專利名稱：一種多功能的基片磨拋裝置及其磨拋方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于平面基片的超精密加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于硅片、藍寶石基片和玻璃基板等硬脆材料平面基片的磨拋平整化加工及減薄加工，也可用于陶瓷、金屬和復合材料等平面薄板的磨削和拋光加工。
背景技術(shù)：
硅片、藍寶石基片、玻璃面板和陶瓷片等平面薄片狀基片的超精密表面加工及超精密減薄加工，通常經(jīng)過磨削、研磨和拋光等加工工序，分別由磨削、研磨機床和拋光機床獨立完成，磨削、研磨機床用于基片的表面平整化加工，使基片達到預(yù)定厚度，獲得高平整度高質(zhì)量的表面，拋光機床用于基片的表面拋光，去除基片的磨削、研磨表面損傷層，使基片達到無損傷超光滑表面。目前，基片的減薄加工通常要求基片減薄厚度達到30 ΙΟΟμπι 以下使基片重量輕和緊密，。通常此時基片經(jīng)過磨削減薄到預(yù)定厚度時，從磨削機床上卸下，再裝夾到拋光機上進行拋光加工，在從磨削到拋光的轉(zhuǎn)換的過程中，由于基片表面磨削應(yīng)力會造成基片的變形，使基片在磨削和拋光工序間傳送以及在拋光機上再裝夾過程中非常容易破碎，而且采用兩個機床分別進行磨削和拋光加工，設(shè)備投資大，生產(chǎn)效率比較低。 目前市場上常見的基片磨削和拋磨削光機床通常為專用磨削加工設(shè)備，如對于圓片狀硅片，主要用硅片超精密磨床進行平整化加工和減薄加工，再用平面拋光機床進行表面拋光； 對于方片狀的玻璃面板，主要用專用平面研磨機床進行平整化加工和減薄加工，再用平面拋光機床進行表面拋光。這些現(xiàn)有的磨削和拋光機床往往不適用于多種基片的不同使用要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)難題是克服上述現(xiàn)有的磨削和拋光機床及加工方法的不足， 發(fā)明了一種多功能的基片磨拋裝置及其磨拋方法。該多功能基片磨拋裝置采用雙主軸結(jié)構(gòu)，在一臺設(shè)備上完成硅片、玻璃面板、陶瓷片、藍寶石基片等基片的磨削和拋光加工，即經(jīng)過磨削后，基片不需卸片，從磨削工位直接進入拋光工位進行基片拋光加工，可實現(xiàn)基片的軸向切入式磨拋、徑向切入式磨拋、徑向往復式磨拋和留邊磨拋等多種磨拋方法。磨削主軸單元和拋光主軸單元互為配重，共用一套電機驅(qū)動進給機構(gòu)和氣缸進給機構(gòu)，基片在磨削或拋光過程中可實現(xiàn)定程磨削和控制力磨削兩種進給控制方式。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種多功能的基片磨拋裝置及其磨拋方法，其磨拋方法采用三種方式1)當采用軸向切入式磨拋方法加工圓片狀基片時，將被加工基片W置于吸盤12上，工作臺3在進給機構(gòu)8的驅(qū)動下沿水平方向朝b箭頭方向前移至磨削主軸單元18 的下方，將圓片狀基片W的中心位于磨輪15的外邊緣處，保持工作臺3在水平方向上位置固定；2)當采用徑向切入式磨拋方法加工方片狀基片時，磨削主軸單元18的磨輪15轉(zhuǎn)動方向為e向旋轉(zhuǎn)；同時，磨削主軸單元18在電機沈正轉(zhuǎn)時沿磨削進給方向的d向下進給， 保持磨削主軸單元18在磨削進給方向上位置固定；3)當采用小直徑磨輪或拋輪時，采用留邊磨拋方法實現(xiàn)留邊磨削或留邊拋光，小直徑磨輪或拋輪的直徑略小于被加工基片W的半徑，將被加工基片W載置于吸盤12上；當采用上述方法中任意一種方式磨削時，先將被加工基片W吸附在所述的吸盤 (12)上，所述的吸盤12由多孔陶瓷材料制成圓盤狀，進給機構(gòu)8驅(qū)動所述的工作臺3沿水平方向朝a向移至所述的磨削主軸單元18下方，所述的磨削電機主軸17驅(qū)動所述的磨輪 15沿磨輪轉(zhuǎn)動方向的e方向轉(zhuǎn)動，所述的電機沈或所述的氣缸39驅(qū)動所述的磨削主軸單元18沿磨削進給方向d向上進給磨削基片W，所述的測力裝置10將監(jiān)測的磨削力傳輸給控制系統(tǒng)，控制磨削力等于預(yù)設(shè)值，當所述的測厚裝置13檢測到基片W達到預(yù)設(shè)的厚度后，所述的磨削主軸單元18沿所述的磨削垂直導軌23上升退刀，自此完成基片W的磨削；所述的進給機構(gòu)8驅(qū)動所述的工作臺3沿水平方向朝a向移至所述的拋光主軸單元35下方，所述的拋光電機主軸36驅(qū)動所述的拋輪37沿拋輪轉(zhuǎn)動方向的h方向轉(zhuǎn)動，所述的電機沈或所述的氣缸39驅(qū)動所述的拋光主軸單元35沿拋光進給方向g向上進給磨削基片W，所述的測力裝置10將監(jiān)測的拋光壓力傳輸給控制系統(tǒng)，控制拋光壓力等于預(yù)設(shè)值，拋光結(jié)束后，所述的拋光主軸單元35沿所述的拋光垂直導軌30上升退刀，自此完成基片W的拋光，所述的測力裝置10分別檢測出磨削過程中的磨削力或拋光過程中的拋光壓力，并將檢測數(shù)據(jù)向控制系統(tǒng)輸送，保證磨削力或拋光壓力等于預(yù)設(shè)壓力；所述的工作臺3在所述的進給機構(gòu)8 的驅(qū)動下沿水平方向朝a向移出拋光加工區(qū)進行卸片。一種多功能基片磨拋裝置，其特征在于，磨拋裝置采用由磨削主軸單元和拋光主軸單元組成的雙主軸結(jié)構(gòu)，在一臺裝置上完成硅片、玻璃面板、陶瓷片、藍寶石基片等基片的磨削和拋光加工；多功能基片磨拋裝置具有長方體狀的基座1，在基座1的上面固定著一對水平導軌5，導引滑塊6裝在水平導軌5上，滑板7與導引滑塊6固結(jié)，滑板7安在工作臺 3的下面，即通過導引滑塊6和滑板7將工作臺3嵌合在一對水平導軌5上；底座9安裝在工作臺3的上面；在底座9的上表面安裝有用于在線測量磨削力的圓環(huán)狀的測力裝置10， 測厚裝置13安裝在工作臺3上；安裝在工作臺3中心的工件電機軸主11是套在測力裝置 10的內(nèi)部，吸盤12安裝在工件電機主軸11頂部，進給機構(gòu)8與工作臺3連接；立柱2安裝在基座1的中部，在立柱2的前側(cè)面固定安裝有一對磨削垂直導軌23， 沿垂直進給方向c或d向移動的磨削主軸單元18安裝在磨削垂直導軌23上；沿拋光進給方向f和g向移動的一對拋光垂直導軌30固定在立柱2的后側(cè)面，拋光主軸單元35安裝在拋光導軌30上；磨削主軸單元18和拋光主軸單元35通過懸掛機構(gòu)25相互連接，懸掛機構(gòu)25通過牽引繩28固定在立柱2頂部的前支撐座27和后支撐座四上。所述的磨削主軸單元18具有主軸座19，在主軸座19的內(nèi)部安裝有磨削電機主軸 17，磨削主軸17下端安裝有沿e方向轉(zhuǎn)動的磨輪15 ；主軸座19安裝在溜板21上，在溜板 21上裝有導引滑塊22，溜板21通過導引滑塊22嵌合在一對磨削垂直導軌23上做移動；固定于溜板21背面的絲杠機構(gòu)M在頂端和電機沈相連接；所述磨削電機主軸17可驅(qū)動所述磨輪15沿磨輪轉(zhuǎn)動方向e方向轉(zhuǎn)動，所述電機沈可驅(qū)動磨削主軸單元18沿磨削進給方向c或d向進行升降運動，同時也可以驅(qū)動所述拋光主軸單元35沿拋光進給方向的f和g 向上進行升降運動，從而實現(xiàn)定程磨削的進給控制方式；所述的拋光主軸單元35具有主軸座33，在主軸座33的內(nèi)部安裝有拋光電機主軸 36，拋光電機主軸36下端安裝有沿h方向轉(zhuǎn)動的拋輪37，主軸座33安裝在溜板32上，在溜板上32裝有導引滑塊31，溜板上32通過導引滑塊31嵌合在一對拋光垂直導軌30上做移動，拋光主軸單元35沿拋光進給方向f或g向上移動；氣缸39平行安裝在拋光垂直導軌 30得下端；氣缸39帶動拋光主軸單元35沿拋光進給方向的g向下降或f向上升，在牽引繩觀的牽引下，磨削主軸單元18同時沿磨削進給方向的c向上升或d向下降；所述的懸掛機構(gòu)25由牽引繩觀分別固定在立柱2頂部的前支撐座27和后支撐座四上，滑輪A41和滑輪B42安裝在前支撐座27上，滑輪C43和滑輪D45安裝在后支撐座 29上，滑輪E44和滑輪F46安裝在溜板32側(cè)面；一端固定在溜板21上的牽引繩觀分別繞過滑輪A41、滑輪C43、滑輪E44、滑輪F46、滑輪D45和滑輪B42，最后固定在溜板21上；牽引繩觀將所述的磨削主軸單元18和所述的拋光主軸單元35相連，從而使所述的磨削主軸單元18和所述的拋光主軸單元35彼此為配重，保證所述的磨削主軸單元18和所述的拋光主軸單元35具有相同的位移量。本發(fā)明的顯著效果是多功能基片磨拋設(shè)備通過將磨削機和拋光機集成于一體，拋光主軸單元與磨削主軸單元通過一根牽引繩牽引，磨削主軸單元和拋光主軸單元互為配重，磨削主軸單元和拋光主軸單元共用一套電機驅(qū)動進給機構(gòu)和氣缸進給機構(gòu)，可實現(xiàn)多種磨拋加工方式。采用本發(fā)明的多功能基片磨拋設(shè)備可大大提高磨拋加工的效率，提高基片的精度，從而能夠在降低生產(chǎn)成本的同時大幅提高產(chǎn)品質(zhì)量。


圖1本發(fā)明多功能基片磨拋設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2本發(fā)明多功能基片磨拋設(shè)備的懸掛機構(gòu)示意圖，圖3本發(fā)明多功能基片磨拋設(shè)備的剖視圖，圖4第一種和第二種實施例所述的磨拋方法，圖5第三種實施例所述的磨拋方法。圖中1基座，2立柱，3工作臺，5水平導軌，6滑塊，7滑板，8進給機構(gòu)，9底座，10測力裝置，11工件電機主軸，12吸盤，13測厚裝置，15磨輪，17磨削電機主軸，18磨削主軸單元，19主軸座，21溜板，22滑塊，23磨削垂直導軌，24絲杠模塊，25懸掛機構(gòu)，沈電機，27前支撐座，28牽引繩，29后支撐座，30拋光垂直導軌，31滑塊，32溜板，33主軸座，35拋光主軸單元，36拋光電機主軸，37拋輪，39氣缸，40 小直徑磨輪或拋輪，41滑輪A，42滑輪B，43滑輪C，44滑輪E，45滑輪D，46滑輪F，W基片。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖和技術(shù)方案詳細說明本發(fā)明的具體實施。本發(fā)明中多功能基片磨拋設(shè)備的磨拋加工方法為磨削時，將基片W吸附在吸盤12上，吸盤12由多孔陶瓷材料制成圓盤狀，進給機構(gòu)8驅(qū)動工作臺3沿水平方向朝a向移至磨削主軸單元18下方，磨削電機主軸17驅(qū)動磨輪15沿磨輪轉(zhuǎn)動方向的e方向轉(zhuǎn)動，電機沈或氣缸39驅(qū)動磨削主軸單元 18沿磨削進給方向d向上進給磨削基片W，測力裝置10將監(jiān)測的磨削力傳輸給控制系統(tǒng)， 控制磨削力等于預(yù)設(shè)值，當測厚裝置13檢測到基片W達到預(yù)設(shè)的厚度后，磨削主軸單元18 沿磨削垂直導軌23上升退刀，自此完成基片W的磨削；進給機構(gòu)8驅(qū)動工作臺3沿水平方向朝a向移至拋光主軸單元35下方，拋光電機主軸36驅(qū)動拋輪37沿拋輪轉(zhuǎn)動方向的h方向轉(zhuǎn)動，電機26或氣缸39驅(qū)動拋光主軸單元35沿拋光進給方向g向上進給磨削基片W，測力裝置10將監(jiān)測的拋光壓力傳輸給控制系統(tǒng)，控制拋光壓力等于預(yù)設(shè)值，拋光結(jié)束后，拋光主軸單元35沿拋光垂直導軌30上升退刀，自此完成基片W的拋光，測力裝置10分別檢測出磨削過程中的磨削力或拋光過程中的拋光壓力，并將檢測數(shù)據(jù)向控制系統(tǒng)輸送，保證磨削力或拋光壓力等于預(yù)設(shè)壓力；工作臺3在進給機構(gòu)8的驅(qū)動下沿水平方向朝a向移出拋光加工區(qū)進行卸片，見圖1。多功能基片磨拋設(shè)備具有長方體狀的基座1，在基座1的上面固定著沿前后方向延伸的一對水平導軌5，承載基片W的工作臺3安裝在水平導軌5上，工作臺3可以沿a或 b向移動。基座1的中部直立設(shè)置著立柱2，一對磨削垂直導軌23固定在立柱2的前側(cè)面， 磨削主軸單元18安在磨削垂直導軌23上，用于磨削的磨削主軸單元18可以沿磨削進給方向c或d向移動。一對拋光垂直導軌30固定在立柱2的后側(cè)面，用于拋光的拋光主軸單元 35安在拋光垂直導軌30上，拋光主軸單元35可以沿拋光進給方向f和g向移動，見圖2。 磨削主軸單元18和拋光主軸單元35通過懸掛機構(gòu)25相互連接，懸掛機構(gòu)25由牽引繩28， 固定于立柱2頂部的前支撐座27和后支撐座29，以及安在前支撐座27上的滑輪A41和滑輪B42，配置于后支撐座四上的滑輪C43和滑輪D45以及配置于溜板32側(cè)面的滑輪E44和滑輪F46。一端固定于溜板21左上的牽引繩28分別繞過滑輪A41、滑輪C43、滑輪E44、滑輪F46、滑輪D45和滑輪B42，最后固定于溜板21右上。采用一根牽引繩28牽引，可保證溜板21和溜板32的兩側(cè)受到相同的牽引力，以免增加傾覆力矩。當然，上述的繞繩方式僅是其中一個方案，本專利并不局限于該方案，亦可將上述的溜板21和溜板32互換方案。結(jié)合圖1和圖3，工作臺3通過進給機構(gòu)8驅(qū)動在水平方向上移動，進給機構(gòu)8可為線性模組或直線電機或“伺服電機+絲杠副”的結(jié)構(gòu)。該工作臺3在進給機構(gòu)8的驅(qū)動下時沿水平方向朝a向為前移或者朝b向為后退。工作臺3具有底座9，在底座9的上表面安裝有用于在線測量磨削力的圓環(huán)狀的測力裝置10，測力裝置10分別檢測出磨削過程中的磨削力或拋光過程中的拋光壓力，并將檢測數(shù)據(jù)向控制系統(tǒng)輸送，保證磨削力或拋光壓力等于預(yù)設(shè)壓力；套在測力裝置10的內(nèi)部且在水平面內(nèi)能夠旋轉(zhuǎn)的工件主電機軸11，裝配于主電機軸11上端的由多孔陶瓷材料形成為圓盤狀的吸盤12，將被加工基片W放在吸盤 12的上面，吸盤12在主電機軸11的驅(qū)動下沿吸盤轉(zhuǎn)動方向的i向旋轉(zhuǎn)。在上述的磨削和拋光加工中，將基片W的厚度磨削至預(yù)設(shè)的厚度。測厚裝置13檢測出定位于吸盤12上保持的基片W的高度，并將檢測數(shù)據(jù)向控制系統(tǒng)輸送，當磨削厚度達到預(yù)設(shè)厚度時，停止加工進給。結(jié)合圖1和圖3，上述的磨削主軸單元18具有主軸座19，在主軸座19的內(nèi)部安裝有磨削主軸17，磨削主軸17下端安裝有可自由回轉(zhuǎn)的磨輪15，磨輪轉(zhuǎn)動方向16沿e方向轉(zhuǎn)動，主軸座19安裝于溜板21上。在溜板21上設(shè)有導引滑塊22，通過將該導引滑塊22可移動地嵌合在一對導軌23上，磨削主軸單元18沿磨削進給方向20在c或d方向上移動。 磨削主軸單元18具有驅(qū)動磨輪15進行磨削的電機26，電機沈驅(qū)動與導軌23平行的絲杠模塊對，該磨削主軸單元18在電機沈正轉(zhuǎn)時沿磨削進給方向20中的d向下降，在牽引繩 28的牽引下，拋光主軸單元36同時沿拋光進給方向34中的f向上升；在電機沈反轉(zhuǎn)時磨削主軸單元18沿磨削進給方向20中的c向上升，拋光主軸單元36同時沿拋光進給方向34 中的g向下降。結(jié)合圖1和圖3，上述的拋光主軸單元35具有主軸座33，在主軸座33的內(nèi)部安裝有拋光主軸36，拋光主軸36下端安裝有可自由回轉(zhuǎn)的拋輪37，拋輪轉(zhuǎn)動方向38沿h方向轉(zhuǎn)動，主軸座33安裝于溜板32上。在溜板上32設(shè)有導引滑塊31，通過將該導引滑塊31可移動地嵌合在一對導軌30上，拋光主軸單元35沿拋光進給方向34在f或g方向上移動。 拋光主軸單元35具有驅(qū)動拋輪37進行拋光的且與導軌30平行的氣缸39。該拋光主軸單元35在氣缸39上腔體通壓縮空氣時沿拋光進給方向34中的g向下降，在牽引繩28的牽引下，磨削主軸單元18同時沿磨削進給方向20中的c向上升；在氣缸39下腔體通壓縮空氣時沿拋光進給方向34中的f向上升，磨削主軸單元18同時沿磨削進給方向20中的d向下降。實施例一，采用軸向切入式磨拋方法加工圓片狀基片，見圖4。將被加工基片W置于吸盤12上，工作臺3在進給機構(gòu)8的驅(qū)動下沿水平方向朝b箭頭方向前移至磨削主軸單元18的下方，將圓片狀基片W的中心位于磨輪15的外邊緣處，保持工作臺3在水平方向上位置固定。在工件主軸11的驅(qū)動下，使基片W沿吸盤轉(zhuǎn)動方向i向旋轉(zhuǎn)。磨削主軸單元18 的磨輪15沿磨輪轉(zhuǎn)動方向Ie向旋轉(zhuǎn)；同時，磨削主軸單元18在電機沈正轉(zhuǎn)時沿磨削進給方向的d向進給，其結(jié)果是，對吸盤12上的基片W實施傳統(tǒng)的定程磨削加工?；蛘吣ハ髦鬏S單元18在氣缸39下腔體通壓縮空氣時時沿磨削進給方向的d向進給，其結(jié)果是，對吸盤 12上的基片W實施控制力磨削加工，當測厚裝置13檢測到基片W的厚度到達預(yù)設(shè)的厚度后，磨削主軸單元18在電機沈反轉(zhuǎn)時沿磨削進給方向的c向上升退刀。磨削加工完畢之后，工作臺3在進給機構(gòu)8的驅(qū)動下沿水平方向朝b箭頭方向前移至拋光主軸單元35的下方，以將圓片狀基片W的中心位于拋輪37的外邊緣處，保持工作臺3在水平方向上位置固定。在工件主電機軸11的驅(qū)動下，使基片W沿吸盤轉(zhuǎn)動方向i方向旋轉(zhuǎn)。拋光主軸單元35 的拋輪37沿轉(zhuǎn)動方向h向旋轉(zhuǎn)。同時，拋光主軸單元35在電機沈反轉(zhuǎn)時沿拋光進給方向的g向下進給，其結(jié)果是，對吸盤12上的基片W實施傳統(tǒng)的定程拋光加工?；蛘邟伖庵鬏S單元35在氣缸39上腔體通壓縮空氣時時沿拋光進給方向的g向下進給，其結(jié)果是，對吸盤 12上的基片W實施控制力拋光加工。拋光加工完畢之后，工作臺3在進給機構(gòu)8的驅(qū)動下沿水平方向朝a向移出拋光加工區(qū)進行卸片。實施例二，采用徑向切入式磨拋方法加工方片狀基片，見圖4。磨削主軸單元18的磨輪15轉(zhuǎn)動方向為e向旋轉(zhuǎn)。同時，磨削主軸單元18在電機沈正轉(zhuǎn)時沿磨削進給方向的 d向下進給，保持磨削主軸單元18在磨削進給方向上位置固定，工作臺3在進給機構(gòu)8的驅(qū)動下沿水平方向朝b向移動，直至基片W邊緣接觸磨輪15的外邊緣開始磨削，繼續(xù)沿水平方向朝b向移動，直至基片W邊緣脫離磨輪15的外邊緣結(jié)束磨削，工作臺3在進給機構(gòu) 8的驅(qū)動下沿水平方向朝a向移動，返回磨削初始位置，測厚裝置13測量基片W的厚度，完成第一回合的磨削加工；然后，磨削主軸單元18在電機沈正轉(zhuǎn)時沿磨削進給方向的d向繼續(xù)進給一定去除量，保持磨削主軸單元18在磨削進給方向上位置固定，進行第二回合的磨削加工，以此類推，直至基片W磨削到預(yù)設(shè)的磨削厚度。磨削加工完畢之后，工作臺3在進給機構(gòu)8的驅(qū)動下沿水平方向朝b向向前移至拋光主軸單元35的下方，以將圓片狀基片W 的中心位于拋輪37的外邊緣處，保持工作臺3在水平方向沿a和b方向上前后擺動，在工件主電機軸11的驅(qū)動下，使基片W沿吸盤轉(zhuǎn)動方向的i向旋轉(zhuǎn)；拋光主軸單元35的拋輪37 以便沿拋輪轉(zhuǎn)動方向h方向旋轉(zhuǎn)。同時，拋光主軸單元35在電機沈反轉(zhuǎn)時沿拋光進給方向的g向向下降進給，其結(jié)果是，對吸盤12上的基片W實施傳統(tǒng)的定程拋光加工?；蛘邟伖庵鬏S單元35在氣缸39上腔體通壓縮空氣時時沿拋光進給方向的g向向下進給，其結(jié)果是，對吸盤12上的基片W實施控制力拋光加工。拋光加工完畢之后，工作臺3在進給機構(gòu)
88的驅(qū)動下沿水平方向朝a向移出拋光加工區(qū)進行卸片。實施例三，采用留邊磨拋方法加工，見圖5。當采用小直徑磨輪或拋輪40時，可以實現(xiàn)留邊磨削或留邊拋光，40小直徑磨輪或拋輪的直徑略小于基片W的半徑。將被加工基片W載置于吸盤12上，工作臺3在進給機構(gòu)8的驅(qū)動下沿水平方向朝b向前移至磨削主軸單元18的下方，以使磨輪15的外邊緣通過圓片狀基片W的中心處，保持工作臺3在水平方向上位置固定。在工件主電機軸11的驅(qū)動下，使基片W沿吸盤轉(zhuǎn)動方向的i向旋轉(zhuǎn)。磨削主軸單元18的磨輪15以便沿磨輪轉(zhuǎn)動方向e向旋轉(zhuǎn)；同時，磨削主軸單元18在電機沈正轉(zhuǎn)時沿磨削進給方向的d向下進給，其結(jié)果是，對吸盤12上的基片W實施傳統(tǒng)的定程磨削加工?；蛘吣ハ髦鬏S單元18在氣缸39下腔體通壓縮空氣時時沿磨削進給方向的d向向下進給，其結(jié)果是，對吸盤12上的基片W實施控制力磨削加工，當測厚裝置13檢測到基片W的厚度到達預(yù)設(shè)的厚度后，磨削主軸單元18在電機沈反轉(zhuǎn)時沿磨削進給方向的c向上升退刀。磨削后的基片W在外圓周上保留有環(huán)形的邊未磨削，用于提高基片W的強度。磨削加工完畢之后，工作臺3在進給機構(gòu)8的驅(qū)動下沿水平方向朝b向前移至拋光主軸單元35的下方，以使拋輪37的外邊緣通過圓片狀基片W的中心處，保持工作臺3在水平方向上位置固定。在工件主電機軸11的驅(qū)動下，使基片W沿吸盤轉(zhuǎn)動方向的i方向旋轉(zhuǎn)。拋光主軸單元35的拋輪37以便沿拋輪轉(zhuǎn)動方向h向旋轉(zhuǎn)；同時，拋光主軸單元35在電機沈反轉(zhuǎn)時沿拋光進給方向的g向向下進給，其結(jié)果是，對吸盤12上的基片W實施傳統(tǒng)的定程拋光加工。 或者拋光主軸單元35在氣缸39上腔體通壓縮空氣時時沿拋光進給方向的g向下進給，其結(jié)果是，對吸盤12上的基片W實施控制力拋光加工。拋光后的基片W在外圓周上保留有環(huán)形的邊未拋光，用于提高基片W的強度。拋光加工完畢之后，工作臺3在進給機構(gòu)8的驅(qū)動下沿水平方向朝a箭頭方向移出拋光加工區(qū)進行卸片。本發(fā)明還具有多種形式的實施例，都可實現(xiàn)多種磨、拋加工方式。采用本發(fā)明的多功能基片磨拋設(shè)備可大大提高磨拋加工的效率和基片的加工精度，降低生產(chǎn)成本，大幅度的提高產(chǎn)品質(zhì)量。
權(quán)利要求
1.一種多功能的基片磨拋方法，其特征是，基片磨拋方法采用三種方式1)當采用軸向切入式磨拋方法加工圓片狀基片時，將被加工基片W置于吸盤(12)上， 工作臺(3)在進給機構(gòu)(8)的驅(qū)動下沿水平方向朝(b)箭頭方向前移至磨削主軸單元(18) 的下方，將圓片狀基片(W)的中心位于磨輪(15)的外邊緣處，保持工作臺(3)在水平方向上位置固定；2)當采用徑向切入式磨拋方法加工方片狀基片時，磨削主軸單元(18)的磨輪(15)轉(zhuǎn)動方向為(e)向旋轉(zhuǎn)；同時，磨削主軸單元(18)在電機06)正轉(zhuǎn)時沿磨削進給方向的(d) 向下進給，保持磨削主軸單元(18)在磨削進給方向上位置固定；3)當采用小直徑磨輪或拋輪時，采用留邊磨拋方法實現(xiàn)留邊磨削或留邊拋光，小直徑磨輪或拋輪的直徑略小于被加工基片(W)的半徑，將被加工基片(W)置于吸盤(12)上；當采用上述方法中任意一種方式磨削時，先將被加工基片(W)吸附在所述的吸盤(12) 上，所述的吸盤(12)由多孔陶瓷材料制成圓盤狀，進給機構(gòu)(8)驅(qū)動所述的工作臺(3)沿水平方向朝(a)向移至所述的磨削主軸單元(18)下方，所述的磨削電機主軸(17)驅(qū)動所述的磨輪(15)沿磨輪轉(zhuǎn)動方向的(e)方向轉(zhuǎn)動，所述的電機06)或所述的氣缸(39)驅(qū)動所述的磨削主軸單元(18)沿磨削進給方向(d)向上進給磨削基片(W)，所述的測力裝置 (10)將監(jiān)測的磨削力傳輸給控制系統(tǒng)，控制磨削力等于預(yù)設(shè)值，當所述的測厚裝置(13)檢測到基片(W)達到預(yù)設(shè)的厚度后，所述的磨削主軸單元(18)沿所述的磨削垂直導軌03) 上升退刀，自此完成基片W的磨削；所述的進給機構(gòu)(8)驅(qū)動所述的工作臺(3)沿水平方向朝(a)向移至所述的拋光主軸單元(3 下方，所述的拋光電機主軸(36)驅(qū)動所述的拋輪 (37)沿拋輪轉(zhuǎn)動方向的(h)方向轉(zhuǎn)動，所述的電機06)或所述的氣缸(39)驅(qū)動所述的拋光主軸單元(3 沿拋光進給方向(g)向上進給磨削基片(W)，所述的測力裝置(10)將監(jiān)測的拋光壓力傳輸給控制系統(tǒng)，控制拋光壓力等于預(yù)設(shè)值，拋光結(jié)束后，所述的拋光主軸單元(3 沿所述的拋光垂直導軌(30)上升退刀，自此完成基片(W)的拋光，所述的測力裝置 (10)分別檢測出磨削過程中的磨削力或拋光過程中的拋光壓力，并將檢測數(shù)據(jù)向控制系統(tǒng)輸送，保證磨削力或拋光壓力等于預(yù)設(shè)壓力；所述的工作臺(3)在所述的進給機構(gòu)(8)的驅(qū)動下沿水平方向朝(a)向移出拋光加工區(qū)進行卸片。
2.一種多功能的基片磨拋裝置，其特征在于，磨拋裝置采用由磨削主軸單元和拋光主軸單元組成的雙主軸結(jié)構(gòu)，在一臺裝置上完成基片的磨削和拋光加工；基片磨拋裝置具有長方體狀的基座(1)，在基座(1)的上面固定著一對水平導軌(5)，導引滑塊(6)裝在水平導軌(5)上，滑板(7)與導引滑塊(6)固結(jié)，滑板(7)安在工作臺(3)的下面，即通過導引滑塊(6)和滑板(7)將工作臺(3)嵌合在一對水平導軌(5)上；底座(9)安裝在工作臺(3) 的上面；在底座(9)的上表面安裝有用于在線測量磨削力的圓環(huán)狀的測力裝置(10)，測厚裝置(13)安裝在工作臺(3)上；安裝在工作臺(3)中心的工件電機主軸(11)是套在測力裝置(10)的內(nèi)部，吸盤(12)安裝在工件電機主軸(11)頂部，進給機構(gòu)(8)與工作臺(3) 連接；立柱(2)安裝在基座(1)的中部，在立柱O)的前側(cè)面固定安裝有一對磨削垂直導軌 (23)，沿垂直進給方向(c)或(d)向移動的磨削主軸單元(18)安裝在磨削垂直導軌03) 上；沿拋光進給方向(f)和(g)向移動的一對拋光垂直導軌(30)固定在立柱O)的后側(cè)面，拋光主軸單元(3 安裝在拋光導軌(30)上；磨削主軸單元(18)和拋光主軸單元(35)通過懸掛機構(gòu)0 相互連接，懸掛機構(gòu)0 通過牽引繩08固定在立柱( 頂部的前支撐座07)和后支撐座09)上。
3.如權(quán)利要求2所述的一種基片磨拋裝置，其特征在于，所述的磨削主軸單元(18)具有主軸座(19)，在主軸座(19)的內(nèi)部安裝有磨削電機主軸(17)，磨削電機主軸(17)下端安裝有沿e方向轉(zhuǎn)動的磨輪(15)；主軸座(19)安裝在溜板上，在溜板上裝有導引滑塊(22)，溜板通過導引滑塊0 嵌合在一對磨削垂直導軌上做移動；固定于溜板背面的絲杠機構(gòu)04)在頂端和電機06)相連接；所述磨削電機主軸(17)可驅(qū)動所述磨輪(15)沿磨輪轉(zhuǎn)動方向的(e)方向轉(zhuǎn)動，所述電機06)可驅(qū)動磨削主軸單元 (18)沿磨削進給方向(c)或(d)向進行升降運動，同時也可以驅(qū)動所述拋光主軸單元(35) 沿拋光進給方向的(f)和(g)向上進行升降運動，從而實現(xiàn)定程磨削的進給控制方式；所述的拋光主軸單元(3 具有主軸座(33)，在主軸座(3 的內(nèi)部安裝有拋光電機主軸(36)，拋光電機主軸(36)下端安裝有沿(h)方向轉(zhuǎn)動的拋輪(37)，主軸座(3 安裝在溜板(3 上，在溜板上(3 裝有導引滑塊(31)，溜板上(3 通過導引滑塊(31)嵌合在一對拋光垂直導軌(30)上做移動，拋光主軸單元(3 沿拋光進給方向(f)或(g)向上移動； 氣缸(39)平行安裝在拋光垂直導軌(30)得下端；氣缸(39)帶動拋光主軸單元(3 沿拋光進給方向的(g)向下降或(f)向上升，在牽引繩08)的牽引下，磨削主軸單元(18)同時沿磨削進給方向的(c)向上升或(d)向下降；所述的懸掛機構(gòu)0 由牽引繩08)分別固定在立柱( 頂部的前支撐座(XT)和后支撐座(29)上，滑輪M41)和滑輪W42)安裝在前支撐座(27)上，滑輪以43)和滑輪W45) 安裝在后支撐座09)上，滑輪以44)和滑輪W46)安裝在溜板(3 側(cè)面；一端固定在溜板(21)左上的牽引繩(28)分別繞過滑輪A (41)、滑輪C (43)、滑輪E (44)、滑輪F (46)、滑輪 D (45)和滑輪B (42)，最后固定在溜板(21)右上；牽引繩(28)將所述的磨削主軸單元(18) 和所述的拋光主軸單元(3 相連，從而使所述的磨削主軸單元(18)和所述的拋光主軸單元(3 彼此為配重，保證所述的磨削主軸單元(18)和所述的拋光主軸單元(3 具有相同的位移量。
全文摘要
本發(fā)明一種多功能的基片磨拋裝置及其磨拋方法，屬于平面基片的超精密加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于硅片、藍寶石基片和玻璃基板等硬脆材料的磨拋平整化加工及減薄加工，可用于陶瓷、金屬和復合材料等平面薄板的磨削和拋光加工。基片磨拋方法采用三種方式軸向切入式磨拋、徑向切入式磨削和留邊磨拋方法。磨拋裝置采用由磨削主軸單元和拋光主軸單元組成的雙主軸結(jié)構(gòu)，在一臺裝置上完成基片的磨削和拋光加工；磨削主軸單元和拋光主軸單元通過一根牽引繩牽引，互為配重。磨拋裝置將磨削機和拋光機集成于一體，基片只需一次性裝夾，即可完成磨削和拋光兩道工序加工，提高基片磨拋加工精度和磨拋加工自動化，降低碎片率，提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號B24B29/00GK102554760SQ201210018459
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者馮光, 康仁科, 朱祥龍, 董志剛, 郭東明 申請人:大連理工大學