精密研磨

1、Student: wenjheng LinAdviser: Liren Tsai,Precise grinding & polishing,Outline,Introduction-----------------------------------------------(4)超精密研磨方法-----------------------------------------(5)彈性發(fā)射加工----------------

2、----------------------------(6) 彈性發(fā)射加工示意圖 彈性發(fā)射加工裝置浮動(dòng)研磨--------------------------------------------------(10) 浮動(dòng)研磨機(jī)磁力研磨--------------------------------------------------(12) 磁力研磨機(jī)電解磁力研磨--------------------

3、------------------------(14) 電解磁力研磨示意圖 電解磁力研磨機(jī),Outline,製程中電解削銳-----------------------------------------(17) 製程中電解削銳示意圖化學(xué)機(jī)械研磨--------------------------------------------(19) 化學(xué)機(jī)械研磨示意圖 化學(xué)機(jī)械研磨機(jī)超音波震動(dòng)研磨--

4、---------------------------------------(22) 異形電極式超音波研磨 螺旋電極式超音波研磨 超音波震動(dòng)研磨機(jī)References-----------------------------------------------(26),Introduction,超精密加工技術(shù)標(biāo)誌著一個(gè)國(guó)家機(jī)械製造業(yè)的水準(zhǔn)，在提高光機(jī)電產(chǎn)品的性能、品質(zhì)、壽命和研發(fā)高科技產(chǎn)品等方面具有十分重要的

5、作用。當(dāng)前，超精密加工是指加工誤差小於0.01μm、表面粗糙度小於Ra0.025μm 的加工，又稱之為亞微米級(jí)加工?，F(xiàn)在，超精密加工已進(jìn)入納米級(jí)，稱之為納米加工。研磨或者拋光(Lapping or Polishing)是使工件產(chǎn)生平滑鏡面的超精密研磨技術(shù)，其目的在於使表面粗糙度及平坦度到達(dá)一定的可容許範(fàn)圍，常被廣泛的使用在硬脆金屬、陶瓷、玻璃及晶圓等材料表面的精密加工。,超精密研磨方法,#基於機(jī)械作用的超精密研磨方法: 基於機(jī)械作

6、用的超精密研磨拋光方法是依靠微細(xì)磨粒的 械作用對(duì)被加工表面進(jìn)行微量去除，達(dá)到高精度的加工表 面。機(jī)械研磨、彈性發(fā)射加工、浮動(dòng)研磨、磁力研磨、電解磁力研磨、 ELID研磨# 基於機(jī)械化學(xué)作用的超精密研磨方法: 機(jī)械化學(xué)研磨是在微粉粒子的撞擊和研磨液的化學(xué)作用 產(chǎn)生研磨作用，去除工件表面的微量材料?；瘜W(xué)機(jī)械研磨超音波振動(dòng)研磨,彈性發(fā)射加工(EEM),加工時(shí)使用聚氨脂球作加工頭，在高速旋轉(zhuǎn)的加工頭與被加工工件表面之間加

7、上含有微細(xì)磨粒（0.1～0.01μm）的研磨液，並產(chǎn)生一定的壓力。通過高速旋轉(zhuǎn)的加工頭所產(chǎn)生的高速氣流及離心力，使磨粒衝擊或擦過工件表面，產(chǎn)生彈性破壞物質(zhì)的原子結(jié)合，從而去除工件表面的材料。,彈性發(fā)射加工示意圖,彈性發(fā)射加工示意圖,Interactions Between Surfaces of Ultra-fine Powders and Works,Interactions Between Surfaces of Ultra-fin

8、e Powders and Works(a)Surface structures before interaction. (b)Hydrogen bonding between two surface. (c)Interface structure. (d)Separation of adsorbed powder with work atom removals.,彈性發(fā)射加工裝置,非接觸加工裝置,動(dòng)壓軸項(xiàng)軸承構(gòu)造,它利用流體力學(xué)原理

9、使拋光器與工件浮離，在拋光器的工件表面做出了若干楔槽，當(dāng)拋光器高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，由於油楔的動(dòng)壓作用使工件或拋光器浮起，其間的磨粒就對(duì)工件表面進(jìn)行拋光。,浮動(dòng)研磨,浮動(dòng)研磨機(jī),磁力研磨是利用磁場(chǎng)將磁性磨料聚集在工件與磁極間之工作間隙內(nèi)，這些聚集的磁性磨料在磁場(chǎng)的作用下形成一束撓性的磁力刷（magnetic brush），同時(shí)產(chǎn)生研磨壓力作用在工件表面上，再藉由工件的旋轉(zhuǎn)與軸向振動(dòng)，使磁性磨粒與工件表面之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而達(dá)到精密拋光的效果,磁力

10、研磨,磁力研磨機(jī),電流電壓的陽(yáng)極接工件，陰極接工具，陰極接欲去除毛刺的工件部位。電解液由泵驅(qū)動(dòng)後經(jīng)陰極流過陽(yáng)極工件的毛刺部位到達(dá)回流槽。工件以一定的速度旋轉(zhuǎn)，同時(shí)作軸向振動(dòng)。在垂直於工件軸線及電力線的平面方向上加直流強(qiáng)磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中填入游離狀的磁性磨料，由磁磨料組成的“磨料刷”快速衝擊件表面，去除突起的毛刺和實(shí)現(xiàn)光整加工。,電解磁力研磨,電解磁力研磨示意圖,電解磨削原理示意圖,電解磨削機(jī)構(gòu)示意圖,電解磁力研磨機(jī),製程中電解削銳(Elec

11、trolytic In-Process Dressing，ELID),電子零件等功能材料之進(jìn)步是有目共睹的，但對(duì)於各種素材零件之加工精度要求則是愈來愈嚴(yán)格。其加工技巧之磨料加工技術(shù)的研磨、拋光方面，對(duì)於高效率、高精度、高品位、超精密、自動(dòng)化等之期望也很高，滿足其要求的加工技術(shù)之一為ELID研磨法。ELID研磨法為金屬結(jié)合砂輪的削銳方法之一，利用電氣化學(xué)作用所產(chǎn)生之電解溶出現(xiàn)象，在研磨加工中也可以連續(xù)地進(jìn)行削銳，以保持穩(wěn)定的銳利度。

12、,製程中電解削銳示意圖,使用ELID研磨法之平面磨床示意圖,ELID研磨時(shí)之砂輪表面狀態(tài)示意圖,化學(xué)機(jī)械研磨,CMP 指化學(xué)機(jī)械研磨 (Chemical Mechanical Polishing)，或稱為化學(xué)機(jī)械平坦化 (Chemical Mechanical Planarization)。CMP 是在研磨機(jī)的研磨墊(PU Pad)上注入研磨漿料(Slurry)進(jìn)行研磨晶圓的動(dòng)作，目的是將積體電路晶圓(IC Wafer)上的介電層(o

13、xide layer)與金屬層(metal layer)磨平，使其全面平坦化進(jìn)而達(dá)到立體佈線或者多層佈線，提升配線密度(pattern density)，同時(shí)降低缺陷密度(defect density)，提升製程良率。,化學(xué)機(jī)械研磨示意圖,擷取自:http://140.112.22.210/lab/eml/semi-94/chapter12 %E5%8C%96%E5%AD%B8%E6%A9%9F%E6%A2%B0%E7%A0%94%E7

14、%A3%A8.pdf,化學(xué)機(jī)械研磨機(jī),超音波震動(dòng)工具頭的端面與工件表面保持一固定的間隙δ，並在其間充以微細(xì)磨粒工作液，當(dāng)超音波振動(dòng)工具以一定的頻率振動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)微細(xì)磨粒衝擊工件表面，從而對(duì)工件表面進(jìn)行研磨。,超音波震動(dòng)研磨,異形電極式超音波研磨,異形電極式超音波研磨為利用異形電極，搭配由平均粒徑1μm的氧化鋁磨?；旌橡ざ葹镾AE30之調(diào)製而成的研磨磨料，來進(jìn)行加工。,螺旋電極式超音波研磨,當(dāng)右螺旋電極順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺旋溝槽會(huì)帶動(dòng)黏彈性磨料

15、進(jìn)入微孔內(nèi)，因此置於工件底部的磨料將由微孔出口進(jìn)入，通過微孔後排出，使磨料十分順利的存在於間隙中，而為了讓過程更順暢，以矽油、臘油與高分子膠液等油酯，添加5μm的SiC磨粒調(diào)製而黏彈性磨料，因黏彈性磨料如同果凍般為半固體狀態(tài)，比液態(tài)磨料更容易被帶動(dòng)，不僅加速了磨料的更替，亦提升了研磨效果。,超音波震動(dòng)研磨機(jī),References,榮烈潤(rùn) 上海市靜安區(qū)職工大學(xué)《航空精密制造技術(shù)》2005 年第2 期丁建國(guó) 科技與化學(xué)－化學(xué)機(jī)械研磨漿料

16、相關(guān)介紹 哲學(xué)四 B93104019張 耿 維 國(guó)立 中 央 大 學(xué)機(jī) 械 工 程 研 究 所 博 士 論 文 磁力研磨與電解磁力研磨之拋光特性研究超精密加工技術(shù) 高道鋼 編譯 全華科技圖書股份有限公司 印行羅勝益、顏木田、蔡傳暉 華梵大學(xué)機(jī)電工程學(xué)系何炳興 國(guó)立中央大學(xué) 機(jī)械工程研究所 碩士論文 精密磨削(Precision Grinding) http://blog.sina.com.tw/lifung/a