雙面精研機(jī)簡(jiǎn)介

雙面精研機(jī)主要用于硅片、石英晶體、玻璃、陶瓷、藍(lán)寶石、砷化鎵、鈮酸鋰等零件的精研雙面加工，也適用于閥板、閥片、光導(dǎo)纖維、計(jì)算機(jī)儲(chǔ)存盤(pán)及其他片狀金屬、非金屬零件的精研雙面加工。

該設(shè)備的主要特點(diǎn)是四驅(qū)動(dòng)雙面精研，上、下金剛石磨盤(pán)作相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，工件在載體內(nèi)作既公轉(zhuǎn)且自轉(zhuǎn)的游星運(yùn)動(dòng)，上、下面同時(shí)均勻磨削，游星輪自轉(zhuǎn)方向可以改變。上、下研磨盤(pán)的平面度可以自動(dòng)修正，研磨量由計(jì)時(shí)控制，電機(jī)變頻調(diào)速，啟停平穩(wěn)，并能選擇理想的磨削速度，研磨壓力分輕、重、輕無(wú)級(jí)可調(diào)。本機(jī)型另有高檔配置，帶自動(dòng)測(cè)量控制，金剛石研磨盤(pán)供用戶選擇。

雙面精研機(jī)能避免由夾具的粘結(jié)誤差及薄片工件兩面的應(yīng)力差引起的變形問(wèn)題。具體如《雙面精研機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖》所示。研磨的工件放在工件行星輪內(nèi)，上下均有研磨盤(pán)。研磨墊固定在上研磨盤(pán)和下研磨盤(pán)的表面，被加工晶片放在由中心齒輪和內(nèi)齒圈組成的差動(dòng)輪系內(nèi)。研磨壓力則由氣缸加壓上研磨盤(pán)實(shí)現(xiàn)。為減少研磨時(shí)晶片所受的作用力，一般使上研磨盤(pán)和下研磨盤(pán)分別以大小相等、方向相反的角速度旋轉(zhuǎn)。晶片的運(yùn)動(dòng)由行星輪帶動(dòng)，同時(shí)上、下研磨盤(pán)研磨壓力的作用下產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，因此晶片的運(yùn)動(dòng)是行星運(yùn)動(dòng)和自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的合成運(yùn)動(dòng)。

雙面精研機(jī)國(guó)外開(kāi)發(fā)狀況

國(guó)外精密單面游離磨料研磨機(jī)生產(chǎn)商主要有Engis公司、Logiteeh公司、英國(guó)Lapmaster International公司、日本Hitechnoth公司和德國(guó)愛(ài)孚機(jī)械制造公司等。Engis公司是世界上平面研磨、拋光加工的技術(shù)領(lǐng)先者，總部設(shè)于美國(guó)，在日本、加拿大、英國(guó)、韓國(guó)、新加坡、香港均設(shè)有分公司。其中Engis Hyprez flat lapping machines適合于金剛石磨料研磨，預(yù)設(shè)工廠常用速度：可實(shí)現(xiàn)0-440RPM無(wú)級(jí)變速；2級(jí)壓力控制，慢停慢啟動(dòng)功能，可以加工各種晶體、半導(dǎo)體基片等。例如：加工GaN 6小時(shí)后表面粗糙度可達(dá)Ra 0.39 nm；加工YAG90分鐘后表面粗糙度可運(yùn)Ra 0.40 nm，Rt 4.40 nm，平面度為1 50nm/1 5ram。

英國(guó)Logitech公司有40多年的研磨拋光經(jīng)驗(yàn)，它生產(chǎn)的系列桌面CMP拋光設(shè)備具有很高的精度，拋光GaAr的平面度為5級(jí)條紋，表面粗糙度Ra 達(dá)到3-4nm，厚度可以控制在±2μm到100μm，平行度為±2μm。DH系列拋光設(shè)備還帶有自動(dòng)化的研磨頭(45KG)、自動(dòng)加載系統(tǒng)和上下工件系統(tǒng)。PM5自動(dòng)研磨拋光機(jī)，裝有研磨盤(pán)平面度自動(dòng)監(jiān)控和調(diào)整系統(tǒng)，可將研磨盤(pán)的平面度自動(dòng)修正到操作者所期望的范圍內(nèi)，誤差為1μm，極大的降低了人工修正的時(shí)間，提高了工作效率。

日本Hitechnoth公司能生產(chǎn)非常小型的桌式研磨機(jī)，用于晶片的精密研磨加工。HIT-12B型單面研磨機(jī)可配置的研磨盤(pán)直徑范圍為300mm~380mm，可同時(shí)加工三塊晶片，主軸轉(zhuǎn)速0~60rpm，加載力為靜載荷，系統(tǒng)自動(dòng)控制研拋時(shí)間，最大的的特點(diǎn)是該型機(jī)器非常的輕便，機(jī)器總重量只有60kg，非常便于搬運(yùn)。HIT-24P-H4單面拋光機(jī)拋光盤(pán)的直徑為610mm，具有4個(gè)工件軸，可同時(shí)拋光四個(gè)工件，工件的最大直徑可達(dá)23 0ram，工作區(qū)以透明玻璃密封，控制面板采用LED觸摸屏，操作非常方便。整機(jī)重1 500kg，搬運(yùn)有些不便。

雙面精研機(jī)國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)狀況

國(guó)內(nèi)研究與開(kāi)發(fā)超精密平面研磨拋光設(shè)備的研究機(jī)構(gòu)主要有中國(guó)航 空精密機(jī)械研究所、浙江工業(yè)大學(xué)、長(zhǎng)春理工大學(xué)、中科院人工晶體研發(fā)中心、南京航空航天大學(xué)等。生產(chǎn)超精密平面研磨拋光設(shè)備的公司主要有上海日進(jìn)機(jī)床有限公司、上海菜特門(mén)機(jī)械有限公司、北京奧美創(chuàng)新機(jī)電科技有限公司、深圳宏達(dá)高精度平面研磨拋光設(shè)備有限公司、深圳市納諾斯精密機(jī)械技術(shù)有限公司等。

目前代表國(guó)內(nèi)最高水平的北京中國(guó)航空精密機(jī)械研究所(超精密加工技術(shù)國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)80年代研制的龍門(mén)結(jié)構(gòu)式CJY-500超精密平面研磨機(jī)床，上下研磨盤(pán)用靜壓油缸推動(dòng)上磨盤(pán)運(yùn)動(dòng)，軸向重復(fù)定位精度優(yōu)于0.2μm。在研磨機(jī)床上配有金剛石切削機(jī)構(gòu)，可以對(duì)研磨盤(pán)進(jìn)行加工。磨盤(pán)用金屬錫制成時(shí)加工平面度可達(dá)0.03μm．工件表面粗糙度達(dá)0.3nm。

浙江工業(yè)大學(xué)研究的臺(tái)式智能型納米級(jí)拋光機(jī)除采用了常規(guī)的修正環(huán)在線修整裝置、偏心載荷修整工件的平行度外，附加了最佳加工工藝參數(shù)專家數(shù)據(jù)庫(kù)控制系統(tǒng)和超精密光柵測(cè)控技術(shù)控制拋光盤(pán)轉(zhuǎn)數(shù)等技術(shù)。通過(guò)修正環(huán)的旋轉(zhuǎn)可以實(shí)時(shí)連續(xù)的對(duì)研磨盤(pán)、拋光盤(pán)的平面度進(jìn)行修整，可用于硅片、鈮葭鋰基片、鉭酸鋰基片、石英晶體等平面晶體工件的加工。

長(zhǎng)春理工大學(xué)則生產(chǎn)了高速(固結(jié)磨料)平面研磨機(jī)．主要用于透鏡的精磨加工。中科院人工晶體研發(fā)中心高宏剮等人研制了FP500型超精密錫磨盤(pán)平面研拋機(jī)，機(jī)床的主體結(jié)構(gòu)例似于小型立 車與立式端面磨床的合成，具有超精密車削與超精密研拋兩大功能，可以方便地進(jìn)行基于多種基本原理的超光滑研拋研究。

今后，雙面精研機(jī)將朝著高精度、 高效率的方向發(fā)展，這一趨勢(shì)體現(xiàn)在2個(gè)方面： 其一是超精密復(fù)合加工方法的出現(xiàn)，如化學(xué)機(jī)械拋光、 電解磁力研磨、 超聲珩磨等，通過(guò)多種材料去除機(jī)理的協(xié)調(diào)作用提高加工精度和加工效率； 其二是半固著磨粒加工技術(shù)的出現(xiàn)，如日本秋田縣里大學(xué)吳勇波教授提出的磁性拋光體(Magnet ic Compound Fluid Polishing Tool)拋光技術(shù)和本課題組提出的半固著磨粒加工技術(shù)。 前者的加工工具是將磁性復(fù)合流體(MCF)和磨粒粒子、 植物纖維素均勻混合后在磁場(chǎng)條件下壓縮后制得，在磁場(chǎng)下呈半固態(tài)。后者的加工工具是采用特殊的結(jié)合劑和制作方法制得，加工過(guò)程中磨具對(duì)磨粒的約束介于固著磨粒加工和游離磨粒加工之間。2100433B