CN110640621B - 双面研磨机及双面研磨方法 - Google Patents

双面研磨机及双面研磨方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双面研磨机及双面研磨方法，属于磨削工艺技术领域。双面研磨机包括上磨盘、下磨盘、行星轮、太阳轮、外齿轮、第一驱动装置和第二驱动装置；在太阳轮的边缘设置内齿圈；在外齿轮的边缘设置外齿圈；行星轮分别与内齿圈和外齿圈啮合；第一驱动装置与太阳轮传动连接，第二驱动装置与外齿轮传动连接；双面研磨机在打磨蓝宝石衬底时交替处于第一状态和第二状态，第一驱动装置和第二驱动装置中的至少一个在第一状态时的转速与在第二状态时的转速不同，并且下磨盘中行星轮与内齿圈啮合处在第一状态时和在第二状态时总的磨损量，与下磨盘中行星轮与外齿圈啮合处在第一状态时和在第二状态时总的磨损量相等。本发明可改善下磨盘表面平整性。

Description

双面研磨机及双面研磨方法
技术领域
本发明涉及磨削工艺技术领域，特别涉及一种双面研磨机及双面研磨方法。
背景技术
发光二极管(英文：Light Emitting Diode，简称：LED)是一种能够发光的半导体电子元件，被广泛地应用于室内外照明、汽车照明、交通指示灯、军用设备等领域。蓝宝石拥有良好的机械性能和物理性能，是LED外延生长的主要衬底材料之一。近年来，LED应用市场的繁荣带动LED产业的迅猛发展，蓝宝石衬底市场也迎来发展良机，对蓝宝石衬底的产量需求越来越高。
蓝宝石衬底的制造过程包括：制备由单晶材料组成的晶体棒；对晶体棒的两端进行切割、打磨，对晶体棒的侧面进行磨圆，将晶体棒加工成一个规整的圆柱体，圆柱体的轴向与晶体棒的晶向呈一个固定的夹角；对圆柱体进行切片、表面打磨和抛光、边缘磨边，得到蓝宝石衬底。其中，对圆柱体切片表面进行打磨时，与原来的单面加工工艺(将圆柱体切片固定在陶瓷盘上、涂上磨料、压上磨盘打磨)相比，双面研磨机可以同时打磨圆柱体的两个端面，提高蓝宝石衬底的加工效率，满足蓝宝石衬底的产量需求。
双面研磨机包括上磨盘、下磨盘、行星轮、太阳轮和外齿轮。上磨盘和下磨盘同轴且相对设置，太阳轮同轴设置在上磨盘和下磨盘之间并在边缘设置内齿圈，外齿轮同轴设置在下磨盘远离上磨盘的一侧并在边缘设置外齿圈，行星轮设置在下磨盘与上磨盘相对的表面上，分别与内齿圈和外齿圈啮合。圆柱体切片固定在行星轮中，圆柱体的两个端面分别与上磨盘和下磨盘相贴。对圆柱体切片表面进行打磨时，驱动内齿圈和外齿圈转动，带动行星轮自转；同时驱动上磨盘和下磨盘转动，带动行星轮公转。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
磨料会同时作用在圆柱体切片、上磨盘和下磨盘上，由于打磨时上磨盘压在下磨盘上，压力的方向是从上磨盘朝向下磨盘，因此磨料对下磨盘的磨损程度最大，下磨盘的厚度在加工次数累积到一定程度时会出现变化。而且圆柱体切片沿下磨盘的周向设置在下磨盘上，圆柱体切片在内齿圈处的线速度与圆柱体切片在外齿圈处的线速度不同，使得圆柱体切片在内齿圈处的磨损程度与圆柱体切片在外齿圈处的磨损程度不同，下磨盘在外齿圈处的厚度变化情况与下磨盘在外齿圈处的厚度变化情况不同，导致下磨盘表面不平整，影响到圆柱体切片的加工精度。
发明内容
本发明实施例提供了一种双面研磨机及双面研磨方法，能够解决现有技术双面研磨机的下磨盘表面不平整，影响到圆柱体切片的加工精度的问题。所述技术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种双面研磨机，所述双面研磨机包括上磨盘、下磨盘、行星轮、太阳轮、外齿轮、第一驱动装置和第二驱动装置；所述上磨盘和所述下磨盘同轴且相对设置；所述太阳轮同轴设置在所述上磨盘和所述下磨盘之间，并在所述太阳轮的边缘设置内齿圈；所述外齿轮同轴设置在所述下磨盘远离所述上磨盘的一侧，并在所述外齿轮的边缘设置外齿圈；所述行星轮设置在所述下磨盘与所述上磨盘相对的表面上，并且所述行星轮分别与所述内齿圈和所述外齿圈啮合；所述第一驱动装置与所述太阳轮传动连接，所述第二驱动装置与所述外齿轮传动连接；所述双面研磨机在打磨蓝宝石衬底时交替处于第一状态和第二状态，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置中的至少一个在所述第一状态时的转速与在所述第二状态时的转速不同，并且所述下磨盘中所述行星轮与所述内齿圈啮合处在所述第一状态时和在所述第二状态时总的磨损量，与所述下磨盘中所述行星轮与所述外齿圈啮合处在所述第一状态时和在所述第二状态时总的磨损量相等。
可选地，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置在所述第一状态时的转速与在所述第二状态时的转速按照如下方式确定：
基于工艺要求，确定所述行星轮在所述第一状态时的自转转速、所述内齿圈在所述第一状态时的转速和所述外齿圈在所述第一状态时的转速；
基于所述行星轮的自转转速和公转转速之间的关系，由所述行星轮在所述第一状态时的自转转速，得到所述行星轮在所述第一状态时的公转转速；
根据所述行星轮在所述第一状态时的自转转速和公转转速，确定所述下磨盘中所述行星轮与所述内齿圈啮合处在所述第一状态时的磨损量、所述下磨盘中所述行星轮与所述外齿圈啮合处在所述第一状态时的磨损量；
基于所述下磨盘中所述行星轮与所述内齿圈啮合处在所述第一状态时和在所述第二状态时总的磨损量，与所述下磨盘中所述行星轮与所述外齿圈啮合处在所述第一状态时和在所述第二状态时总的磨损量相等、所述行星轮的自转转速和公转转速之间的关系，由所述下磨盘中所述行星轮与所述内齿圈啮合处在所述第一状态时的磨损量、所述下磨盘中所述行星轮与所述外齿圈啮合处在所述第一状态时的磨损量，得到所述行星轮在所述第二状态时的自转转速；
基于所述行星轮、所述内齿圈和所述外齿圈的转速和齿数之间的关系，由所述行星轮在所述第二状态时的自转转速，确定所述内齿圈在所述第二状态时的转速和所述外齿圈在所述第二状态时的转速。
进一步地，所述内齿圈在所述第二状态时的转向与所述内齿圈在所述第一状态时的转向相同，所述外齿圈在所述第二状态时的转向与所述外齿圈在所述第一状态时的转向相同。
更进一步地，所述外齿圈在所述第一状态时的转速为12.5rad/s，所述内齿圈在所述第一状态时的转速为0.5rad/s，所述外齿圈在所述第二状态时的转速为 0.5rad/s，所述内齿圈在所述第二状态时的转速为20.5rad/s。。
可选地，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置均包括控制器、电源、变频器、三相电机、变速箱和齿轮；所述变频器分别与所述控制器、所述电源和所述三相电机电连接，所述变速箱分别与所述三相电机、所述齿轮传动连接；所述第一驱动装置的齿轮与所述太阳轮传动连接，所述第二驱动装置的齿轮与所述外齿轮传动连接。
可选地，所述双面研磨机还包括供液系统，所述供液系统用于为打磨蓝宝石衬底提供磨料，所述磨料包括研磨颗粒、悬浮剂和水，所述悬浮剂的质量分数在4.41％以上。
进一步地，所述供液系统包括回收管、回收桶、搅拌器、蠕动泵、进料管和出料管；所述出料管的第一端设置在所述下磨盘的上方，所述回收管的第一端设置在所述下磨盘的下方；所述回收管的第二端、所述进料管的第一端分别与所述回收桶连通，所述搅拌器设置在所述回收桶内，所述进料管的第二端和所述出料管的第二端分别与所述蠕动泵连通。
另一方面，本发明实施例提供了一种双面研磨方法，所述双面研磨方法包括：
提供一双面研磨机，所述双面研磨机包括上磨盘、下磨盘、行星轮、太阳轮、外齿轮、第一驱动装置和第二驱动装置；所述上磨盘和所述下磨盘同轴且相对设置，所述太阳轮同轴设置在所述上磨盘和所述下磨盘之间，并在所述太阳轮的边缘设置内齿圈，所述外齿轮同轴设置在所述下磨盘远离所述上磨盘的一侧，并在所述外齿轮的边缘设置外齿圈，所述行星轮设置在所述下磨盘与所述上磨盘相对的表面上，并且所述行星轮分别与所述内齿圈和所述外齿圈啮合，所述第一驱动装置与所述太阳轮传动连接，所述第二驱动装置与所述外齿轮传动连接；
将蓝宝石衬底放置在所述行星轮内，下移所述上磨盘，使所述蓝宝石衬底的两个端面分别与所述上磨盘和所述下磨盘相贴；
驱动所述上磨盘、所述下磨盘、所述太阳轮和所述外齿轮转动，打磨所述蓝宝石衬底；所述双面研磨机在打磨所述蓝宝石衬底时交替处于第一状态和第二状态，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置中的至少一个在所述第一状态时的转速与所述第二状态时的转速不同，并且所述下磨盘中所述行星轮与所述内齿圈啮合处在所述第一状态时和在所述第二状态时总的磨损量，与所述下磨盘中所述行星轮与所述外齿圈啮合处在所述第一状态时和所述第二状态时总的磨损量相等。
可选地，所述双面研磨方法还包括：
基于工艺要求，确定所述行星轮在所述第一状态时的自转转速、所述内齿圈在所述第一状态时的转速和所述外齿圈在所述第一状态时的转速；
基于所述行星轮的自转转速和公转转速之间的关系，由所述行星轮在所述第一状态时的自转转速，得到所述行星轮在所述第一状态时的公转转速；
根据所述行星轮在所述第一状态时的自转转速和公转转速，确定所述下磨盘中所述行星轮与所述内齿圈啮合处在所述第一状态时的磨损量、所述下磨盘中所述行星轮与所述外齿圈啮合处在所述第一状态时的磨损量；
基于所述下磨盘中所述行星轮与所述内齿圈啮合处在所述第一状态时和在所述第二状态时总的磨损量，与所述下磨盘中所述行星轮与所述外齿圈啮合处在所述第一状态时和在所述第二状态时总的磨损量相等、所述行星轮的自转转速和公转转速之间的关系，由所述下磨盘中所述行星轮与所述内齿圈啮合处在所述第一状态时的磨损量、所述下磨盘中所述行星轮与所述外齿圈啮合处在所述第一状态时的磨损量，得到所述行星轮在所述第二状态时的自转转速；
基于所述行星轮、所述内齿圈和所述外齿圈的转速和齿数之间的关系，由所述行星轮在所述第二状态时的自转转速，确定所述内齿圈在所述第二状态时的转速和所述外齿圈在所述第二状态时的转速。
进一步地，所述内齿圈在所述第一状态时的转向与所述内齿圈在所述第二状态时的转向相同，所述外齿圈在所述第一状态时的转向与所述外齿圈在所述第二状态时的转向相同。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过采用不同的驱动装置分别驱动太阳轮和外齿轮转动，可以分别调整内齿圈和外齿圈的转速，使得双面研磨机在打磨蓝宝石衬底时交替处于两种状态。利用下磨盘中行星轮与内齿圈啮合处在两种状态时总的磨损量，与下磨盘中行星轮与外齿圈啮合处在两种状态时总的磨损量相等，将下磨盘不同区域的磨损量在两种状态的综合作用下达到平衡，从而改善下磨盘表面的平整性，提高蓝宝石衬底的加工精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种双面研磨机的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的驱动装置的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的供液系统的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种双面研磨方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种双面研磨机。图1为本发明实施例提供的一种双面研磨机的结构示意图。参见图1，双面研磨机包括上磨盘11、下磨盘12、行星轮13、太阳轮14、外齿轮15、第一驱动装置16和第二驱动装置17。上磨盘 11和下磨盘12同轴且相对设置；太阳轮14同轴设置在上磨盘11和下磨盘12 之间，并在太阳轮14的边缘设置内齿圈18；外齿轮15同轴设置在下磨盘12远离上磨盘11的一侧，并在外齿轮15的边缘设置外齿圈19；行星轮13设置下磨盘12与上磨盘11相对的表面上，并且行星轮13分别与内齿圈18和外齿圈19 啮合。第一驱动装置16与太阳轮14传动连接，第二驱动装置17与外齿轮15 传动连接，第一驱动装置和第二驱动装置。双面研磨机在打磨蓝宝石衬底时交替处于第一状态和第二状态，第一驱动装置16和第二驱动装置17中的至少一个在第一状态时的转速与在第二状态时的转速不同，并且下磨盘12中行星轮13 与内齿圈18啮合处A在第一状态时和在第二状态时总的磨损量，与下磨盘12 中行星轮13与外齿圈19啮合处B在第一状态时和在第二状态时总的磨损量相等。
如果采用S1内表示下磨盘中行星轮与内齿圈啮合处在第一状态时的磨损量， S2内表示下磨盘中行星轮与内齿圈啮合处在第二状态时的磨损量，S1外表示下磨盘中行星轮与外齿圈啮合处在第一状态时的磨损量，S2外表示下磨盘中行星轮与外齿圈啮合处在第二状态时的磨损量，则在本实施例中，S1内+S2内＝S1外+S2外。
由于下磨盘的磨损是由行星轮的自转和相对于下磨盘的公转造成的，因此下磨盘中行星轮与内齿圈啮合处在第一状态时的磨损量S1内＝[W1自转*r行星+(W下 -W1公转)*r内]*t；下磨盘中行星轮与内齿圈啮合处在第二状态时的磨损量S2内＝[W2自转*r行星+(W下-W2公转)*r内]*t；下磨盘中行星轮与外齿圈啮合处在第一状态时的磨损量S1外＝[W1自转*r行星+(W下-W1公转)*r外]*t；下磨盘中行星轮与外齿圈啮合处在第二状态时的磨损量S2外＝[W2自转*r行星+(W下-W2公转)*r外]*t。其中，W1自转为行星轮在第一状态时的自转转速，W2自转为行星轮在第二状态时的自转转速，r行星为行星轮的半径，W下为下磨盘的转速，W1公转为行星轮在第一状态时的公转转速，W2公转为行星轮在第二状态时的公转转速，r内为内齿圈的半径，r外为外齿圈的半径。
本发明实施例通过采用不同的驱动装置分别驱动太阳轮和外齿轮转动，可以分别调整内齿圈和外齿圈的转速，使得双面研磨机在打磨蓝宝石衬底时交替处于两种状态。利用下磨盘中行星轮与内齿圈啮合处在两种状态时总的磨损量，与下磨盘中行星轮与外齿圈啮合处在两种状态时总的磨损量相等，将下磨盘不同区域的磨损量在两种状态的综合作用下达到平衡，从而改善下磨盘表面的平整性，提高蓝宝石衬底的加工精度。
可选地，第一驱动装置16和第二驱动装置在第一状态时的转速与在第二状态时的转速可以按照如下方式确定：
第一步，基于工艺要求，确定行星轮在第一状态时的自转转速、内齿圈在第一状态时的转速和外齿圈在第一状态时的转速；
第二步，基于行星轮的自转转速和公转转速之间的关系，由行星轮在第一状态时的自转转速，得到行星轮在第一状态时的公转转速；
第三步，根据行星轮在第一状态时的自转转速和公转转速，确定下磨盘中行星轮与内齿圈啮合处在第一状态时的磨损量、下磨盘中行星轮与外齿圈啮合处在第一状态时的磨损量；
第四步，基于下磨盘中行星轮与内齿圈啮合处在第一状态时和在第二状态时总的磨损量，与下磨盘中行星轮与外齿圈啮合处在第一状态时和在第二状态时总的磨损量相等、行星轮的自转转速和公转转速之间的关系，由下磨盘中行星轮与内齿圈啮合处在第一状态时的磨损量、下磨盘中行星轮与外齿圈啮合处在第一状态时的磨损量，得到行星轮在第二状态时的自转转速；
第五步，基于行星轮、内齿圈和外齿圈的转速和齿数之间的关系，由行星轮在第二状态时的自转转速，确定内齿圈在第二状态时的转速和外齿圈在第二状态时的转速。
在本实施例中，内齿圈的转速即为太阳轮的转速，由于太阳轮由第一驱动装置驱动，因此在确定内齿圈的转速之后，即可得到第一驱动装置的转速。同样地，外齿圈的转速即为外齿轮的转速，由于外齿轮由第二驱动装置驱动，因此在确定外齿圈的转速之后，即可得到第二驱动装置的转速。
在实际应用中，上述步骤最终得到的是内齿圈在第二状态时的转速与外齿圈在第二状态时的转速之间的关系。根据这个关系，可以得到多对内齿圈和外齿圈的转速。再基于实际情况，选择其中一对作为内齿圈在第二状态时的转速和外齿圈在第二状态时的转速即可。
先基于工艺要求，确定行星轮、内齿圈和外齿圈在第一状态时的转速，使得行星轮可以在部分时间段内运行在最佳状态下，达到最佳的加工效果。同时将行星轮在第一状态时的转速作为已知量，计算行星轮在第二状态时的转速，可以减少计算量，方便实现。
在实际应用中，根据齿速比公式，可以得到行星轮的自转转速和公转转速之间的关系为：W公转/W自转＝N行星/N内。由于行星轮在第一状态时的公转转速与在第二状态时的公转转速可能不同，在第一状态时的自转转速与在第二状态时的自转转速可能不同，因此行星轮在第一状态时的自转转速和公转转速之间的关系为：W1公转/W1自转＝N行星/N内；行星轮在第二状态时的自转转速和公转转速之间的关系为：W2公转/W2自转＝N行星/N内。其中，W公转为行星轮的公转转速，W1公转为行星轮在第一状态时的公转转速，W2公转为行星轮在第二状态时的公转转速；W自转为行星轮的自转转速，W1自转为行星轮在第一状态时的自转转速，W2自转为行星轮在第二状态时的自转转速；N行星为行星轮的齿数，N内为内齿圈的齿数。
另外，根据齿速比公式，可以得到行星轮、内齿圈和外齿圈的转速和齿数之间的关系为：(W外-W内)/W自转＝(N外-N内)/N行星。由于外齿圈在第一状态时的转速与在第二状态时的转速可能不同，内齿圈在第一状态时的转速与在第二状态时的转速可能不同，以及在第一状态时的自转转速与在第二状态时的自转转速可能不同，因此行星轮、内齿圈和外齿圈在第一状态时的转速和齿数之间的关系为：(W1外-W1内)/W1自转＝(N外-N内)/N行星；行星轮在第二状态时的自转转速和公转转速之间的关系为：(W2外-W2内)/W2自转＝(N外-N内)/N行星。其中， W外为外齿圈的转速，W1外为外齿圈在第一状态时的转速，W2外为外齿圈在第二状态时的转速；W内为内齿圈的转速，W1内为内齿圈在第一状态时的转速，W2内为内齿圈在第二状态时的转速；W自转为行星轮的自转转速，W1自转为行星轮在第一状态时的自转转速，W2自转为行星轮在第二状态时的自转转速；N外为外齿圈的齿数，N内为内齿圈的齿数，N行星为行星轮的齿数。
进一步地，内齿圈在第二状态时的转向可以与内齿圈在第一状态时的转向相同，外齿圈在第二状态时的转向可以与外齿圈在第一状态时的转向相同。内齿圈和外齿圈保持相同的转向转动，可以避免由于转向改变而影响到驱动装置内部连接的稳定性，甚至影响到蓝宝石衬底的打磨过程。
示例性地，外齿圈在第一状态时的转速可以为12.5rad/s，内齿圈在第一状态时的转速可以为0.5rad/s；外齿圈在第二状态时的转速可以为0.5rad/s，内齿圈在第二状态时的转速可以为20.5rad/s。既能匹配工艺要求，达到最佳的加工效果，也能平衡下磨盘各个区域的磨损量，改善下磨盘的平整度。
在实际应用中，外齿圈的齿数可以为200，行星轮的齿数可以为71，内齿圈的齿数可以为58，内齿圈的半径可以为225mm，外齿圈的半径可以为640mm。行星轮的半径可以为237.5mm，下磨盘的转速可以为11rad/s，行星轮在第一状态时的自转转速可以为6rad/s。通过按照上述参数加工蓝宝石衬底，可以得到较好的加工效果。
图2为本发明实施例提供的驱动装置的结构示意图。参见图2，可选地，第一驱动装置和第二驱动装置均可以包括控制器21、电源22、变频器23、三相电机24、变速箱25和齿轮26。变频器23分别与控制器21、电源22和三相电机 24电连接，变速箱25分别与三相电机24、齿轮26传动连接；第一驱动装置的齿轮26与太阳轮14传动连接，第二驱动装置的齿轮26与外齿轮15传动连接。
通过控制器设定三相电机的转速，并利用变频器改变电源信号的频率，控制三相电机的转速，进而通过变速箱和齿轮驱动内齿圈或者外齿圈按照所需速度转动，实现简单和方便。
可选地，双面研磨机还可以包括供液系统，供液系统用于为打磨蓝宝石衬底提供磨料，磨料包括研磨颗粒、悬浮剂和水，悬浮剂的质量分数在4.41％以上。通过在磨料中加入质量分数在4.41％以上的悬浮剂，保证研磨颗粒的均匀分布，使得研磨颗粒的质量分数大幅降低，从而大大减少研磨颗粒的使用量，降低实现成本。而且研磨颗粒的分布更均匀，蓝宝石衬底的打磨效果更好。
进一步地，悬浮剂、研磨颗粒和水的质量分数之比可以为0.15:1:2.25。采用上述比例，既能与行星轮的转速相配合，达到良好的打磨效果，又能减少材料的使用，可以较好地兼顾实现效果和实现成本。
图3为本发明实施例提供的供液系统的结构示意图。参见图3，可选地，供液系统可以包括回收管31、回收桶32、搅拌器33、蠕动泵34、进料管35和出料管36。出料管36的第一端设置在下磨盘12的上方，回收管31的第一端设置在下磨盘12的下方；回收管31的第二端、进料管35的第一端分别与回收桶32 连通，搅拌器33设置在回收桶32内，进料管35的第二端和出料管36的第二端分别与蠕动泵34连通。
通过增设搅拌器加强磨料的流动性，有利于蠕动泵实现磨料的运输，同时采用蠕动泵运输磨料，可以更精确地控制磨料的提供量，进一步减少磨料的使用量，降低实现成本。
本发明实施例提供了一种双面研磨方法，适用于图1所示的双面研磨机。
图4为本发明实施例提供的一种双面研磨方法的流程图。参见图4，该双面研磨方法包括：
步骤201：提供一双面研磨机。
在本实施例中，双面研磨机包括上磨盘、下磨盘、行星轮、太阳轮、外齿轮、第一驱动装置和第二驱动装置。上磨盘和下磨盘同轴且相对设置，太阳轮同轴设置在上磨盘和下磨盘之间，并在太阳轮的边缘设置内齿圈；外齿轮同轴设置在下磨盘远离上磨盘的一侧，并在外齿轮的边缘设置外齿圈；行星轮设置在下磨盘与上磨盘相对的表面上，并且行星轮分别与内齿圈和外齿圈啮合；第一驱动装置与太阳轮传动连接，第二驱动装置与外齿轮传动连接。
步骤202：将蓝宝石衬底放置在行星轮内，下移上磨盘，使蓝宝石衬底的两个端面分别与上磨盘和下磨盘相贴。
步骤203：驱动上磨盘、下磨盘、太阳轮和外齿轮转动，打磨蓝宝石衬底。
在本实施例中，双面研磨机在打磨蓝宝石衬底时交替处于第一状态和第二状态，第一驱动装置和第二驱动装置中的至少一个在第一状态时的转速与第二状态时的转速不同，并且下磨盘中行星轮与内齿圈啮合处在第一状态时和在第二状态时总的磨损量，与下磨盘中行星轮与外齿圈啮合处在第一状态时和第二状态时总的磨损量相等。
可选地，该双面研磨方法还可以包括：
基于工艺要求，确定行星轮在第一状态时的自转转速、内齿圈在第一状态时的转速和外齿圈在第一状态时的转速；
基于行星轮的自转转速和公转转速之间的关系，由行星轮在第一状态时的自转转速，得到行星轮在第一状态时的公转转速；
根据行星轮在第一状态时的自转转速和公转转速，确定下磨盘中行星轮与内齿圈啮合处在第一状态时的磨损量、下磨盘中行星轮与外齿圈啮合处在第一状态时的磨损量；
基于下磨盘中行星轮与内齿圈啮合处在第一状态时和在第二状态时总的磨损量，与下磨盘中行星轮与外齿圈啮合处在第一状态时和在第二状态时总的磨损量相等、行星轮的自转转速和公转转速之间的关系，由下磨盘中行星轮与内齿圈啮合处在第一状态时的磨损量、下磨盘中行星轮与外齿圈啮合处在第一状态时的磨损量，得到行星轮在第二状态时的自转转速；
基于行星轮、内齿圈和外齿圈的转速和齿数之间的关系，由行星轮在第二状态时的自转转速，确定内齿圈在第二状态时的转速和外齿圈在第二状态时的转速。
先基于工艺要求，确定行星轮、内齿圈和外齿圈在第一状态时的转速，使得行星轮可以在部分时间段内运行在最佳状态下，达到最佳的加工效果。同时将行星轮在第一状态时的转速作为已知量，计算行星轮在第二状态时的转速，可以减少计算量，方便实现。
进一步地，内齿圈在第二状态时的转向可以与内齿圈在第一状态时的转向相同，外齿圈在第二状态时的转向可以与外齿圈在第一状态时的转向相同。内齿圈和外齿圈保持相同的转向转动，可以避免由于转向改变而影响到驱动装置内部连接的稳定性，甚至影响到蓝宝石衬底的打磨过程。
示例性地，外齿圈在第一状态时的转速可以为12.5rad/s，内齿圈在第一状态时的转速可以为0.5rad/s；外齿圈在第二状态时的转速可以为0.5rad/s，内齿圈在第二状态时的转速可以为20.5rad/s。既能匹配工艺要求，达到最佳的加工效果，也能平衡下磨盘各个区域的磨损量，改善下磨盘的平整度。
在实际应用中，外齿圈的齿数可以为200，行星轮的齿数可以为71，内齿圈的齿数可以为58，内齿圈的半径可以为225mm，外齿圈的半径可以为640mm。行星轮的半径可以为237.5mm，下磨盘的转速可以为11rad/s，行星轮在第一状态时的自转转速可以为6rad/s。通过按照上述参数加工蓝宝石衬底，可以得到较好的加工效果。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双面研磨机，其特征在于，所述双面研磨机包括上磨盘(11)、下磨盘(12)、行星轮(13)、太阳轮(14)、外齿轮(15)、第一驱动装置(16)和第二驱动装置(17)；所述上磨盘(11)和所述下磨盘(12)同轴且相对设置；所述太阳轮(14)同轴设置在所述上磨盘(11)和所述下磨盘(12)之间，并在所述太阳轮(14)的边缘设置内齿圈(18)；所述外齿轮(15)同轴设置在所述下磨盘(12)远离所述上磨盘(11)的一侧，并在所述外齿轮(15)的边缘设置外齿圈(19)；所述行星轮(13)设置在所述下磨盘(12)与所述上磨盘(11)相对的表面上，并且所述行星轮(13)分别与所述内齿圈(18)和所述外齿圈(19)啮合；所述第一驱动装置(16)与所述太阳轮(14)传动连接，所述第二驱动装置(17)与所述外齿轮(15)传动连接；所述双面研磨机在打磨蓝宝石衬底时交替处于第一状态和第二状态，所述第一驱动装置(16)和所述第二驱动装置(17)中的至少一个在所述第一状态时的转速与在所述第二状态时的转速不同，并且所述下磨盘(12)中所述行星轮(13)与所述内齿圈(18)啮合处(A)在所述第一状态时和在所述第二状态时总的磨损量，与所述下磨盘(12)中所述行星轮(13)与所述外齿圈(19)啮合处(B)在所述第一状态时和在所述第二状态时总的磨损量相等。
2.根据权利要求1所述的双面研磨机，其特征在于，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置在所述第一状态时的转速与在所述第二状态时的转速按照如下方式确定：
基于工艺要求，确定所述行星轮在所述第一状态时的自转转速、所述内齿圈在所述第一状态时的转速和所述外齿圈在所述第一状态时的转速；
基于所述行星轮的自转转速和公转转速之间的关系，由所述行星轮在所述第一状态时的自转转速，得到所述行星轮在所述第一状态时的公转转速；
根据所述行星轮在所述第一状态时的自转转速和公转转速，确定所述下磨盘中所述行星轮与所述内齿圈啮合处在所述第一状态时的磨损量、所述下磨盘中所述行星轮与所述外齿圈啮合处在所述第一状态时的磨损量；
基于所述下磨盘中所述行星轮与所述内齿圈啮合处在所述第一状态时和在所述第二状态时总的磨损量，与所述下磨盘中所述行星轮与所述外齿圈啮合处在所述第一状态时和在所述第二状态时总的磨损量相等、所述行星轮的自转转速和公转转速之间的关系，由所述下磨盘中所述行星轮与所述内齿圈啮合处在所述第一状态时的磨损量、所述下磨盘中所述行星轮与所述外齿圈啮合处在所述第一状态时的磨损量，得到所述行星轮在所述第二状态时的自转转速；
基于所述行星轮、所述内齿圈和所述外齿圈的转速和齿数之间的关系，由所述行星轮在所述第二状态时的自转转速，确定所述内齿圈在所述第二状态时的转速和所述外齿圈在所述第二状态时的转速。
3.根据权利要求2所述的双面研磨机，其特征在于，所述内齿圈在所述第二状态时的转向与所述内齿圈在所述第一状态时的转向相同，所述外齿圈在所述第二状态时的转向与所述外齿圈在所述第一状态时的转向相同。
4.根据权利要求3所述的双面研磨机，其特征在于，所述外齿圈在所述第一状态时的转速为12.5rad/s，所述内齿圈在所述第一状态时的转速为0.5rad/s，所述外齿圈在所述第二状态时的转速为0.5rad/s，所述内齿圈在所述第二状态时的转速为20.5rad/s。
5.根据权利要求1～4任一项所述的双面研磨机，其特征在于，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置均包括控制器(21)、电源(22)、变频器(23)、三相电机(24)、变速箱(25)和齿轮(26)；所述变频器(23)分别与所述控制器(21)、所述电源(22)和所述三相电机(24)电连接，所述变速箱(25)分别与所述三相电机(24)、所述齿轮(26)传动连接；所述第一驱动装置(16)的齿轮(26)与所述太阳轮(14)传动连接，所述第二驱动装置(17)的齿轮(26)与所述外齿轮(15)传动连接。
6.根据权利要求1～4任一项所述的双面研磨机，其特征在于，所述双面研磨机还包括供液系统，所述供液系统用于为打磨蓝宝石衬底提供磨料，所述磨料包括研磨颗粒、悬浮剂和水，所述悬浮剂的质量分数在4.41％以上。
7.根据权利要求6所述的双面研磨机，其特征在于，所述供液系统包括回收管(31)、回收桶(32)、搅拌器(33)、蠕动泵(34)、进料管(35)和出料管(36)；所述出料管(36)的第一端设置在所述下磨盘(12)的上方，所述回收管(31)的第一端设置在所述下磨盘(12)的下方；所述回收管(31)的第二端、所述进料管(35)的第一端分别与所述回收桶(32)连通，所述搅拌器(33)设置在所述回收桶(32)内，所述进料管(35)的第二端和所述出料管(36)的第二端分别与所述蠕动泵(34)连通。
8.一种双面研磨方法，其特征在于，所述双面研磨方法包括：
提供一双面研磨机，所述双面研磨机包括上磨盘、下磨盘、行星轮、太阳轮、外齿轮、第一驱动装置和第二驱动装置；所述上磨盘和所述下磨盘同轴且相对设置，所述太阳轮同轴设置在所述上磨盘和所述下磨盘之间，并在所述太阳轮的边缘设置内齿圈，所述外齿轮同轴设置在所述下磨盘远离所述上磨盘的一侧，并在所述外齿轮的边缘设置外齿圈，所述行星轮设置在所述下磨盘与所述上磨盘相对的表面上，并且所述行星轮分别与所述内齿圈和所述外齿圈啮合，所述第一驱动装置与所述太阳轮传动连接，所述第二驱动装置与所述外齿轮传动连接；
将蓝宝石衬底放置在所述行星轮内，下移所述上磨盘，使所述蓝宝石衬底的两个端面分别与所述上磨盘和所述下磨盘相贴；
驱动所述上磨盘、所述下磨盘、所述太阳轮和所述外齿轮转动，打磨所述蓝宝石衬底；所述双面研磨机在打磨所述蓝宝石衬底时交替处于第一状态和第二状态，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置中的至少一个在所述第一状态时的转速与所述第二状态时的转速不同，并且所述下磨盘中所述行星轮与所述内齿圈啮合处在所述第一状态时和在所述第二状态时总的磨损量，与所述下磨盘中所述行星轮与所述外齿圈啮合处在所述第一状态时和所述第二状态时总的磨损量相等。
9.根据权利要求8所述的双面研磨方法，其特征在于，所述双面研磨方法还包括：
基于工艺要求，确定所述行星轮在所述第一状态时的自转转速、所述内齿圈在所述第一状态时的转速和所述外齿圈在所述第一状态时的转速；
基于所述行星轮的自转转速和公转转速之间的关系，由所述行星轮在所述第一状态时的自转转速，得到所述行星轮在所述第一状态时的公转转速；
根据所述行星轮在所述第一状态时的自转转速和公转转速，确定所述下磨盘中所述行星轮与所述内齿圈啮合处在所述第一状态时的磨损量、所述下磨盘中所述行星轮与所述外齿圈啮合处在所述第一状态时的磨损量；
基于所述下磨盘中所述行星轮与所述内齿圈啮合处在所述第一状态时和在所述第二状态时总的磨损量，与所述下磨盘中所述行星轮与所述外齿圈啮合处在所述第一状态时和在所述第二状态时总的磨损量相等、所述行星轮的自转转速和公转转速之间的关系，由所述下磨盘中所述行星轮与所述内齿圈啮合处在所述第一状态时的磨损量、所述下磨盘中所述行星轮与所述外齿圈啮合处在所述第一状态时的磨损量，得到所述行星轮在所述第二状态时的自转转速；
基于所述行星轮、所述内齿圈和所述外齿圈的转速和齿数之间的关系，由所述行星轮在所述第二状态时的自转转速，确定所述内齿圈在所述第二状态时的转速和所述外齿圈在所述第二状态时的转速。
10.根据权利要求9所述的双面研磨方法，其特征在于，所述内齿圈在所述第一状态时的转向与所述内齿圈在所述第二状态时的转向相同，所述外齿圈在所述第一状态时的转向与所述外齿圈在所述第二状态时的转向相同。
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