专利名称：一种多功能的基片磨抛装置及其磨抛方法
技术领域：
本发明属于平面基片的超精密加工技术领域，具体涉及一种用于硅片、蓝宝石基片和玻璃基板等硬脆材料平面基片的磨抛平整化加工及减薄加工，也可用于陶瓷、金属和复合材料等平面薄板的磨削和抛光加工。
背景技术：
硅片、蓝宝石基片、玻璃面板和陶瓷片等平面薄片状基片的超精密表面加工及超精密减薄加工，通常经过磨削、研磨和抛光等加工工序，分别由磨削、研磨机床和抛光机床独立完成，磨削、研磨机床用于基片的表面平整化加工，使基片达到预定厚度，获得高平整度高质量的表面，抛光机床用于基片的表面抛光，去除基片的磨削、研磨表面损伤层，使基片达到无损伤超光滑表面。目前，基片的减薄加工通常要求基片减薄厚度达到30 ΙΟΟμπι 以下使基片重量轻和紧密，。通常此时基片经过磨削减薄到预定厚度时，从磨削机床上卸下，再装夹到抛光机上进行抛光加工，在从磨削到抛光的转换的过程中，由于基片表面磨削应力会造成基片的变形，使基片在磨削和抛光工序间传送以及在抛光机上再装夹过程中非常容易破碎，而且采用两个机床分别进行磨削和抛光加工，设备投资大，生产效率比较低。 目前市场上常见的基片磨削和抛磨削光机床通常为专用磨削加工设备，如对于圆片状硅片，主要用硅片超精密磨床进行平整化加工和减薄加工，再用平面抛光机床进行表面抛光； 对于方片状的玻璃面板，主要用专用平面研磨机床进行平整化加工和减薄加工，再用平面抛光机床进行表面抛光。这些现有的磨削和抛光机床往往不适用于多种基片的不同使用要求。
发明内容
本发明要解决的技术难题是克服上述现有的磨削和抛光机床及加工方法的不足， 发明了一种多功能的基片磨抛装置及其磨抛方法。该多功能基片磨抛装置采用双主轴结构，在一台设备上完成硅片、玻璃面板、陶瓷片、蓝宝石基片等基片的磨削和抛光加工，即经过磨削后，基片不需卸片，从磨削工位直接进入抛光工位进行基片抛光加工，可实现基片的轴向切入式磨抛、径向切入式磨抛、径向往复式磨抛和留边磨抛等多种磨抛方法。磨削主轴单元和抛光主轴单元互为配重，共用一套电机驱动进给机构和气缸进给机构，基片在磨削或抛光过程中可实现定程磨削和控制力磨削两种进给控制方式。本发明采用的技术方案是一种多功能的基片磨抛装置及其磨抛方法，其磨抛方法采用三种方式1)当采用轴向切入式磨抛方法加工圆片状基片时，将被加工基片W置于吸盘12上，工作台3在进给机构8的驱动下沿水平方向朝b箭头方向前移至磨削主轴单元18 的下方，将圆片状基片W的中心位于磨轮15的外边缘处，保持工作台3在水平方向上位置固定；2)当采用径向切入式磨抛方法加工方片状基片时，磨削主轴单元18的磨轮15转动方向为e向旋转；同时，磨削主轴单元18在电机沈正转时沿磨削进给方向的d向下进给， 保持磨削主轴单元18在磨削进给方向上位置固定；3)当采用小直径磨轮或抛轮时，采用留边磨抛方法实现留边磨削或留边抛光，小直径磨轮或抛轮的直径略小于被加工基片W的半径，将被加工基片W载置于吸盘12上；当采用上述方法中任意一种方式磨削时，先将被加工基片W吸附在所述的吸盘 (12)上，所述的吸盘12由多孔陶瓷材料制成圆盘状，进给机构8驱动所述的工作台3沿水平方向朝a向移至所述的磨削主轴单元18下方，所述的磨削电机主轴17驱动所述的磨轮 15沿磨轮转动方向的e方向转动，所述的电机沈或所述的气缸39驱动所述的磨削主轴单元18沿磨削进给方向d向上进给磨削基片W，所述的测力装置10将监测的磨削力传输给控制系统，控制磨削力等于预设值，当所述的测厚装置13检测到基片W达到预设的厚度后，所述的磨削主轴单元18沿所述的磨削垂直导轨23上升退刀，自此完成基片W的磨削；所述的进给机构8驱动所述的工作台3沿水平方向朝a向移至所述的抛光主轴单元35下方，所述的抛光电机主轴36驱动所述的抛轮37沿抛轮转动方向的h方向转动，所述的电机沈或所述的气缸39驱动所述的抛光主轴单元35沿抛光进给方向g向上进给磨削基片W，所述的测力装置10将监测的抛光压力传输给控制系统，控制抛光压力等于预设值，抛光结束后，所述的抛光主轴单元35沿所述的抛光垂直导轨30上升退刀，自此完成基片W的抛光，所述的测力装置10分别检测出磨削过程中的磨削力或抛光过程中的抛光压力，并将检测数据向控制系统输送，保证磨削力或抛光压力等于预设压力；所述的工作台3在所述的进给机构8 的驱动下沿水平方向朝a向移出抛光加工区进行卸片。一种多功能基片磨抛装置，其特征在于，磨抛装置采用由磨削主轴单元和抛光主轴单元组成的双主轴结构，在一台装置上完成硅片、玻璃面板、陶瓷片、蓝宝石基片等基片的磨削和抛光加工；多功能基片磨抛装置具有长方体状的基座1，在基座1的上面固定着一对水平导轨5，导引滑块6装在水平导轨5上，滑板7与导引滑块6固结，滑板7安在工作台 3的下面，即通过导引滑块6和滑板7将工作台3嵌合在一对水平导轨5上；底座9安装在工作台3的上面；在底座9的上表面安装有用于在线测量磨削力的圆环状的测力装置10， 测厚装置13安装在工作台3上；安装在工作台3中心的工件电机轴主11是套在测力装置 10的内部，吸盘12安装在工件电机主轴11顶部，进给机构8与工作台3连接；立柱2安装在基座1的中部，在立柱2的前侧面固定安装有一对磨削垂直导轨23， 沿垂直进给方向c或d向移动的磨削主轴单元18安装在磨削垂直导轨23上；沿抛光进给方向f和g向移动的一对抛光垂直导轨30固定在立柱2的后侧面，抛光主轴单元35安装在抛光导轨30上；磨削主轴单元18和抛光主轴单元35通过悬挂机构25相互连接，悬挂机构25通过牵引绳28固定在立柱2顶部的前支撑座27和后支撑座四上。所述的磨削主轴单元18具有主轴座19，在主轴座19的内部安装有磨削电机主轴 17，磨削主轴17下端安装有沿e方向转动的磨轮15 ；主轴座19安装在溜板21上，在溜板 21上装有导引滑块22，溜板21通过导引滑块22嵌合在一对磨削垂直导轨23上做移动；固定于溜板21背面的丝杠机构M在顶端和电机沈相连接；所述磨削电机主轴17可驱动所述磨轮15沿磨轮转动方向e方向转动，所述电机沈可驱动磨削主轴单元18沿磨削进给方向c或d向进行升降运动，同时也可以驱动所述抛光主轴单元35沿抛光进给方向的f和g 向上进行升降运动，从而实现定程磨削的进给控制方式；所述的抛光主轴单元35具有主轴座33，在主轴座33的内部安装有抛光电机主轴 36，抛光电机主轴36下端安装有沿h方向转动的抛轮37，主轴座33安装在溜板32上，在溜板上32装有导引滑块31，溜板上32通过导引滑块31嵌合在一对抛光垂直导轨30上做移动，抛光主轴单元35沿抛光进给方向f或g向上移动；气缸39平行安装在抛光垂直导轨 30得下端；气缸39带动抛光主轴单元35沿抛光进给方向的g向下降或f向上升，在牵引绳观的牵引下，磨削主轴单元18同时沿磨削进给方向的c向上升或d向下降；所述的悬挂机构25由牵引绳观分别固定在立柱2顶部的前支撑座27和后支撑座四上，滑轮A41和滑轮B42安装在前支撑座27上，滑轮C43和滑轮D45安装在后支撑座 29上，滑轮E44和滑轮F46安装在溜板32侧面；一端固定在溜板21上的牵引绳观分别绕过滑轮A41、滑轮C43、滑轮E44、滑轮F46、滑轮D45和滑轮B42，最后固定在溜板21上；牵引绳观将所述的磨削主轴单元18和所述的抛光主轴单元35相连，从而使所述的磨削主轴单元18和所述的抛光主轴单元35彼此为配重，保证所述的磨削主轴单元18和所述的抛光主轴单元35具有相同的位移量。本发明的显著效果是多功能基片磨抛设备通过将磨削机和抛光机集成于一体，抛光主轴单元与磨削主轴单元通过一根牵引绳牵引，磨削主轴单元和抛光主轴单元互为配重，磨削主轴单元和抛光主轴单元共用一套电机驱动进给机构和气缸进给机构，可实现多种磨抛加工方式。采用本发明的多功能基片磨抛设备可大大提高磨抛加工的效率，提高基片的精度，从而能够在降低生产成本的同时大幅提高产品质量。
图1本发明多功能基片磨抛设备的结构示意图，图2本发明多功能基片磨抛设备的悬挂机构示意图，图3本发明多功能基片磨抛设备的剖视图，图4第一种和第二种实施例所述的磨抛方法，图5第三种实施例所述的磨抛方法。图中1基座，2立柱，3工作台，5水平导轨，6滑块，7滑板，8进给机构，9底座，10测力装置，11工件电机主轴，12吸盘，13测厚装置，15磨轮，17磨削电机主轴，18磨削主轴单元，19主轴座，21溜板，22滑块，23磨削垂直导轨，24丝杠模块，25悬挂机构，沈电机，27前支撑座，28牵引绳，29后支撑座，30抛光垂直导轨，31滑块，32溜板，33主轴座，35抛光主轴单元，36抛光电机主轴，37抛轮，39气缸，40 小直径磨轮或抛轮，41滑轮A，42滑轮B，43滑轮C，44滑轮E，45滑轮D，46滑轮F，W基片。
具体实施例方式以下结合附图和技术方案详细说明本发明的具体实施。本发明中多功能基片磨抛设备的磨抛加工方法为磨削时，将基片W吸附在吸盘12上，吸盘12由多孔陶瓷材料制成圆盘状，进给机构8驱动工作台3沿水平方向朝a向移至磨削主轴单元18下方，磨削电机主轴17驱动磨轮15沿磨轮转动方向的e方向转动，电机沈或气缸39驱动磨削主轴单元 18沿磨削进给方向d向上进给磨削基片W，测力装置10将监测的磨削力传输给控制系统， 控制磨削力等于预设值，当测厚装置13检测到基片W达到预设的厚度后，磨削主轴单元18 沿磨削垂直导轨23上升退刀，自此完成基片W的磨削；进给机构8驱动工作台3沿水平方向朝a向移至抛光主轴单元35下方，抛光电机主轴36驱动抛轮37沿抛轮转动方向的h方向转动，电机26或气缸39驱动抛光主轴单元35沿抛光进给方向g向上进给磨削基片W，测力装置10将监测的抛光压力传输给控制系统，控制抛光压力等于预设值，抛光结束后，抛光主轴单元35沿抛光垂直导轨30上升退刀，自此完成基片W的抛光，测力装置10分别检测出磨削过程中的磨削力或抛光过程中的抛光压力，并将检测数据向控制系统输送，保证磨削力或抛光压力等于预设压力；工作台3在进给机构8的驱动下沿水平方向朝a向移出抛光加工区进行卸片，见图1。多功能基片磨抛设备具有长方体状的基座1，在基座1的上面固定着沿前后方向延伸的一对水平导轨5，承载基片W的工作台3安装在水平导轨5上，工作台3可以沿a或 b向移动。基座1的中部直立设置着立柱2，一对磨削垂直导轨23固定在立柱2的前侧面， 磨削主轴单元18安在磨削垂直导轨23上，用于磨削的磨削主轴单元18可以沿磨削进给方向c或d向移动。一对抛光垂直导轨30固定在立柱2的后侧面，用于抛光的抛光主轴单元 35安在抛光垂直导轨30上，抛光主轴单元35可以沿抛光进给方向f和g向移动，见图2。 磨削主轴单元18和抛光主轴单元35通过悬挂机构25相互连接，悬挂机构25由牵引绳28， 固定于立柱2顶部的前支撑座27和后支撑座29，以及安在前支撑座27上的滑轮A41和滑轮B42，配置于后支撑座四上的滑轮C43和滑轮D45以及配置于溜板32侧面的滑轮E44和滑轮F46。一端固定于溜板21左上的牵引绳28分别绕过滑轮A41、滑轮C43、滑轮E44、滑轮F46、滑轮D45和滑轮B42，最后固定于溜板21右上。采用一根牵引绳28牵引，可保证溜板21和溜板32的两侧受到相同的牵引力，以免增加倾覆力矩。当然，上述的绕绳方式仅是其中一个方案，本专利并不局限于该方案，亦可将上述的溜板21和溜板32互换方案。结合图1和图3，工作台3通过进给机构8驱动在水平方向上移动，进给机构8可为线性模组或直线电机或“伺服电机+丝杠副”的结构。该工作台3在进给机构8的驱动下时沿水平方向朝a向为前移或者朝b向为后退。工作台3具有底座9，在底座9的上表面安装有用于在线测量磨削力的圆环状的测力装置10，测力装置10分别检测出磨削过程中的磨削力或抛光过程中的抛光压力，并将检测数据向控制系统输送，保证磨削力或抛光压力等于预设压力；套在测力装置10的内部且在水平面内能够旋转的工件主电机轴11，装配于主电机轴11上端的由多孔陶瓷材料形成为圆盘状的吸盘12，将被加工基片W放在吸盘 12的上面，吸盘12在主电机轴11的驱动下沿吸盘转动方向的i向旋转。在上述的磨削和抛光加工中，将基片W的厚度磨削至预设的厚度。测厚装置13检测出定位于吸盘12上保持的基片W的高度，并将检测数据向控制系统输送，当磨削厚度达到预设厚度时，停止加工进给。结合图1和图3，上述的磨削主轴单元18具有主轴座19，在主轴座19的内部安装有磨削主轴17，磨削主轴17下端安装有可自由回转的磨轮15，磨轮转动方向16沿e方向转动，主轴座19安装于溜板21上。在溜板21上设有导引滑块22，通过将该导引滑块22可移动地嵌合在一对导轨23上，磨削主轴单元18沿磨削进给方向20在c或d方向上移动。 磨削主轴单元18具有驱动磨轮15进行磨削的电机26，电机沈驱动与导轨23平行的丝杠模块对，该磨削主轴单元18在电机沈正转时沿磨削进给方向20中的d向下降，在牵引绳 28的牵引下，抛光主轴单元36同时沿抛光进给方向34中的f向上升；在电机沈反转时磨削主轴单元18沿磨削进给方向20中的c向上升，抛光主轴单元36同时沿抛光进给方向34 中的g向下降。结合图1和图3，上述的抛光主轴单元35具有主轴座33，在主轴座33的内部安装有抛光主轴36，抛光主轴36下端安装有可自由回转的抛轮37，抛轮转动方向38沿h方向转动，主轴座33安装于溜板32上。在溜板上32设有导引滑块31，通过将该导引滑块31可移动地嵌合在一对导轨30上，抛光主轴单元35沿抛光进给方向34在f或g方向上移动。 抛光主轴单元35具有驱动抛轮37进行抛光的且与导轨30平行的气缸39。该抛光主轴单元35在气缸39上腔体通压缩空气时沿抛光进给方向34中的g向下降，在牵引绳28的牵引下，磨削主轴单元18同时沿磨削进给方向20中的c向上升；在气缸39下腔体通压缩空气时沿抛光进给方向34中的f向上升，磨削主轴单元18同时沿磨削进给方向20中的d向下降。实施例一，采用轴向切入式磨抛方法加工圆片状基片，见图4。将被加工基片W置于吸盘12上，工作台3在进给机构8的驱动下沿水平方向朝b箭头方向前移至磨削主轴单元18的下方，将圆片状基片W的中心位于磨轮15的外边缘处，保持工作台3在水平方向上位置固定。在工件主轴11的驱动下，使基片W沿吸盘转动方向i向旋转。磨削主轴单元18 的磨轮15沿磨轮转动方向Ie向旋转；同时，磨削主轴单元18在电机沈正转时沿磨削进给方向的d向进给，其结果是，对吸盘12上的基片W实施传统的定程磨削加工。或者磨削主轴单元18在气缸39下腔体通压缩空气时时沿磨削进给方向的d向进给，其结果是，对吸盘 12上的基片W实施控制力磨削加工，当测厚装置13检测到基片W的厚度到达预设的厚度后，磨削主轴单元18在电机沈反转时沿磨削进给方向的c向上升退刀。磨削加工完毕之后，工作台3在进给机构8的驱动下沿水平方向朝b箭头方向前移至抛光主轴单元35的下方，以将圆片状基片W的中心位于抛轮37的外边缘处，保持工作台3在水平方向上位置固定。在工件主电机轴11的驱动下，使基片W沿吸盘转动方向i方向旋转。抛光主轴单元35 的抛轮37沿转动方向h向旋转。同时，抛光主轴单元35在电机沈反转时沿抛光进给方向的g向下进给，其结果是，对吸盘12上的基片W实施传统的定程抛光加工。或者抛光主轴单元35在气缸39上腔体通压缩空气时时沿抛光进给方向的g向下进给，其结果是，对吸盘 12上的基片W实施控制力抛光加工。抛光加工完毕之后，工作台3在进给机构8的驱动下沿水平方向朝a向移出抛光加工区进行卸片。实施例二，采用径向切入式磨抛方法加工方片状基片，见图4。磨削主轴单元18的磨轮15转动方向为e向旋转。同时，磨削主轴单元18在电机沈正转时沿磨削进给方向的 d向下进给，保持磨削主轴单元18在磨削进给方向上位置固定，工作台3在进给机构8的驱动下沿水平方向朝b向移动，直至基片W边缘接触磨轮15的外边缘开始磨削，继续沿水平方向朝b向移动，直至基片W边缘脱离磨轮15的外边缘结束磨削，工作台3在进给机构 8的驱动下沿水平方向朝a向移动，返回磨削初始位置，测厚装置13测量基片W的厚度，完成第一回合的磨削加工；然后，磨削主轴单元18在电机沈正转时沿磨削进给方向的d向继续进给一定去除量，保持磨削主轴单元18在磨削进给方向上位置固定，进行第二回合的磨削加工，以此类推，直至基片W磨削到预设的磨削厚度。磨削加工完毕之后，工作台3在进给机构8的驱动下沿水平方向朝b向向前移至抛光主轴单元35的下方，以将圆片状基片W 的中心位于抛轮37的外边缘处，保持工作台3在水平方向沿a和b方向上前后摆动，在工件主电机轴11的驱动下，使基片W沿吸盘转动方向的i向旋转；抛光主轴单元35的抛轮37 以便沿抛轮转动方向h方向旋转。同时，抛光主轴单元35在电机沈反转时沿抛光进给方向的g向向下降进给，其结果是，对吸盘12上的基片W实施传统的定程抛光加工。或者抛光主轴单元35在气缸39上腔体通压缩空气时时沿抛光进给方向的g向向下进给，其结果是，对吸盘12上的基片W实施控制力抛光加工。抛光加工完毕之后，工作台3在进给机构
88的驱动下沿水平方向朝a向移出抛光加工区进行卸片。实施例三，采用留边磨抛方法加工，见图5。当采用小直径磨轮或抛轮40时，可以实现留边磨削或留边抛光，40小直径磨轮或抛轮的直径略小于基片W的半径。将被加工基片W载置于吸盘12上，工作台3在进给机构8的驱动下沿水平方向朝b向前移至磨削主轴单元18的下方，以使磨轮15的外边缘通过圆片状基片W的中心处，保持工作台3在水平方向上位置固定。在工件主电机轴11的驱动下，使基片W沿吸盘转动方向的i向旋转。磨削主轴单元18的磨轮15以便沿磨轮转动方向e向旋转；同时，磨削主轴单元18在电机沈正转时沿磨削进给方向的d向下进给，其结果是，对吸盘12上的基片W实施传统的定程磨削加工。或者磨削主轴单元18在气缸39下腔体通压缩空气时时沿磨削进给方向的d向向下进给，其结果是，对吸盘12上的基片W实施控制力磨削加工，当测厚装置13检测到基片W的厚度到达预设的厚度后，磨削主轴单元18在电机沈反转时沿磨削进给方向的c向上升退刀。磨削后的基片W在外圆周上保留有环形的边未磨削，用于提高基片W的强度。磨削加工完毕之后，工作台3在进给机构8的驱动下沿水平方向朝b向前移至抛光主轴单元35的下方，以使抛轮37的外边缘通过圆片状基片W的中心处，保持工作台3在水平方向上位置固定。在工件主电机轴11的驱动下，使基片W沿吸盘转动方向的i方向旋转。抛光主轴单元35的抛轮37以便沿抛轮转动方向h向旋转；同时，抛光主轴单元35在电机沈反转时沿抛光进给方向的g向向下进给，其结果是，对吸盘12上的基片W实施传统的定程抛光加工。 或者抛光主轴单元35在气缸39上腔体通压缩空气时时沿抛光进给方向的g向下进给，其结果是，对吸盘12上的基片W实施控制力抛光加工。抛光后的基片W在外圆周上保留有环形的边未抛光，用于提高基片W的强度。抛光加工完毕之后，工作台3在进给机构8的驱动下沿水平方向朝a箭头方向移出抛光加工区进行卸片。本发明还具有多种形式的实施例，都可实现多种磨、抛加工方式。采用本发明的多功能基片磨抛设备可大大提高磨抛加工的效率和基片的加工精度，降低生产成本，大幅度的提高产品质量。
权利要求
1.一种多功能的基片磨抛方法，其特征是，基片磨抛方法采用三种方式1)当采用轴向切入式磨抛方法加工圆片状基片时，将被加工基片W置于吸盘(12)上， 工作台(3)在进给机构(8)的驱动下沿水平方向朝(b)箭头方向前移至磨削主轴单元(18) 的下方，将圆片状基片(W)的中心位于磨轮(15)的外边缘处，保持工作台(3)在水平方向上位置固定；2)当采用径向切入式磨抛方法加工方片状基片时，磨削主轴单元(18)的磨轮(15)转动方向为(e)向旋转；同时，磨削主轴单元(18)在电机06)正转时沿磨削进给方向的(d) 向下进给，保持磨削主轴单元(18)在磨削进给方向上位置固定；3)当采用小直径磨轮或抛轮时，采用留边磨抛方法实现留边磨削或留边抛光，小直径磨轮或抛轮的直径略小于被加工基片(W)的半径，将被加工基片(W)置于吸盘(12)上；当采用上述方法中任意一种方式磨削时，先将被加工基片(W)吸附在所述的吸盘(12) 上，所述的吸盘(12)由多孔陶瓷材料制成圆盘状，进给机构(8)驱动所述的工作台(3)沿水平方向朝(a)向移至所述的磨削主轴单元(18)下方，所述的磨削电机主轴(17)驱动所述的磨轮(15)沿磨轮转动方向的(e)方向转动，所述的电机06)或所述的气缸(39)驱动所述的磨削主轴单元(18)沿磨削进给方向(d)向上进给磨削基片(W)，所述的测力装置 (10)将监测的磨削力传输给控制系统，控制磨削力等于预设值，当所述的测厚装置(13)检测到基片(W)达到预设的厚度后，所述的磨削主轴单元(18)沿所述的磨削垂直导轨03) 上升退刀，自此完成基片W的磨削；所述的进给机构(8)驱动所述的工作台(3)沿水平方向朝(a)向移至所述的抛光主轴单元(3 下方，所述的抛光电机主轴(36)驱动所述的抛轮 (37)沿抛轮转动方向的(h)方向转动，所述的电机06)或所述的气缸(39)驱动所述的抛光主轴单元(3 沿抛光进给方向(g)向上进给磨削基片(W)，所述的测力装置(10)将监测的抛光压力传输给控制系统，控制抛光压力等于预设值，抛光结束后，所述的抛光主轴单元(3 沿所述的抛光垂直导轨(30)上升退刀，自此完成基片(W)的抛光，所述的测力装置 (10)分别检测出磨削过程中的磨削力或抛光过程中的抛光压力，并将检测数据向控制系统输送，保证磨削力或抛光压力等于预设压力；所述的工作台(3)在所述的进给机构(8)的驱动下沿水平方向朝(a)向移出抛光加工区进行卸片。
2.一种多功能的基片磨抛装置，其特征在于，磨抛装置采用由磨削主轴单元和抛光主轴单元组成的双主轴结构，在一台装置上完成基片的磨削和抛光加工；基片磨抛装置具有长方体状的基座(1)，在基座(1)的上面固定着一对水平导轨(5)，导引滑块(6)装在水平导轨(5)上，滑板(7)与导引滑块(6)固结，滑板(7)安在工作台(3)的下面，即通过导引滑块(6)和滑板(7)将工作台(3)嵌合在一对水平导轨(5)上；底座(9)安装在工作台(3) 的上面；在底座(9)的上表面安装有用于在线测量磨削力的圆环状的测力装置(10)，测厚装置(13)安装在工作台(3)上；安装在工作台(3)中心的工件电机主轴(11)是套在测力装置(10)的内部，吸盘(12)安装在工件电机主轴(11)顶部，进给机构(8)与工作台(3) 连接；立柱(2)安装在基座(1)的中部，在立柱O)的前侧面固定安装有一对磨削垂直导轨 (23)，沿垂直进给方向(c)或(d)向移动的磨削主轴单元(18)安装在磨削垂直导轨03) 上；沿抛光进给方向(f)和(g)向移动的一对抛光垂直导轨(30)固定在立柱O)的后侧面，抛光主轴单元(3 安装在抛光导轨(30)上；磨削主轴单元(18)和抛光主轴单元(35)通过悬挂机构0 相互连接，悬挂机构0 通过牵引绳08固定在立柱( 顶部的前支撑座07)和后支撑座09)上。
3.如权利要求2所述的一种基片磨抛装置，其特征在于，所述的磨削主轴单元(18)具有主轴座(19)，在主轴座(19)的内部安装有磨削电机主轴(17)，磨削电机主轴(17)下端安装有沿e方向转动的磨轮(15)；主轴座(19)安装在溜板上，在溜板上装有导引滑块(22)，溜板通过导引滑块0 嵌合在一对磨削垂直导轨上做移动；固定于溜板背面的丝杠机构04)在顶端和电机06)相连接；所述磨削电机主轴(17)可驱动所述磨轮(15)沿磨轮转动方向的(e)方向转动，所述电机06)可驱动磨削主轴单元 (18)沿磨削进给方向(c)或(d)向进行升降运动，同时也可以驱动所述抛光主轴单元(35) 沿抛光进给方向的(f)和(g)向上进行升降运动，从而实现定程磨削的进给控制方式；所述的抛光主轴单元(3 具有主轴座(33)，在主轴座(3 的内部安装有抛光电机主轴(36)，抛光电机主轴(36)下端安装有沿(h)方向转动的抛轮(37)，主轴座(3 安装在溜板(3 上，在溜板上(3 装有导引滑块(31)，溜板上(3 通过导引滑块(31)嵌合在一对抛光垂直导轨(30)上做移动，抛光主轴单元(3 沿抛光进给方向(f)或(g)向上移动； 气缸(39)平行安装在抛光垂直导轨(30)得下端；气缸(39)带动抛光主轴单元(3 沿抛光进给方向的(g)向下降或(f)向上升，在牵引绳08)的牵引下，磨削主轴单元(18)同时沿磨削进给方向的(c)向上升或(d)向下降；所述的悬挂机构0 由牵引绳08)分别固定在立柱( 顶部的前支撑座(XT)和后支撑座(29)上，滑轮M41)和滑轮W42)安装在前支撑座(27)上，滑轮以43)和滑轮W45) 安装在后支撑座09)上，滑轮以44)和滑轮W46)安装在溜板(3 侧面；一端固定在溜板(21)左上的牵引绳(28)分别绕过滑轮A (41)、滑轮C (43)、滑轮E (44)、滑轮F (46)、滑轮 D (45)和滑轮B (42)，最后固定在溜板(21)右上；牵引绳(28)将所述的磨削主轴单元(18) 和所述的抛光主轴单元(3 相连，从而使所述的磨削主轴单元(18)和所述的抛光主轴单元(3 彼此为配重，保证所述的磨削主轴单元(18)和所述的抛光主轴单元(3 具有相同的位移量。
全文摘要
本发明一种多功能的基片磨抛装置及其磨抛方法，属于平面基片的超精密加工技术领域，涉及一种用于硅片、蓝宝石基片和玻璃基板等硬脆材料的磨抛平整化加工及减薄加工，可用于陶瓷、金属和复合材料等平面薄板的磨削和抛光加工。基片磨抛方法采用三种方式轴向切入式磨抛、径向切入式磨削和留边磨抛方法。磨抛装置采用由磨削主轴单元和抛光主轴单元组成的双主轴结构，在一台装置上完成基片的磨削和抛光加工；磨削主轴单元和抛光主轴单元通过一根牵引绳牵引，互为配重。磨抛装置将磨削机和抛光机集成于一体，基片只需一次性装夹，即可完成磨削和抛光两道工序加工，提高基片磨抛加工精度和磨抛加工自动化，降低碎片率，提高了生产效率。
文档编号B24B29/00GK102554760SQ201210018459
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月19日 优先权日2012年1月19日
发明者冯光, 康仁科, 朱祥龙, 董志刚, 郭东明 申请人:大连理工大学