[发明专利]超薄、易脆性工件的抛光方法及抛光装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料的抛光方法及抛光装置，具体地说是一种超薄、易脆性工件的抛光方法及抛光装置，特别是涉及一种如玻璃、蓝宝石、压电水晶、单晶硅片等工件的抛光方法及抛光装置。

背景技术

为了使超薄、易脆性工件如玻璃、蓝宝石、压电水晶、单晶硅片等工件的表面变得光滑、透明，并具有光泽，通常对其表面需进行抛光。目前，现所使用曲面抛光机的基本结构为上盘（抛光盘）、下盘结构，抛光盘进行旋转运动，放置有工件的工作平台即下盘可以相对抛光盘反向旋转，一是增大磨削速度，二是使工件抛光均匀。同时，在整个运动过程中，因抛光盘与工作平台的接触面积保持不变，所以在加压抛光工作时，气缸可以通过抛光盘给工作平台上的工件施加恒定的压力，以保证抛光盘与工件之间保持恒定的压强。但是，因抛光盘、工作平台均进行旋转运动，抛光盘、工作平台的外圈与内圈在线速度上存在差异，这样导致工作平台上工件的抛光均匀度差，在工件上留下暇疵，如抛光纹等，影响抛光效果与效率；同时，因工件全部置于工作平台内，当出现“炒机”（即出现碎片）现象时，会导致工作平台内的工件全部报废，使该工序的成品率低（一般为80﹪左右），造成生产成本偏高。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高成品率的超薄、易脆性工件的抛光方法及抛光装置，用于如玻璃、蓝宝石、压电水晶、单晶硅片等超薄、易脆性工件的抛光。

本发明是采用如下技术方案实现其发明目的的，一种超薄、易脆性工件的抛光方法，水平放置有工件的工作平台在旋转的抛光盘下方水平直线移动，抛光盘的轴线与工件表面垂直，抛光盘的工作面与工件为面接触，在工作平台的水平直线移动过程中，动态加压装置通过安装在升降机架上的抛光盘对工件保持施加设定的压强，由抛光盘的工作面实现对工件的抛光。

为控制简单，本发明所述工作平台的水平直线移动为匀速运动。

为计算简单，本发明所述抛光盘对工件施加设定的压强为P＝（F－G）/ S，F为抛光盘施加给工件的压力，G 为升降机架的重量，S为抛光盘的工作面与工件的接触面积；所述抛光盘的工作面与工件的接触面积近似计算为：

式中S表示抛光盘与工件的近似接触面积，R表示抛光盘的半径，H表示工作平台的相对位移量，R≥H，cosα=（R-H）/R；或者

式中S表示抛光盘与工件的近似接触面积，R表示抛光盘的半径，H表示工作平台的相对位移量，H＞R，cosα=（H-R）/R。

为使工件抛光均匀，本发明所述的抛光盘安装在一个旋转的安装盘上。

一种超薄、易脆性工件的抛光装置，它包括机架，机架上设有可旋转的抛光盘、水平放置有工件的工作平台，抛光盘的轴线与工件表面垂直，抛光盘的工作面与工件为面接触，机架上设有实现抛光盘对工件施加设定压强的动态加压装置及带动工作平台在抛光盘下方水平直线移动的驱动装置；所述动态加压装置在工作平台的水平直线移动过程中，通过安装在升降机架上的抛光盘对工件保持施加设定的压强，从而实现对工件的抛光。

为使抛光盘在自转的同时公转，本发明所述的抛光盘安装在安装盘上，抛光盘由安装在升降机架上的抛光电机驱动，所述安装盘由安装在升降机架上的公转电机驱动。

本发明所述的驱动装置包括设有导轨的机架，工作平台上设有与导轨配合的滑块，使工作平台可在导轨上滑动；工作平台上设有链条安装座，机架上设有水平移动驱动电机、从动链轮、由水平移动驱动电机带动的主动链轮，链条绕在主动链轮和从动链轮上，两端分别与链条安装座连接。

为使工件具有稳定良好的抛光效果，本发明所述的工作平台上设有对工作平台进行冷却的冷却机构和安装工件的吸附机构。

本发明所述的冷却机构包括设在工作平台内的蛇形水道，与蛇形水道连通的进水接头、出水接头，进水管、出水管安装在拖链上并分别与进水接头、出水接头连接，拖链一端固定在机架上，另一端固定在工作平台上；所述的吸附机构包括设在工作平台内的真空气路、安装在工作平台上与真空气路连通的真空吸盘。

本发明所述的动态加压装置包括安装在机架上由PLC控制的升降气缸、检测工作平台位移的位移传感器，升降气缸的气缸座安装在机架上，升降气缸的活塞杆与升降机架连接；PLC根据工作平台的位移量计算抛光盘与工件的接触面积，通过比例换向阀确定对升降气缸的升、降控制，实现抛光盘对工件施加设定的压强。