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龙图腾网获悉中船重工安谱(湖北)仪器有限公司申请的专利一种用于抛光球头工件的化学机械研抛机及设置方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN112476220B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-29发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202011360456.0，技术领域涉及：B24B29/04；该发明授权一种用于抛光球头工件的化学机械研抛机及设置方法是由夏宜龙;黎秋月;魏东;李良宇;焦彬;刘圣杰设计研发完成，并于2020-11-27向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种用于抛光球头工件的化学机械研抛机及设置方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种用于抛光球头工件的化学机械研抛机及设置方法，采用研抛模具模块的自转运动和摆动运动的复合运动为待抛光的球头工件表面提供全方位的抛光，可以通过设置自转速度与摆动速度的比值得到最佳的抛光效果，研抛模具模块是为了研抛不同直径尺寸的球头工件的结构，通过对球头工件进行载荷的施加，利用扭矩数据采集模块是将研抛过程中的扭矩通过扭矩传感器以电压信号的方式被采集，以实现对抛光过程的监测，通过设置自转速度和摆动速度的比值，最终得到的转动速度和摆动速度的比值应用于抛光过程，能够实现对球头工件的均匀、准确且高效的抛光，其效果较佳。

本发明授权一种用于抛光球头工件的化学机械研抛机及设置方法在权利要求书中公布了：1.一种用于抛光球头工件的化学机械研抛机设置方法，其特征在于，采用用于抛光球头工件的化学机械研抛机，所述研抛机包括研抛模具模块和扭矩数据采集模块； 所述研抛模具模块包括研抛模具、自转平台、自转电机、摆杆、滑块、滚珠丝杠以及步进电机；所述研抛模具为用于球头工件抛光的球窝模具，其具有一个球形凹槽，球形凹槽内设置球窝抛光垫；所述研抛模具设置在所述自转平台上，自转电机设置于自转平台的底部，用于控制所述自转平台的自转运动；所述自转平台下方设置垂直于自转平台的摆杆，摆杆下部通过球头轴承连接所述滑块；所述滚珠丝杠在所述步进电机的控制下进行来回往复运动，滚珠丝杠通过连杆连接所述滑块，用于推动所述滑块做来回往复运动，滑块带动摆杆做摆动运动； 所述扭矩数据采集模块包括扭矩传感器和数据采集卡；所述球头工件固定在所述扭矩传感器的一端，且球头工件在研抛过程中不发生旋转；所述扭矩传感器用于实时检测抛光过程中球头工件与球窝抛光垫之间的摩擦扭矩；所述数据采集卡对所述扭矩传感器实时检测的摩擦扭矩进行采集输出； 针对其中研抛模具的自转速度和摆动速度比值采用如下方法设置： 第一步：抛光轨迹点的几何计算，具体包括如下步骤 S101、以所述球窝模具的球心为原点O，建立三维空间定坐标系OXYZ，其中水平面为XOY面，所述自转平台以w1的角速度绕球窝模具的球心O在XOZ面的摆动运动，设定摆动的幅度为±30°；自转平台以w2的角速度绕Z轴自转； S102、以球窝模具的球心为原点O，建立研抛模具绕Y轴做往复式摆动的摆动坐标系OX1Y1Z1及抛光工具绕Z轴做自转运动的旋转坐标系OX2Y2Z2； S103、研抛模具上任取一点A2，通过坐标转换得到该点在摆动坐标系OX1Y1Z1下的坐标A1，再通过坐标系转换得到该点在定坐标系OXYZ下的坐标A，点A2即为所求，A2坐标为x2、y2、z2： 其中：R为研抛模具的半径；为研抛模具绕Y轴的摆动角度，θ为研抛模具绕Z轴的自转角度，-π2≤θ≤π2； S104、以逆时针方向为正，顺时针方向为负，旋转坐标系OX2Y2Z2坐标系向摆动坐标系OX1Y1Z1的转换矩阵为B： 其中t为时间变量； 摆动坐标系OX1Y1Z1向定坐标系OXYZ的转换矩阵为C： 其中指代变量ψ用于指代 在抛光过程中，根据坐标变换，将点A2转换到摆动坐标系下A1： 其中A1的坐标为x1、y1、z1则： 则摆动坐标系OX1Y1Z1下的坐标值为： 根据坐标变换，将点A1转换到定坐标系下A： A的坐标为x、y、z则： 则点A2在定坐标系OXYZ下的坐标值为： 由此确定研抛模具上一设定点的磨痕轨迹； 第二步：球窝模具磨损量计算，具体包括如下步骤： S201、任取球窝模具上的一点P，初始坐标为x0,y0,z0，根据几何关系，得到由自转运动在点P所提供的线速度为： V2＝w2×R×sinθ10 由摆动运动在点P所提供的线速度为： 点P处的总线速度为： 抛光过程中的点P所受到的法向压力为： 其中F为施加在球头工件上的载荷； S202、根据以上分析，可以得到球窝模具上的任意点P在抛光过程中的速度与法向压力的大小，故根据Preston方程得到点P的瞬时磨损率为： MRR1＝K×FN×V14 其中K为Preston系数； 经过时间t后，微元处的磨损量为： 其中Δs为单个微元的面积； 第三步：最佳研抛模具的自转速度与摆动速度比值的选择，具体包括如下步骤： S301、对于同一研抛模具上的点，自转速度与摆动速度的取值直接决定抛光轨迹，以自转速度与摆动速度的比值为i时，设定i的取值区间，在取值区间中选取不同的数值作为i； S302、取研抛模具上一设定点的磨痕轨迹，将设定在40s内的磨痕轨迹投影至XOY平面，得到磨痕轨迹投影，在XOY平面上选一设定y值并做水平线，当前水平线与磨痕轨迹投影共得到n个交点，第j个交点坐标为xj，j为交点序号，相邻交点处坐标的差值为Δuj即： Δuj＝xj+1-xj16 所有差值Δu1～Δun的平均值为方差为DΔu； 针对取值区间内的所有i的取值，分别计算对应的交点差值的方差，以方差最小时对应的i的取值作为最佳的自转速度和摆动速度比。

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