金刚石木工刀具电火花磨削参数优化系统的研究

建立了金刚石木工刀具电火花磨削参数优化系统,该系统能对磨削工艺参数进行优势因素分析,实现工艺参数的优化,并预测金刚石木工刀具电火花磨削后的刃磨效果,具有较高的精度.     

金刚石木工刀具材料蚀除量的灰色组合预测模型

本文在多变量灰色组合预测模型的建模基础上,以金刚石木工刀具电火花磨削工艺参数正交设计实验结果作为数据样本,建立了金刚石木工刀具材料蚀除量的预测模型,该模型为多元线性回归模型的一种改进模型。本文以电火花磨削工艺参数作为输入量,以蚀除量作为输出量,结合实验数据进行了金刚石木工刀具材料蚀除量预测模型的验证,结果表明所建立的预测模型能够较好地预测出金刚石木工刀具的材料蚀除量。     

聚晶金刚石表面粗糙度灰色组合预测模型

基于金刚石木工刀具电火花磨削的特点,采用灰色系统理论建立了聚晶金刚石表面粗糙度灰色组合预测模型,该模型为多元线性回归模型的一种改进模型。通过聚晶金刚石电火花磨削工艺参数正交设计实验进行了验证,实验结果表明:该模型能够较好地预测出聚晶金刚石的表面粗糙度,预测最大误差为8.67%,能达到工程实际要求。     

我国金刚石木工刀具发展评述

人造板加工业，尤其强化木地板加工业的发展和木工机械的数控化趋势，使得传统的木工刀具越来越不适应，金刚石木工刀具得到迅速发展。金刚石(PCD)木工刀具具有高硬度、高耐磨性和高导热性等独特优点。刀具的寿命长，加工效率高，大大降低了综合成本。近年来，我国木工机械发展迅猛，对金刚石木工刀具的需求剧增，但由于设备条件的限制，国产金刚石木工刀具的发展较慢，仍无法取代进口刀具，以适应木材加工业的发展需求。     

电火花加工在提高硬质合金刀具性能上的应用

传统加工硬质合金刀具多采用磨削方式.采用磨削成形后再电火花精加工方式获得硬质合金刀具,能很好地解决很多纯粹用磨削加工方法遗留下的缺陷.另外,在初步电火花加工成形后采用电火花涂覆,可有效解决涂层与基体间附着力差的问题.     

聚晶金刚石电火花磨削试验的灰色关联分析

聚晶金刚石(PCD)具有高硬度、高耐磨性和抗腐蚀性等优良的特性，但是其成型加工非常困难。目前，聚晶金刚石常用的加工方法有机械研磨和电火花磨削，由于机械研磨效率低、金刚石层厚度不均匀等缺点，其应用受到很大限制。本文采用BDDG-Ⅲ型聚晶金刚石电火花磨削专用机床对其加工规律进行了研究，并采用灰色关联分析理论阐述了聚晶金刚石电火花磨削试验的分析方法，对电火花磨削主要参数脉冲电源输出峰值电压、间隙电压和电容值对表面质量的影响程度进行了研究，给出了其算法并编制了相关的程序。结果表明，在影响聚晶金刚石加工表面质量的三个主要参数中，脉冲电源输出峰值电压为优势因素，其次为电容，间隙电压为次要因素。     

PCD刀具电火花线切割磨削机床的研制

研制了用于加工聚晶金刚石(PCD)刀具的电火花线切割磨削机床,完成了机床总体方案、各运动进给轴及单向走丝系统的机械结构设计。机床具有较高的位置精度和表面粗糙度,可广泛应用于各种复杂形状的PCD刀具制作,具有以割代磨的技术特点。     

聚晶金刚石电火花磨削试验的人工神经网络建模

聚晶金刚石(PCD)由于具有高硬度、高耐磨性和抗腐蚀性等优良的特性,其应用范围日益广泛,但是其成型加工非常困难。目前,聚晶金刚石常用的加工方法有机械研磨和电火花磨削,由于机械研磨效率低、金刚石层厚度不均匀等缺点,其应用受到很大限制。而电火花磨削工艺加工效率高,PCD平面度易于控制,近年来得到了迅速的发展。电火花磨削工艺主要参数如工件极性、脉冲宽度、脉冲间隔、峰值电压和峰值电流对工艺指标金刚石材料去除率(MRR)均有影响,而一般的方法难以确定工艺参数与工艺指标的关系,本文建立了电火花磨削参数和金刚石材料去除率的人工神经网络模型,该模型对未知工艺条件下的预测结果最大误差为14．29％,基本满足工程实际的需要。     

天然金刚石刀具前刀面的表面粗糙度控制技术

介绍了金刚石刀具的发展和技术特点,设计了一种天然金刚石刀具前刀面表面粗糙度修磨控制方法,并通过工艺实验完成了对金刚石刀具的修磨。结果表明:验证了(100)面的金刚石的难磨方向,沿此方向加工后金刚石的表面粗糙度值较低、磨削热较多;易磨方向表面粗糙度较差、磨削热较少。优化修磨角度修磨后,金刚石刀具前刀面表面粗糙度R_a值可达0.3 nm,将其应用在超精密切削中效果良好。      

木工聚晶金刚石刀具高效加工设备及工艺

利用电火花线切割加工技术特点,结合木地板行业聚晶金刚石刀具加工需求,研制出一种适用于木地板行业聚晶金刚石刀具加工的往复走丝电火花线切割机床。针对该聚晶金刚石刀具加工的主要技术要求,对机床的机械结构、脉冲电源、控制系统等进行了整体设计开发,使其具有较好的加工精度和表面粗糙度。     

金刚石砂轮的成形方法

为了满足单件小批量地生产用于加工硬质合金螺纹刀具的金属基金刚石成形砂轮的需求,在原有的电火花加工金属基金刚石成形砂轮的方法上提出一种新的成形金刚石砂轮的加工方法。采用实时检测、实时控制和两轴联动全闭环数控系统单刀加工成形石墨电极,再用电火花加工方法加工出成形金刚石砂轮。并通过实验验证了成形石墨电极的加工精度。此方法能够满足单件小批量生产成形金刚石砂轮的需求。     

Mechanism of material removal in electrical discharge diamond grinding

The paper presents the mechanism of material removal in electrical discharge diamond grinding, which integrates electrical discharge machining and diamond grinding for machining electrically conducting hard materials. The role of current and wheel speed on the material removal rate, the grinding forces and power is studied to elucidate the issue. The spark discharges thermally soften the work material in the grinding zone, and consequently decrease the normal force and the grinding power. The improved grinding performance is due to continuous, in-process dressing and declogging of the wheel surface.     

基于灰色关联理论的RB-SiC陶瓷电火花机械复合磨削工艺参数优化

开展反应烧结碳化硅陶瓷电火花机械复合磨削试验，分析砂轮参数、磨削参数以及放电参数对陶瓷表面粗糙度、材料去除率、砂轮磨损率以及法向磨削力的影响规律。结果表明:与普通磨削相比，电火花机械复合磨削能提高RB-SiC陶瓷的材料去除率，且有效降低磨削时的法向磨削力；但过高的放电能量会造成砂轮的严重磨损，导致材料去除率和磨削表面质量降低。基于灰色关联理论和正交试验对工艺参数进行优化，并开展试验对优化结果进行验证。结果表明:优化后的工艺参数能有效提高材料去除率和磨削表面质量，并降低法向磨削力和砂轮磨损率。      

超硬磨料砂轮不同介质中电火花修整试验研究

超硬磨料砂轮的电火花修整受到极间放电间隙的限制,采用传统的放电介质条件难以达到粗粒度砂轮的修整要求。为此,结合混粉放电加工机理,提出混粉介质中的电火花修整方法,进行压缩空气、去离子水雾和混粉去离子水雾3种介质及不同放电参数下的放电间隙对比试验研究,并开展金刚石砂轮修整和工件磨削试验。试验结果表明:混粉介质电火花修整的放电间隙最大,能提高粗粒度青铜结合剂金刚石砂轮的修整效率,同时优化砂轮修整后的表面形貌、磨粒突出状况和磨削性能。在开路电压为90 V、峰值电流为13.33 A及占空比为50%的最佳放电参数下,混粉介质的电火花修整效率与前2种介质相比可提高28.2%～50.0%;且加入的SiO₂粉末使砂轮表面的Si元素分布更均匀、含量更高,进而提高其耐磨性。      

聚晶金刚石电火花超声机械复合加工技术研究

聚晶金刚石具有优良的力、热、化学、声、光、电等性能,在现代工业、国防等领域中得到日益广泛的应用。但是,聚晶金刚石硬度高,耐磨性好,其成型加工非常困难,超声电火花机械复合加工技术是一种有效的加工方法。本研究在分析电火花超声机械复合加工原理的基础上,采用青铜结合剂金刚石砂轮实现了聚晶金刚石的超声电火花机械复合加工。实验分析了超声电火花机械复合加工过程工艺参数与加工效果之间的关系,结果表明,脉宽、脉间、峰值电流、超声振幅、开路电压等参数对复合加工过程工艺结果的影响程度较明显。     

Development of an ultrathin BD-PCD wheel-tool for in situ microgroove generation on NAK80 mold steel

This study presents the development and application of an ultrathin diamond wheel-tool that combines in situ reverse RWEDM (rotary wire electrical discharge machining) with in situ HSFSG (high-speed and fast-shallow grinding) technique for directly generating precision microgrooves onto NAK80 mold steel. The mechanism for reverse RWEDM involves the brass wire being located beneath the disk workpiece to upwardly machine it by spark erosion. The method is employed for thinning a diamond wheel-blank made of boron-doped polycrystalline composite diamond (BD-PCD). The good electrical conductivity of BD-PCD allows for an ultra-thin grinding-edge of 5-μm thickness to be produced on the wheel blank. The HSFSG technique is used to successfully grind micro-grooves in NAK80 mold steel. The method overcomes the traditional obstacles to using diamond to machine steel by having excellent metal removal rates. Experimental results prove the precision of the microgrooves generated. Nanometric grinding depth results in much less friction allowing for the cold machining conditions and preservation of diamond's sp³ bond structure. The grinding-edge has an extremely low wear rate of just 0.1 μm per 280 mm of grinding. The factors influencing formability, thermal machinability, graphitizing of diamond and the wear process of the BD-PCD wheel-tool are discussed in detail.     

超精密晶圆减薄砂轮及减薄磨削装备研究进展

在芯片制程的后道阶段,通过超精密晶圆减薄工艺可以有效减小芯片封装体积,导通电阻,改善芯片的热扩散效率,提高其电气性能、力学性能。目前的主流工艺通过超细粒度金刚石砂轮和高稳定性超精密减薄设备对晶圆进行减薄,可实现大尺寸晶圆的高精度、高效率、高稳定性无损伤表面加工。重点综述了目前超精密晶圆减薄砂轮的研究进展,在磨料方面综述了机械磨削用硬磨料和化学机械磨削用软磨料的研究现状,包括泡沫化金刚石、金刚石团聚磨料、表面微刃金刚石的制备方法及磨削性能,同时归纳总结了软磨料砂轮的化学机械磨削机理及材料去除模型。在结合剂研究方面,综述了金属、树脂和陶瓷3种结合剂的优缺点,以及在晶圆减薄砂轮上的应用,重点综述了目前在改善陶瓷结合剂的本征力学强度及与金刚石之间的界面润湿性方面的研究进展。在晶圆减薄超细粒度金刚石砂轮制备方面,由于微纳金刚石的表面能较大,采用传统工艺制备砂轮会导致磨料发生团聚,影响加工质量。在此基础上,总结论述了溶胶–凝胶法、高分子网络凝胶法、电泳沉积法、凝胶注模法、结构化砂轮等新型工艺方法在超细粒度砂轮制备方面的应用研究,同时还综述了目前不同的晶圆减薄工艺及超精密减薄设备的研究进展,并指出未来半导体加工工具及装备的发展方向。