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纳米材料和纳米技术的快速发展,使得纳米薄膜在工程领域得到了广泛应用。目前常用的纳米薄膜制备方法,如离子束溅射沉积、磁控溅射沉积、电沉积法、化学气相沉积法、分子束外延技术、胶体化学法等都需要沉积衬底的原子级超光滑表面,且薄膜质量主要受衬底表面特性影响。因此,提高衬底表面质量,制备出高质量的原子级超光滑表面对纳米薄膜的研究具有重要意义。面向纳米薄膜生长的衬底表面原子级超光滑的要求,本文提出了一种液动压悬浮抛光新方法,并在此基础上设计和研制了一台36英寸的液动压悬浮抛光机床,并应用该机床进行了相应的试验研究。主要研究工作如下:(1)分析了液动压悬浮抛光原理,应用Fluent对抛光区域流体进行了数值模拟。研究表明液动压悬浮抛光工具盘与动压浮离抛光基盘相比,可以有效地提高工件加工区域的压力并改善其压力分布情况,从理论上说明了液动压悬浮抛光方法的可行性。(2)对36英寸液动压悬浮抛光机床进行了机械设计,主要对床身、主轴系统以及液动压悬浮机构进行了设计与校核,设计过程中利用ANSYS Workbench 15.0软件对液动压悬浮机构进行了模态分析,并依据模态仿真结果对其进行了相应的改进,改进后的结构提高了机床刚度和加工过程的稳定性。此外,对机床进行了总体的控制系统设计,依据机床的功能指标和技术要求,分别对机床的硬件系统、软件系统及人机界面进行了设计,确保所研制的36英寸液动压悬浮抛光机床在控制方面达到高精度控制的要求。(3)对研制的36英寸液动压悬浮抛光机床进行了液动压力的检测与采集,通过分析可知液动压悬浮抛光工具盘转速和上下抛光盘加工间隙会对液动压力的大小产生比较大的影响。以电解铜为加工对象,使用Nano-MAX研抛机制备前期试样,然后利用新研制的机床制备超光滑表面试样,与传统的机械加工研磨抛光后的试样比较,通过Wyko、SEM等试样表征方法对铜试样进行了测试,结果表明液动压悬浮抛光较传统机械研磨抛光试样表面粗糙度值Ra提升了6.31 nm,且试样的表面形貌更好、损伤更小。本文研究借助机械设计与控制系统设计、仿真与实验、试样制备与表征,证明了液动压悬浮抛光方法的可行性和所研制的36英寸液动压悬浮抛光机床的可靠性。