DJP-9BC超精密双面抛光机结构设计和实验研究

论文摘要

随着微电子技术和信息技术的飞速发展,对各种光电子元件表面加工精度的要求也越来越高,如何利用超精密抛光技术高效地获得光电子晶片超平滑无损伤表面已成为加工技术的一个热点研究方向,目前我国超精密加工研究与应用水平还落后于美、日、德等工业技术发达国家,因此开发具有自主产权的超精密双面抛光机具有重要意义。本文从双面抛光加工机理出发,分析抛光过程及其主要工艺因素,在研究国内外双面抛光加工设备并分析传统双面抛光机系统存在缺陷的基础上,根据超精密双面抛光机工作要求,对双面抛光机总体方案进行设计,提出主机总体方案和控制系统总体方案。重点进行双面抛光机传动系统结构设计,并对双面抛光机主要零部件进行设计,如对主轴、长轴、小轴、大轴等进行了详细的设计和校核,同时对机床主轴系统的精度进行分析。最后在新研制的超精密双面抛光机上,以石英玻璃为对象进行双面抛光加工实验,完成不同加载压力对双面抛光加工稳定性影响的实验,检测获取表面粗糙度和平面度等数据,实现了工件表面的超精密双面抛光加工。本文研制的双面抛光机在总结了国内外双面抛光机设备的基础上,根据国内的加工技术水平,对机械结构进行优化设计和研究,实现表面粗糙度小于1nm的超平滑表面加工生产的目标,达到国外同类产品的技术精度要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 超精密加工技术发展状况
• 1.3 超精密双面抛光机的国内外研究现状
• 1.4 本论文的主要研究内容
• 第2章 超精密双面抛光加工技术
• 2.1 典型超精密抛光方法概述
• 2.1.1 化学机械抛光
• 2.1.2 水合抛光
• 2.1.3 非接触抛光
• 2.1.4 弹性发射加工
• 2.1.5 动压浮离抛光
• 2.1.6 浮动抛光
• 2.1.7 非接触化学抛光
• 2.1.8 离子束抛光
• 2.2 超精密双面抛光加工机理
• 2.2.1 超精密双面抛光原理
• 2.2.2 抛光表面形成过程
• 2.3 抛光主要工艺因素
• 2.3.1 抛光盘
• 2.3.2 抛光液
• 2.3.3 抛光垫
• 2.3.4 抛光压力
• 2.3.5 抛光速度
• 第3章 DJP-9BC 超精密双面抛光机总体方案设计
• 3.1 超精密双面抛光机床的要求
• 3.2 传统双面抛光机系统分析
• 3.2.1 采用单电机通过齿轮传动使上下抛光盘、内齿圈及外齿圈运动
• 3.2.2 采用二电机带动上下抛光盘及内齿圈运动，外齿圈不动
• 3.2.3 采用四电机带动上下抛光盘以及内齿圈和外齿圈运动
• 3.3 DJP-9BC 超精密双面抛光机的总体方案设计
• 3.3.1 主机总体设计方案
• 3.3.2 控制系统总体设计方案
• 3.4 DJP-9BC 超精密双面抛光机传动系统结构设计
• 3.4.1 双面抛光机传动系统
• 3.4.2 上抛光盘组件结构
• 3.4.3 下抛光盘主轴组件结构
• 第4章 双面抛光机主要零部件设计与校核
• 4.1 机床主轴系统电机选择
• 4.2 带传动设计
• 4.3 主轴系统设计与校核
• 4.3.1 主轴的设计
• 4.3.2 主轴的强度校核
• 4.3.3 长轴的设计
• 4.3.4 长轴的强度校核
• 4.3.5 小轴的设计
• 4.3.6 小轴的强度校核
• 4.3.7 大轴的设计
• 4.3.8 大轴的强度校核
• 4.3.9 副轴的设计
• 4.3.10 副轴的强度校核
• 4.3.11 机架设计
• 4.3.12 上下抛光盘
• 4.3.13 滚动轴承选择与校核
• 4.4 机床主轴系统的精度分析
• 4.4.1 滚动轴承中的弹性位移
• 4.4.2 轴承配合表面的接触变形
• 4.4.3 滚动轴承支承的径向弹性位移和支承刚度
• 4.4.4 机床主轴轴承的精度计算
• 第5章 双面抛光机抛光加工实验研究
• 5.1 实验条件
• 5.1.1 双面抛光实验设备
• 5.1.2 双面抛光工艺实验参数
• 5.2 实验结果
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果