当前位置: 华文世界 > 科技

机械抛光行业进阶式发展的突破口 ——高端数控抛光机床的崛起

2024-02-17科技

重点关注机械抛光。

在众多抛光工艺方法中,机械抛光可以达到最低的粗糙度,可达Ra0.008,如果结合化学抛光,即化学机械抛光,如半导体晶圆,可达到Ra小于0.5nm。精密机械镜面抛光,可以做出优良的外观效果,又可满足面形精度,可谓内外兼修,所以研究机械抛光其意义不言而喻。

现代消费者,越来越注重产品的外观颜值,有镜面外观效果的产品更容易获得消费者的购买冲动。因为不易加工的镜面效果赋予产品高端典雅的外在气质,可以映射人性内在的美学基因,唤起消费者占有欲,产品自然就更加好卖了。

但是要想低成本加工出镜面外观效果,就目前市场的生产力,是不可能的。如,手机面板、后盖和边框,手表外框,工业陶瓷品,水晶玻璃工艺品,珠宝,化妆品,眼镜框,还有要求面形精度较高的模具,光学镜头,等等,其镜面抛光成本都很高,原因正是工序多,过程变量不可控,产品良率低。

镜面抛光为什么这么困难?就镜面抛光的机理而言,并不深奥复杂,产品表面发生塑性变形并使微观凸起部分平坦化,从而达到镜面效果。判定镜面是否合格,既有主观评价,又有粗糙度、反射率、光泽度多维度的数据量化,即便所有数据达到要求,但只要有一条很细小的划痕就可以判定产品不合格。

如何摆脱镜面抛光良率低和效率低的困扰,很多人在这条艰难的道路上做了巨大的努力和尝试,并且还在持续,包括本人在内,面对这个公共技术难题,从阶段性成功,到方向性迷失摔倒,历经数年的起起伏伏,终于在设备上取得重大突破。出于保密,暂时不能详细介绍设备,但是研发的底层逻辑是可以分享的,等设备投向市场,本人非常愿意和同行共同探讨更多的技术细节。

机械镜面抛光,从大类来划分:

第一种:游离磨料+柔性抛光轮或聚胺酯垫。这种方式注定了效率低下,工艺过程难以控制。大量的研发资源在这个坑里持续燃耗。

第二种:化学机械抛光,适用于半导体晶圆,这里对设备有一个非常苛刻的要求,即磨头压力低于50g,显然一般产品或金属材质产品不适用,且只能适合平面玻璃类加工。

第三种:固着式磨料模抛光加工,适用于光学玻璃脆性非金属材料。同样,大量的论文和专利公开了如何制作固着式磨料模的方法,但是,市面上目前却很难买到。说明一个问题,这种抛光方式,并没有成为市场主流。这种固着磨料模又分为两种,一种是以氧化铈为主料,一种是以WBN(钎锌矿型氮化硼)为主料,后者的效果优于前者,甚至两道工序就可做出镜面。实验结果两种磨料Ra都可以达到1nm。

固着式磨料模既可以做出镜面效果,又可以控制产品的面形精度,效率高,成本低,更环保,这种耗材不正是行业内梦寐以求的吗?那么,很多年前就提出来的这种概念,为什么没有普及开来,两种可能:一是,这种耗材不容易制作(事实上并非如此);二是,没有相应的机床满足需求,毕竟是硬质耗材,如何避免抛光过程中磨头振动、刻滑、滑擦等问题,标准的CNC机床一定不能胜任。

五轴数控CNC机床,并赋予它满足机械镜面抛光机理的功能特性,这就是本人研发机械镜面抛光机床的底层逻辑。