专利名称：改进的磨削和抛光机床的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及磨削和抛光机床以及磨削和抛光圆盘的方法，该圆盘用在半导体装置结构中的硅圆片以及玻璃或其它脆性材料的圆盘，磁性材料可覆在其上从形成用于计算机磁盘驱动器和类似装置的存储磁盘。
本发明的背景当磨削上述任一用途的圆盘时，圆盘外经应加工成高精度的并常常是特殊的横截面形状是很重要的。对于存储磁盘，也要精确控制其盘圆孔的直径和圆度。对于硅圆片，后面加工工序中的对准需要对准装置，以完成圆盘周缘的成形例如平周缘和凹口周缘。
传统的周缘磨削和抛光机体的所有轴线均为直线导轨。当磨削和抛光脆性材料时，无论是装有循环滚动元件的支承还是空气支承，所有这样的轴线共有常见的失效，即这些轴线允许砂轮和零件间较大相对运动。因而需要砂轮的正交运动，其通常由一线性轴线叠在另一轴线上而获得此运动需要硬的耐磨砂轮以将由于砂轮磨损而造成的成形损失减至最小，但这样的砂轮会磨削出有深度损伤的劣质表面。
当磨削硅圆片时，由于圆片必须零损伤地传送以便在后续加工工序中使用，磨削时造成的表面下损伤的深度应减至最小。当表面下损伤已造成时，就意味着磨削后要进行酸洗及抛光。这两个工艺均很昂贵，损伤越小所需的抛光时间就越短。
圆盘或圆片工件周缘被正常加工以形成圆盘的一般三角形或不规则四边形的轮廓。为此，以互补的方式形成砂轮表面，从而砂轮与工件接触并在圆盘周缘形成互补的形状。
当砂轮的互补形状不改变时，可精确地形成周缘轮廓。当砂轮明显磨损时，这一轮廓将改变。这样的砂轮必须重新形成。对于树脂粘结剂砂轮用适当的成形轮或者对于金属粘结剂砂轮用电火花腐蚀。至今，至少互补砂轮轮廓的初始成形是“脱离机床”进行的，因为往往使用硬的耐磨砂轮。
发明概要根据本发明的一个方面，磨削机床包括至少一个安装的成形轮，以便与主砂轮接触并使该砂轮的槽形成和需要时重新形成。
这就避免了砂轮最初成形离开机床和/或为了再成形必须拆卸砂轮所能造成的问题。
如下述制造的磨床，即使不消除工件和砂轮之间不必要的相对运动，结果还是限制了此类运动，已发现此磨床能使用较软砂轮。
尽管使用较硬磨削法可获得最佳效率，例如金属粘结剂立方氮化硼砂轮或金属粘结剂金刚石砂轮用于初步粗磨加工，然后使用较软砂轮进行精磨，还是可使用树脂粘结剂立方氮化硼砂轮或树脂粘结剂金刚石砂轮。不同的砂轮片当然能全装在同一个主轴上。
每个砂轮可有多个砂轮槽，由于每个砂轮槽会依次磨损，可依次使用这些砂轮槽，直至所有的砂轮槽均需再次成形。
已发现树脂粘结剂砂轮用于磨削周缘形状，只产生很小的表面下损伤，并可在原位用适当的成形轮进行成形。
根据本发明的另一个特点，成形轮最好能装在工作台主轴上，通常在工件支承的后面。
两个成形轮装在工作台主轴上，一个用于新砂轮砂轮槽的成形，另一个用于现用砂轮砂轮槽的成形。在机床上进行砂轮槽的成形和再成形并将成形轮装在工作台主轴上使砂轮的径向跳动减至最小，减小了砂轮的颤振，并且即使安装不当也能保证砂轮所磨出的是真正的圆盘，因为成形轮、再成形轮都象工件一样装在同一个轴上。
一个成形轮用于粗磨砂轮成形，一个成形轮用于精磨砂轮成形，以便在粗磨砂轮和精磨砂轮上均加工出形状相同的砂轮槽，将精磨砂轮形状的非对称磨损减至最小。
本发明另外提供了磨削圆盘周缘的一种方法，包括以下步骤将砂轮和成形轮装在刚性固定件上，移动砂轮和成形轮使两者接触以便在砂轮周缘形成砂轮槽，横截面上的砂轮槽形与磨削时圆盘周缘应形成的形状互补，使砂轮与圆盘接触，该圆盘也相对于砂轮刚性安装，将砂轮周缘磨削成所要求的形状；在已磨削过圆盘周缘后(或已磨削过一系列圆盘周缘后)，砂轮和成形轮再次接触进行砂轮槽的再成形以修整磨损的砂轮。
磨削硅圆片工件周缘的磨削方法可包括两个工步，第一个工步是金属或树脂粘结剂立方氮化硼砂轮前移以粗磨工件周缘，第二个工步是树脂粘结剂立方氮化硼砂轮或最好是树脂粘结剂金刚石砂轮前移以精磨工件周缘，不过，本发明不限于此种方法和任何数目的不同磨削工步。这些工步可加入用于磨削任何特殊工件的方法中。
本发明的方法也包括。通过在每个砂轮的周缘切入磨削出要求的形状，在机床原位置上成形再成形两个砂轮的步骤。
内经和外径均要精磨时，两工步磨削法可用于内圆磨削和外圆磨削，用预成形的金属粘结剂砂轮进行粗磨，之后用已成形的树脂粘结剂立方氮化硼砂轮进行精磨，后者在机床原位置上进行成形和再成形。
本发明还在于实现上述方法的设备，包括砂轮及其驱动装置；成形轮；限制砂轮和成形轮之间不必要相对运动的刚性支承装置；用于轴向移动砂轮与成形轮对正的装置；实现砂轮与成形轮之间相对运动的装置，该装置切入磨削砂轮周缘以形成有精确横截面的砂轮槽；工件主轴，圆形工件能安装在其上，该主轴也安装在刚性支承装置上；用来使砂轮朝着工件主轴运动及远离工件主轴的驱动装置，该装置使砂轮与装在工件主轴上的圆形工件的周缘接触以对二件进行周缘磨削；以及用来使工件主轴旋转的驱动装置，成形轮也装在工件主轴上与其一起旋转。
工件主轴最好有个可将圆形工件安装其上的真空吸盘。
最好有用于圆形工件定心的装置，以便工件中心与工件主轴轴线对中。
可设置光学检测装置以便为转动而固定工件时检查工件表面，从而可进行多次检测并将其检测结果与基准测量结果比较。
本发明的其它方面和特征在所附权利要求中限定。
参见附图，现通过实施例描述本发明，其中
图1是实施本发明磨床的透视图(未按比例)，是从操作者通常所站位置的视角观看。
图2是图1中所示磨床的侧视图(也未按比例)，也是从操作者通常所站一侧的视角观看。
图3是图1和图2中所示磨床的端视图。
图4是从图3端面的视角观看的横截面图(比例稍大)，所示为通过挠性安装的部件。
图5是图4中可见的两个挠性件的放大比例图。
图6是图4右上角的放大比例横截面图，所示为凸轮主动件、随动件及部件的承载弹簧。
图7是图2中所示磨床部件一端的放大比例侧视图(其中部分是剖面图)。
图8是上下料机构的透视图，其装在图3中所示磨床一端的右侧，图3中所示的磨床一端在图8中部分可见。
图9是图8中工件输送装置另一侧的透视图，该图也表示出圆盘检验装置和图2中所示的磨床右端。
图10是图9中所示的圆盘检验装置另一侧的透视图(放大比例)。
图11是监视器屏幕上显示的摄像机234所摄凹口周缘。
图12是监视器屏幕是显示的摄像机234所摄圆盘上的平周缘。
图13是图10中部件后面的侧视图，显示电机和真空吸盘之间的传动装置，也显示出将圆片输送到工件主轴之前确定其厚度的测厚测头的位置。
图14是复式砂轮部件的两侧视图，复式砂轮部件可用在图1及其它各图中所示的磨床上。
图15是用在该磨床上的凹口砂轮的侧视图。
图16是工件真空吸盘和修整轮部件的侧视图。
图17是清洗工位的侧视图，该工位也可用于圆片的中间存贮。
有关附图的详细描述图1、图2和图3显示了用于硅或类似材料圆盘(图片)周缘磨削的整台磨床的一部分。工件输送检验和定心装置也是整台磨床的一部分，但将结合后面的图加以说明。
图1至图3所示的磨床包括控制柜10和床身12。床身12上装有平台14。平台14装在三个减振支承上。减振支承之一即图1中可见的件16，第二个减振支承18装在底座区域22的中心，图1中用虚线显示其轮廓，第三个减振支承20可在图3中见到。
平台14上装有整体支承结构或底座22，底座22上装有工作台24。工作台24可沿装在底座22上面的导轨26轴向滑动。工件主轴24包括主轴驱动电机28和安装待磨圆片的真空吸盘30。
周缘磨削通过砂轮32完成。砂轮32上有许多环槽例如34，用于与图2中圆片工件36的周缘接触。
主轴部件38中的砂轮主轴(图中未示出)，由电机40带动旋转。
主轴部件38和电机40装在支承件42上。支承件42靠近平台14的中心线装在刚性的加固板44的一侧；沿加固板44的底边通过翼缘用螺栓将其固定在平台14上；在加固板44的上端通过另一个突出部46用螺栓将其固定在磨床底座22上；加固板44的功能是增加平台14相对底座22的刚度。并承受其它可能会引起的横向振动。
与加固板44等距，且在其另一侧的是第二个支承件48。支承件48上装有导轨50，导轨50上装有第二个主轴部件52，该主轴部件用于凹口磨削。主轴部件52的轴向运动由动力头54驱动(见图2)。主轴部件52也可用于环形圆盘内孔的磨削。
工作台主轴、周缘磨削主轴和凹口磨削主轴均装在空气轴承上。工作台主轴的速度范围一般为每分钟2转至1000转；周缘磨削主轴的速度范围一般最高可达每分钟6000转；凹口磨削主轴的速度范围一般最高可达每分钟70,000转。
在图2中可见到的成形轮56和58装在工作台主轴上、吸盘的后面。工作台24在图2中箭头60方向上的移动，使得圆盘工件36可与砂轮32的砂轮槽之一(例如34)接触。工作台24在箭头60方向上的进一步移动使圆盘36脱离砂轮部件的端面62，并使成形轮56和58与砂轮32的相应槽接触。
砂轮或凹口砂轮所作的横向运动，通过相对于平台14适当倾斜支承件42和48实现。为此，两个支承件42和48可枢轴转动地装在平台14的中心线附近，(下文将结合后面的图，更详细地描述)。两个止动件64和66(见图3)分别防止两个方向的向外摆动超程。
根据本发明，枢轴转动由挠性件提供(下文将描述)。挠性件允许围绕靠近平台14中心线的两个平行轴线作摆动运动，使得支承件42的运动轨迹为箭头68所示的小圆弧；支承件48的运动轨迹为箭头70所示的小圆弧。
实现摆动运动的驱动装置将结合后面的图加以描述。
直线型的聚碳酸酯透明护罩72固定在底座22上，砂轮主轴从护罩72伸出。在护罩72的前端面上，有个通常为椭圆形的大开口74。当工作台24在上述箭头60的方向上适当向前运动时，装在工作台24上的类似形状的护罩76可进入并密封开口74。
护罩76周围的可膨胀的密封环78(或者在开口74的内缘周围)在护罩76和开口74之间提供密封，防止液体渗漏。
护罩72可相对底座22滑动，因此在护罩76和开口74之间已密封后，由伸缩管80和82分别提供护罩72与主轴部件38和52之间的密封。实际上，护罩72与工作台部件24一起轴向运动。伸缩管后有足够的间隙允许护罩72在箭头60的方向上连续移动，以便于砂轮上磨削槽的成形。伸缩管80和82也允许封闭的护罩72在与箭头60相反的方向上移动，使得工作台24也能在与箭头60相反的方向上移动，因而圆盘36的周缘可与砂轮的磨削槽之一(例如34)接触。
冷却液通过喷嘴84和86喷在工件上，需要时，还可通过类似的喷嘴将类似的冷却液喷在成形轮上。设置互锁装置保证护罩72被护罩76封闭和密封后才喷出冷却液。
完成磨削加工并用液体进行最后清洗后，通过给边缘密封环78排气可打开护罩72，工作台24在与箭头60相反的方向上退回至图2中所示位置，然后将成品36卸下并安装一个待磨削工件。
砂轮的成形/修整砂轮最初成形可在安装任何工件前完成，在真空吸盘30上没有先安装一个工件(例如36)的情况下，护罩72经工作台24和护罩76的适当运动封闭。砂轮成形由工作台24的适当轴向运动和支承件42的横向运动完成，从使适当的成形轮例如56或58依次与每一砂轮槽例如34接触。在砂轮成形操作期间，使用冷却液。
在砂轮最初成形后，通过前述的密封环78可分开此部件，安装工件36后，该部件可再次封闭，并用前述方法进行磨削。
通常砂轮槽的再成形在卸下一个工件后，安装下一个工件前的机床停机期间完成，但在该机床的改进型中，工件36的周缘轮廓检验在工作台的原位上进行，这可有利于在工件适当的情况下进行砂轮的再成形。
凹口磨削如果要对工件进行凹口磨削，横向移动支承件42使砂轮与工件脱开，并横向移动支承件48使工件36的周缘与凹口磨削主轴(图中未示出)接触。凹口磨削后，支承件48向相反方向移动以便凹口磨削主轴与工件脱开。
抛光在另一种设计中，除了带槽的砂轮外，抛光轮也可装在砂轮主轴上，通过轴向移动工件主轴，使抛光轮能与工件36的周缘接触。
设置使工作台24沿导轨26移动的驱动装置88。
如图3所示，排液管90将液体从护罩72内输送至贮液箱92中，泵(图中未示出)用于使液体自贮液箱开始循环。可在贮液箱中或贮液箱和泵之间的管路中提供过滤器。
控制柜包括电视显示器94、键盘96及经悬空导线100接在插头102上的手动控制装置98。操作者可移动手动控制装置98并手握其走向机床，通过按下适当的按钮操纵或中断机床的操作。控制柜10内有计算机控制系统，其发出控制信号，给机床中的驱动装置提供动力，从机床上的转换器、开关和其它位置/操作/接触等产生信号的传感器接受信号。
计算机键盘和显示器可用于为最初确定机床功能，输入数据及为确定主轴转速、进给量、行程和工作顺序输入数据。
因为要求清洁的车间环境，整台机床除包括计算机荧光屏和键盘的控制装置一角外，可罩在一个外罩内。外罩未在图中示出。
工作台在其上滑动的导轨26是预紧的，工作台由伺服电机驱动并装有高分辨率的位置编码器以在轴向插补运动时提供平稳的运动。
如前所述，切入磨削根据要求通过倾斜支承件42或48实现，以使其上的磨削部件与工件36的周缘接触。虽然运动轨迹并不是真正的真线，而是弧形，但是可由控制柜10内的控制系统产生的控制信号调整。
磨削时喷嘴例如84和86可用于提供切削液，84、86或其它喷嘴可用作磨削后工件仍旋转时对准圆片工件外伸边缘处的清洗液喷嘴。这避免了将工件从真空吸盘上卸下时，磨屑进入工件的背面。
磨削工艺通常用两工步磨削工艺磨削工件周缘，即先采用切入式磨削粗磨，第二工步采用切入式磨削精磨的加工循环，加工循环包括砂轮快进至接触式传感器检测出与圆盘工件接触为止。采用砂轮轴位置接地以监测砂轮磨损情况并保证每个精磨工步切除的余景为常量。为保持砂轮形状，使用永久地装在工件主轴吸盘上的金属粘结剂金刚石成形轮。再成形过程可以全部自动化并可用程序控制以便每磨削几个圆盘进行一次，或当已磨削的周缘轮廓不合格时(根据圆盘周缘轮廓的光学检验确定)或当接地点表示砂轮过度磨损时进行。
阻尼为了减少不必要的振动并将造成的磨削损失减至最小，磨床的支承件至少部分充填聚合物混凝土，特别是底座22和床身12，如果需要也包括平台14。
部件的挠性安装图4和图5说明如何安装两个支承件42和48，以便其铰链转动并允许砂轮切入。如图4所示，两个支承件42和48内侧边缘通过挠性件与平台14连接，其中两个挠性件即图中所示的102和104(有时称作支板铰链)。与图4中所示的两个挠性件处于一条直线上的第二对挠性件位于机床底座22附近支承件42和48的另一端。
如图5的放大比例图所示，每个挠性件是金属板，其中间部位变窄形成收缩宽度的部分，挠性件102的收缩宽度部分是106，挠性件104的收缩宽度部分是108。
每个挠性件较宽的上端和下端，挠性件102的上、下端分别是110和112，挠性件104的上、下端分别是114和116，通过螺栓，例如挠性件102上的螺栓118和120，上端固定在构成支承件整体一部分的凸缘上，对于挠性件102，上端固定在支承件42的凸缘122上，下端固定在金属块124上，金属块124用螺栓，例如126和128固定在平台14上。
挠性件104以同样方式固定在凸缘126上，它自支承件48延伸置构成支承件48的整体的部分。
金属块124垂直隔开凸缘122和126，而两个挠性件的收缩部分106和108使得支承件42和48可分别绕收缩部分106和108摆动，挠性件支承着平台14上的结构。
挠性件102和104允许两个主轴支承件分别在图5中箭头130和132的方向上倾斜，其一般不允许支承件42和48相对平台14围绕其它任何轴线进行其它任何运动。因此，除了收缩部份106、108等产生的铰链轴线外，支承件42和48与平台14在所有方向的连接刚度都很高。
驱动部件横向进磨支承件42和48的运动通过凸轮及随动件装置实现，该装置是在固定于平台14上和机床底座22一端的主支承组件和刚性部件之间起作用。一个这样的驱动装置如图4所示装在支承件42内。凸轮134装在轴136上，轴136支承在轴承138和140上，电机142通过扭转刚性联轴节144驱动凸轮134。随动件146装在一根轴上(图中未示出)，该轴由轴承148和150支承，装在支承件42上。
包括凸轮134的驱动和轴承部件支承在一个刚性框架部件152内，它与支承件42的其余部分隔开的独立部件，所以，后者能在凸轮134和随动件146的运动控制下相对于部件152运动。
恢复力由弹簧装置提供，弹簧装置位于部件152和支承件42之间。
支承件48由装在部件154内的相似部件用相同方式驱动，如图4中支承件48的局部剖视图所示。
为简便起见，图中复位弹簧的结构只表示复位弹簧如何与支承件48联接，而未表示出支承件42中的复位弹簧。图中，推杆156通过螺纹紧固端件158固定在支承件48的框架160的内侧，弹簧162装在部件154内形成的圆筒形内腔164中。部件154一侧的缩径端166防止弹簧从内腔164中脱出，推杆156外端的止动垫片168保持弹簧在位。支承件在箭头170方向的运动导致弹簧被压缩。当凸轮驱动力消失时弹簧恢复力使支承件48复位到其正常的垂直位置。
图6所示为支承件42上端的放大比例图，图中相同数字用来表示同一个零部件。
凸轮驱动图7是机床一端的侧视图，其中部分是图4中的剖面，而比例稍有缩小。与其它图一样，其中有局部剖视以便显示图4中未示出的支承件48中的凸轮驱动装置170。在驱动装置一侧可见止动垫片168。
图7也显示了装在支承件48底部的两个挠性件，外侧的一个是挠性件104，内侧的一个是挠性件172。
上述两个凸轮驱动装置分别装在刚性框架部件152和154内，后者在图7中更清晰可见，因为部件154通过水平支架174固定在底座22一侧的一个突出板上。
在图7中还可见驱动卡盘178的电机176，凹口磨削主轴180从该卡盘处伸出。电机176装在前述主轴部件52内(参见图1)，主轴部件52如前述可沿导轨50滑动。
图7显示装在主轴部件52上的伸缩管82，其密封护罩72的开口，电机176和主轴从此口伸出。
工件输送通常直径为100、200成300mm或更大的硅圆盘片由图8中所示的机器人输送装置输送。机器人输送装置包括底座182和框架184，该枢架向上延伸以对直线导轨186提供支承，滑座188可在箭头190的方向上沿导轨186滑移。第二个导轨192在与导轨186垂直的方向上从滑座188中伸出，滑座194在箭头196的方向运动。臂198从滑座194中伸出，驱动装置200装在滑座194上，驱动臂198在箭头202的方向上运动。驱动装置200和滑座188中驱动装置的电源经多路电缆204提供，多路电缆204被保持在安全柔性束管206中，后者装在直线导轨186上。
臂198的下端是真空吸盘208，通过滑座188、194及臂198的适当运动，使真空吸盘208能位于圆片210的前面，圆片210垂直支承在支垫212上。图中也示出空的支垫214，支垫214准备接收已磨削的圆片。
底座182位于磨床床身旁，在图8中可见部分床身。加工完毕后，护罩72的两部分如前所述分开(参见图1至图3)，露出完成的工件36，其可由臂198和真空吸盘208拾取。为此目的，操纵图8中的输送机构，以便使真空吸盘208与工件主轴上的圆片相对，以便取出完成的圆片36并将其输送到空的支垫214上。
滑座194进一步向外朝着支垫212移动，使真空吸盘208位于未磨削工件210的前面，将其拾取后，可将其输送至检验工位，之后再输送至磨床的加工位置，以便装在真空吸盘30上，在前一个圆盘片的位置上进行磨削。
可理解，轨道216上可有许多个支垫，装在支垫上的所有工件可依次取走、定心、磨削、检验并放回。
如前所述，此磨床有整体外罩，工件输送装置及其底座182最好位于此外罩之内，外罩上有个自封门，可打开允许放入或取走清洁的工件。
圆片定心作为磨削前和磨削后的中间步骤(最好在另一个圆片磨削期间)，将每个圆片放在图9和图10所示的检验装置上，以便确定圆片的圆心，使工件精确地定位在真空吸盘30上进行磨削减，磨削后，在将工件放回支垫前检验圆盘的周缘轮廓。
工件检验图9是总体视图，它显示检验装置相对于磨床和图8中的机器人工件输送装置的位置。图中相同的数字用来表示的零部件如前。关于机器人工件输送装置，在我们同时申请的共同待审英国专利申请GB-A-2316637中有更充分的描述。
检验装置包括支架218，由底座220和垂直板222组成的支承架装在支架218上。三角形加固板224从垂直板222后面伸出，垂直板222和加固板224都焊在底座220及板226上。
与板222的垂直边228间隔的是支承托架230、灯和投影透镜装置232支承在托架230的上端。有镜头236的第一摄像机234装在板222上，以便拍摄圆盘238的边缘，圆盘238用灯232作背景照明。
在图9中可见电机240装在板222的后面。电机驱动真空吸盘(图中不可见)，被检验的圆盘238由机器人臂198和真空吸盘208放置在该真空吸盘上。
电机240的转动带动圆片238旋转，通过定位使圆片周缘与摄像机镜头236的视野相交，取自摄像机输出的电信号经电缆242送给信号分析装置(图中未示出)，以对从信号获得的数据进行处理。
第二个摄像机244装在支承板边缘228上，从圆盘238的切线方向拍摄其周缘，以获得其周缘轮廓的信息。圆盘周缘由灯246进行背景照明，摄像机244的信号由电缆248输送。灯232和246的电源分别由电缆250和252根据要求输送。
来自摄像机234和244的信号输入计算机254，其分别经电缆242和248返回信号控制两个摄像机，计算机254还分别经电缆250和252返回信号控制摄像机的照明灯232和246。摄像机244的输入信号根据要求可在监控器256上显示，圆盘238的周缘轮廓与计算机产生的样板一起显示，260、262显示出圆盘周缘轮廓两侧的理想角度。
工件定心工件定心使用我们同时申请的共同待审专利申请中描述的技术，参见我方参考号C403/W，使用图8至图10中的机器人圆片输送装置及来自摄像机234中的信号，信号是在圆形工件通过摄像机视野旋转时得到的。
凹回周缘和平周缘的显示图11是监控器256中的图像，此时显示的是来自摄像机234的输出信号，当凹口的圆片在真空吸盘(图10中未示出)上时，圆片238装在真空吸盘上随吸盘旋转以便凹口位于摄像机的视野中。可见凹口264，同时也显示了计算机产生的样板(图中以虚线266和268表示)，其与凹口的图像重叠，以表示凹口两侧所要求的角度。两条附加的样板线270和272在凹口入口处显示出所要求的半径，另一条样板线274显示出凹口底部所要求的半径。
图12是监控器256中的另一图像，此时显示的是摄像机234所摄圆盘平周缘的一端。这里圆盘图像用276表示，平周缘用278表示，平周缘端部所要求的半径用计算机产生的样板线280表示。
圆片厚度检测图13显示的是图10中部件的后面，所示为垂直板222和经驱动装置286驱动真空吸盘284的电机240。
管290与喷嘴292用于输送一股气流清洁和干燥圆盘238的周缘，气流由阀294控制。
将圆片238装在工作台上的真空吸盘30上之前(见图1和图2)，确定其厚度是重要的，以便工作台成工件主轴按要求进行轴向移动，使适当的磨削槽与圆盘周缘精确地接触，轴向移动距离可由控制系统确定，并产生适当的驱动信号使工件主轴移动所要求的距离。厚度用测头296确定，测头装在主轴298上，主轴298可在导轨300、302上滑动，测头296在经管304进入的空气压力的作用下，移动至与圆盘238的表面接触。测头296从固定的原位开始所移动的距离被记录。
通过无圆盘在位时完成相同距离运动的测量，给出从固定原位至吸盘284端面的距离，因此当圆盘238面对该表面安装到位时，这两个距离测量值之间的差值就等于工件的厚度。
测头移动的距离由一个精确的位置感应编码器测出，信号经电缆306输送给计算机254，(如希望的话)工件厚度尺寸可显示在监控器上。
计算机254可构成控制柜10(见图1)中计算机控制系统的一部分和/或计算机254产生的信号可输送给控制柜10中的计算机控制系统，所以厚度尺寸可通过控制工件主轴部件的轴向移动而获得。
复式砂轮部件为了节省机床停机时间，砂轮可由几个不同砂轮片复合而成，其中每个砂轮片用于一种特定用途。
图14所示的部件308，就是这种复式砂轮，如图所示，其由4个砂轮件夹层复合而成。
主砂轮310是树脂结合剂立方氮化硼砂轮在其外圆柱表面上有6个磨削槽，其中之一是312，此砂轮件用于在精磨前只要求切除少许余量的圆片周缘磨削。
砂轮件314是有三个槽(其中之一为316)两金刚石砂轮件，其用于精磨圆盘周缘。
可以理解，这两个砂轮件可有任意数目的槽-一般为1至10个槽。
砂轮件318是金属粘结剂立方氮化硼或金属粘结剂金刚石砂轮，只有一个槽320，其为备用砂轮，可在使用较软的树脂结合剂砂轮片310磨削之前，粗磨圆片周缘。
砂轮件322也是备用砂轮片，通常为氧化铈砂轮，其可在用砂轮件314精磨后，通过使砂轮主轴以适当转速旋转来抛光圆盘周缘。
凹口砂轮图15所示的为以大致相似比例表示的装在主轴326端部的凹口砂轮。其“凹”环状磨削表面通常是镀金刚石的。
砂轮修整步骤如图16所示，当工件/圆片36装在真空吸盘30上时，修整轮/成形轮装在同一个主轴上。
通常修整轮/成形轮是两部分的部件(a)一个金属粘结剂金刚石砂轮328，用于图14中立方氮化硼砂轮片310上砂轮槽的粗磨。
(b)一个金属粘结剂金刚石砂轮330，其含有很较小直径的砂粒，用于图14中立方氮化硼砂轮件310内砂轮槽如312的精磨。
立方氮化硼砂轮如图14中的砂轮310，通常供货时是没有砂轮槽(如312)的，在安装新的立方氮化硼砂轮片310后，第一步就是加工出砂轮槽(如312)。这是用图16中的砂轮328，然后用砂轮330实现的。
当砂轮310上的砂轮槽磨损后，砂轮330根据要求用于砂轮槽的修整和再次成形。
由两个成形轮可获得两个砂轮。一般，两个成形轮均用于使粗磨砂轮(立方氮化硼)和精磨砂轮(金刚石)成形。
圆片中间存贮如图17所示，在图13中所示测厚测头位置的下面，有个顶部敞口的直线型箱体332，工件可由机器人臂198向下放入其中。
主轴334和真空吸盘336伸进箱休整，圆片工件可安装在真空吸盘336上，由其带动旋转。对于主轴334的驱动可以电机(例如240)获得。
喷嘴338伸进箱体332中，其可在压力下(如水压或气压)提供流体，喷嘴对准装在吸盘上的圆片工件端面和周缘。一个这样的圆片340如图所示。排出管342输送走任何剩余流体。
此箱体和真空吸盘为已经过周缘磨削，等待被放置在检验装置的真空吸盘284上，进行周缘轮廓检验，或已经过检验等待回至图8中其支垫(如214)上的工件提供一个有用的停放位置。
权利要求
1．用磨削机床磨削盘形工作周缘的方法，该磨削机床具有装在其上的带槽的砂轮，其中，使用成形轮在原位形成该槽，成形轮也装在该磨削机床上，还包括下列步骤移动砂轮和成形轮使之接触以便形成环绕砂轮周缘的槽，该槽在横截面上与磨削时围绕工作周缘待形成的形状互补，使砂轮与至少一个工件接触，将工件周缘磨削成所需形状，一件或一系列工件被磨削之后，使砂轮和成形轮重新接触，而该砂轮保持在原位，从而在砂轮上重新形成槽以修整磨损的砂轮。
2．按权利要求1的方法，其特征在于包括两个步骤在第一步骤中，树脂粘结剂立方氮化硼砂轮前移以粗磨工件周缘，在第二步骤中树脂粘结剂金刚石砂轮前移以精磨工件周缘。
3．按权利要求2的方法，其特征在于该方法包括另外的步骤使用成形轮，通过围绕每一砂轮的磨削表面切入磨削出要求的形状，在该机床的砂轮原位上形成和重新形成两个砂轮。
4．用于实现按权利要求1-3的任一权利要求的方法的磨削机床，包括砂轮和其驱动装置，工作台和工件主轴和其驱动装置，成形轮和其驱动装置，用于相对成形轮移动砂轮以切入磨削砂轮周缘并在其内形成精确横截面的槽的装置，用于在砂轮和工件主轴之间实现相对移动以使砂轮能与固定在工件主轴上的圆盘工件的周缘接触并磨削工件周缘的装置，其中，成形轮也装在转动的工件主轴上。
5．按权利要求4的磨削机床，其特征在于，还包括用于检测砂轮成形槽磨损并在检测到磨损时中断磨削过程的装置。
6．按权利要求5的磨削机床，其特征在于，还包括用于响应于中断的磨削过程，与砂轮和成形轮重新接触以重新形成砂轮周缘的磨削轮廓。
7．按权利要求4至6的任一权利要求的磨削机床，另外适于磨削定位区域如圆盘工件圆周上的平面，该磨削机床包括另一砂轮主轴，另一砂轮装在其上，从而工件相对其转动时另一砂轮移动以接触圆盘工件并在其周缘上形成平面。
8．按权利要求4至7的任一权利要求的磨削机床，其特征在于包括另一砂轮主轴，砂轮装在其上以便与圆形工件的圆周接触并在工件静止时在其中磨削切口。
9．按权利要求4至8的任一权利要求的磨削机床，其特征在于，安装光学检测装置以便工件装在机床工作台上转动时对准工件表面，设置用于机床工作台和其上工件的转位的装置以便在多个分离的不同转动点检测并与来自围绕基准元件或样板的类似点的这些点进行比较。
10．按权利要求4至9的任一权利要求的磨削机床，其特征在于由圆盘转动时切线方向对准其周缘的检测装置光学检测工件的周缘尺寸和周缘轮廓。
11．按权利要求10的磨削机床，其特征在于，当工件装在工件台主轴上时进行周缘检测。
12．按权利要求10的磨削机床，其特征在于，当工件装在适于转动的分离的真空工作台时进行周缘检测。
13．按权利要求13或14的磨削机床，其特征在于，周缘检测时获得的周缘数据与取自基准元件的一组相应检测结果比较，或者存储并接着与上述一组相应检测结果比较。
14．用于磨削具有待磨内外周缘的圆盘工件的方法，其中内外周缘也必须精磨，对于内外周缘的磨削采用二步骤磨削，在精磨之前，使用预成形金属粘结剂砂轮进行粗磨，使用树脂粘结剂立方氮化硼砂轮进行精磨，该树脂粘结剂立方氮化硼砂轮在该机床的其原位上成形和重新成形。
15．实现权利要求1至3的任一权利要求的方法的机床，其中，在砂轮和工件之间有短的刚性回路，从而减小加工时砂轮和工件之间的相对运动。
16．按权利要求15的磨削机床，其中，砂轮是树脂粘结剂砂轮。
17．周缘磨削机床，包括一个刚性平台，工作台主轴，砂轮主轴和成形轮装在其上，其中，砂轮主轴本身装在一固定的部件上，以允许其平行于砂轮主轴的前进方向运动但禁止沿其它方向运动，从而对固定在工作台主轴的工件周缘实现磨削，其中砂轮形成有关于工件接触表面的槽，该槽横截面形状与砂轮与工件圆周接触磨削时应形成的工件圆周形状互补，从而，砂轮和成形轮之间的相对运动能使砂轮和成形轮接触而不需从其主轴上拆卸砂轮。
18．按权利要求15至17的任一权利要求的磨削机床，其特征在于，该成形轮装在工作台主轴上。
19．按权利要求18的磨削机床，其特征在于，该成形轮固定到工件/元件支承体的后部。
全文摘要
磨削圆盘周缘的方法使用具有带槽砂轮的磨削机床,用固定机床上的成形轮原位形成该槽。工件磨削后、砂轮和成形轮重新接触而砂轮保持在原位以重新形成砂轮槽并修整磨损。该机床包括砂轮和其驱动装置,工作台和工件主轴和其驱动装置,成形轮和其驱动装置,移动砂轮以切磨砂轮周缘并形成精确横截面的槽的装置,实现砂轮和成形轮之间相对运动的装置。成形轮固定在转动的工件主轴上。砂轮为树脂粘结剂砂轮。
文档编号B24B9/00GK1234318SQ9910175
公开日1999年11月10日 申请日期1999年2月3日 优先权日1996年6月15日
发明者M·A·斯托克, D·R·福克纳, M·G·皮尔塞, P·M·H·莫兰茨 申请人:尤诺瓦英国有限公司