一种高效研磨抛光加工装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高效研磨抛光加工装置，包括太阳轮、行星轮和内齿圈，所述行星轮中开设有载物孔，工件置于所述行星轮的载物孔内，所述行星轮分别与所述太阳轮和所述内齿圈相啮合。太阳轮、行星轮、内齿圈三者中至少有一个的节曲线不是正圆形，进而使行星轮中心在绕太阳轮中心公转的同时，沿径向移动，行星轮中心至太阳轮中心的距离e不再是恒量，而是研磨抛光时间t的函数，进而改善研磨抛光轨迹的分布均匀性，达到提高精密超精密研磨抛光加工精度和效率的目的。

High efficiency grinding polishing processing device

The invention discloses a high-efficiency polishing processing device includes a sun gear, planetary gear and ring gear, the planetary gear is arranged in the loading hole, the workpiece on the planetary gear carrier hole, the planetary gear is respectively connected with the sun wheel and the inner ring gear meshing. At least one of the pitch curve is not circular sun gear, planetary gear, internal gear ring three, and the planet wheel revolution around the sun in the center of the wheel center at the same time, radial movement of planetary wheel center to sun wheel center distance E is no longer a constant, but a function of polishing time and t. Improve the distribution uniformity of grinding and polishing trajectory, to improve the precision and ultra precision grinding precision and efficiency of polishing processing purposes.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械制造领域，具体地是涉及一种使用行星机构的高效研磨抛光加工装置。
技术介绍
精密、超精密研磨抛光加工是大规模集成电路、LED、计算机磁盘等产品的重要加工工艺，用于获得平整、光滑的表面。该工艺通常使用修整环式或行星轮式研磨抛光设备进行，前者主要用于单面研磨抛光加工，后者主要用于双面研磨抛光加工。研磨抛光加工的主要工具是研磨盘或抛光垫，研磨盘或抛光垫上散布有游离或固着的磨料。磨料相对于被加工工件的运动轨迹中、磨料与被加工表面实际作用的部分，称为研磨抛光轨迹，显然，研磨抛光轨迹在被加工表面的分布均匀性程度，对加工精度和效率有重要影响。实际加工中，精密超精密研磨抛光加工设备中有两种较为典型：修整环式和行星轮式研磨抛光设备，在实际生产中均有着广泛的应用。修整环式研磨抛光设备结构示意图如图1所示，修整环15为圆筒形，其中空部分称为载物孔，其外壁与修整环保持架14上的滚动轴承13接触。一个或多个修整环15放置在研磨/抛光垫12上。被加工工件17置于修整环15的载物孔11内，被加工工件17的被加工面朝下与研磨/抛光垫12接触，通过负载16向被加工工件17施加加工压力。研磨抛光加工时，研磨/抛光垫12在电机驱动下，绕自身轴线回转；修整环15在研磨/抛光垫12的摩擦及滚动轴承13的支撑作用下，绕自身轴线回转；被加工工件17在研磨/抛光垫12和修整环15的作用下也做回转运动。图2所示为修整环式研磨抛光设备的运动分析，工件绕O点以角速度ωh自转，研磨/抛光垫绕O’点以角速度ωp自转，O点与O’点的距离为e。建立坐标系xOy、x’O’y’如图2所示，则研磨/抛光垫上一个磨料点A(rp，φ)相对于工件的运动轨迹，即研磨抛光轨迹为x＝rpcos[(ωp-ωh)t+φ]-e·cosωhty＝rpsin[(ωp-ωh)t+φ]+e·sinωht其中，t为研磨/抛光时间。行星轮式研磨抛光设备示意图如图3所示，保持架6外圈有齿轮与内齿圈1、太阳轮4啮合，三者构成行星轮系。保持架6上开有与工件5外形相同的孔，工件可置于其中，工件5的厚度较保持架6的厚度略大。研磨抛光加工时，保持架6置于下研磨/抛光垫上，上研磨/抛光垫3与工件5上表面接触，并施加一定的载荷；在太阳轮4的回转作用下，保持架6一方面绕太阳轮4中心公转、另一方面绕自身中心自转，构成行星运动；工件5在保持架6的作用下，相对上研磨/抛光垫和下研磨/抛光垫3运动。图4所示为行星轮式研磨抛光设备的运动分析，O点为保持架中心，O’点为太阳轮、内齿圈中心。保持架绕O点以角速度ωh自转，同时绕O’点以角速度ωc公转。研磨/抛光垫绕O’点以角速度ωp自转，O点与O’点的距离为e。建立坐标系xOy、x’O’y’如图2所示，则研磨/抛光垫上一个磨料点A(rp，φ)相对于工件的运动轨迹，即研磨抛光轨迹为x＝rpcos[(ωp-ωh)t+φ]-ecos(ωh-ωc)ty＝rpsin[(ωp-ωh)t+φ]+esin(ωh-ωc)t其中，t为研磨/抛光时间。通过上述分析可知，修整环式和行星轮式研磨抛光设备的研磨轨迹具有相同的数学方程形式，两种轨迹均呈现为摆线型。从研磨轨迹方程可以看出，磨料在研磨抛光垫上的位置(rp，φ)决定研磨抛光轨迹在被加工表面的位置，向径rp决定摆线的大小，极角φ决定摆线的相位。在研磨抛光盘上所有的有效磨料中，即图2和图4中向径大于小于的磨料点，只有向径为的磨料点经过修整环或行星轮的中心；磨料点的向径与的差值越大，其作用区域离修整环或行星轮的中心越远；所有的磨料点都会对修整环或行星轮的外缘起作用。因此，研磨抛光轨迹在修整环或行星轮表面的整体分布趋势为：由中间至外缘轨迹密度逐渐增加。如果工件置于修整环或行星轮中间，则工件中心去除率低而外缘高；如果工件沿修整环或行星轮圆周布置，则工件一侧去除率低而另一侧去除率高。根据上述分析，修整环式和行星轮式研磨抛光设备的研磨抛光轨迹分布不均匀，致使研磨抛光加工精度和效率的提高受到限制。因此，本专利技术的专利技术人亟需构思一种新技术以改善其问题。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种高效研磨抛光加工装置，其可以改善研磨抛光轨迹的分布均匀性，达到提高精密超精密研磨抛光加工精度和效率的目的。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种高效研磨抛光加工装置，包括：太阳轮、行星轮和内齿圈，其中所述太阳轮、所述行星轮和所述内齿圈三者中至少有一个为非圆齿轮，三者共同构成非圆行星轮机构；所述行星轮中开设有载物孔，工件置于所述行星轮的载物孔内，所述行星轮分别与所述太阳轮和所述内齿圈相啮合。优选地，所述太阳轮的节曲线为高阶椭圆、高次谐波曲线、椭圆形、正圆形中的一种；所述行星轮的节曲线为高阶椭圆、高次谐波曲线、椭圆形、正圆形中的一种；所述内齿圈的节曲线为高阶椭圆、高次谐波曲线、椭圆形、正圆形中的一种。优选地，还包括上研磨抛光盘、下研磨抛光盘，其中所述上研磨抛光盘、所述非圆行星轮机构、所述下研磨抛光盘三者自上而下平行设置；工件下表面与所述下研磨抛光盘接触，所述上研磨抛光盘下压于工件上表面。优选地，还包括加工液供给机构、驱动结构及控制单元。优选地，所述太阳轮节曲线为高阶椭圆，所述行星轮节曲线为正圆形。优选地，所述太阳轮节曲线为高阶椭圆，阶数为4，偏心率0.1052，中径154.17mm；所述行星轮节曲线为正圆形，半径为35.27mm。优选地，所述内齿圈节曲线为高次谐波曲线，所述行星轮节曲线为正圆形。优选地，所述内齿圈节曲线为高次谐波曲线，阶数为6，幅值系数0.0626，中径534.13mm；所述行星轮节曲线为正圆形，半径85mm。优选地，所述太阳轮节曲线为正圆形；所述内齿圈节曲线为椭圆形；所述行星轮节曲线为正圆形。优选地，所述太阳轮节曲线为正圆形，半径50mm；所述内齿圈节曲线为椭圆形，偏心率0.2736，中径346.82mm；所述行星轮节曲线为正圆形，半径63.14mm。采用上述技术方案，本专利技术至少包括如下有益效果：本专利技术所述的高效研磨抛光加工装置，太阳轮、行星轮、内齿圈三者中至少有一个的节曲线不是正圆形，进而使行星轮中心在绕太阳轮中心公转的同时，沿径向移动，行星轮中心至太阳轮中心的距离e不再是恒量，而是研磨抛光时间t的函数，进而改善研磨抛光轨迹的分布均匀性，达到提高精密超精密研磨抛光加工精度和效率的目的。附图说明...

【技术保护点】
一种高效研磨抛光加工装置，其特征在于，包括：太阳轮、行星轮和内齿圈，其中所述太阳轮、所述行星轮和所述内齿圈三者中至少有一个为非圆齿轮，三者共同构成非圆行星轮机构；所述行星轮中开设有载物孔，工件置于所述行星轮的载物孔内，所述行星轮分别与所述太阳轮和所述内齿圈相啮合。

【技术特征摘要】
1.一种高效研磨抛光加工装置，其特征在于，包括：太阳轮、行星轮和
内齿圈，其中所述太阳轮、所述行星轮和所述内齿圈三者中至少有一个为非
圆齿轮，三者共同构成非圆行星轮机构；所述行星轮中开设有载物孔，工件
置于所述行星轮的载物孔内，所述行星轮分别与所述太阳轮和所述内齿圈相
啮合。
2.如权利要求1所述的高效研磨抛光加工装置，其特征在于：所述太阳
轮的节曲线为高阶椭圆、高次谐波曲线、椭圆形、正圆形中的一种；所述行
星轮的节曲线为高阶椭圆、高次谐波曲线、椭圆形、正圆形中的一种；所述
内齿圈的节曲线为高阶椭圆、高次谐波曲线、椭圆形、正圆形中的一种。
3.如权利要求1或2所述的高效研磨抛光加工装置，其特征在于：还包
括上研磨抛光盘、下研磨抛光盘，其中所述上研磨抛光盘、所述非圆行星轮
机构、所述下研磨抛光盘三者自上而下平行设置；工件下表面与所述下研磨
抛光盘接触，所述上研磨抛光盘下压于工件上表面。
4.如权利要求1-3任一所述的高效研磨抛光加工装置，其特征在于：还
包括加工液供给机构、驱动结构及控制单元。
5.如权利要求1-4任一所述的高效研磨抛光加工...

【专利技术属性】
技术研发人员：张欣，
申请(专利权)人：张欣，
类型：发明
国别省市：江苏;32