2014-10-精密研磨和抛光详解

游的微细磨粒进行研磨加工。加工液对磨粒作用部分所产生
的热有极好的冷却效果，对研磨时的微小冲击也有缓冲效果， 可以得到高质量的镜面。
超精密研磨和抛光的主要新技术
机械化学研磨 机械化学研磨，其加工机理是利用化学反应进行机械研磨，有湿 式和干式两种。 用于硅片最终精加工的研磨方法是典型的湿式条件下的机械化
研磨和抛光加工机理
双面平面研磨机
研磨和抛光加工机理
2.研磨时磨料的工作状态
1）磨粒在工件与研具之间发生滚动，产生滚轧效果；
2）由研具面支承磨粒，用磨粒尖端对工件表面进行刻划，实现 微切削加工； 3）由工件支承磨粒，磨粒对工件表面的滚轧与微量刻划同时作 用。
研磨和抛光加工机理
3.硬脆材料的研磨 当脆性材料用硬度计压头压入时，会在拉伸应力最大部位产生裂 纹。 研磨时，一部分磨粒嵌入研磨盘表面，用露出的尖端刻划工件表
磨粒：为了保证高精度，应该用微细的磨粒，为了使工件有较好的表面
质量，磨粒的硬度要合适。 加工液：提供磨粒、排屑、冷却和减轻不必要摩擦的效果，对于金属材 料，考虑到防锈，要用油质加工液。
超精密研磨和抛光的主要新技术
液中研磨 将超精密抛光的研具工作面和工件浸泡在含磨粒的研磨 剂中进行研磨。在充足的加工液中，借助水波效果，利用浮
精密研磨和抛光
目
录
一 研磨和抛光加工机理
二 精密研磨和抛光的主要工艺因素 三 超精密研磨和抛光的主要新技术
研磨和抛光加工机理
一、研磨加工的机理 1.研磨的定义 研磨就是用研磨工具和研磨 剂，从工件上去掉一层极薄表面层
的精加工方法。
按照研磨剂的种类不同，研磨 可以分为湿研、干研和半干研 3类 ， 湿研一般用于粗研磨 ，干研常用 于精研磨。
低，以获得光亮、平整表面的加工
方法。 抛光不能提高零件的尺寸精度
或几何形状精度。
研磨和抛光加工机理
2.抛光的机理 1）以磨粒的微小塑性切削生成切屑，但是它仅利用极少磨粒强 制压入产生作用。 2）借助磨粒和抛光器与工件流动摩擦使工件表面的凸凹变平。
3）在加工液中进行化学性溶析。
4）工件和磨粒之间有直接的化学反应。
研磨和抛光加工机理
4.金属材料的研磨
当金属表面用硬度计压头压入时，只在表面产生塑性变形的压
坑，不会发生脆性材料那样的破碎和裂纹。 研磨时，磨粒的研磨作用相当于极微量切削和磨削时的状态，
磨粒处于游离状态，与工件之间仅是断续的研磨动作，且工件表面
不会产生裂纹。
研磨和抛光加工机理
二、抛光加工的机理 1.抛光的定义 抛光就是利用机械、化学或电 化学的作用，使工件表面粗糙度降
研磨和抛光加工机理
在抛光时，微小的磨粒被抛光器弹性夹持， 因而，磨粒对工件的作用力很小，即使脆性材料也不会产生裂纹。
精密研磨和抛光的主要工艺因素
项目 研磨方法 加工方式 加工运动 驱动方式 材料 形状 表面状态 内容 单面研磨、双面研磨 旋转、往复 手动、机械驱动、强制驱动、从动 硬质、软质，人造、天然 平面、球面、圆柱面、圆锥面 有槽、有孔
面进行微切削加工；
另一部分磨粒则在工件与研磨盘之间发生滚动，产生滚轧效果。 在给磨粒加压时，就在硬脆材料加工表面的拉伸应力最大部位产生微
裂纹。当纵横交错的裂纹扩展时，就会产生脆性崩碎形成磨屑，达到
去除表面的目的。
研磨和抛光加工机理
磨粒转动和滑动时不是作用于镜面而是作用在有凹凸和裂 纹等处的表面上，并产生磨屑。
研 具
磨 粒 加工液
种类 材质、形状 粒径
水质 油质
金属氧化物、金属氮化物、氮化物 硬度、韧性、形状 0.01~10µm
酸性~碱性，界面活性剂 界面活性剂
精密研磨和抛光的主要工艺因素
精密研磨和抛光的主要工艺因素
加工条件：抛光要有超精密、高精度和高效率的加工条件。对于研磨， 如果是最终加工，则和抛光条件一样，如果作为超精密抛光前的工序， 则可适当降低要求。 研磨方式：单面研磨和双面研磨，双面研磨主要用于平行平面，圆柱和 圆球。 研磨机：应能均匀地加工工件，研具磨损要小并要求能容易修整精度。 研具和抛光盘：必须避免因工作面磨损和弹性变形引起精度下降。
超精密研磨和抛光的主要新技术
软质磨粒机械抛光（弹性发射加工）
最小切除可以达到原子级，即小于0.001 µm ，直至切去一层
原子，而且被加工表面的晶格不致变形，能够获得极小表面粗糙度 和材质极纯的表面。加工原理实质是磨粒原子的扩散作用和加速的 微小粒子弹性射击的机械作用的综合效果。
超精密研磨和抛光的主要新技术
在被加工表面上生成一种化学反应物，然后由磨粒的机械摩擦
作用去除表面，它可以得到无机械损伤的加工表面，而且提高 了效率。
超精密研磨和抛光的主要新Байду номын сангаас术
磁力研磨
利用磁场作用，使磁极间的磁性磨料形成如刷子一样的研磨剂，
被吸附在磁极的工作表面上，在磨料与工件的相对运动下，实现对工 件表面的研磨作用。这种加工方法不仅能对圆周表面、平面和棱边等 进行研磨，而且还可以对凸凹不平的复杂曲面进行研磨。
水合抛光 是一种利用在工件界面上生成水合化学反应的研磨方法，其主要特 点是不使用磨粒和加工液，而加工装置又与当前使用的研磨盘或抛光 机相似，只是在水蒸气环境中进行加工。 机理：在抛光过程中，两个物体产生相对摩擦，在接触区产生高温 高压，故工件表面上原子或分子呈活性化。利用水蒸汽分子或过热的 水作用其界面，使之在界面上形成水合化学反应层，然后借助过热水 蒸汽或在一个大气压的水蒸汽环境条件下，利用外来的摩擦力，从工 件表面上将这层水合层分离、去除，从而实现镜面加工。
学研磨，研磨剂用含有0.01 µm大小的SiO2磨粒的弱碱性胶状水溶
液，而与它相配合的研具是表层由微细结构的软质发泡聚氨基甲酸 涂敷的人造革。
干式条件下的机械化学研磨，是利用工件与磨粒之间产生化学反
应的研磨方法。典型的有用轻质SiO2磨粒的玻璃板研磨蓝宝石。
超精密研磨和抛光的主要新技术
化学机械抛光 化学机械抛光是一种利用研磨液的腐蚀作用和磨粒的机械 作用双重作用的研磨方法。 强调的是化学作用，其首先靠活性抛光剂的化学活性作用，