研磨压力设计

航空制造工程学院

创新能力综合训练

研究报告

题目：研磨压力控制

所属课题：平面研磨机设计

学院：航空制造工程学院

专业名称：机械设计制造及其自动化

班级学号： 10031911

学生姓名：龚益龙

合作者：胡俊鹏、廖宇超

指导教师：柴京富

二O一三年十一月

平面研磨机设计研究

学生姓名：龚益龙班级：10031911

指导老师：柴京富

摘要：这次做的是平面研磨机的设计。首先根据这个研究题目通过网络

和资料书查找相关资料，最终通过参考这些资料形成总体精密研磨机的研究方

案。完成总体研究方案后分为三个小部分来完成研究，每人负责一部分。

本人负责的部分是研磨压力控制。先分析研磨机的结构及所需要达到

的要求，然后根据已掌握的知识设计几个方案，权衡利弊之后从中选出最合适

的方案，再对所选的方案参数进行设计，设计完成之后对本次设计进行小结。

关键词:压力控制，研磨，精度

主要创新点：设计出几种能够控制研磨压力的装置，然后比较着几种装

置的优劣势，最后选出最适合的装置，使得压力控制更简便，更准确。

目录

引言 ............ 错误！未定义书签。

1.研究方法 ........ 错误！未定义书签。

2.研究结果及分析 .. 错误！未定义书签。

2.1单面精密研磨机整体设计错误！未定义书签。

2.2研磨压力控制设计错误！未定义书签。

2.2.1提出方案. 错误！未定义书签。

2.2.2确定方案. 错误！未定义书签。

2.3研磨压力控制的参数设置错误！未定义书签。

2.4本章小结..... 错误！未定义书签。

结论 ............ 错误！未定义书签。

参考文献 .......... 错误！未定义书签。

引言

目前，先进光学玻璃产品的制造正朝着高精度、高性能和高可靠性的方向快速发展，对许多光学玻璃产品部件表面的局部平面度及全局平面度均提出了前所未有的高要求。精密平面研磨加工作为一种精密加工方法，能很好地适应这些高尺寸精度和低表面粗糙度产品的加工需求。无论是机械研磨、化学研磨以及全局平面化学机械抛光技术等，都需要使用高精度高刚度精密研磨抛光机实现高效率加工。当前，我国高档次精密研磨设备设计制造技术水平总体不高，精密的研磨抛光机均还严重依赖于进口，而且价钱非常昂贵。因此，加强我国的高档次光电子材料极限研磨机设计制造技术及其产业化研究，以及相关使用工艺技术研究与开发尤为迫切。

1.研究方法

据相关资料可知可选的研究方法如下：⑴观察法；⑵调查法；⑶测验法；⑷行动研究法；⑸文献法；⑹经验总结法；⑺个案研究法；⑻案例研究法；⑼实验法。

设计本课题有三个组员，根据各自的设计任务不同而选择不同的研究方法。

首先，组员合作采用观察法、文献法和行动研究法进行总体方案的确定。到图书馆查找单面研磨机相关的资料及文献，组员间相互认真阅读，了解单面研磨机领域的发展状况，将各种研磨机的优缺点进行对比，观察研磨机结构。然后根据本课题的零件加工要求，结合各种研磨机原理，取长补短，组员间相互讨论，提出自己的新想法，收集整理，最后构思出单面研磨机的整体方案。根据整体方案对组员进行任务分工。

本人负责研磨压力控制的设计任务。针对压力研磨控制设计，按以下步骤进行研究：

（1）首先采用案例研究法，通过案例的研究，了解压力控制的要求；

（2）提出自己的创新点，设计一个压力控制系统；

（3）接着通过行动研究法和实验法，借助CAD将自己设计的压力控制系统绘制出来，用ANSYS 10.0静力分析软件对系统进行仿真分析；

（4）确定方案的实际可行性，最后得到可靠的方案。

2.研究结果及分析

2.1单面精密研磨机整体设计

综合国内外同类产品的性能参数，并考虑到设备的应用领域及其性价比，确定设计出的单面研磨机应达到以下要求：

1．主要技术参数：

(1)最低加工表面粗糙度：Ra<5 rim；

(2)最小研磨件表面平面度：≤0．0003mm／1 5mm；

(3)最小研磨厚度：0．1 0turn；

(4)最高加工件厚度一致性：±0．002mm；

2．性价比要求：

在同等加工精度和加工质量情况下，产品加工效率比较高。综合考虑设备主要技术参数及性价比，并结合实际使用要求，分析研磨机须具有相应功能如下：

(1)本设备主要用于光学玻璃、硅片等材料的精密平面研磨抛光，对于不同的材料，最佳的研磨盘转速不同，在不同的研磨阶段，磨盘的速度应控制在一定的范围，同时，为提高机器的刚度，需最大限度的减少减速传动系统的级数，综合可知，机器的动力源不但要速度可控可调，而且必须具有大的

功率；

(2)为降低动力源的振动对机器精度的影响，机器的结构设计中需增加缓振吸振系统；

(3)工件的尺寸精度要达到微米级，这要求带动研磨盘回转的主轴系统的回转精度要达到几百微米到几微米的范围；

(4)研磨盘是研磨工件的载体，在承受加载压力的情况下其自身的变形量不能太大，且为了获得良好的“嵌砂"效果，其材质又不能太硬。因此研磨盘的材料必须软硬适中；

(5)对于不同的加工工件，其被加载的研磨压力是不同的，这要求研磨加压系统的压力值是在一定范围内可控可调；

(6)为减少修整研磨盘的时间，提高生产效率，需增加具有很好的进给直线性和微小切削深度的直线导轨精密微小进给车削修整系统，作为抛光盘修整方式，将原来繁琐耗时的研磨盘修整过程大大的简单化，提高研磨效率；

(7)在研磨晶片等薄脆零件过程中，研磨盘和工件的局部接触区域往往会出现高温，有时甚至可达几百度。局部的高温不但会烧伤零件的表面，形成加工变质层，而且会引起零件和研磨盘的热变形，进而影响零件的面形精度。为消除研磨过程产生的热量所带来的负面影响，需设计冷却系统来对研磨盘进行冷却，使研磨局部高温的负面影响降到最低：

(8)为精确控制加压后研磨盘的实际移动量和研磨厚度，并减少离线手工测量所需的时间，需设计先进的研磨加工过程切除量测量系统来

对研磨去除量进行测量。