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双面研磨运动轨迹模拟与分析
作者：郭晓峰范飞刘红涛王献伟来源：《中国科技博览》2019年第02期
摘要本文建立行星式双面研磨机行星轮运动轨迹的数学模型，利用VB软件对研磨轨迹进行了研究，分析不同研磨盘转速、不同速比下的相对运动轨迹状态及对研磨质量的影响。通过仿真研究对工件研磨的均匀性作进一步的探讨。
关键词双面研磨机；运动轨迹；数学模型；
中图分类号：G42文献标识码：A文章编号：1009914X（2019）02022202
前言
随着微电子技术和信息技术的飞速发展，各种光电子元器件加工要求越来越高，它集成了现代机械、光学、电子、计算机、测量及材料等先进技术，已成为国家科技技术发展水平的重要标志1。对作为光电子器件基片材料的蓝宝石、硅等人工晶片的表面粗糙度和平整度的要求越来越高，目前对元件基片加工精度的要求甚至达到纳米级，超光滑表面粗糙度，并要求基片晶格具有无畸变超精密无操作表面，即表面无任何破损和划痕、亚表层无破坏、无表层应力。
双面研磨加工作为晶片超平滑表面加工中的一道重要工序，近年来受到超精密加工研究领域和光电子材料生产企业的广泛关注和重视。双面研磨加工是工件随着行星轮做行星式转动的同时，上下表面由上下研磨盘施加压力，依靠研磨液中微小磨粒的划擦作用而微细去除表面材料的一种加工方法2。由于双面研磨过程的复杂性和不可视性，往往需要特定的实验，获得实验结果来说明研磨机理，因此对双面研磨加工过程中表面材料去除过程及研磨过程中各种工艺参数的优化国内外都未进行深入研究，没有一个严密的理论能够对双面研磨加工的特征作定量的描述，极大的阻碍了蓝宝石等光电子晶片加工技术水平的提高。
本文从双面研磨过程中工件的运动轨迹入手，建立了工件在研磨过程中的运动轨迹数学模型，并利用VB软件对其运动轨迹进行仿真模拟。分析不同研磨盘转速、不同速比下的相对运动轨迹状态及对研磨质量的影响。通过仿真研究对工件研磨的均匀性作进一步的探讨。
1双面研磨运动轨迹数学模型的建立
研磨运动轨迹的研究对于研磨加工机理研究与工艺优化具有重要意义。理想的抛光轨迹形态以及恰当的研磨轨迹密度分布对于减少工艺的畸变、提高工件加工精度、降低工件表面的粗
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糙度都起着重要作用，同时通过控制研磨轨迹的形态和轨迹密度的分布，可以控制研磨盘磨损的分布，从而减小研磨盘的磨损变形、减少修盘次数，提高加工效率和加工精度3r