[發明專利]一種高效研磨拋光加工裝置

有效

• 申請號: 201610084984.5
• 申請日: 2016-02-15
• 公開（公告）號: CN105643433B
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 張欣
• 申請（專利權）人: 張欣
• 主分類號: B24B37/28
• 分類號: B24B37/28;B24B27/00;B24B47/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種高效研磨拋光加工裝置，包括太陽輪、行星輪和內齒圈，所述行星輪中開設有載物孔，工件置于所述行星輪的載物孔內，所述行星輪分別與所述太陽輪和所述內齒圈相嚙合。太陽輪、行星輪、內齒圈三者中至少有一個的節曲線不是正圓形，進而使行星輪中心在繞太陽輪中心公轉的同時，沿徑向移動，行星輪中心至太陽輪中心的距離e不再是恒量，而是研磨拋光時間t的函數，進而改善研磨拋光軌跡的分布均勻性，達到提高精密超精密研磨拋光加工精度和效率的目的。

技術領域

本發明涉及機械制造領域，具體地是涉及一種使用行星機構的高效研磨拋光加工裝置。

背景技術

精密、超精密研磨拋光加工是大規模集成電路、LED、計算機磁盤等產品的重要加工工藝，用于獲得平整、光滑的表面。該工藝通常使用修整環式或行星輪式研磨拋光設備進行，前者主要用于單面研磨拋光加工，后者主要用于雙面研磨拋光加工。研磨拋光加工的主要工具是研磨盤或拋光墊，研磨盤或拋光墊上散布有游離或固著的磨料。磨料相對于被加工工件的運動軌跡中、磨料與被加工表面實際作用的部分，稱為研磨拋光軌跡，顯然，研磨拋光軌跡在被加工表面的分布均勻性程度，對加工精度和效率有重要影響。

實際加工中，精密超精密研磨拋光加工設備中有兩種較為典型：修整環式和行星輪式研磨拋光設備，在實際生產中均有著廣泛的應用。修整環式研磨拋光設備結構示意圖如圖1所示，修整環15為圓筒形，其中空部分稱為載物孔，其外壁與修整環保持架14上的滾動軸承13接觸。一個或多個修整環15放置在研磨/拋光墊12上。被加工工件17置于修整環15的載物孔11內，被加工工件17的被加工面朝下與研磨/拋光墊12接觸，通過負載16向被加工工件17施加加工壓力。研磨拋光加工時，研磨/拋光墊12在電機驅動下，繞自身軸線回轉；修整環15在研磨/拋光墊12的摩擦及滾動軸承13的支撐作用下，繞自身軸線回轉；被加工工件17在研磨/拋光墊12和修整環15的作用下也做回轉運動。

圖2所示為修整環式研磨拋光設備的運動分析，工件繞O點以角速度ωh自轉，研磨/拋光墊繞O’點以角速度ωp自轉，O點與O’點的距離為e。建立坐標系xOy、x’O’y’如圖2所示，則研磨/拋光墊上一個磨料點A(rp，φ)相對于工件的運動軌跡，即研磨拋光軌跡為

x＝rpcos[(ωp-ωh)t+φ]-e·cosωht

y＝rpsin[(ωp-ωh)t+φ]+e·sinωht

其中，t為研磨/拋光時間。

行星輪式研磨拋光設備示意圖如圖3所示，保持架6外圈有齒輪與內齒圈1、太陽輪4嚙合，三者構成行星輪系。保持架6上開有與工件5外形相同的孔，工件可置于其中，工件5的厚度較保持架6的厚度略大。研磨拋光加工時，保持架6置于下研磨/拋光墊上，上研磨/拋光墊3與工件5上表面接觸，并施加一定的載荷；在太陽輪4的回轉作用下，保持架6一方面繞太陽輪4中心公轉、另一方面繞自身中心自轉，構成行星運動；工件5在保持架6的作用下，相對上研磨/拋光墊和下研磨/拋光墊3運動。

圖4所示為行星輪式研磨拋光設備的運動分析，O點為保持架中心，O’點為太陽輪、內齒圈中心。保持架繞O點以角速度ω_h自轉，同時繞O’點以角速度ω_c公轉。研磨/拋光墊繞O’點以角速度ω_p自轉，O點與O’點的距離為e。建立坐標系xOy、x’O’y’如圖2所示，則研磨/拋光墊上一個磨料點A(r_p，φ)相對于工件的運動軌跡，即研磨拋光軌跡為

x＝rpcos[(ωp-ωh)t+φ]-ecos(ωh-ωc)t

y＝rpsin[(ωp-ωh)t+φ]+esin(ωh-ωc)t

其中，t為研磨/拋光時間。