CN112222956A - 一种基于动态磁场的抛光装置、抛光方法、应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超精密加工技术领域，具体公开了一种基于动态磁场的抛光装置、抛光方法、应用，所述基于动态磁场的抛光装置包括磁流变抛光组件与磁场发生组件，磁流变抛光组件包括抛光盘，所述抛光盘的表面沿圆周方向设有若干个V形结构，用于增加抛光过程中流体动压力，所述抛光盘外侧的工作台部分设置有回收槽，本发明实施例通过在抛光盘上设有高低起伏的V形结构，使磁流变液在流过时形成流体动压膜；通过在磁场发生组件时，使磁流变液由液态变成固态的柔性抛光垫，在柔性抛光垫和动压膜的双重作用下，工件被打磨得更均匀、效率更好、效果更好，解决了现有磁流变抛光装置存在无法实现工件的均匀快速抛光去除的问题，具有广阔的市场前景。

Description

一种基于动态磁场的抛光装置、抛光方法、应用

技术领域

本发明涉及超精密加工技术领域，具体是一种基于动态磁场的抛光装置、抛光方法、应用。

背景技术

超精密加工是一种为了适应核能、大规模集成电路、激光和航天等尖端技术的需要而发展起来的精度极高的加工技术。目前，随着社会的发展和信息电子化技术的进步，半导体材料作为高性能微电子元器件的应用愈发广泛，如单晶硅、氧化铝、钛酸锶和单晶碳化硅等电子陶瓷材料的需求越来越大。一般，半导体晶片制造要经过切片、研磨、抛光等工序，要达到良好的使用性能，其表面精度需要达到超光滑程度，面型精度也有较高要求，以LED外延蓝宝石衬底为例，一般要求总厚度偏差小于10μm、表面总平整度小于10μm、表面粗糙度Ra小于0.05μm。因此，半导体材料的制造越来越依赖研磨抛光技术来满足其生产要求。

在涉及到各种金属材料及非金属材料的平面和曲面的加工，尤其涉及用于电子半导体及光学元件的平面平坦化加工中，通常要用到磁流变抛光技术(Magnetorheologicalfinishing,MRF)，磁流变抛光技术是利用磁流变抛光液在梯度场中发生流变表现为类似固体的性质而形成的具有黏塑行为的柔性“小磨头”,当与工件之间具有快速的相对运动时，工件表面受到很大的剪切力，从而使工件表面材料被去除。磁流变抛光技术具有抛光效果好、不产生次表面损伤、适合复杂表面加工等传统抛光所不具备的优点，已发展成为一种革命性光学表面加工方法，特别适合轴对称非球面的超精密加工，广泛应用于大型光学元件、半导体晶片、LED基板、液晶显示面板等的最后加工工序。

但是上述的技术方案在实际使用时还存在以下不足：现有的磁流变抛光装置属于柔性加工技术，无法实现工件的均匀快速抛光去除，导致材料去除率低，加工效率不高，加工精度难以保证。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于动态磁场的抛光装置，以解决上述背景技术中提出的现有磁流变抛光装置存在无法实现工件的均匀快速抛光去除的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种基于动态磁场的抛光装置，包括工作台以及设置在工作台上的用于抛光待加工工件的磁流变抛光组件，所述磁流变抛光组件包括：

基座，所述基座上转动设置有用于抛光的抛光盘，且所述抛光盘伸出所述工作台上开设的开口，并绕抛光盘的轴心线进行转动，所述抛光盘的表面沿圆周方向设有若干个V形结构，用于增加抛光过程中流体动压力，所述抛光盘外侧的工作台部分设置有回收槽，所述工作台上还设置有磁流变冷却搅拌箱，所述回收槽与所述磁流变冷却搅拌箱连通，通过蠕动泵将磁流变液输送至抛光盘上；以及

调节机构，设置在所述工作台上，所述调节机构上设置有用于安装所述待加工工件的安装结构，所述安装结构可在所述调节机构的驱动下带动所述待加工工件进行移动和旋转，以调节待加工工件的抛光位置；

所述基于动态磁场的抛光装置还包括磁场发生组件，所述磁场发生组件包括用于向所述磁流变抛光组件提供工作磁场的励磁机构，以使磁流变液产生去除待加工材料的抛光力，抛光力的大小可以通过改变电流大小进行调节，以将待加工工件进行抛光作业。

在本发明的另一个实施例中，还提供了一种抛光方法，采用上述的基于动态磁场的抛光装置，所述抛光方法具体包括以下步骤：将待加工工件安装于安装结构上，待加工工件下表面与抛光盘上表面平行，通过调节机构调节待加工工件的位置，将磁流变液添加到抛光盘上，通过调节机构使抛光盘进行旋转，同时通过磁场发生组件调节磁场强度，以实现静态磁场向动态磁场发生转变，进而驱动所述抛光盘绕抛光盘的轴心线进行转动，以将待加工工件进行抛光作业。

在本发明的另一个实施例中，还提供了一种如上述的抛光方法在电子半导体平面和/或光学元件平面的平坦化加工中的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明实施例提供的基于动态磁场的抛光装置，包括磁流变抛光组件与磁场发生组件，通过在抛光盘上设有高低起伏的V形结构，使磁流变液在流过时形成流体动压膜；通过在磁场发生组件时，使磁流变液由液态变成固态的柔性抛光垫，在柔性抛光垫和动压膜的双重作用下，工件被打磨得更均匀、效率更好、效果更好，解决了现有磁流变抛光装置存在无法实现工件的均匀快速抛光去除的问题，具有广阔的市场前景。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的基于动态磁场的抛光装置的装配轴测图。

图2为本发明一实施例提供的基于动态磁场的抛光装置的装配侧视图。

图3为本发明一实施例提供的基于动态磁场的抛光装置的装配俯视图。

图4为本发明另一实施例提供的基于动态磁场的抛光装置中励磁机构的结构示意图。

图5为本发明一实施例提供的基于动态磁场的抛光装置中三角形电磁铁装配轴测图。

图中：1-控制面板；2-磁流变冷却搅拌箱；3-蠕动泵；4-第一驱动机构；5-第二驱动机构；6-丝杠；7-回收槽；8-第三驱动机构；9-安装结构；10-工作台；11-调节机构；12-抛光盘；13-第四驱动机构；14-工件夹具；15-基座；16-励磁机构；17-冷凝水管；18-冷却液储存箱；19-安装架；20-喷头；21-减速器；22-第五驱动机构；23-导流槽；24-输送泵；25-第六驱动机构；161-冷却水箱；162-三角形电磁铁；1621-铁芯；1622-线圈。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细地说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。为了使本发明的技术方案更加清楚，本领域熟知的工艺步骤及器件结构在此省略。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述。

如图1-3所示，为本发明一个实施例提供的一种基于动态磁场的抛光装置的结构图，所述基于动态磁场的抛光装置包括工作台10以及设置在工作台10上的用于抛光待加工工件的磁流变抛光组件，所述磁流变抛光组件包括：

基座15，所述基座15上转动设置有用于抛光的抛光盘12，且所述抛光盘12伸出所述工作台10上开设的开口，并绕抛光盘12的轴心线进行转动，所述抛光盘12的表面沿圆周方向设有若干个V形结构，用于增加抛光过程中流体动压力，所述抛光盘12外侧的工作台10部分设置有回收槽7，所述工作台10上还设置有磁流变冷却搅拌箱2，所述回收槽7与所述磁流变冷却搅拌箱2连通，通过蠕动泵3将磁流变液输送至抛光盘12上；以及

调节机构11，设置在所述工作台10上，所述调节机构11上设置有用于安装所述待加工工件的安装结构9，所述安装结构9可在所述调节机构11的驱动下带动所述待加工工件进行移动和旋转，以调节待加工工件的抛光位置；

所述基于动态磁场的抛光装置还包括磁场发生组件，所述磁场发生组件包括用于向所述磁流变抛光组件提供工作磁场的励磁机构16，以使磁流变液产生去除待加工材料的抛光力，抛光力的大小可以通过改变电流大小进行调节，以将待加工工件进行抛光作业。

在本发明实施例中，具体的，通过磁场发生组件提供动力驱动所述抛光盘12绕其的轴心线进行转动，由于所述抛光盘12的表面沿圆周方向设有若干个V形结构，可以增加抛光过程中流体动压力，提高材料去除量；当抛光液(磁流变液)从待加工工件与V形结构(楔形结构)之间间隙较大地方流向间隙较小的地方时，形成流体动压膜，在动态的柔性抛光垫和流体动压膜的双重作用下，基于动态磁场的抛光装置可以均匀且快速地抛光去除待加工工件表面的材料，实现高效快速抛光，提高了抛光效率，改善了抛光的均匀程度，解决了现有磁流变抛光装置存在无法实现工件的均匀快速抛光去除的问题。

进一步的，作为本发明的一种优选实施例，所述抛光盘12、工作台10以及基座15均由抗磁材料制成。

在本发明实施例中，具体的，为了能够尽量避免部件材料磁化，影响运动精度，本发明所述的抛光盘12、工作台10以及基座15均由抗磁材料制成，优选的，所述抗磁材料为不锈钢，目的在于防止被磁化影响磁场分布。

进一步的，作为本发明的一种优选实施例，所述V形结构的高度是0.5-3mm。

在本发明的一个实例中，优选的，所述V形结构的高度是1mm，具体的，为了提高抛光效率，改善抛光的均匀程度，本发明所述抛光盘12的表面沿圆周方向设有若干个V形结构，且所述V形结构高度为1mm，目的在于增加抛光过程中流体动压力，提高材料去除量；当抛光液(磁流变液)从待加工工件与V形结构(楔形结构)之间间隙较大地方流向间隙较小的地方时，形成流体动压膜，在动态的柔性抛光垫和流体动压膜的双重作用下，基于动态磁场的抛光装置可以均匀且快速地抛光去除待加工工件表面的材料，实现高效快速抛光。

进一步的，如图1-5所示，作为本发明的一种优选实施例，所述磁流变抛光组件还包括：

蠕动泵3，设置在所述工作台10上远离所述调节机构11的一端，所述蠕动泵3通过管道与所述磁流变冷却搅拌箱2相连，且蠕动泵3的输出端设置有喷头20，所述喷头20用于将蠕动泵3输送的磁流变液喷洒至抛光盘12或回收槽7；以及

设置在所述工作台10上的第一驱动机构4，所述第一驱动机构4用于驱动蠕动泵3进行磁流变液的循环。

进一步的，作为本发明的一种优选实施例，所述磁流变抛光组件还包括：第二驱动机构5，设置在所述工作台10上，所述第二驱动机构5的输出端与丝杠6连接，所述丝杠6的输出端与所述丝杠6呈垂直设置的第三驱动机构8连接；所述调节机构11包括机架与设置在机架上的第四驱动机构13。

在本发明的一个实例中，具体可以是龙门机床，其上设有至少三个电机(第二驱动机构5、第三驱动机构8、第四驱动机构13)，可以实现龙门机床的三坐标移动，调节机构的输出端与安装结构9连接，通过驱动龙门机床进行工作来带动安装结构9进行沿着工作台10的边线方向进行移动(具体是三坐标移动)，进而可以实现工件的位置调节。

在本发明的又一个实例中，所述工作台10上还设置有控制面板1，所述控制面板1可以采用现有的电子控制设备，例如计算机、单片机、触摸屏等，所述控制面板1用于与所述基于动态磁场的抛光装置中的所有用电设备(例如第二驱动机构5、第三驱动机构8、第四驱动机构13、蠕动泵3等)进行电性连接，以控制所有用电设备的工作。

进一步的，作为本发明的一种优选实施例，所述安装结构9包括主轴电机以及设置在主轴电机输出端的工件夹具14，所述工件夹具14用于夹持待加工工件，以在主轴电机的带动下使工件夹具14旋转，同时通过调节机构11(龙门机床)带动工件夹具14进行偏摆，使抛光轨迹更加复杂，实现高效率的抛光。

进一步的，作为本发明的一种优选实施例，所述励磁机构16通过安装架19安装在所述工作台10下方，所述工作台10下方设置有冷却液储存箱18，所述冷却液储存箱18通过冷凝水管17与所述励磁机构16进行连通，用于将冷却液输送至励磁机构16进行冷却。

在本发明实施例中，具体的，为了使所述励磁机构16(具体是三角形电磁铁162)和磁流变液冷却效果更好，本发明设计了两套冷却循环装置，一个是冷却液储存箱18与冷却水箱161，可以对励磁机构16进行冷却，使磁流变冷却搅拌箱2对励磁机构16冷却效率更高，一个是磁流变冷却搅拌箱2，所述磁流变冷却搅拌箱2使磁流变液冷却且不易沉淀；所述的冷却水箱161由上下两部分组成，通过螺栓连接，冷却液从下冷却箱下管口通入，从上冷却箱流出，实现电磁铁高效冷却，防止由于温度过高导致磁场减弱和磁流变液磨损对于抛光效果的影响。

在本发明的一个实例中，所述基座15上设置有第五驱动机构22，所述第五驱动机构22的输出端与减速器21连接，第五驱动机构22(具体采用伺服电机)和减速器21固定在所述基座15上，所述减速器21通过传动轴带动所述抛光盘12进行旋转，所述抛光盘12和基座15安装在工作台10中央，使回收槽7位于抛光盘12外侧。

进一步的，作为本发明的一种优选实施例，所述励磁机构16包括冷却水箱161，所述冷却水箱161内设置有磁体组，所述磁体组是规则排布的若干个三角形电磁铁162。

在本发明的一个实例中，三角形电磁铁162优选为正三角形，即磁体组是由若干个等边三角形电磁体异极相邻排列组成，形成的抛光垫面积大而且分布均匀，抛光垫的硬度可以通过调节电流大小改变，具体的，在所述磁场发生组件中，所述三角形电磁铁162放置于所述冷却水箱161中，冷却水箱161通过管道与所述冷却液储存箱18相连，冷却水箱161安装在所述安装架19上，所述安装架19安装于所述工作台10上。

在本发明的一个实例中，为了获得更好的表面均匀度和抛光效率，本发明通过采用由若干个等边三角形电磁体异极相邻排列组成的所述磁体组，来提高抛光均匀度，所述三角形电磁铁162靠近抛光盘12的内表面端面距离为5mm，且三角形电磁铁162端面磁场强度大于2000Gs，这样设计的好处在于采用等边三角形电磁体排列成正六边形的方式而产生的磁场强度更加均匀，生成的“微磨头”柔韧性好，抛光力可控。

在本发明的又一个实例中，所述三角形电磁铁162包括铁芯1621以及设置在铁芯1621上的线圈1622，根据加工工件的特点和加工要求，所述磁流变液的制备方法是在去离子水中加入浓度为5wt％的磨料、浓度为15wt％的微米级羰基铁粉(符合GB/T 24532-2009的要求)以及及加入浓度为3wt％的分散剂和浓度为1wt％的防锈剂，通过充分搅拌震动5至30分钟，形成磁流变液。

在本发明的又一个实例中，所述磁流变冷却搅拌箱2上还设置有输送泵24(优选齿轮泵)，输送泵24通过设置在工作台10上的第六驱动机构25驱动，输送泵24的输出端通过导流槽23与励磁机构16连通，以将磁流变液进行循环。

本发明的一个实施例还提供的一种抛光方法，采用上述的基于动态磁场的抛光装置，所述抛光方法具体包括以下步骤：

将待加工工件安装于安装结构9上(具体是安装在工件夹具14上)，待加工工件下表面与抛光盘12上表面平行，通过调节机构11调节待加工工件的位置(具体是通过调节龙门机床主轴使待加工工件下表面与抛光盘12之间的间隙)，将磁流变液(根据加工工件的特点和加工要求，所述磁流变液的制备方法是在去离子水中加入浓度为5wt％的磨料、浓度为15wt％的微米级羰基铁粉(符合GB/T 24532-2009的要求)以及及加入浓度为3wt％的分散剂和浓度为1wt％的防锈剂，通过充分搅拌震动5至30分钟，形成磁流变液)添加到抛光盘12上，通过调节机构11使抛光盘12进行旋转，同时通过磁场发生组件调节磁场强度，以实现静态磁场向动态磁场发生转变，进而驱动所述抛光盘12绕抛光盘12的轴心线进行转动，以将待加工工件进行抛光作业。

在本发明的一个实例中，具体的，启动伺服电机，使龙门机床主轴带动抛光盘12进行旋转，同时，通过调节磁场发生组件中电流强度来改变电磁铁产生的磁场强度，实现静态磁场向动态磁场发生转变，同时特殊的磁场排布能够形成更加均匀的抛光垫，磁流变液在动态磁场的作用下形成动态且均匀的实时更新的抛光垫。

在本发明的又一个实例中，在所述抛光方法中，还包括启动冷却液的齿轮泵，将冷却液储存箱18中的冷却液通入冷却水箱161下端，并从冷却水箱161的上侧回到冷却液储存箱18，实现对电磁铁的高效冷却，防止温度过高引起磁场减弱。

在本发明的又一个实例中在所述抛光方法中，还包括启动第四驱动机构13使工件夹具14高速旋转，龙门机床带动工件夹具14进行偏摆，使抛光轨迹更加复杂，实现高效率的抛光。

在本发明的又一个实例中，优选的，所述抛光方法具体包括如下步骤：

步骤1：将待加工工件安装于工件夹具14上，工件下表面与抛光盘12上表面平行，通过调节机床主轴使工件下表面与抛光盘12之间的间隙适合；

步骤2：根据加工工件的特点和加工要求，所述磁流变液的制备方法是在去离子水中加入浓度为5wt％的磨料、浓度为15wt％的微米级羰基铁粉(符合GB/T 24532-2009的要求)以及及加入浓度为3wt％的分散剂和浓度为1wt％的防锈剂，通过充分搅拌震动5至30分钟，形成磁流变液；

步骤3:将磁流变液添加到抛光盘12上，启动伺服电机，使机床主轴带动抛光盘12的旋转；通过调节电流强度来改变电磁铁产生的磁场强度，实现静态磁场向动态磁场发生转变，同时特殊的磁场排布能够形成更加均匀的抛光垫，磁流变液在动态磁场的作用下形成动态且均匀的实时更新的抛光垫；

步骤4:启动冷却液的齿轮泵，将冷却液储存箱18中的冷却液通入冷却水箱161下端，并从冷却水箱161的上侧回到冷却液储存箱18，实现对电磁铁的高效冷却，防止温度过高引起磁场减弱；

步骤5:启动第四驱动机构13使工件夹具14高速旋转，龙门机床带动工件夹具14进行偏摆，使抛光轨迹更加复杂，实现高效率的抛光。

在本发明实施例中，需要说明的是，第一驱动机构4、第二驱动机构5、第三驱动机构8、第四驱动机构13、第五驱动机构22、第六驱动机构25均可以采用现有的伺服电机，具体型号根据需求进行选择，这里并不作限定。本发明的工作过程和原理是：本发明提供七个动力源，一个电机用于驱动抛光盘12旋转，一个电机通过带动蠕动泵3，使磁流变液进行循环，实现磁流变液的更行。一个电机带动搅拌器，迫使磁流变液冷却搅拌箱2中的磁流变液运动，防止磨料和磁性颗粒的沉淀影响抛光效果。一个电机带动齿轮泵将冷却水通入冷却水箱161中冷却电磁铁。三个电机实现龙门机床的三坐标移动。排列成正六边形的电磁铁位于抛光盘12下方，使抛光盘12上的磁流变液在动态磁场的作用下形成动态的、实时更新、屈服强度可变的柔性抛光垫；另外，在抛光盘12上设有沿圆周排列的V形结构，当磁流变液从楔形结构的低点向高点流动时形成流体动压膜，在动态柔性抛光垫和流体动压膜的双重作用下，工件被均匀快速打磨，获得理想的抛光效果。本发明的结构简单容易实现、打磨均匀性好、效率高、抛光效果好。

进一步的，作为本发明的一种优选实施例，一种如上述的抛光方法在电子半导体平面和/或光学元件平面的平坦化加工中的应用。

在本发明实施例中，所述抛光方法涉及到各种金属材料及非金属材料的平面和曲面的加工，尤其涉及用于电子半导体及光学元件的平面平坦化加工。

需要说明的是，本发明在借鉴之前的研究基础上，提出一种基于动态磁场的抛光装置(基于新型抛光垫的动态磁场抛光装置)及其抛光方法，优化了磁场的布局，使磁场的分布更加均匀，以等边三角形电磁铁作为磁场发生装置，可以根据加工工件的硬度和加工的时间改变抛光力的大小，提高加工效率。设计了一种励磁机构16，使电磁铁冷却效果更好，且成本较低。结合流体动压的原理，改善了磁流变抛光垫加工性能，提高磁流变的抛光效率，实现工件的均匀快速抛光去除。克服了现有抛光技术的不足，提供一种抛光垫更加均匀，抛光力可变的结构简单、加工性能好、效率高的新型抛光垫和动态磁场抛光装置。

本发明上述实施例中提供了一种基于动态磁场的抛光装置，包括工作台10以及设置在工作台10上的用于抛光待加工工件的磁流变抛光组件，所述磁流变抛光组件包括：基座15，所述基座15上转动设置有用于抛光的抛光盘12，且所述抛光盘12伸出所述工作台10上开设的开口，并绕抛光盘12的轴心线进行转动，所述抛光盘12的表面沿圆周方向设有若干个V形结构，用于增加抛光过程中流体动压力，所述抛光盘12外侧的工作台10部分设置有回收槽7，所述工作台10上还设置有磁流变冷却搅拌箱2，所述回收槽7与所述磁流变冷却搅拌箱2连通，以将磁流变液输送至抛光盘12上；以及调节机构11，设置在所述工作台10上，所述调节机构11上设置有用于安装所述待加工工件的安装结构9，所述安装结构9可在所述调节机构11的驱动下带动所述待加工工件进行移动和旋转，以调节待加工工件的抛光位置；所述基于动态磁场的抛光装置还包括磁场发生组件，所述磁场发生组件包括用于向所述磁流变抛光组件提供工作磁场的励磁机构16，以驱动所述抛光盘12绕抛光盘12的轴心线进行转动，以将待加工工件进行抛光作业。并基于该主题提供了抛光方法，与现有技术相比，本发明还具有以下优点：

(1)本发明所提供的磁体组由若干个等边三角形电磁体异极相邻排列组成的正六边形，产生的磁场强度大更加均匀，生成的“微磨头”柔韧性好，抛光力可根据不同的加工材料进行控制。

(2)本发明所提供的两套冷却循环装置，电磁铁冷却箱使磁流变冷却搅拌箱电磁铁冷却效率更高，磁流变冷却搅拌箱使磁流变液冷却且不易沉淀，防止由于温度过高导致磁场减弱和磁流变液磨损对于抛光效果的影响。

(3)本发明所提供的抛光盘上设有高低起伏的V形结构，使磁流变液在流经楔形结构时形成流体动压膜，在柔性抛光垫和动压膜的双重作用下，工件被打磨得更均匀、效率更好、效果更好。

该文中出现的电器均可与外界的主控器及220V市电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。

需要进一步说明的是，抛光垫又称抛光皮、抛光布、抛光片，是化学机械抛光中决定表面质量的重要辅料，本发明所提供的抛光盘12上设有高低起伏的V形结构，可以使磁流变液在流经V形结构时形成流体动压膜，在柔性抛光垫和动压膜的双重作用下，工件被打磨得更均匀、效率更好、效果更好。具体的，将磁流变液添加到抛光盘12上，抛光盘12转动，同时通过调节电流强度来改变电磁铁产生的磁场强度，实现静态磁场向动态磁场发生转变，同时特殊的磁场排布能够形成更加均匀的抛光垫(磁流变液在动态磁场的作用下形成动态且均匀的实时更新的抛光垫)，即柔性抛光垫，属于新型抛光垫，通过采用所述新型抛光垫构成的基于动态磁场的抛光装置，工件被打磨得更均匀、效率更好、效果更好。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

上面对本发明的较佳实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述的实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种基于动态磁场的抛光装置，包括工作台以及设置在工作台上的用于抛光待加工工件的磁流变抛光组件，其特征在于，所述磁流变抛光组件包括：

基座，所述基座上设置有用于抛光的抛光盘，且所述抛光盘伸出所述工作台上开设的开口，并绕抛光盘的轴心线进行转动，所述抛光盘的表面沿圆周方向设有若干个V形结构，用于增加抛光过程中流体动压力，所述抛光盘外侧的工作台部分设置有回收槽，所述工作台上还设置有磁流变冷却搅拌箱，所述回收槽与所述磁流变冷却搅拌箱连通，通过蠕动泵将磁流变液输送至抛光盘上；以及

调节机构，设置在所述工作台上，所述调节机构上设置有用于安装所述待加工工件的安装结构，所述安装结构可在所述调节机构的驱动下带动所述待加工工件进行移动和旋转，以调节待加工工件的抛光位置；

所述基于动态磁场的抛光装置还包括磁场发生组件，所述磁场发生组件包括用于向所述磁流变抛光组件提供工作磁场的励磁机构，以使磁流变液产生去除待加工材料的抛光力，抛光力的大小可以通过改变电流大小进行调节，以将待加工工件进行抛光作业。

2.根据权利要求1所述的基于动态磁场的抛光装置，其特征在于，所述抛光盘、工作台以及基座均由抗磁材料制成。

3.根据权利要求1所述的基于动态磁场的抛光装置，其特征在于，所述V形结构的高度是0.5-3mm。

4.根据权利要求1所述的基于动态磁场的抛光装置，其特征在于，所述磁流变抛光组件还包括：

蠕动泵，设置在所述工作台上远离所述调节机构的一端，所述蠕动泵通过管道与所述磁流变冷却搅拌箱相连，且蠕动泵的输出端设置有喷头，所述喷头用于将蠕动泵输送的磁流变液喷洒至抛光盘或回收槽；以及

设置在所述工作台上的第一驱动机构，所述第一驱动机构用于驱动蠕动泵进行磁流变液的循环。

5.根据权利要求1所述的基于动态磁场的抛光装置，其特征在于，所述磁流变抛光组件还包括：第二驱动机构，设置在所述工作台上，所述第二驱动机构的输出端与丝杠连接，所述丝杠的输出端与所述丝杠呈垂直设置的第三驱动机构连接；所述调节机构包括机架与设置在机架上的第四驱动机构。

6.根据权利要求1所述的基于动态磁场的抛光装置，其特征在于，所述安装结构包括主轴电机以及设置在主轴电机输出端的工件夹具，所述工件夹具用于夹持待加工工件，以在主轴电机的带动下使工件夹具旋转。

7.根据权利要求1所述的基于动态磁场的抛光装置，其特征在于，所述励磁机构通过安装架安装在所述工作台下方，所述工作台下方设置有冷却液储存箱，所述冷却液储存箱通过冷凝水管与所述励磁机构进行连通，用于将冷却液输送至励磁机构进行冷却。

8.根据权利要求1所述的基于动态磁场的抛光装置，其特征在于，所述励磁机构包括冷却水箱，所述冷却水箱内设置有磁体组，所述磁体组是规则排布的若干个三角形电磁铁；所述三角形电磁铁包括铁芯以及设置在铁芯上的线圈。

9.一种抛光方法，其特征在于，采用如权利要求1-8任一所述的基于动态磁场的抛光装置，所述抛光方法具体包括以下步骤：

将待加工工件安装于安装结构上，待加工工件下表面与抛光盘上表面平行，通过调节机构调节待加工工件的位置，将磁流变液添加到抛光盘上，通过调节机构使抛光盘进行旋转，同时通过磁场发生组件调节磁场强度，以实现静态磁场向动态磁场发生转变，进而驱动所述抛光盘绕抛光盘的轴心线进行转动，以将待加工工件进行抛光作业。

10.一种如权利要求9所述的抛光方法在电子半导体平面和/或光学元件平面的平坦化加工中的应用。

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