液動壓懸浮拋光加工中心的設(shè)計與研究
海天精工 加工中心 鉆攻中心前言：納米薄膜生長所需的原子級超光滑表面襯底，對表面粗糙度、位錯形態(tài)和殘余應(yīng)力都有較高的要求[1]。在傳統(tǒng)的機械式拋光方法中，主要依靠拋光盤與工件表面的直接接觸來獲取超光滑表面S ,該方法不可避免地會給工件帶來劃傷，也會給亞表面造成損傷，難以滿足襯底所需的要求。液動壓懸浮拋光是一種非接觸式拋光方法&],其拋光所需的加工中心需要較高的轉(zhuǎn)速和精度。這就需要該加工中心滿足高精度、高剛度以及高抗振性的要求[4。本文對液動壓懸浮拋光機床設(shè)計中考慮的某些設(shè)計過程進行討論，并介紹該機床的控制與檢測系統(tǒng)。1液動壓懸浮拋光加工中心的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計1.1加工中心設(shè)計的功能和要求液動壓懸浮拋光屬于非接觸式拋光方法，主要針對納米薄膜生長的銅襯底進行拋光加工，同時考慮還 [1]需要對硅片等光學(xué)電子元器件進行加工。因此，對新研制的液動壓懸浮拋光加工中心提出以下幾個方面的功能和要求：(1)在拋光液浸沒拋光工具和工件的浸液環(huán)境下，拋光工具的懸浮力源自液體動壓所形成的上浮力。因此，需要對上拋光盤進行一定的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使其可以實現(xiàn)上浮。(2)上下拋光盤可獲得較高的轉(zhuǎn)速且穩(wěn)定運行。因此，上拋光盤驅(qū)動部分采用伺服電動機驅(qū)動實現(xiàn)高精度、高轉(zhuǎn)速的控制，下拋光盤通過變頻器實現(xiàn)電動機的無級調(diào)速并通過調(diào)整變頻器的參數(shù)實現(xiàn)加工過程的軟啟動和軟停止S ,達到拋光過程的穩(wěn)定運行。(3)拋光時除了能實現(xiàn)固定間隙下的加工，也可以實現(xiàn)自由浮動的加工。因此，上拋光盤需要實現(xiàn)沿軸向運動的功能外，且能通過液體粘度、拋光盤的轉(zhuǎn)速和上拋光盤楔形結(jié)構(gòu)的參數(shù)來調(diào)節(jié)懸浮力的大小，從而調(diào)節(jié)上下拋光盤之間的加工間隙。(4) 傳感器能實現(xiàn)對上浮力、上浮高度、加工間隙的測量與數(shù)據(jù)采集，有一定的反饋補償調(diào)節(jié)，實現(xiàn)拋光加工時的動態(tài)平衡。因此，需要選用合適的傳感器，在控制上采用PID的方法[6]實現(xiàn)拋光加工的反饋補償調(diào)節(jié)。1.2加工中心的整體床身設(shè)計目前，普遍的拋光加工中心都采用鑄鐵結(jié)構(gòu)的床身，結(jié)構(gòu)單一，制造周期相對較長，如圖2所示。液動壓懸浮拋光加工中心床身采用框架式的機架模式進行搭建，材料利用率較高，而且對加工條件的要求較低，可以保證更短的加工制造周期。1.2.1拋光機下部的機架設(shè)計液動壓懸浮拋光加工中心采用模塊化組合結(jié)構(gòu)，上下兩部分組成。下部的機架主要采用型鋼焊接的框架式機架結(jié)構(gòu)&](如圖1所示），焊接具有連接強1.3上拋光盤設(shè)計遵循非接觸的拋光原則，依據(jù)液動壓懸浮的原理(如圖4所示）以及液動壓懸浮液體壓力仿真的結(jié)果(如圖5所示），對加工中心的上拋光盤進行了優(yōu)化設(shè)計(如圖6所示），該盤沿整個圓周方向由10個結(jié)構(gòu)性的截面單元構(gòu)成,在楔形結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了約束邊界和蓄流槽的結(jié)構(gòu)。其次考慮到要在上拋光盤上粘貼工件,會有額外的厚度產(chǎn)生，所以在拋光盤的液動壓力均勾分布區(qū)域預(yù)留出10個長10 mm,寬12 mm,高0. 8mm的槽。上拋光盤采用伺服電動機直接驅(qū)動的方式在拋光液中轉(zhuǎn)動，通過液楔產(chǎn)生液動壓@ ,使上拋光盤上粘貼的工件浮離于拋光液中。當流體流經(jīng)該海天精工 備注：為保證文章的完整度，本文核心內(nèi)容都PDF格式顯示，如未有顯示請刷新或轉(zhuǎn)換瀏覽器嘗試，手機瀏覽可能無法正常使用！結(jié)束語：通過對液動壓懸浮拋光新方法的研究，根據(jù)液動壓懸浮拋光加工中心的設(shè)計要求，對加工中心的床身、上拋光盤、液動壓懸浮機構(gòu)、硬件系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)、人機界面以及測量與檢測系統(tǒng)進行了設(shè)計，實現(xiàn)了加工中心自動化、高精度、高穩(wěn)定性的性能。設(shè)計的液動壓懸浮拋光加工中心可以對傳感器采集的數(shù)據(jù)進行反饋補償控制調(diào)節(jié)，從而保證了上下拋光盤之間的間隙，實現(xiàn)了非接觸拋光，對制備出納米薄膜生長所需的原子級超光滑的高質(zhì)量襯底提供了重要的設(shè)備保障。海天精工是一家集銷售、應(yīng)用及服務(wù)于一體的公司。產(chǎn)品包括：CNC加工中心、鉆攻中心、龍門加工中心、雕銑機、石墨機、五軸加工中心、立式加工中心、臥式加工中心等。我們機床的生產(chǎn)工廠設(shè)在廣東省寧波市，目前其生產(chǎn)的加工中心70%出口，其中出口到歐洲占到50%。我們盡心、盡力、盡意的服務(wù)！聲明：本站文章均來自網(wǎng)絡(luò)，所有內(nèi)容不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任！