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機械拋光行業進階式發展的突破口 ——高端數控拋光機床的崛起

2024-02-17科技

重點關註機械拋光。

在眾多拋光工藝方法中,機械拋光可以達到最低的粗糙度,可達Ra0.008,如果結合化學拋光,即化學機械拋光,如半導體晶圓,可達到Ra小於0.5nm。精密機械鏡面拋光,可以做出優良的外觀效果,又可滿足面形精度,可謂內外兼修,所以研究機械拋光其意義不言而喻。

現代消費者,越來越註重產品的外觀顏值,有鏡面外觀效果的產品更容易獲得消費者的購買沖動。因為不易加工的鏡面效果賦予產品高端典雅的外在氣質,可以對映人性內在的美學基因,喚起消費者占有欲,產品自然就更加好賣了。

但是要想低成本加工出鏡面外觀效果,就目前市場的生產力,是不可能的。如,手機面板、後蓋和邊框,手表外框,工業陶瓷品,水晶玻璃工藝品,珠寶,化妝品,眼鏡框,還有要求面形精度較高的模具,光學鏡頭,等等,其鏡面拋光成本都很高,原因正是工序多,過程變量不可控,產品良率低。

鏡面拋光為什麽這麽困難?就鏡面拋光的機理而言,並不深奧復雜,產品表面發生塑性變形並使微觀凸起部份平坦化,從而達到鏡面效果。判定鏡面是否合格,既有主觀評價,又有粗糙度、反射率、光澤度多維度的數據量化,即便所有數據達到要求,但只要有一條很細小的劃痕就可以判定產品不合格。

如何擺脫鏡面拋光良率低和效率低的困擾,很多人在這條艱難的道路上做了巨大的努力和嘗試,並且還在持續,包括本人在內,面對這個公共技術難題,從階段性成功,到方向性迷失摔倒,歷經數年的起起伏伏,終於在器材上取得重大突破。出於保密,暫時不能詳細介紹器材,但是研發的底層邏輯是可以分享的,等器材投向市場,本人非常願意和同行共同探討更多的技術細節。

機械鏡面拋光,從大類來劃分:

第一種:遊離磨料+柔性拋光輪或聚胺酯墊。這種方式註定了效率低下,工藝過程難以控制。大量的研發資源在這個坑裏持續燃耗。

第二種:化學機械拋光,適用於半導體晶圓,這裏對器材有一個非常苛刻的要求,即磨頭壓力低於50g,顯然一般產品或金屬材質產品不適用,且只能適合平面玻璃類加工。

第三種:固著式磨料模拋光加工,適用於光學玻璃脆性非金屬材料。同樣,大量的論文和專利公開了如何制作固著式磨料模的方法,但是,市面上目前卻很難買到。說明一個問題,這種拋光方式,並沒有成為市場主流。這種固著磨料模又分為兩種,一種是以氧化鈰為主料,一種是以WBN(釬鋅礦型氮化硼)為主料,後者的效果優於前者,甚至兩道工序就可做出鏡面。實驗結果兩種磨料Ra都可以達到1nm。

固著式磨料模既可以做出鏡面效果,又可以控制產品的面形精度,效率高,成本低,更環保,這種耗材不正是行業內夢寐以求的嗎?那麽,很多年前就提出來的這種概念,為什麽沒有普及開來,兩種可能:一是,這種耗材不容易制作(事實上並非如此);二是,沒有相應的機床滿足需求,畢竟是硬質耗材,如何避免拋光過程中磨頭振動、刻滑、滑擦等問題,標準的CNC機床一定不能勝任。

五軸數控CNC機床,並賦予它滿足機械鏡面拋光機理的功能特性,這就是本人研發機械鏡面拋光機床的底層邏輯。