[實用新型]可主動驅動的懸浮基盤拋光裝置

有效

• 申請號: 201220202776.8
• 申請日: 2012-05-07
• 公開（公告）號: CN202592197U
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 文東輝;潘國慶;馬利;冷巧輝
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B24B37/00
• 分類號: B24B37/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術領域

本實用新型涉及一種可主動驅動的懸浮基盤拋光裝置。

背景技術

研磨是在剛性研具（如鑄鐵、錫、鋁等軟質金屬或者硬木、塑料等）上注入不同規格磨料，在一定的壓力下，通過研具和工件的相對滑動，借助磨粒的切削去除加工表面微量材料的。

原有平面研磨設備是一種在線修正的加工方法，主要依靠修正環和基盤上的工件拋光盤的內邊和外邊的摩擦力而產生自轉的，是一種非主動驅動修正環和基盤的研磨設備，如圖1和圖2所示。這套平面研磨設備由保持架，工件，基盤，修正環，載荷塊，拋光盤和主軸驅動設備構成。工件貼于基盤上，通過主軸帶動研磨盤轉動從而完成基盤和研磨盤的相對滑動，通過這種方式帶動磨料去除工件表面材料。但經過實踐的證明，該設備存在以下兩種問題：

（1）這種研磨拋光設備是一種非主動驅動修正環和基盤的拋光裝置，在該裝置中由于拋光盤外邊的線速度大于內邊的線速度。故外邊靠摩擦力帶動基盤和修正環的速度也越大。修正環和基盤處在拋光盤的內邊和外邊由摩擦力產生的速度不同而進行自轉，由于摩擦力的大小會受到拋光盤表面狀況的影響，而拋光盤表面狀況具有很大的不確定性（主要是由加磨料的時機引起的），所以這種拋光方法會造成拋光盤的旋轉速度不均勻，從而影響拋光質量。

（2）超精密加工中，常需要獲得加工變質層少、超光滑的表面，而這種表面的形成取決于磨粒與工件表面的接觸狀態。由于非主動驅動修正環和基盤的研磨拋光設備磨料與工件表面是剛性接觸狀態，所以其產生的損傷層厚度較軟件接觸的流體拋光技術較大。

流體拋光技術為軟性接觸從而成為獲得變質層少、超光滑表面的重要手段。流體拋光技術相繼出現了浮法拋光、浴法拋光、彈性發射拋光、磁流體拋光、電流變液拋光、磁流變液拋光、流體振動拋光、超聲波磁流變復合拋光、射流拋光、液體噴射及其復合拋光法。這些方法存在著經濟成本高、控制系統復雜、去除率低等缺點。

為了克服上述非主動驅動修正環和基盤的研磨拋光設備的表面質量不高的問題，專利申請號（200910153716.4）提出主動驅動研磨裝置的修正環驅動機構，如圖3所示。該機構可以克服在線修正驅動研磨裝置的非主動驅動、研磨精度較低、成本高的不足，并且能夠獲得較高的表面質量。但是該裝置在超精密研磨拋光中還是無法克服剛性接觸所產生的加工變質層的問題。

發明內容

為了克服現有研磨拋光設備中存在的加工變質層厚度大、表面質量不高的問題，本實用新型提供了一種磨料和工件軟性接觸使加工變質層厚度變小，同時又能獲得較高的表面質量的可主動驅動的懸浮基盤拋光裝置。

本實用新型采用的技術方案是：

可主動驅動的懸浮基盤拋光裝置，包括主動驅動研磨傳動裝置、懸浮基盤、修正環和研磨盤，所述主動驅動研磨傳動裝置與所述修正環固定連接且帶動所述修正環旋轉；所述修正環通過固定件固定在所述研磨盤上且能繞固定中心線轉動；所述懸浮基盤卡在所述修正環內，其特征在于：所述懸浮基盤沿圓周方向設有多個楔形槽，所述楔形槽中充滿拋光液；所述修正環帶動所述懸浮基盤回轉運動，所述懸浮基盤在回轉運動下產生液體動壓使工件浮起，所述的工件與拋光液磨料相接觸。

進一步，所述懸浮基盤的外徑與所述修正環的內徑相同。

本實用新型使用時，加工工件用石蠟黏貼于懸浮基盤的非楔形槽平面，將非楔形表面貼有工件的懸浮基盤（用石蠟可以將工件如硅片，藍寶石薄片等）卡在修正環內，同時將表面貼有工件的懸浮基盤設有工件的一面放在研磨盤上即可。修正環通過摩擦力帶動懸浮基盤一起轉動，在一定速度下，根據動壓浮離原理，懸浮基盤的楔形槽中的液體產生動壓（也稱動壓推力軸承工作原理），使得工件浮起一個高度H，從而達到工件與拋光液磨料的軟件接觸的目的。由于此時工件的載體為平面基盤，所以拋光液中的顆粒與工件表面剛性接觸，使得工件加工后產生損傷層。

本實用新型的理論依據與技術構思：