基于介电泳效应的高速抛光电极分布仿真研究与实验验证

发布时间：2024-03-28 06:08

　　目的解决传统平面环抛过程中存在的两种问题:(1)抛光液受抛光盘和工件旋转离心力作用而抛光液在加工区域分布不均,导致加工工件高平面度差;(2)抛光液受到的离心力作用限制了抛光盘转速,导致抛光效率低。方法提出一种基于介电泳效应的平面抛光方法(DEPP),在抛光区域增加一个非均匀电场,利用中性粒子在非均匀电场中极化后受介电泳力的作用,使其具有向电极和抛光区域中心运动的现象,降低旋转离心力对抛光液的甩出作用,实现对平面工件的高速、高精度抛光。采用有限元分析软件数值模拟极化后磨粒所受介电泳力对离心力的抑制作用,优化产生非均匀电场的不同电极宽度,得到最优非均匀电场电极分布参数,实际测量优化电极后抛光液所受介电泳力的大小和方向,最后搭建试验平台验证介电泳效应高速抛光平面工件的有效性。结果提高抛光盘转速,进行抛光磨砂玻璃对比实验,加工1 h以后,采用介电泳效应抛光能完全去除玻璃磨砂层,工件平整度好,最终RMS值为0.276λ;无介电泳效应抛光后,工件中心部分磨砂层仍有存在,工件平整度相对较差,最终RMS值为0.694λ。通过测量加工去除量,介电泳效应抛光比无介电泳效应抛光的去除率提升了18%结论通过仿...

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【部分图文】：

图11不同上下电极宽度下磨粒运动仿真结果

如图10所示，当上电极板面积大于下电极板面积时，下电极板宽度较小，电势分布较集中，沿着电场线向下极板处的电场强度变化最快，因此磨粒向下电极板靠近。当上电极板面积小于下电极板时，因为上电极板处的电势分布较集中，沿着电场线向上极板处的电场强度变化最快，磨粒向上电极板靠近。为了使垂直方....

图12d1=4mm及d2=6mm时磨粒运动轨迹

由图11可得，当d1>d2时，磨粒向下电极板运动，且d1=4mm、d2=1mm时，磨粒第一次接触下电极板距离入口处水平方向的距离d为33mm；当d1≤d2时，磨粒向上电极板运动，且d1=4mm、d2=6mm时，磨粒第一次接触上电极板距离入口处水平方向的距离d为17mm....

图13介电泳力测量平台原理及实物

在电源未接入时，三维传感器测得Z向的力为-0.03N左右，X方向的力为0N。在大约4.3s处打开电源后，抛光液受介电泳力并开始震动，Z向介电泳力波峰的最小值约为1.39N，波谷的最大值约为-0.69N;X向介电泳力波峰的最小值约为0.35N，波谷的最大值约为-0.15....

图14最佳电极参数下介电泳力测量结果

图13介电泳力测量平台原理及实物4实验和讨论

本文编号：3941117