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产品简介
商品名称:ZYP450型往复直推/旋转重力式研磨抛光机
商品编号:ZYP450
上架时间:2013-12-15
浏览次数:6660
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产品详细说明
产品型号 ZYP450型往复直推/旋转重力式研磨抛光机
产品简介

 

适用范围:

    金属、非金属材料的超平面精密研磨、抛光。特别适用晶体、陶瓷等新材料的研磨和抛光。

主要特点

    依据机械磨削理论中的“三盘对研”原理,所谓“三盘对研”是指为了获得一个较高平整度的研磨面,一般用三个平盘有规律的相互研磨,即盘1对盘2对盘3,盘2对盘1对盘3,盘3对盘2对盘1,依次规律重复对研。其原理是减小研磨的误差复制。所谓误差复制,是指两个平面对研时,如果一个平面凹凸不平,凹凸点就会印在相对的另一个平面上,起到破坏平面的效应。三盘对研就是时时修整各盘的平面,最终达到研磨出较高平整度的平面,将误差复制减少或降低到最小量。在本项目产品中采用了在研磨时,载料盘始终置于修整环内,修整环对磨盘始终处于研磨修整整个磨盘的盘面,同时随时修整被磨材料在磨料的作用下,使研磨盘(因被磨材料的面积相对研磨盘表面积而言,是局部小的)出现局部磨损的部位,修整盘起到 “第三盘”的作用。磨盘是“第一盘”被磨材料是“第二盘”,“三盘”作用的结果,使被磨材料减少乃至不出现误差复制的效应,起到了促进被磨材料平整度的作用。
磨料通过本项目产品中的辅助设备分流式搅拌循环泵(输送研磨磨料)和旋转气流式自动滴料器(输送抛光磨料)来实现不用手工添磨料的自动研磨。同时,使价格昂贵的以克拉称重的金刚石磨料得以循环使用,大大降低了研磨抛光成本。
    依据受力角各点相等、磨料均匀分布原理、不重复研磨轨迹原理。该产品由研磨抛光盘(以下简称磨盘)、磨盘驱动电机、回转体、载料盘、修整环支架(可翻转90度角)、支架主动导轮、被动导轮、导轮驱动电机、直线导轨座、导轨座驱动电机、偏心拨杆、修整环等组成。
    载料盘一表面粘有被磨材料,相对放置在磨盘面上半径处,在载料盘外径套上修整环,修整环外壁与支架上的两导轮相接触,并由支架上的电机驱动其中一导轮,可使修整环主动旋转,修整环内置的载料盘靠两者间的卡位槽使之一同旋转。支架与直线导轨座平行相连接并可在座上翻转90度角。便于更换磨盘。直线导轨座由其驱动电机的偏心盘拨杆拉动直线导轨座连接的修整环支架做往复直线运动。这样,修整环联同载料盘同时在磨盘做往复直线加旋转运动。本产品是通过以下技术方案实现的:
    该产品由磨盘、磨盘驱动电机、载料盘、修整环支架(可翻转90度角)、支架导轮、导轮驱动电机、直线导轨座、导轨座驱动电机、偏心拨杆、修整 环等组成。由磨盘(3)、磨盘驱动电机(1)、载料盘(5)、修整环支架(7)、主动支架导轮(8)、被动支架导轮(9)、导轮驱动电机 (6)、直线导轨座(10)、导轨驱动电机(11)、偏心拨杆(12)、修整环(4)等组成。其特征在于所述的载料盘(5)一表面粘有被磨抛材料其面向放 置在磨盘(3)的盘面上。并在载料盘(5)外径套上修整环(4),使载料盘(5)置于修整环(4)中。修整环(4)置于主动支架导轮(8)、被动支架 导轮(9)之中,并由修整环支架(7)上的电机驱动其中一导轮(主动支架导轮(8)),导轮(9)为被动轮,可使修整环(4)主动旋转起来。这样修整环 (4)中的载料盘(5)也随修整环(4)一同转起来。修整环支架(7)与直线导轨座(10)平行相连接,修整环支架(7)可在直线导轨座(10)上做90 度翻转(翻板(13)),让出修整环支架(7)在磨盘(3)上方的空间,便于更换磨盘。直线导轨座(10)由其导轨驱动电机(11)主轴上的圆盘 偏心拨杆(12)拉动做往复直线运动。

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为便于分析将图1简化成下图(图2):

 


      (图2)

     图示可以得出结论:直线加旋转运动的载料盘与磨盘作相对运动时,其磨削角θ1=角θ2=角θ3 ,磨削角可以视为磨削力,因此,磨削力在磨盘盘面各接触点分布上也是相等的,磨削力相等会使在磨盘表面分布的磨料也会在盘面离心力的作用下同时因磨削力相等而分布均匀。同时往复直线运动的载料盘在其往复距离的路径与磨盘相接触的其内径至外径的个点的线速度从直线往复的频率(即周期)来计算是不均等的,可视为线速度差异。磨盘的线速度是由其旋转引起的,线速度也可视为是研磨抛光的路径,磨盘圆心的路径为零,外径处的路径为最长,呈扇形变化。路径为零可视为研磨抛光没有作用,路径最长可视为研磨抛光量最大。其机理是,载料盘粘接的被磨材料在磨盘面上,做往复直线加旋转运动,在载料盘重力和磨料与磨盘的相互作用下,磨削角始终相等,周期线速度不等(差异)。由于被磨材料在磨盘上做直线加旋转运动,可以打破磨盘的线速度差异,其研磨路径在一定直线距离呈扇形变化,出现有周期的不重复轨迹研磨,而不重复轨迹研磨在机械磨削理论中占有重要位置,它是平面研磨有较高平整度的最高追求。这样被磨抛材料在磨盘的盘面上做直线加旋转运动并在磨料的作用下,实现对被磨材料表面有着较高平整度要求的研磨与抛光(抛光是精细的研磨)。
结论被磨材料直线加旋转运动研磨,才能获得较高平整度的结果
为了实现上述技术创新的内容,在本项目产品结构上采用了偏心轮驱动直线导轨座,直线导轨座连接导轮支架,使导轮夹持的修整环(圆心)沿磨盘(圆心)的直线(180°)位置上做往复直线推拉动作,强调两圆心连一条线上很重要,如果不在一条线上,被磨材料运动轨迹会使磨削发生变化不是角1=角2=角3的关系,导致磨料分布不均的问题产生。同时在支架上安装了一个减速电机来驱动支架导轮做主动旋转运动,主动导轮带动修整环做顺着磨盘转动方向的转动动作。这就是说修整环往复做直线运动的同时做旋转运动。从而保证了技术创新内容的实现。
而以往的其它研磨抛光机支架上的导轮无驱动装置,支架也无驱动装置。                          
我们分析一下:当支架不移动时,载料盘必定处于磨盘半径的中间位置处。研磨开始,磨盘转动,磨盘外径的线速度为最高,内径为最低,圆心处为零,而产生线速度差。转动磨盘上分布的磨料与被磨材料的相互作用而产生摩擦力,摩擦力与线速度差会使载料盘转动起来(当然是有条件的,必须满足载料盘重力小于摩擦力),而这时载料盘是定位在磨盘半径处的旋转,问题就来了,磨盘的线速度靠外径处为快,靠内径处为慢,圆心处为零,线速度呈扇形变化态。此时,由于被磨材料处在磨盘半径上且不移动,其研磨轨迹是重复的,我们知道,重复的研磨轨迹在磨削理论中是被重点排斥的,其结果是不能获得较高平整度的平面。我们还知道,线速度反映的是研磨路径,载料盘定位旋转,被磨材料也是定位旋转,那么,被磨材料(一般也是圆形的)也有外径及圆心之说,当被磨材料旋转时,被磨材料的外径处对比其圆心处要被磨的多,这是因为磨盘的线速度外快内慢所致,即磨盘外径处磨被磨材料边缘的量最大,磨盘半径中间处磨被磨材料的圆心为定量(因载料盘不移动)是常数,磨盘内径处磨被磨材料的边缘量最小。可见,最大量加最小量总是大于定量。因此产生被磨材料“圆心”高、“边缘”低的平整度不高的结果,这里说“心”高“边”低的差异在实际研磨反映出的结果,在50毫米直径的表面的平整度误差在30微米左右。但作为IC衬底材料就大大超标了。
而被磨材料因无驱动旋转装置还会产生时转时转不转的情况,上述分析了转的情况,那么不转会产生什么结果呢?当载料盘的重力大于研磨时的磨盘、磨料、被磨材料三者之间产生的摩擦力时,载料盘不转动,载料盘不转时,被磨材料也不转。这时,还由于磨盘线速度呈圆心至外径扇形变化的原因,导致被磨材料靠磨盘外径处,被磨的量大而使片薄,靠磨盘内径处被磨的量少而使片厚,造成片子一边厚一边薄的后果。我们发现,当刚开始研磨片子时,由于被磨材料表面留有切割痕迹而造成片子与研磨盘面是点接触,故摩擦力小于载料盘的重力而不转,当研磨快要结束时,由于片面平整度加大,故摩擦力减小,载料盘也不转。
那么,本项目产品采用的直线加旋转运动是如何实现被磨材料不产生一边厚一边薄、圆心高边缘低的呢?
如上所述被磨材料在做往复直线运动时,由于磨削角(磨削力)各点相等且磨料分布均匀,且直线往复移动30~40毫米在磨盘半径上。这样就会打乱磨盘线速度的差异,此时被磨材料的研磨轨迹是有周期的不重复轨迹。这一点很重要,它符合超平面研磨所追求的研磨条件。而使被磨材料的圆心不会产生高,边缘不会产生低的现象。被磨材料在直线往复移动的同时靠主动导轮驱动修整环内置的载料盘不停地旋转,也就不会产生一边厚一边薄的现象,同样是打破磨盘线速度差异所致,同样符合所追求的不重复研磨轨迹的条件。总之,只要磨盘是圆形的,其转动就会有线速度差异,而这差异恰恰是破坏被磨材料表面平整度的罪魁祸首。被磨材料直线加旋转运动在圆形磨盘上研磨,打破线速度差异,形成不重复轨迹研磨,就会得到较高平整度的表面。
结论:被磨材料不旋转会造成一边厚一边薄;不移动会造成中心厚、边缘薄的平整度不高的后果。因此,被磨材料一定要在直线移动和旋转运动的条件下进行研磨。直线移动可以避免线速度差异造成的被磨材料圆心高边缘低的问题,旋转可以避免磨盘线速度差异造成的被磨材料一边厚一边薄的问题。可见,只有直线加旋转研磨才能获得较高平整度的平面。
根据限位垂直下落原理,本项目产品在研磨时,载料盘始终置于修整环内。载料盘粘接被磨材料成为一体。研磨时,被磨材料是经磨料与磨盘相接触。磨料对被磨材料起到研磨作用。然而,被磨材料是经切割而成的薄片,其表面留有切割锯片的痕迹,且片子的平行度因切割机的锯片的形位误差而无法保证,大大超出片子的平行度(2微米以里)的要求,这就要求在研磨时要修正片子的平行度。我们知道研磨前,要将被磨材料粘接在载料盘上,就意味着将已经平行度超标的片子粘接在载料盘上仍然是超标的。而以往的其它的研磨机:“是把载料盘夹持在支架两导轮之中,超标平行度的片子在与磨盘之间的磨料发生摩擦研磨时,一定是整个片面接触磨盘面,不会起到修正平行度的作用。当然,平行度是相对片子的厚度的均匀值而言,以上指的是一个平面,只是前提。而研磨掉切割痕迹后达到一定指标厚度时,把片子从载料盘上卸下来,翻转另一面粘接,重复上述研磨过程,就会得到另一个平面。卸片后测量片子的平行度,还会是初始没有研磨时的切割后的超标平行度,而只会得到片子两个表面“圆心高边缘低”的光亮度(下文详细叙述)”。因此,我们采取了以下措施,以解决片子平行度的问题。将载料盘外径加工成几乎是修整环内径一样的尺寸,利用载料盘外径和修整环内径的间隙,使载料盘不会因导轮的外力(此时导轮带动修整环而动,修正环内壁垂直方向有一半圆形凹槽,而载料盘外壁有一同尺寸的半圆凸槽,两槽相对位,修正环在导轮的带动下,靠槽带载料盘做同步转动。同步转动很重要,假如无此槽装置,载料盘是无序转动,一会转一会停,一会快,一会慢,导致分布均匀的磨料因载料盘的无序动作而破坏。更重要的是修整环底边有一定宽度使修整环在磨盘面上站稳,可抵消导轮外力对修整环稳定运动的影响。)而左右上下微动,修整环可以抵消导轮外力。同时此间隙是有一定高度的,越高载料盘垂直下落越直(但也不能太高,太高会带来操作不便)。其原理就是靠修整环内壁限制载料盘外壁的随机位置窜动,保证载料盘垂直下落,达到载料盘下粘接的被磨材料的高点先进行研磨后,扩展至整个片面,起到修正片子平行度的作用。这时,就会以这个平面做为基准面,翻片粘接后研磨另一面时,仍旧先磨片子的高点扩展至整个片面,最终是片子的平行度得以较高精度的修正保证。以往的其它研磨机,没有限位垂直下落机构,也没有载料盘与修整环同步转动装置。故无法修正被磨材料的平行度。

 ★  本设备的电源操作面板及电路板控制系统外置于设备上方,独立存在。避免了因为水和研抛液流入壳体内造成电器短路的影响,它的优点在于解决了其它研抛机的控制面板在设备的正下方和电路板控制系统置于设备壳内,因清洗设备时或在研抛时输送的水、研磨液、抛光液流入壳体内造成的电源开关短路和电路板短路使机器瘫痪的大问题。      

技术参数

本产品的主要性能指标:

  磨抛盘直径:450mm(可根据客户要求订制超过标准配置的磨、抛盘,例如订制500mm、600mm磨、抛盘。该机配有研磨盘一个、抛光盘一个)

  载料盘直径:140mm

  修整环外径:180mm    内径:140mm

  磨抛盘转速:20~120转/分 无级调速

  载料盘转速:10~300转/分 无级调速

  直线导轨座往复频率:0~30次/分 无级调整

  工件位:180度轴线上2个

  磨抛盘直流电机:功率:100瓦  减速箱速比:10:1

  载料盘直流电机:功率:20瓦  减速箱速比:6:1

  直线导轨直流电机:功率:20瓦  减速箱速比:60:1

  直线导轨座:往复距离:36mm至40mm  定位调整



  本产品由伺服脉宽调制控制,实现对磨抛盘无级调速、对修整环及载料盘、直线导轨座无级调速,LED显示,并有紧急停机保护等研磨抛光工艺所需的功能管理。


产品规格

  整机质量:≤200kg

  外形尺寸:900×750×1200mm

耗材

 

  ★    研磨液

   ★    抛光液

   ★    金刚石微粉

   ★    研磨料

   ★   专用粘接蜡

   ★   聚氨脂抛光垫

   ★  无纺专用抛光垫

可选配件


   自动滴料器  


   搅拌循环泵


  “00”级精密测厚仪


   陶瓷研磨盘


   沥青研磨盘


  玻璃研磨盘


 可垂直与旋转运动的真空磨具
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