CN112405215A - 抛光盘的离线修整装置及修整方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大尺寸抛光盘的离线修整装置及修整方法。抛光盘的离线修整装置，导轨架安装在支座上，丝杠和导轨相互平行设置在导轨架上，修整轴箱设置在安装板上，安装板设置在丝杠上，平移电机带动丝杠旋转从而带动安装板和修整轴箱沿导轨水平移动，金刚石修整盘安装在修整轴箱的下端，修整轴箱内部设置有控制金刚石修整盘旋转的旋转电机以及控制金刚石修整盘在竖直方向进行上下移动的直线电机，多个所述调整垫块设置在转台的上表面，调整垫块上设置有旋转手柄，多个所述支板固定在转台上，并通过设置在支板上的锁紧螺钉锁紧。本发明可实现不同规格尺寸抛光盘的快速精密修整，修整操作简单，稳定性好，一台修整机可满足多台加工设备的修整需求。

Description

抛光盘的离线修整装置及修整方法

技术领域

本发明涉及大口径光学元件抛光过程中抛光盘的离线修整装置及修整方法，尤其涉及一种双面抛光机或单轴机抛光盘的修整装置及修整方法。

背景技术

目前，针对光学元件的纳米级超光滑表面要求，化学机械抛光技术得到了广泛应用，该技术采用微纳粒度的磨料作用于被加工物的表面，通过复杂的化学作用和微量的机械划擦实现元件的材料去除，并获得全局超光滑无损伤的平坦化表面。抛光盘(垫)作为化学机械抛光系统的重要组成部分，在抛光过程中扮演着非常重要的角色。作为磨料及元件的载体，一方面抛光盘的力学性能，如弹性模量、硬度等对抛光盘的变形和抛光压力有重要影响，抛光盘的表面形状误差决定了抛光元件的面形精度；另一方面，抛光盘是抛光液供给和反应产物流出的重要通道，抛光盘的组织特征，如表面沟槽、粗糙度、微孔形状等因素也对化学机械抛光过程中的流变作用和材料去除均匀性产生重要影响。

为了实现元件的平面度要求，抛光前需要对抛光盘(垫)进行精密修形，以满足表面轮廓的精度要求。对于上下盘尺寸不同的双面抛光机，其上抛光盘一般采用自由铰接的装夹方式，装卸方便，但形状修整困难，无法利用设备自身运动实现在位形状控制，必须采用离线修整的方式。而单轴机的自身精度不足，修整精度难以满足一致性要求。因此，单轴机的抛光盘以及双面抛光机的上抛光盘形状主要依赖于基底形状，基底粘贴抛光垫后不修整或进行少量均匀修整，其修整过程的控制性较差，修整精度也较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种大尺寸抛光盘的离线修整装置及修整方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：抛光盘的离线修整装置，包括修整轴箱、支座、金刚石修整盘、锁紧螺钉、支板、调整垫块、转台、丝杠、平移电机、导轨架和导轨，所述导轨架安装在支座上，所述丝杠和导轨相互平行设置在导轨架上，所述修整轴箱设置在安装板上，安装板设置在丝杠上，所述平移电机带动丝杠旋转从而带动安装板和修整轴箱沿导轨水平移动，所述金刚石修整盘安装在修整轴箱的下端，所述修整轴箱内部设置有控制金刚石修整盘旋转的旋转电机以及控制金刚石修整盘在竖直方向进行上下移动的直线电机，多个所述调整垫块设置在转台的上表面，所述调整垫块上设置有旋转手柄，多个所述支板固定在转台上，并通过设置在支板上的锁紧螺钉锁紧。

进一步的，所述导轨架与支座的一端通过调节螺钉连接，通过调整调节螺钉控制导轨架的倾斜程度，实现对抛光盘的平面修整或者凹凸修整。

进一步的，所述调整垫块上设置有旋转手柄，通过调整所述旋转手柄对抛光盘进行调平。

进一步的，所述多个支板用于固定抛光盘的位置。

进一步的，所述调整垫块沿转台圆周方向均匀设置3个。

进一步的，所述支板沿转台圆周方向均匀设置3个。

进一步的，所述转台的旋转面与导轨平行。

抛光盘离线修整装置的修整方法，该方法包括以下步骤：

1)将抛光盘从抛光机上卸下后放置在调整垫块上；

2)通过旋转手柄调节多个调整垫块的高度，使抛光盘的回转面与转台的回旋面平行；

3)调节调整螺钉，对导轨架的空间倾斜量进行调整，使抛光盘的回转面与导轨平行或倾斜；

4)调节锁紧螺钉，紧固抛光盘；

5)启动设置在修整轴箱内部的直线电机，调整金刚石修整盘的高度，使金刚石修整盘与抛光盘贴合，并压入合适深度；

6)启动转台旋转；

7)启动设置在修整轴箱内部的旋转电机；

8)金刚石修整盘保持竖直高度不变，并沿抛光盘的半径横向移动；

9)调整直线电机使金刚石修整盘的竖直高度下降1～10μm，重复上述步骤6)～8)，完成对抛光盘的修整。

进一步的，步骤3)所述平行时，平行度优于2μm；步骤6)所述旋转是转台以0～3rpm的转速进行旋转。

进一步的，步骤7)所述旋转电机的旋转速度为100～200rpm；步骤8)所述金刚石修整盘以不高于20mm/min的低进给速度沿抛光盘的半径横向移动。

本发明的有益效果是：提供一种抛光盘的离线修整途径，可实现不同规格尺寸抛光盘的快速精密修整；修整操作简单，不依赖于人工，稳定性好；一台修整机可满足多台加工设备的修整需求，批量化生产时多台抛光设备只需配置一套修整机构，降低了成本。

附图说明

图1是本发明装置的主视图。

图2是图1的俯视图。

图3是本发明装置的立体图。

图4是本发明装置的另一个角度的立体图。

图5是本发明实施例的抛光盘修整结果示意图。

具体实施方式

如图1-4所示，本发明的抛光盘离线修整装置包括修整轴箱1、支座2、金刚石修整盘3、锁紧螺钉4、支板5、调整垫块6、转台7、丝杠8、平移电机9、导轨架10和导轨11。其中，支座2放置在隔震地基上，导轨架10安装在支座2上；丝杠8和导轨11都设置在导轨架10上，丝杠8与导轨11都为水平方向安装且相互平行；修整轴箱1设置在安装板15上，安装板15设置在丝杠8上，平移电机9带动丝杠8旋转从而带动安装板15沿导轨11水平移动，设置在安装板15上的修整轴箱1也水平移动；金刚石修整盘3安装在修整轴箱1的下端，修整轴箱1内部设置有控制金刚石修整盘3旋转的旋转电机以及控制金刚石修整盘3在竖直方向上进行上下移动的直线电机；多个调整垫块6设置在转台7的上表面，调整垫块6上设置有旋转手柄14，工作时抛光盘13放置在多个调整垫块6上，通过调整旋转手柄14可对抛光盘13进行调平；多个支板5固定在转台7上，用于固定抛光盘13的位置，并通过设置在支板5上的锁紧螺钉4锁紧。

上述调整垫块6最好沿转台7圆周方向均匀设置3个；支板5最好沿转台7圆周方向均匀设置3个；转台7的旋转面与导轨11平行，导轨11的直线度优于2μm/300mm。

上述导轨架10与支座2的一端通过调节螺钉12连接，通过调整调节螺钉12，可控制导轨架10的倾斜程度，即：使抛光盘13的回转面与导轨11平行或者不平行。从而可实现对抛光盘13的平面修整或者特殊情况下的凹凸修整，使抛光盘13表面具有所需要的平面、凹面或凸面形状。导轨架10的倾斜量应不小于±0.05mm。

本发明的修整方法包括以下步骤：

1)将抛光盘13从抛光机上卸下后放置在调整垫块6上；

2)通过旋转手柄14调节3个调整垫块6的高度，使抛光盘13的回转面与转台7的回旋面平行；

3)调节调整螺钉12，对导轨架10的空间倾斜量进行调整，使抛光盘13的回转面与导轨11平行或倾斜，平行时平行度优于2μm；

4)调节锁紧螺钉4，紧固抛光盘13；

5)启动设置在修整轴箱1内部的直线电机，调整金刚石修整盘3的高度，使金刚石修整盘3与抛光盘13贴合，并压入合适深度；

6)启动转台7以0～3rpm的转速进行旋转；

7)启动设置在修整轴箱1内部的旋转电机，旋转电机的旋转速度为100～200rpm；

8)金刚石修整盘3保持竖直高度不变，并以不高于20mm/min的低进给速度沿抛光盘13的半径横向移动；

9)然后调整直线电机使金刚石修整盘3的竖直高度下降1～10μm，重复步骤6)～8)，完成对抛光盘13的修整。

实施例：对尺寸为Φ520mm×50mm的平面抛光盘进行修整，抛光盘的修整过程如下：

1)将平面抛光盘13放置在调整垫块6上；

2)通过旋转手柄14调节3个调整垫块6的高度，使抛光盘13的回转面与转台7的回旋面平行，平行度优于2μm；

3)调节调整螺钉12，对导轨架10的空间倾斜量进行调整，使抛光盘13的回转面与导轨11平行，平行度优于2μm；

4)调节锁紧螺钉4，紧固抛光盘13；

5)启动设置在修整轴箱1内部的直线电机，调整金刚石修整盘3的高度，使金刚石修整盘3与抛光盘13贴合，然后向下压入0.05mm；

6)启动转台以1rpm的转速进行旋转；

7)启动设置在修整轴箱1内部的旋转电机，旋转电机的旋转速度为200rpm；

8)金刚石修整盘3保持竖直高度不变，并以10mm/min的进给速度沿抛光盘13的半径横向移动；

9)然后调整直线电机使金刚石修整盘3的竖直高度下降10μm，重复步骤6)～8)，完成对抛光盘13的修整，修整后抛光盘13的平面度为9μm，如图5所示，满足应用要求。

Claims (10)

1.抛光盘的离线修整装置，其特征在于：包括修整轴箱(1)、支座(2)、金刚石修整盘(3)、锁紧螺钉(4)、支板(5)、调整垫块(6)、转台(7)、丝杠(8)、平移电机(9)、导轨架(10)和导轨(11)，所述导轨架(10)安装在支座(2)上，所述丝杠(8)和导轨(11)相互平行设置在导轨架(10)上，所述修整轴箱(1)设置在安装板(15)上，安装板(15)设置在丝杠(8)上，所述平移电机(9)带动丝杠(8)旋转从而带动安装板(15)和修整轴箱(1)沿导轨(11)水平移动，所述金刚石修整盘(3)安装在修整轴箱(1)的下端，所述修整轴箱(1)内部设置有控制金刚石修整盘(3)旋转的旋转电机以及控制金刚石修整盘(3)在竖直方向进行上下移动的直线电机，多个所述调整垫块(6)设置在转台(7)的上表面，多个所述支板(5)固定在转台(7)上，并通过设置在支板(5)上的锁紧螺钉(4)锁紧。

2.如权利要求1所述的抛光盘的离线修整装置，其特征在于：所述导轨架(10)与支座(2)的一端通过调节螺钉(12)连接，通过调整调节螺钉(12)控制导轨架(10)的倾斜程度，实现对抛光盘(13)的平面修整或者凹凸修整。

3.如权利要求1所述的抛光盘的离线修整装置，其特征在于：所述调整垫块(6)上设置有旋转手柄(14)，通过调整所述旋转手柄(14)对抛光盘(13)进行调平。

4.如权利要求1所述的抛光盘的离线修整装置，其特征在于：所述多个支板(5)用于固定抛光盘(13)的位置。

5.如权利要求1所述的抛光盘的离线修整装置，其特征在于：所述调整垫块(6)沿转台(7)圆周方向均匀设置3个。

6.如权利要求1所述的抛光盘的离线修整装置，其特征在于：所述支板(5)沿转台(7)圆周方向均匀设置3个。

7.如权利要求1所述的抛光盘的离线修整装置，其特征在于：所述转台(7)的旋转面与导轨(11)平行。

8.抛光盘离线修整装置的修整方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)将抛光盘(13)从抛光机上卸下后放置在调整垫块(6)上；

2)通过旋转手柄(14)调节多个调整垫块(6)的高度，使抛光盘(13)的回转面与转台(7)的回旋面平行；

3)调节调整螺钉(12)，对导轨架(10)的空间倾斜量进行调整，使抛光盘(13)的回转面与导轨(11)平行或倾斜；

4)调节锁紧螺钉(4)，紧固抛光盘(13)；

5)启动设置在修整轴箱(1)内部的直线电机，调整金刚石修整盘(3)的高度，使金刚石修整盘(3)与抛光盘(13)贴合，并压入合适深度；

6)启动转台(7)旋转；

7)启动设置在修整轴箱(1)内部的旋转电机；

8)金刚石修整盘(3)保持竖直高度不变，并沿抛光盘(13)的半径横向移动；

9)调整直线电机使金刚石修整盘(3)的竖直高度下降1～10μm，重复上述步骤6)～8)，完成对抛光盘(13)的修整。

9.如权利要求8所述的抛光盘离线修整装置的修整方法，其特征在于，步骤3)所述平行时，平行度优于2μm；步骤6)所述旋转是转台(7)以0～3rpm的转速进行旋转。

10.如权利要求8所述的抛光盘离线修整装置的修整方法，其特征在于，步骤7)所述旋转电机的旋转速度为100～200rpm；步骤8)所述金刚石修整盘(3)以不高于20mm/min的低进给速度沿抛光盘(13)的半径横向移动。

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