超精密雙面拋光加工是應用化學機械拋光(CMP)技術(shù)，靠工件、磨粒、拋光液及拋光盤的力學作用，在工件的拋光過程中，產(chǎn)生局部的高溫，從而使直接的物理化學變化直接發(fā)生在工件與磨粒、拋光液及拋光盤之間，導致工件的表面產(chǎn)生化學物理變化的反應物。由于力學作用與化學作用的重迭，使得工件表面的反應物不斷被磨去，從而使工件表面平滑化。雙面拋光技術(shù)是在單面拋光加工技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，由于它在薄片工件的加工過程中能避免應力差與粘結(jié)誤差引起的變形問題。

　　因此與單面拋光加工相比，雙面拋光具有加工效率高，表面變形小，易獲得超光滑加工表面的特點。

       一般的超精密雙面拋光系統(tǒng)是由承載工件和下拋光盤的工作臺、施加載荷的上拋光盤、帶動工件旋轉(zhuǎn)運動的行星輪以及供給拋光液的裝置四大構(gòu)件組成，系統(tǒng)構(gòu)造如圖所示。在雙面拋光的過程中，由于拋光液與拋光墊之間的物理運動，導致拋光液內(nèi)部的化學溶液以及磨粒于工件產(chǎn)生化學變化，同時在上拋光盤對工件的旋轉(zhuǎn)壓力的作用下，使工件表面產(chǎn)生的化學反應物得到切除。其原理就是，在不斷的化學變化中工件表面生成一種化學膜，同時由于旋轉(zhuǎn)機械摩擦切除作用去除這一層化學膜，在不停地交替中獲得超精密表面，這種超精密表面加工也被稱為游離磨料的CMP。在這種加工中，不能選用比工件硬度高地磨粒，只能選用硬度比工件軟或是與之相當?shù)哪チ！Ｔ跈C械與化學的雙重作用下，工件表面不斷生成一層極薄的化學膜，同時又被切除，達到極薄表面的加工，所以可以實現(xiàn)高精度、低表面粗糙度、無表面加工缺陷的工件表面。但是目前的研究在反應層的產(chǎn)生與去除的細節(jié)問題上還不是很清晰，需要進一步深入研究。

超精密雙面拋光的運動原理

　　雙面拋光機整個運動機構(gòu)可看成為一個差動式的行星輪系。其結(jié)構(gòu)簡如圖2-2 ( a > 所示。四個伺服電動機通過帶傳動分別帶動四根主軸轉(zhuǎn)動后，中心輪、外齒圈、上拋光盤以及下拋光盤分別以設定的角速度進行轉(zhuǎn)動。將需要拋光的工件放置與行星輪中，使其與行星輪的內(nèi)壁有一定的間隙，這樣工件就可以在行星輪之中實現(xiàn)小范圍的自由移動。根據(jù)差動原理，我們可以得到，在中心輪與外圈齒輪的做反向旋轉(zhuǎn)時，行星輪通過齒輪的禍合關(guān)系將被其帶動，以一定的角速度繞中心軸實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，同時還帶自轉(zhuǎn)，這樣就實現(xiàn)了工件的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)。在上拋光面載荷力的作用下，工件通過與上下拋光墊的發(fā)生摩擦運動，由于摩擦力的作用，工件與上下拋光墊、拋光液以及拋光液中的磨粒發(fā)生化學物理變化，由此工件的表層材料發(fā)生反應并被去除，以獲得超光滑表面的效果。

　　雙面拋光的運動原理如圖2 ( b )所示。在拋光開始前，沒有通電源，中心輪與外齒圈都處于靜止狀態(tài)，此時工件也處于靜止狀態(tài)。當拋光開始時，上下拋光盤在各自的電機轉(zhuǎn)動下，實現(xiàn)角速度為口:的反方向旋轉(zhuǎn)運動，中心輪與外齒圈也分別在各自電機轉(zhuǎn)動下，以各自的角速度口，與口3進行反方向的自轉(zhuǎn)運動，行星輪9隨著中心輪與外齒圈做旋轉(zhuǎn)運動，而其中的待加工工件便隨之一起被動運動。拋光液通過上拋光盤3流入拋光區(qū)域，提供相應的磨削與潤滑的效果，同時提供化學變化的材料。

　　雙面拋光加工時，上拋光盤的向下載荷由氣缸6向下加壓，同時在壓力傳感器7的實時監(jiān)測下，實現(xiàn)壓力的實時感應。上下拋光盤的轉(zhuǎn)速基本相同，但方向相反，這樣的做的目的是為了減少工件所受的作用力。工件的運動有兩種情況，當行星輪9靜止不動時，此時工件的運動比較簡單，就是在上下拋光盤的反相摩擦力作用下，實現(xiàn)自轉(zhuǎn)運動; 當行星輪繞中心軸轉(zhuǎn)動時，此時工件的運動就比較復雜，工件隨行星輪的公轉(zhuǎn)的同時，又有上下拋光面摩擦力帶來的自轉(zhuǎn)運動，因而工件做復雜的曲線運動，這樣能更好地使工件表面獲得均勻的拋光。

1一下拋光盤2一外齒圈3一上拋光盤4一拋光墊5一中心輪6一氣缸7一壓力傳感器8一工件9一行星輪10一皮帶11-減速器12一電機　圖2雙面拋光的加工原理