一种真空吸附式游星轮夹具及其使用方法与流程

本发明涉及精密加工领域，具体为一种真空吸附式游星轮夹具。

背景技术：

随着科学技术的发展，薄片工件在众多领域扮演着重要角色，如计算机磁盘、光学镜片和半导体衬底等。这类工件通常要求具有很高的表面平整度和表面质量。研磨和抛光属于精密加工，是薄片工件常用的加工手段。薄片工件经过平面研磨能够获得微米级的表面平整度，经过抛光则能获得极低的表面粗糙度。双面行星研磨/抛光则是指在双面行星研磨/抛光设备上进行研磨/抛光加工，由于双面行星研磨/抛光时工件的上下两个表面同时进行材料去除，因此加工效率比传统的单面研磨/抛光更高，同时，因为双面行星研磨/抛光时磨粒运动轨迹更加复杂和均匀，所以工件表面质量也更好。以上优点使得双面行星研磨/抛光成为薄片工件加工的首选方式。

然而，双面行星研磨/抛光存在着一定的局限：(1)传统的双面行星研磨/抛光要求游星轮夹具的厚度必须小于工件厚度。以半导体衬底为例，出于对缩减材料成本的需求，衬底的厚度规格呈现越来越薄的趋势，相应的，游星轮的厚度也越来越薄。这使得游星轮的强度变得难以保证，在加工过程中更加容易发生翘曲、变形的现象，导致衬底破损，甚至脱离游星轮造成“爆盘”，这将大大提高生产成本。(2)传统的双面行星研磨/抛光，适用于对工件上下表面要求一致的场合，然而像半导体衬底这一类工件，往往对两表面的表面质量要求不一致，则不得不在单面研磨/抛光设备上进行单面加工，导致生产效率难以提升，倘若能够提出一种新的方案使得单面加工能够在双面研磨/抛光设备上进行，便能使得生产效率大幅提高。为了解决上述两点矛盾，需要提出一种新型的双面研磨/抛光游星轮夹具能够满足超薄工件的加工，并且同时适用于双面加工工件和单面加工工件。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种真空吸附式游星轮夹具及其使用方法，采用真空吸附的原理，使得：(1)对于单面加工工件，可在双面加工设备上进行加工，使得加工效率大幅上升，并且适用于超薄工件的加工；(2)对于双面加工工件，可在保持原有的生产效率的基础上，规避因夹具过薄带来的加工风险，极大地提高良品率。对于双面加工设备的发展和应用具有重要意义。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种真空吸附式游星轮夹具，包括：载片层、驱动层、密封圈和气门芯；

所述载片层设置在驱动层的上表面和下表面形成夹芯式结构，载片层与驱动层之间通过螺栓连接；所述载片层与驱动层在相向的一侧分别设置有沿着周向延伸的密封圈槽，所述密封圈放置于载密封圈槽中；所述载片层背向驱动层的一侧设置有螺纹孔，所述气门芯则螺接于螺纹孔中；

该载片层上绕着载片层的中心旋转对称分布有若干载片槽，载片槽内均匀分布微小通孔，工件放置于载片槽内时，工件、载片层、密封圈、驱动层及气门芯之间形成一密闭空间。将气门芯连接气泵，抽取密闭空间内的空气形成负压，使工件吸附于游星轮载具上。

在一较佳实施例中：所述驱动层的外周沿着周向分布有齿尖；所述齿尖的形状和个数依据所使用加工设备具体情况而定。

在一较佳实施例中：所述载片槽的深度在100～1000μm范围内，具体深度根据零件厚度而定，载片槽的形状可以是圆形、方形或其他形状，具体形状和尺寸需根据工件的形状和尺寸而定。

在一较佳实施例中：所述载片槽内分布的微小通孔孔径范围为0.8～1.2mm，均匀排布，通孔间距为5～10mm。

在一较佳实施例中：所述密封圈的厚度范围为2～3mm，密封圈的直径根据载片槽的形状和大小而定。

在一较佳实施例中：所述螺纹孔设置在载片层的中心处。

在一较佳实施例中：所述驱动层的材质包括但不限于不锈钢，所述驱动层的材质包括但不限于陶瓷。

本发明还提供了上述的真空吸附式游星轮夹具的使用方法，包括如下步骤：

1)上料：将待加工工件摆放于游星轮夹具一侧的载片槽中，将气泵连接该侧气门芯，抽出夹具内部部分空气形成负压使工件紧密吸附于夹具，随后翻转到夹具另一侧重复上述步骤；

2)下料：将气泵连接夹具一侧的气门芯，向夹具内部空间充气平衡内外部气压，取下该侧所有工件，随后翻转到夹另一侧重复上述步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

对于双面加工工件，该真空吸附式游星轮夹具可在保持生产效率的同时大幅减少传统游星轮夹具由于过薄、翘曲等缺陷引起工件破损现象，从而降低生产成本，并且特别适用于薄片工件的加工。

使得双面研磨/抛光设备适用于原本需要在单面研磨/抛光设备上进行加工的工件，从而大幅度提高生产效率。

附图说明

图1为本发明夹具结构示意图。

图2为本发明夹具爆炸图。

图3为本发明夹具载片层结构示意图。

图4为本发明夹具驱动层结构示意图。

图5为本发明夹具密封圈结构示意图。

图6为本发明气门芯结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-载片层，2-驱动层，3-密封圈，4-气门芯，5-螺栓。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

请查阅图1至图6，一种真空吸附式游星轮夹具包括：

载片层1，其材质为陶瓷，呈圆形；其上沿绕着载片层的中心旋转对称分布有若干圆形载片槽，载片槽深度为200μm至500μm，视工件厚度和去除量而定；载片槽内均匀分布微小通孔，孔径范围为0.8～1.2mm，呈六方最密排布，通孔间距为5～10mm；其中心开沉头通孔并安装一气门芯4，保证加工过程中气门芯4不会发生磨损；正面外圈位置均布若干沉头通孔，用以螺接驱动层2；其背面开有环形密封圈槽。所述载片层1的材质还可以为其他的材料，本实施例中以陶瓷进行举例，但不限于陶瓷。

驱动层2、其材质为不锈钢，呈圆形，周围均匀分布传动齿，传动齿的齿形、齿数依据所使用加工设备的具体情况而定；该驱动层2上沿圆周均布若干螺纹孔用以螺接载片层1；同样的，驱动层2上两面以及载片层1朝向驱动层2的一面都设置有环形密封圈槽；该驱动层2中心部分的材料被部分去除，使得在装配好时，中心位置形成一空腔；该驱动层2正反两面结构一致。所述驱动层2的材质还可以为其他的材料，本实施例中以不锈钢进行举例，但不限于不锈钢。

密封圈3，该密封圈3的厚度范围为2～3mm，放置于载片层1与驱动层2内预设的密封圈槽中。

所述驱动层2的外周沿着周向分布有齿尖；所述齿尖的形状和个数依据所使用加工设备具体情况而定。

该游星轮夹具采用载片层1-驱动层2-载片层1的夹芯式结构，载片层1与驱动层2之间通过螺栓5连接；工件放置于载片槽内时，工件、载片层1、密封圈3、驱动层2及气门芯4之间形成一密闭空间。将气门芯4连接气泵，抽取密闭空间内的空气形成负压，使工件牢牢吸附于游星轮载具上。

上述真空吸附式游星轮夹具的使用方法如下：

1)上料：将待加工工件摆放于游星轮夹具一侧的载片槽中，将气泵连接该侧气门芯，抽出夹具内部部分空气形成负压使工件紧密吸附于夹具，随后翻转到夹具另一侧重复上述步骤；

2)下料：将气泵连接夹具一侧的气门芯，向夹具内部空间充气平衡内外部气压，取下该侧所有工件，随后翻转到夹另一侧重复上述步骤。

根据需要，所述的游星轮夹具可用于双面研磨或是双面抛光；所述的游星轮夹具可用于仅需进行单面加工的工件的研磨或抛光，也可用于需要进行双面加工的工件的研磨和抛光，其使用方法为：将上述真空吸附式游星轮夹具的使用方法重复进行两次，期间重新上料时将工件翻面即可。

以上仅为本发明的优选实施例，但本发明的范围不限于此，本领域的技术人员可以容易地想到本发明所公开的变化或技术范围。替代方案旨在涵盖在本发明的范围内。因此，本发明的保护范围应由权利要求的范围确定。