專利名稱：柔性電極零件表面電火花磨削拋光方法及其系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于零件的表面磨削拋光技術(shù)，特別是一種柔性電極零件表面電火花磨削 拋光方法及其系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
零件表面的磨削拋光，一般是先用砂輪進(jìn)行磨削，使表面達(dá)到一定的光潔度之后， 之后進(jìn)行拋光處理。磨削過程中，零件表面受力比較大，而且不均勻，容易造成表面應(yīng)力殘 留，同時(shí)，對(duì)高硬度零件表面的磨削比較困難，尤其困難的是對(duì)硬脆材料的磨削拋光。而且 相互作用力的存在，使得零件表面平整度有一定的影響。
半導(dǎo)體零件的磨削拋光首先要進(jìn)行的也是機(jī)械磨削，之后進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光 (CMP)，雖然這種技術(shù)比較成熟，但是在磨削的過程中，砂輪對(duì)半導(dǎo)體零件表面有一定的壓 力，在半導(dǎo)體零件表面殘留一定的應(yīng)力，而且影響表面平整度。利用拋光布在拋光液中進(jìn)行 拋光處理，變量的微小變化，都會(huì)影響去除速率，材料去除非均勻性等，不利于磨削拋光表 面的質(zhì)量。傳統(tǒng)的電火花磨削，實(shí)質(zhì)上是應(yīng)用機(jī)械磨削的成形運(yùn)動(dòng)進(jìn)行電火花加工。它的工 具電極與工件電極之間作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其中之一或二者作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這種方法有效克服了機(jī) 械磨削對(duì)硬脆材料加工的難題，但是也存在，加工效率低，容易產(chǎn)生拉弧燒傷、表面質(zhì)量差 等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)?dǎo)體半導(dǎo)體等零件表面磨削拋光的柔性電極 零件表面電火花磨削拋光方法及其系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為一種柔性電極零件表面電火花磨削拋光方 法，調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)導(dǎo)電柔性電極旋轉(zhuǎn)，在柔性電極與作為另一極的零件表面通入脈沖電源/ 直流電，絕緣工作臺(tái)在步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下，柔性電極向零件表面靠近，達(dá)到放電間隙時(shí)，產(chǎn) 生火花放電，向放電區(qū)域噴入拋光介質(zhì)或者把放電區(qū)域侵入拋光介質(zhì)，利用火花放電能量， 蝕除零件表面凸出部分的表面材料，同時(shí)旋轉(zhuǎn)的柔性電極對(duì)零件表面有機(jī)械磨削作用，旋 轉(zhuǎn)的柔性電極帶動(dòng)拋光介質(zhì)對(duì)零件表面有拋光作用?！N實(shí)現(xiàn)上述的柔性電極零件表面電火花磨削拋光方法的系統(tǒng)，包括進(jìn)電裝置、 調(diào)速電機(jī)、電機(jī)座、導(dǎo)電柔性電極、脈沖電源/直流電源、絕緣工作臺(tái)，將零件置于絕緣工作 臺(tái)上，脈沖電源/直流電源通過進(jìn)電裝置分別連接零件和導(dǎo)電柔性電極，調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)導(dǎo) 電柔性電極旋轉(zhuǎn)，調(diào)速電機(jī)固定電機(jī)座上；調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)導(dǎo)電柔性電極旋轉(zhuǎn)，在柔性電極 與作為另一極的零件表面通入脈沖電源/直流電，絕緣工作臺(tái)在步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下，柔性 電極向零件表面靠近，達(dá)到放電間隙時(shí)，產(chǎn)生火花放電，向放電區(qū)域噴入拋光介質(zhì)或者把放 電區(qū)域侵入拋光介質(zhì)，利用火花放電能量，蝕除零件表面凸出部分的表面材料，同時(shí)旋轉(zhuǎn)的 柔性電極對(duì)零件表面有機(jī)械磨削作用，旋轉(zhuǎn)的柔性電極帶動(dòng)拋光介質(zhì)對(duì)零件表面有拋光作用。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)利用柔性電極對(duì)零件表面進(jìn)行磨削拋光，復(fù)合機(jī)械磨削、拋光介質(zhì)的拋光作用、化學(xué)電解拋光作用等多種磨削拋光方法?？梢該P(yáng)長(zhǎng)避 短，發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)。電火花對(duì)表面的蝕除作用，可以精確修整和保持零件的尺寸精度。對(duì) 表面粗糙度為4. 2μπι的鈦合金表面在液體中進(jìn)行柔性電極表面磨削拋光，可以獲得粗糙 度值為0. 4 μ m的表面粗糙度，而且表面均勻完整。利用柔性電極絲直徑為0. 05mm的柔性 電極，在含有微米級(jí)顆粒的拋光介質(zhì)中對(duì)鈦合金零件表面做進(jìn)一步處理，可以得到0. 02 μ m 的表面粗糙度值。利用柔性電極對(duì)表面粗糙度為3. 8 μ m的線切割硅片進(jìn)行磨削拋光處理， 在復(fù)合工作液中，經(jīng)過磨削拋光，可以獲得表面粗糙度值為0. 25 μ m的表面，在含有微米級(jí) 顆粒的拋光介質(zhì)中，獲得粗糙度值為0. 008 μ m的表面。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1是本發(fā)明柔性電極零件表面電火花磨削拋光系統(tǒng)的正面示意圖。圖2是本發(fā)明柔性電極零件表面電火花磨削拋光系統(tǒng)的側(cè)面示意圖。
具體實(shí)施例方式結(jié)合圖1，本發(fā)明柔性電極零件表面電火花磨削拋光方法，調(diào)速電機(jī)2帶動(dòng)導(dǎo)電柔 性電極4旋轉(zhuǎn)，在柔性電極4與作為另一極的零件6表面通入脈沖電源/直流電5，絕緣工 作臺(tái)8在步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下，柔性電極4向零件6表面靠近，達(dá)到放電間隙時(shí)，產(chǎn)生火花放 電，向放電區(qū)域噴入拋光介質(zhì)或者把放電區(qū)域侵入拋光介質(zhì)，利用火花放電能量，蝕除零件 6表面凸出部分的表面材料，同時(shí)旋轉(zhuǎn)的柔性電極4對(duì)零件6表面有機(jī)械磨削作用，旋轉(zhuǎn)的 柔性電極4帶動(dòng)拋光介質(zhì)對(duì)零件6表面有拋光作用。結(jié)合圖2，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述的柔性電極零件表面電火花磨削拋光方法的系統(tǒng)，包括 進(jìn)電裝置1、調(diào)速電機(jī)2、電機(jī)座3、導(dǎo)電柔性電極4、脈沖電源/直流電源5、絕緣工作臺(tái)8， 將零件6置于絕緣工作臺(tái)8上，脈沖電源/直流電源5通過進(jìn)電裝置1分別連接零件6和 導(dǎo)電柔性電極4，調(diào)速電機(jī)2帶動(dòng)導(dǎo)電柔性電極4旋轉(zhuǎn)，調(diào)速電機(jī)2固定電機(jī)座3上；調(diào)速 電機(jī)2帶動(dòng)導(dǎo)電柔性電極4旋轉(zhuǎn)，在柔性電極4與作為另一極的零件6表面通入脈沖電源 /直流電5，絕緣工作臺(tái)8在步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下，柔性電極4向零件6表面靠近，達(dá)到放電間 隙時(shí)，產(chǎn)生火花放電，向放電區(qū)域噴入拋光介質(zhì)或者把放電區(qū)域侵入拋光介質(zhì)，利用火花放 電能量，蝕除零件6表面凸出部分的表面材料，同時(shí)旋轉(zhuǎn)的柔性電極4對(duì)零件6表面有機(jī)械 磨削作用，旋轉(zhuǎn)的柔性電極4帶動(dòng)拋光介質(zhì)對(duì)零件6表面有拋光作用。其中，柔性電極4的 運(yùn)動(dòng)方式為直線或者與零件6表面形狀相吻合的空間曲線、數(shù)控軌跡運(yùn)動(dòng)方式。實(shí)施例1本發(fā)明柔性電極零件表面電火花磨削拋光方法，首先，將需要磨削拋光表面的零 件6置于圖1或圖2所示的磨削拋光系統(tǒng)中，并在柔性毛刷電極4與零件表面之間接入脈 沖電源/直流電源5，調(diào)速電機(jī)2帶動(dòng)導(dǎo)電毛刷電極高速旋轉(zhuǎn)，絕緣工作臺(tái)8在步進(jìn)電機(jī)的 帶動(dòng)下，柔性電極向工件表面靠近，達(dá)到放電間隙時(shí)，產(chǎn)生火花放電。向零件表面放電場(chǎng)通 入一定壓力氣態(tài)/霧狀液體/液態(tài)/氣液混合態(tài)/固態(tài)顆粒粉末或者其它混合態(tài)拋光介質(zhì)或者把放電區(qū)域侵入拋光介質(zhì)，利用火花放電能量，蝕除零件表面凸出部分的表面材料，高 速旋轉(zhuǎn)的柔性電極對(duì)零件表面也有機(jī)械磨削作用，同時(shí)旋轉(zhuǎn)的柔性電極帶動(dòng)拋光介質(zhì)對(duì)零 件表面也有拋光作用。拋光介質(zhì)為液態(tài)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)電解拋光和化學(xué)拋光。對(duì)表面粗糙度為 4. 2 μ m的鈦合金表面在液體拋光液中進(jìn)行表面磨削拋光，可以獲得粗糙度值為0. 4 μ m，表 面均勻完整的拋光表面。利用柔性電極絲直徑為0. 05mm的柔性電極，在含有微米級(jí)顆粒的 拋光介質(zhì)中對(duì)鈦合金零件表面做進(jìn)一步處理，可以得到0. 02 μ m的表面粗糙度值。所處理的零件表面可以為平面，空間形面；柔性毛刷電極的運(yùn)動(dòng)方式可以是直線 也可以是和零件表面形狀相吻合的空間曲線、數(shù)控軌跡運(yùn)動(dòng)方式。
對(duì)表面粗糙度為4. 2μπι的鈦合金表面在液體中進(jìn)行柔性電極表面磨削拋光，可 以獲得粗糙度值為0.4μπι的表面粗糙度，而且表面均勻完整。利用柔性電極絲直徑為 0. 05mm的柔性電極，在含有微米級(jí)顆粒的拋光介質(zhì)中對(duì)鈦合金零件表面做進(jìn)一步處理，可 以得到0. 02 μ m的表面粗糙度值。所處理的零件6表面可以為平面或空間形面，零件6的運(yùn)動(dòng)方向7與柔性電極4 的運(yùn)動(dòng)方向可以垂直也可以平行；柔性電極4的運(yùn)動(dòng)方式可以是直線也可以是與零件表面 形狀相吻合的空間曲線、數(shù)控軌跡運(yùn)動(dòng)方式。本施例所述的拋光介質(zhì)可以是液態(tài)、固液混合態(tài)、氣態(tài)、氣固混合態(tài)的單或多元介 質(zhì)，可以市購。本實(shí)施例所述的零件包括導(dǎo)體、半導(dǎo)體等所有導(dǎo)電材料。實(shí)施例2本發(fā)明柔性電極零件表面電火花磨削拋光方法，首先將需要磨削拋光的半導(dǎo)體零 件6置于圖1或圖2所示的磨削拋光系統(tǒng)中并在毛刷電極4與零件6表面之間接通脈沖 電源/直流電源，調(diào)速電機(jī)2帶動(dòng)導(dǎo)電毛刷電極旋轉(zhuǎn)，絕緣工作臺(tái)8在步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下， 柔性電極向工件表面靠近，達(dá)到放電間隙時(shí)，產(chǎn)生火花放電。向放電場(chǎng)通入一定壓力氣態(tài)/ 霧狀液體/液態(tài)/氣液混合態(tài)/氣固混合鈦或者其它混合態(tài)拋光介質(zhì)或者把放電區(qū)域侵入 拋光介質(zhì)，利用火花放電能量，蝕除零件表面凸出部分的表面材料，高速運(yùn)動(dòng)的柔性電極對(duì) 零件表面也有機(jī)械磨削作用，在拋光液的作用下有化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)相似的功效，同時(shí) 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的柔性電極4帶動(dòng)拋光液對(duì)半導(dǎo)體零件6表面也有拋光作用；半導(dǎo)體零件6在拋 光液中，在脈沖電源或直流電源5的作用下，還會(huì)出現(xiàn)電解拋光。利用柔性電極對(duì)表面粗 糙度值為3. 8 μ m的線切割硅片進(jìn)行磨削拋光處理，在復(fù)合工作液中，經(jīng)過磨削拋光，可以 獲得表面粗糙度值為0. 25 μ m的表面，在含有微米級(jí)顆粒的拋光介質(zhì)中，獲得粗糙度值為 0. 008 μ m的表面。所處理的零件6表面可以為平面或空間形面，零件6的運(yùn)動(dòng)方向7與柔性電極4 的運(yùn)動(dòng)方向可以垂直也可以平行；柔性電極4的運(yùn)動(dòng)方式可以是直線也可以是與零件表面 形狀相吻合的空間曲線、數(shù)控軌跡運(yùn)動(dòng)方式。本實(shí)施例所述的零件6所有的半導(dǎo)體材料。本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
一種柔性電極零件表面電火花磨削拋光方法，其特征是調(diào)速電機(jī)[2]帶動(dòng)導(dǎo)電柔性電極[4]旋轉(zhuǎn)，在柔性電極[4]與作為另一極的零件[6]表面通入脈沖電源/直流電[5]，絕緣工作臺(tái)[8]在步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下，柔性電極[4]向零件[6]表面靠近，達(dá)到放電間隙時(shí)，產(chǎn)生火花放電，向放電區(qū)域噴入拋光介質(zhì)或者把放電區(qū)域侵入拋光介質(zhì)，利用火花放電能量，蝕除零件[6]表面凸出部分的表面材料，同時(shí)旋轉(zhuǎn)的柔性電極[4]對(duì)零件[6]表面有機(jī)械磨削作用，旋轉(zhuǎn)的柔性電極[4]帶動(dòng)拋光介質(zhì)對(duì)零件[6]表面有拋光作用。
2.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的柔性電極零件表面電火花磨削拋光方法的系統(tǒng)，其特征 是包括進(jìn)電裝置[1]、調(diào)速電機(jī)[2]、電機(jī)座[3]、導(dǎo)電柔性電極[4]、脈沖電源/直流電源 [5]、絕緣工作臺(tái)[8]，將零件[6]置于絕緣工作臺(tái)[8]上，脈沖電源/直流電源[5]通過進(jìn) 電裝置[1]分別連接零件[6]和導(dǎo)電柔性電極[4]，調(diào)速電機(jī)[2]帶動(dòng)導(dǎo)電柔性電極[4]旋 轉(zhuǎn)，調(diào)速電機(jī)[2]固定電機(jī)座[3]上；調(diào)速電機(jī)[2]帶動(dòng)導(dǎo)電柔性電極[4]旋轉(zhuǎn)，在柔性電 極[4]與作為另一極的零件[6]表面通入脈沖電源/直流電[5]，絕緣工作臺(tái)[8]在步進(jìn)電 機(jī)的帶動(dòng)下，柔性電極[4]向零件[6]表面靠近，達(dá)到放電間隙時(shí)，產(chǎn)生火花放電，向放電區(qū) 域噴入拋光介質(zhì)或者把放電區(qū)域侵入拋光介質(zhì)，利用火花放電能量，蝕除零件[6]表面凸 出部分的表面材料，同時(shí)旋轉(zhuǎn)的柔性電極[4]對(duì)零件[6]表面有機(jī)械磨削作用，旋轉(zhuǎn)的柔性 電極[4]帶動(dòng)拋光介質(zhì)對(duì)零件[6]表面有拋光作用。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柔性電極零件表面電火花磨削拋光系統(tǒng)，其特征是柔性電極 [4]的運(yùn)動(dòng)方式為直線或者與零件[6]表面形狀相吻合的空間曲線、數(shù)控軌跡運(yùn)動(dòng)方式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種柔性電極零件表面電火花磨削拋光方法及其系統(tǒng)，調(diào)速電機(jī)帶動(dòng)導(dǎo)電柔性電極旋轉(zhuǎn)，在柔性電極與作為另一極的零件表面通入脈沖電源/直流電，絕緣工作臺(tái)在步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下，柔性電極向零件表面靠近，達(dá)到放電間隙時(shí)，產(chǎn)生火花放電，向放電區(qū)域噴入拋光介質(zhì)或者把放電區(qū)域侵入拋光介質(zhì)，利用火花放電能量，蝕除零件表面凸出部分的表面材料，同時(shí)旋轉(zhuǎn)的柔性電極對(duì)零件表面有機(jī)械磨削作用，旋轉(zhuǎn)的柔性電極帶動(dòng)拋光介質(zhì)對(duì)零件表面有拋光作用。本發(fā)明利用柔性電極對(duì)零件表面進(jìn)行磨削拋光，電火花對(duì)表面的蝕除作用，可以精確修整和保持零件的尺寸精度。
文檔編號(hào)B23H9/08GK101817159SQ20101013254
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者徐安陽 申請(qǐng)人:徐安陽