Chapter 6 – Lapping and Polishing
• Toshiro K. Doi*,
• Osamu Ohnishi†,
• Eckart Uhlmann‡,
• Arne Dethlefs‡
Show more
doi:10.1016/B978-1-4557-7858-4.00006-6
Get rights and content
________________________________________
Abstract
The processing technology has beeu applied to the fabrication of optical, electrolic, and mechanical devices. A study on an automatic or computer-aided machining system or both processing and ultraprecision polishing has been undertaken for practical use.
In this chapter, principles of lapping and polishing for hard and brittle materials, like optical glass and crystals belonging to the groop of ceramics, are discussed including the ultraprecision processing technique.
Keywords
• lapping;
• polishing;
• abrasive;
• pad;
• chemical compound polishing;
• CMP (Chemical Mechanical Polishing);
• MCP (Mechano-chemical Polishing);
• ultrasonic lapping;
• abrasive flow machining semiconductor;
• ceramics;
• slurry
________________________________________
6.1. Introduction
Generally, lapping and polishing occur by the sliding frictions between particles and a surface. The lap or polishing pad (polisher) travels across a workpiece surface against which particles of sand or mud- type slurry are forced to the point of contact.
The origin of these processing methods dates from tool making in the primeval age. They were inherited and developed from generation to generation to a level of advanced technology.
Classification of lapping and polishing techniques by generation is shown in Figure 6.1[1]. Presently, the processing technology that belongs to the fourth generation, an improved version of the third-generation technology, has been applied to the fabrication of optical, electronic, and mechanical devices. A study on an automatic or computer-aided machining systems for both processing and ultraprecision polishing has been undertaken for practical use.
Figure 6.1.
Classification of lapping and polishing techniques by generation [1]
Figure options
In this chapter, principles of lapping and polishing for hard and brittle materials, like optical glass and crystals belonging to the group of ceramics, are discussed including the ultraprecision processing technique.
6.2. Typology of processes with loose abrasives
If it divides roughly, fixed and free (loose) abrasives are used for processing. Processing with the free abrasives includes buffing and abrasive shot machining in addition to lapping and polishing. Lapping and polishing are, however, considered two of the most outstanding processing methods achieved by causing sliding frictional forces between the work surface and the tool. Slurry is constantly fed into the tool during this process.
The main difference between lapping and polishing processes is obvious in glass lens manufacturing. Lapping produces a rough surface processed with coarse abrasives and a hard plate tool, while polishing produces a mirror-like surface processed with fine particles abrasives and soft pads. Table 6.1 shows the difference among processing conditions and the mechanisms between the lapping and polishing.
Table 6.1.
Difference in processing conditions and the mechanism between the lapping and poslishing
Lapping Polishing
Abrasive size Large (several 10∼several μm) Microscopic (below several μm)
Tool Hard lap (cast iron, ceramics etc.) Soft pad (artificial leather, plastic etc.)
Action of abrasive Rolling Retained elastically by pad surface
Surface condition Satin finish surface Mirror surface
Main purpose Accuracy of form Smooth mirror surface
Table options
Figure 6.2 shows the relationship between lapping and polishing. Each is based on a different combination of abrasives and tools [2]. However, depending on the type of workpiece materials, the choice of abrasives and tools is not fixed. As a result, the finishing appearance of surfaces may vary. As a matter of fact, the definitions of lapping and polishing are somewhat similar.
Figure 6.2.
Classification of lapping and polishing on the basis of combinations of tools and abrasives [2]
Figure options
Lapping and polishing techniques have the following characteristics:
1.
Processing is easily performed, through the relative motions of the sliding workpiece against the tool, using slurries.
2.
Almost all solid materials, such as metal and nonmetal materials, can be processed.
3.
Because processing advances with the micro-action of abrasives, processing efficiency is generally low.
4.
The processing efficiency is so low that it is possible to approximate gradually to the desired level of precision, which provides a great advantage for high-precision processing.
5.
A highly sophisticated processing machine is not required.
6.
Control of slurries is complicated due to some problems such as slurry splashing and accumulation of chips in slurries.
Figure 6.3 indicates the relative positioning of lapping, polishing, and ultraprecision polishing for the device fabrication of hard and brittle materials [3]. The horizontal axis provides a scale to indicate the units of processing (i.e., depth by abrasives, size of chips, surface roughness, etc.) [4]. The vertical axis is the surface roughness (Rz) finished by each processing. The minimum unit of the ultraprecision polishing is shown in the order of an atom.
Figure 6.3.
Models of lapping, polishing, and ultra-precision polishing for hard and brittle materials [3]
บทที่ 6 - ขัดและขัด
• Toshiro เคดอย *
•โอซามุ Ohnishi †,
• Eckart Uhlmann ‡,
อาร์เน Dethlefs •‡
แสดงเพิ่มเติม
ดอย: 10.1016 / B978-1-4557-7858-4.00006-6
รับสิทธิและเนื้อหา
________________________________________
บทคัดย่อ
เทคโนโลยีการประมวลผลได้ใช้ beeu การผลิตของออปติคอล, electrolic และอุปกรณ์เครื่องจักรกล การศึกษาเกี่ยวกับระบบเครื่องจักรกลอัตโนมัติหรือคอมพิวเตอร์ช่วยหรือทั้งจำทั้งประมวลผลและการขัด ultraprecision ได้รับการดำเนินการสำหรับการใช้งานในทางปฏิบัติ.
ในบทนี้หลักการของการขัดและขัดสำหรับวัสดุแข็งและเปราะเช่นแสงแก้วและคริสตัลที่เป็น Groop ของเซรามิก จะกล่าวถึงรวมทั้งเทคนิคการประมวลผล ultraprecision.
คำ
•ขัด;
•ขัด;
•ขัด;
•แผ่น;
•สารเคมีขัด;
•ซีเอ็มพี (เคมีวิศวกรรมขัด);
• MCP (ขัด Mechano เคมี);
•ขัดล้ำ;
•ขัด เซมิคอนดักเตอร์เครื่องจักรกลไหล
•เซรามิก
•สารละลาย
________________________________________
6.1 บทนำ
โดยทั่วไปขัดและขัดเกิดขึ้นจากความขัดแย้งระหว่างอนุภาคเลื่อนและพื้นผิว แผ่นตักหรือขัด (ขัด) เดินทางข้ามพื้นผิวชิ้นงานกับที่อนุภาคของทรายหรือสารละลายประเภท mud- ถูกบังคับให้จุดของการติดต่อ.
ที่มาของวิธีการประมวลผลเหล่านี้จากวันที่ทำเครื่องมือในยุคดึกดำบรรพ์ พวกเขาได้รับการถ่ายทอดและพัฒนามาจากรุ่นสู่รุ่นในระดับของเทคโนโลยีขั้นสูง.
การจำแนกประเภทของขัดและขัดเทคนิคโดยรุ่นที่จะแสดงในรูปที่ 6.1 [1] ปัจจุบันเทคโนโลยีการประมวลผลที่เป็นของรุ่นที่สี่รุ่นปรับปรุงของเทคโนโลยีรุ่นที่สามได้ถูกนำมาใช้เพื่อการผลิตของออปติคอล, อิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์เครื่องจักรกล การศึกษาอัตโนมัติหรือคอมพิวเตอร์ช่วยระบบเครื่องจักรกลสำหรับทั้งการประมวลผลและการขัด ultraprecision ได้รับการดำเนินการสำหรับการใช้งานในทางปฏิบัติ. รูปที่ 6.1. การจำแนกประเภทของขัดและขัดเทคนิคโดยรุ่น [1] เลือกรูปในบทนี้หลักการของการขัดและขัดสำหรับ วัสดุแข็งและเปราะเช่นแสงแก้วและคริสตัลอยู่ในกลุ่มของเซรามิกที่มีการกล่าวถึงรวมทั้งเทคนิคการประมวลผล ultraprecision. 6.2 การจำแนกประเภทของกระบวนการที่มีการกัดกร่อนหลวมถ้ามันแบ่งประมาณคงที่และฟรี (หลวม) ขัดที่ใช้สำหรับการประมวลผล การประมวลผลที่มีการกัดกร่อนฟรีรวมถึงการขัดและเครื่องจักรกลยิงขัดนอกเหนือจากการขัดและขัด ขัดและขัดมี แต่ถือว่าทั้งสองวิธีการประมวลผลที่โดดเด่นที่สุดที่ก่อให้เกิดความสำเร็จโดยการเลื่อนกองกำลังแรงเสียดทานระหว่างพื้นผิวการทำงานและเครื่องมือ ถนนลาดยางเป็นอาหารอย่างต่อเนื่องในเครื่องมือในระหว่างกระบวนการนี้. ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างขัดและกระบวนการขัดจะเห็นได้ชัดในการผลิตเลนส์แก้ว ผลิตขัดพื้นผิวที่ขรุขระการประมวลผลด้วยขัดหยาบและเครื่องมือแผ่นยากในขณะที่ขัดผิวผลิตกระจกเหมือนการประมวลผลด้วยขัดอนุภาคเล็กและแผ่นนุ่ม ตารางที่ 6.1 แสดงให้เห็นถึงความแตกต่างในหมู่เงื่อนไขการประมวลผลและกลไกระหว่างขัดและขัด. ตารางที่ 6.1. ความแตกต่างในสภาพการประมวลผลและกลไกระหว่าง poslishing ขัดและขัดขัดขัดขนาดใหญ่ (หลาย 10~several ไมครอน) กล้องจุลทรรศน์ (ด้านล่างหลายไมครอน) เครื่องมือตักฮาร์ด (เหล็ก, เซรามิก ฯลฯ ) แผ่นซอฟท์ (หนังเทียมพลาสติก ฯลฯ ) การดำเนินการของโรลลิ่งสขัดสะสมยืดหยุ่นโดยแผ่นพื้นผิวพื้นผิวสภาพพื้นผิวพื้นผิวซาตินกระจกวัตถุประสงค์หลักความถูกต้องของรูปแบบพื้นผิวกระจกเรียบตัวเลือกตารางรูปที่ 6.2 แสดงให้เห็นว่า ความสัมพันธ์ระหว่างการขัดและขัด แต่ละคนจะขึ้นอยู่กับที่แตกต่างกันการกัดกร่อนและเครื่องมือ [2] แต่ขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุชิ้นงานทางเลือกของการกัดกร่อนและเครื่องมือที่จะไม่คงที่ เป็นผลให้ลักษณะการตกแต่งของพื้นผิวที่อาจแตกต่างกัน เป็นเรื่องของความเป็นจริงคำจำกัดความของการขัดและขัดจะคล้ายกันบ้าง. รูปที่ 6.2. การจำแนกประเภทของขัดและขัดบนพื้นฐานของการรวมกันของเครื่องมือและการกัดกร่อน [2] ตัวเลือกรูปที่ขัดและขัดเทคนิคการมีลักษณะดังต่อไปนี้ 1. การประมวลผล จะดำเนินการได้อย่างง่ายดายผ่านการเคลื่อนไหวของญาติของชิ้นงานเลื่อนกับเครื่องมือที่ใช้ slurries. 2. วัสดุที่เป็นของแข็งเกือบทั้งหมดเช่นโลหะและวัสดุอโลหะ, สามารถประมวลผล. 3. เนื่องจากการประมวลผลความก้าวหน้ากับไมโครกระทำของขัด, ประสิทธิภาพการประมวลผลอยู่ในระดับต่ำโดยทั่วไป. 4. ประสิทธิภาพการประมวลผลเพื่อให้ต่ำว่ามันเป็นไปได้ที่จะใกล้เคียงกับค่อยๆไปในระดับที่ต้องการความแม่นยำซึ่งมีประโยชน์มากสำหรับการประมวลผลมีความแม่นยำสูง. 5. เครื่องประมวลผลมีความซับซ้อนสูงไม่จำเป็นต้องใช้6. การควบคุมของ slurries มีความซับซ้อนเนื่องจากปัญหาบางอย่างเช่นการสาดสารละลายและการสะสมของชิปใน slurries. รูปที่ 6.3 แสดงให้เห็นความสัมพันธ์ของการวางตำแหน่งขัด, ขัด, และ ultraprecision ขัดสำหรับการผลิตอุปกรณ์วัสดุแข็งและเปราะ [3] แกนนอนมีขนาดเพื่อบ่งชี้ถึงหน่วยประมวลผล (เช่นความลึกโดยขัด, ขนาดของชิป, พื้นผิวที่ขรุขระ ฯลฯ ) [4] แกนแนวตั้งเป็นพื้นผิวที่ขรุขระ (Rz) เสร็จสิ้นโดยการประมวลผลแต่ละ หน่วยขั้นต่ำของการขัด ultraprecision ปรากฏอยู่ในคำสั่งของอะตอม. รูปที่ 6.3. รุ่นของขัด, ขัด, ขัดและอัลตร้าที่มีความแม่นยำสำหรับวัสดุแข็งและเปราะ [3]
การแปล กรุณารอสักครู่..

บทที่ 6 - ขัดและขัด
-
โทชิโร่ K . ดอย * - ohnishi ภีษมะโอซามุ , Eckart อูลเมิน‡
-
-
dethlefs , อาร์เน ‡แสดงเพิ่มเติม
ดอย : 10.1016 / b978-1-4557-7858-4.00006-6
ได้รับสิทธิและเนื้อหา
________________________________________ นามธรรมเทคโนโลยีการประมวลผลได้ beeu ประยุกต์เพื่อผลิตแสง electrolic , และ อุปกรณ์กลการศึกษาการใช้เครื่องจักรอัตโนมัติ หรือระบบ หรือทั้งการประมวลผลและ ultraprecision ขัด ได้ดำเนินการเพื่อใช้ปฏิบัติ .
ในบทนี้ หลักการ ขัดและขัดสำหรับวัสดุแข็งและเปราะ เหมือนแสงแก้วและคริสตัลที่เป็นของ Groop ของเซรามิก , มีการกล่าวถึงรวมทั้ง ultraprecision เทคนิคการประมวลผล .
,
- ซัด ;
- ขัด - ขัด ;
;
-
- แผ่น สารขัดเคมี ;
- CMP ( ขัดกลเคมี ) ;
- MCP ( mechano เคมีขัด ) ;
- เครื่องขัด - ขัด ;
-
เซรามิกไหลเครื่องจักรสารกึ่งตัวนำ ; ;
-
กาก
________________________________________ 6.1 . บทนำ
ทั่วไป ขัดและขัดขึ้น โดยเลื่อนการ frictions ระหว่างอนุภาคและพื้นผิวตักหรือแผ่นขัด ( Polisher ) เดินทางข้ามชิ้นงานพื้นผิวกับที่อนุภาคของทรายหรือโคลน - ประเภทเสียถูกบังคับให้จุดของการติดต่อ
ที่มาของเหล่านี้วิธีการประมวลผลจากวันที่เครื่องมือทำในยุคบรรพกาล . พวกเขาได้สืบทอดและพัฒนาจากรุ่นสู่รุ่นเพื่อระดับของเทคโนโลยีขั้นสูง
การขัดและขัดเทคนิคโดยรุ่นที่แสดงในรูปที่ 6.1 [ 1 ] ปัจจุบัน เทคโนโลยีการประมวลผลที่เป็นของรุ่นที่สี่ รุ่นปรับปรุงของรุ่นที่สามเทคโนโลยีได้ถูกนำมาใช้เพื่อการผลิตของแสง , อิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์กลการศึกษาการใช้เครื่องจักรอัตโนมัติ หรือระบบสำหรับการประมวลผลและ ultraprecision ขัด ได้ดำเนินการเพื่อประโยชน์
รูปที่ 6.1 .
การขัดและขัดเทคนิคโดยรุ่น [ 1 ]
รูปที่เลือกในบทนี้ หลักการ ขัดและขัดสำหรับวัสดุแข็งและเปราะชอบแสงแก้วและคริสตัลที่เป็นของกลุ่มของเซรามิก , มีการกล่าวถึงรวมทั้ง ultraprecision เทคนิคการประมวลผล .
6.2 . รูปแบบของกระบวนการกับหลวมเชี่ยว
ถ้าแบ่งคร่าวๆ ถาวร และฟรี ( หลวม ) ขัดที่ใช้สำหรับการประมวลผล การประมวลผลด้วยขัดขัดขัดยิงฟรีรวมถึงและเครื่องจักร นอกจากขัดและขัดขัดและขัด อย่างไรก็ตาม ถือว่าโดดเด่นมากที่สุดสองของวิธีการแปรรูปโดยให้เลื่อนแรงเสียดทานแรงระหว่างพื้นผิวงานและเครื่องมือ ? อยู่ตลอดเวลา อาหาร เป็น เครื่องมือช่วยในกระบวนการนี้ .
ความแตกต่างหลักระหว่างขัดและขัดกระบวนการชัดเจนในการผลิตเลนส์แก้วขัดสร้างผิวขรุขระประมวลผลกับผงขัดหยาบ และ เครื่องมือ จานหนัก ในขณะที่ขัดผลิตกระจกเหมือนพื้นผิวการประมวลผล ด้วยอนุภาคขัดนุ่มผ้า ตารางที่ 6.1 แสดงความแตกต่างระหว่างสภาวะและกลไกระหว่างขัดและขัด
ตารางที่ 6.1 .ความแตกต่างของเงื่อนไขและกลไกระหว่างขัดและ poslishing
ขัดขัดขัดขนาดใหญ่ ( หลาย 10 ∼หลายμ M ) กล้องจุลทรรศน์ ( ด้านล่างหลายμ m )
เครื่องมือหนักตัก ( เหล็ก , เซรามิก ฯลฯ ) เบาะนุ่ม ( หนังเทียม , พลาสติก ฯลฯ ) การสะสม elastically กลิ้ง
ขัด โดยแผ่นพื้นผิวพื้นผิวพื้นผิวกระจกซาติน
สภาพพื้นผิวความถูกต้อง วัตถุประสงค์หลักของรูปแบบเรียบพื้นผิวกระจกโต๊ะ
รูปที่ 6.2 ตัวเลือกแสดงความสัมพันธ์ระหว่าง ขัดและขัด แต่ละจะขึ้นอยู่กับการรวมกันที่แตกต่างกันของ abrasives และเครื่องมือ [ 2 ] อย่างไรก็ตาม ขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุชิ้นงาน ทางเลือกของ abrasives และเครื่องมือไม่คงที่ ผล การปรากฏตัวของพื้นผิวอาจแตกต่างกัน เป็นเรื่องของความเป็นจริงนิยามของขัดและขัดอยู่บ้างเหมือนกัน
รูปที่ 6.2 .
การขัดและขัดบนพื้นฐานของการรวมกันของเครื่องมือและการกัดกร่อน [ 2 ]
รูป ตัวเลือกขัดและขัดเทคนิคมีคุณลักษณะต่อไปนี้ :
1
การประมวลผลได้อย่างง่ายดาย ดำเนินการ ผ่านการเคลื่อนไหวของญาติเลื่อนชิ้นงานกับเครื่องมือที่ใช้ slurries
.
2วัสดุทึบเกือบทั้งหมด เช่น วัสดุโลหะและอโลหะ สามารถประมวลผล .
3
เพราะการประมวลผลกระทำความก้าวหน้ากับ Micro abrasives , ประสิทธิภาพการประมวลผลโดยทั่วไปจะต่ำ .
4
การประมวลผลประสิทธิภาพต่ำมาก เป็นไปได้ในการประมาณทีละน้อยเพื่อที่ต้องการความแม่นยำสูง ซึ่งให้ประโยชน์ ที่ดีสำหรับการประมวลผลที่มีความแม่นยำสูง
.
5เครื่องจักรการประมวลผลที่ซับซ้อนมาก ไม่ต้อง
6
ควบคุม slurries ซับซ้อนเนื่องจากปัญหาบางอย่าง เช่น น้ำสาดและการสะสมของชิปใน slurries .
รูปที่ 6.3 แสดงตำแหน่งสัมพัทธ์ของการขัด , ขัดและขัด ultraprecision สำหรับอุปกรณ์การผลิตและวัสดุแข็งเปราะ [ 3 ]แนวนอนมีขนาดระบุหน่วยของกระบวนการ ( เช่น ลึก โดยขัด ขนาดของชิป , ความหยาบผิว , ฯลฯ ) [ 4 ] แกนแนวตั้งคือความหยาบผิว ( RZ ) เสร็จสิ้นแล้ว โดยแต่ละการประมวลผล หน่วยขั้นต่ำของ ultraprecision ขัดจะแสดงในลำดับของอะตอม
รูปที่ 6.3 .
รุ่นขัด , ขัด ,และ Ultra Precision ขัดสำหรับวัสดุแข็งและเปราะ [ 3 ]
การแปล กรุณารอสักครู่..
