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Análisis de los principios técnicos y aplicaciones centrales de la máquina de lapidación de doble cara
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La máquina de lapidación de doble cara es un equipo que realiza el procesamiento de precisión simultáneo en ambas caras de una pieza de trabajo colocada en el medio, a través del movimiento sincrónico de dos discos de lapidación (uno superior y uno inferior). Su valor fundamental radica en lograr un alto grado de paralelismo, baja rugosidad superficial y un grosor uniforme en ambas caras de la pieza, siendo ampliamente utilizada en campos de fabricación de alta precisión como semiconductores, vidrio óptico y cerámica de precisión.

1. Principios técnicos centrales

El proceso de procesamiento de la máquina de lapidación de doble cara se basa en un mecanismo compuesto de "movimiento relativo + acción del abrasivo" y comprende tres etapas clave:
  • Coordinación del sistema de movimiento: El equipo adopta una estructura de "transmisión de engranaje planetario", y la pieza de trabajo se coloca en un dispositivo de sujeción del engranaje planetario. Durante el procesamiento, los discos de lapidación superior e inferior giran en direcciones opuestas o iguales a una velocidad establecida (generalmente 50-300 r/min). Al mismo tiempo, el engranaje planetario gira alrededor del eje principal (revolución) y sobre su propio eje (rotación), lo que hace que la superficie de la pieza y el disco de lapidación formen una trayectoria de fricción deslizante compleja, garantizando la uniformidad de la lapidación.
  • Tecnología de control de presión: Se aplica una presión estable (0.1-0.8 MPa) al disco de lapidación superior a través de un sistema neumático o hidráulico. El valor de la presión debe ajustarse dinámicamente según el material de la pieza (por ejemplo, el zafiro, por su alta dureza, requiere lapidación a baja presión y baja velocidad; las plaquetas de silicio necesitan un control preciso de presión para evitar daños) y los requisitos de precisión de procesamiento, evitando la deformación de la pieza o desviaciones en el grosor debidas a una presión desigual.
  • Adaptación del abrasivo y el líquido de lapidación: Durante el proceso de lapidación, es necesario suministrar continuamente un líquido de lapidación (compuesto por abrasivo, dispersante y refrigerante). El tamaño de partícula del abrasivo determina la precisión de procesamiento (por ejemplo, para la lapidación gruesa se usan abrasivos de diamante de 800#-1200#, y para la lapidación fina de 3000#-5000#). El dispersante evita la aglomeración del abrasivo, y el refrigerante controla la temperatura de procesamiento (generalmente se mantiene entre 20-40 °C) para evitar que la deformación térmica afecte la precisión.

2. Parámetros técnicos clave y control de precisión

El núcleo del rendimiento de la máquina de lapidación de doble cara radica en la estabilidad de los parámetros de precisión. A continuación, se presentan los indicadores clave que afectan la calidad del procesamiento y sus métodos de control:
  • Error de paralelismo: Es un indicador fundamental, que generalmente requiere ser ≤ 0.001 mm/100 mm. Se logra a través de la "corrección de equilibrio dinámico" y "ajuste de planicidad" del disco de lapidación. Periódicamente, se realiza un corte microscópico del disco de lapidación con un corrector de diamante, garantizando que el error de planicidad de la superficie del disco sea ≤ 0.0005 mm.
  • Rugosidad superficial (Ra): Después de la lapidación fina, puede alcanzar un valor de Ra ≤ 0.02 μm. Para ello, es necesario usar abrasivos ultrafinos con un tamaño de partícula ≥ 5000#, controlar la velocidad de rotación del disco de lapidación (una velocidad baja es favorable para la lapidación fina, generalmente ≤ 100 r/min) y garantizar un flujo estable del líquido de lapidación (1-3 L/min), evitando rayaduras en la superficie de la pieza debidas a residuos de abrasivo.
  • Tolerancia de grosor: Se retroalimenta el grosor real-time de la pieza a través de un "sistema de monitoreo de grosor en línea". Cuando se acerca al valor objetivo (por ejemplo, ± 0.002 mm), el equipo reduce automáticamente la presión y disminuye la velocidad, logrando un procesamiento de "aterrizaje suave" y evitando la sobrelapidación.

3. Escenarios de aplicación típicos y adaptación técnica

Diferentes industrias tienen diferencias significativas en los requisitos técnicos para las máquinas de lapidación de doble cara, por lo que la configuración del equipo debe ajustarse de manera específica:
  • Procesamiento de plaquetas de silicio para semiconductores: Para plaquetas de silicio de 6-12 pulgadas, se debe usar un "disco de lapidación sin contaminación metálica" (por ejemplo, con aglutinante de resina). El líquido de lapidación debe ser polvo de diamante de alta pureza (pureza ≥ 99.9%) para evitar que los iones metálicos afecten las propiedades eléctricas de la plaqueta de silicio. Al mismo tiempo, se debe equipar con un "dispositivo de sujeción por adsorción electrostática" para prevenir el desplazamiento de la plaqueta.
  • Procesamiento de vidrio óptico: Se utiliza para componentes como lentes y prismas, requiriendo que no haya daños subsuperficiales después de la lapidación. Se debe usar un "disco de lapidación blando" (por ejemplo, con aglutinante de asfalto) combinado con abrasivo de óxido de cerio (cuya dureza es menor que la del vidrio para evitar rayaduras). La temperatura de procesamiento debe controlarse en ≤ 30 °C para prevenir la rotura del vidrio debido a tensiones térmicas.
  • Procesamiento de cerámica de precisión: Para cerámicas de alúmina y nitruro de silicio (dureza HRA ≥ 85), se debe seleccionar un "disco de lapidación con aglutinante metálico" (con alta resistencia al desgaste) y usar abrasivo de diamante de grano grueso (500#-800#) para la eliminación eficiente de material. Posteriormente, se cambia a un disco con aglutinante de resina + abrasivo fino para completar la lapidación fina, garantizando que el paralelismo de las piezas de cerámica sea ≤ 0.002 mm.

4. Mantenimiento del equipo y solución de problemas comunes

Para garantizar la estabilidad de precisión a largo plazo de la máquina de lapidación de doble cara, es necesario establecer un sistema de mantenimiento estandarizado y desarrollar soluciones para problemas comunes:
  • Puntos de mantenimiento diario: Antes del procesamiento diario, verificar la planicidad del disco de lapidación (mediante un cristal plano); cada semana, reemplazar el sistema de filtración del líquido de lapidación (para prevenir la circulación de impurezas y rayaduras en la pieza); cada mes, agregar grasa de alta temperatura a los rodamientos de los engranajes planetarios (para garantizar la precisión de transmisión).
  • Solución de problemas comunes: Si la pieza presenta "grosor desigual en un lado", verificar el paralelismo de los discos de lapidación superior e inferior y recalibrarlos; si aparecen "rayaduras" en la superficie, verificar si el tamaño de partícula del abrasivo es adecuado y si hay impurezas en el líquido de lapidación; si la tolerancia de grosor se excede, calibrar el sensor del sistema de monitoreo de grosor en línea.
El desarrollo técnico de la máquina de lapidación de doble cara siempre se ha centrado en "mayor precisión, mayor eficiencia y menor daño". En el futuro, mediante la introducción de control adaptativo con IA (ajuste en tiempo real de presión y velocidad) y el desarrollo de nuevos abrasivos nano, se satisfará aún más las necesidades de procesamiento en campos de alta gama como semiconductores y óptica.

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