥齿轮、第二圆锥齿轮、轴承、轴承支撑架、联轴器和调速电机，本发明通过结构设计达到在一个实验平台上同时进行四组实验；通过一次实验增加实验组数，相对减小实验时间；10小时后，利用粗糙度检测仪对工件表面粗糙度检测、利用天平称重法计算材料去除率。

技术领域

本发明涉及超精密加工技术领域，更具体的说，尤其涉及一种针对梯度功 能研抛盘的加工测试装置及其测试方法。

背景技术

蓝宝石、YAG晶体、特种陶瓷、晶体材料等硬脆性材料具有硬度高、熔点 高，热稳定性好和化学性质稳定等优良特性，在国防、航空航天、工业以及生 活领域中得到广泛应用。而在对硬脆性材料的研磨抛光加工过程中，经常会在 晶片表面留下裂纹、断裂带、凹坑、凸起和夹杂物等表面缺陷，通过研究可将 表面缺陷分为以下几种类型：

1)凹缺陷，即向内的缺陷，如沟槽、划道、裂纹、鸦爪、边缘崩边、缺 口、凹坑和条纹等；

2)凸缺陷，即向外的缺陷，如火山口、夹杂物、飞边、附着物和小丘等；

3)混合缺陷，即部分向外和部分向内的缺陷，如环形坑、折叠、划痕、 切削残余等；

4)区域缺陷和外观缺陷，即几何尺寸很难测量的缺陷，如划痕、腐蚀、磨 曲、麻点、裂纹、斑点和斑纹。

当硬脆性材料作为一种衬底材料时，研磨和抛光占有非常重要的工序地位， 在注重加工效率的同时，重点关注表面粗糙度、材料去除率、表层损伤、残余 应力、平坦度(面型精度)等技术参数。目前，当硬脆性材料作为一种衬底材 料时，可采用基于梯度功能研磨盘的硬脆材料均匀去除的新型超精密加工技术， 该技术利用制备各个分区内沿径向方向弹性模量梯度变化的梯度功能研抛盘来 进行工件加工，由于该技术属于新兴技术，在已经取得相关技术突破的同时， 也存在一些不容忽视的问题，该新技术提出的均匀性去除会导致研抛盘磨损不 一致，以及研抛盘自身磨料选择、工艺参数控制不当就会造成基片表面产生过 重划痕和损伤，而目前现有的实验装置对这种新型超精密加工技术无法提供完 整的工艺实验测试。

发明内容

本发明的目的在于解决现有的实验装置对新型超精密加工技术无法提供完 整的工艺实验测试的问题，设计了一种针对梯度功能研抛盘的加工测试装置， 该装置提供一套适用于蓝宝石一类硬脆材料在基于梯度功能研磨盘中均匀去除 的新型超精密加工技术下进行工艺测试的方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种针对梯度功能研抛盘的加 工测试装置，包括具有梯度功能的研抛盘、负载加压装置、整体机架和调速测 试装置；

所述具有梯度功能的研抛盘将传统的研磨盘分隔成多个一级环库，每个一 级环库中的环都有按照弹性模量的大小从小到大储备的弹性模量不同的研抛 盘，每个一级环的外半径等于下一个环的内半径，所有环的厚度均相等；