蓝宝石是一种光透过率高、熔点高、耐磨性好、化学性质稳定的材料。蓝宝石衬底基片在照明行业有着广泛的应用,而且在军事领域中也有着较为广阔的前景,如红外窗口、传感器、激光设备等。照明行业是21世纪的重要行业并引发节能、环保、长寿命的照明革命,蓝宝石是目前照明行业最普遍采用的衬底材料。照明用LED制造核心工艺是通过金属有机气相沉积(MOCVD)方法在衬底基片上沉积GaN薄膜,该工艺要求衬底基片表面超光滑并且无损伤层,因此衬底基片的表面质量直接影响着LED产品的发光性能。目前蓝宝石衬底基片平整加工存在着许多问题如粗糙度大、平整度差、TTV值大等问题,而且LED产品对表面质量的要求逐年提高,因此提高衬底基片的加工质量已经成为LED行业的重要研究课题。　　 本文研究了蓝宝石衬底基片平整加工工艺,根据双面研磨的轨迹提出更好的行星齿轮机构的传动比,有利于提高表面TTN、平整度参数;磨削采用有限元分析并进行实验验证,能够有效去除表面波纹。具体研究内容如下:　　 (1)研究蓝宝石衬底基片平整加工方法与主要参数检测原理与方法,研究塑性域加工的实现条件。　　 (2)建立衬底基片双面研磨的数学模型与UG模型,研究衬底基片上点轨迹、速度情况,确定最佳轨迹情况下内齿轮和游星轮的传动比;进行双面研磨工艺优化实验并验证模拟效果。结果表明:1)用UG软件对轨迹研究:在内齿轮和游星轮传动比为1时衬底基片上点的轨迹为圆形,速度大小恒定,可以实现均匀去除,有利于表面质量的提高。2)双面研磨实验优化后的工艺参数:研磨压力0.15MPa、研磨盘转速为8r/min、研磨液采用240#碳化硼,磨料的质量分数为9%(流量30ml/min)。3)采用优化的工艺参数对比内齿轮和游星轮传动比为1和0.8两种情况研磨工件的表面质量,传动比为1和0.8时获得衬底基片的TTV值分别为3微米与5微米,说明传动比为1可以改善加工质量。　　 (3)采用ANSYS软件分析磨削、研磨过程衬底基片的变形量,通过在衬底基片与工作台之间增加弹性橡胶挚磨削以提高加工表面质量,并进行理论与实验验证。结果说明:1)通过ANSYS软件分析磨削和研磨过程衬底基片中变形量,研磨和磨削过程衬底变形量分别为2.22微米和10.6微米。2)提出在衬底基片与工作台之间增加弹性橡胶挚的方法磨削,进行有限元分析这种情况下的变形量(2.28微米)与研磨的变形量相当。3)在相同加工条件下普通磨削后表面波纹不能有效去除,而通过在衬底基片与工作台之间增加弹性橡胶垫磨削可以有效去除表面波纹,达到与双面研磨相当的表面质量,能够实现高效、低成本、自动化磨削。