固结磨料研磨K9玻璃表面粗糙度模型

表面粗糙度模型是研磨过程设计和工艺参数选择的重要依据,K9玻璃是应用最广泛的光学材料之一。建立研磨K9玻璃表面粗糙度模型有利于提高加工效率、节约生产成本。简化固结磨料研磨过程,基于研磨垫表面微结构,计算研磨过程中参与研磨的有效磨粒数和单颗磨粒切入工件深度,利用研磨过程中受力平衡,建立固结磨料研磨K9玻璃表面粗糙度模型。采用不同磨粒粒径和不同磨料浓度的固结磨料研磨垫以及不同压力研磨K9玻璃验证表面粗糙度模型。结果表明：固结磨料研磨K9玻璃的表面粗糙度与磨粒粒径、研磨压力1/3次方成正比,与研磨垫浓度2/9次方成反比。表面粗糙度理论值与试验值随研磨压力、磨粒粒径和研磨垫浓度的变化趋势吻合。利用该模型能够成功预测固结磨料研磨K9玻璃表面粗糙度,指导研磨过程设计及加工过程中研磨垫和工艺参数的选择,可靠性高。     

研磨压力对固结聚集体磨料垫自修正影响

固结磨料研磨过程中磨料的微破碎是实现固结磨料垫自修正特性的主要途径,研磨压力是影响磨粒微破碎的关键参数。选用单晶金刚石和聚集体金刚石作为磨粒制备固结磨料垫,在15 kPa压力下以石英玻璃为加工对象进行研磨实验,比较两者的材料去除率及加工稳定性;制备了4种陶瓷结合剂含量的聚集体金刚石,并制备成固结聚集体金刚石磨料垫,探索了不同压力下的固结聚集体金刚石磨料垫的自修正性能;分析了研磨后的工件表面粗糙度和表面微观形貌。结果表明:采用固结聚集体金刚石磨料垫,研磨后工件表面粗糙度低,去除效率稳定;在15~21 kPa的压力下,结合剂含量次高的聚集体金刚石研磨效率高,材料去除率达到8.94~12.43μm/min,加工性能较稳定,研磨后的工件表面粗糙度R a在60 nm左右;在3.5~7 kPa压力下,结合剂含量次低的聚集体金刚石研磨性能较稳定,材料去除率在2.67~3.12μm/min,研磨后的表面粗糙度R a在40 nm左右。高结合剂含量的聚集体金刚石磨粒更适合高研磨压力条件,而低结合剂的聚集体金刚石磨粒更适合于低研磨压力。     

固结磨料研磨的材料去除率建模及仿真研究

通过对固结磨料研磨过程作适当简化和假设,在磨粒尺度下,依据磨粒的受力平衡条件,建立工件的材料去除率模型,并用MATLAB软件进行数值模拟,分析影响固结磨料研磨材料去除率的因素,得出结论:固结磨料研磨的材料去除率分别与磨料粒度、研磨外加载荷的二分之三次方及工件与研磨盘的相对速度呈正比,与磨料的体积分数成反比,因此可以通过增加磨料粒度、外加载荷和研磨盘的转速来提高材料去除率。     

散料研磨工艺对工件表面质量及材料去除率的影响

通过实验探讨了散料研磨过程中磨料种类、磨料粒度和研磨剂装入量等工艺参数对工件表面质量和材料去除率的影响.实验结果表明,随磨料粒度的增大,工件表面粗糙度值、残余应力和材料去除率增大;采用相同粒度磨料研磨,磨料的硬度越高,工件表面残余应力和材料去除率越大.硬度高、脆性大的磨料,可有效减小研磨表面粗糙度值;随研磨剂装入量的增大,表面残余应力减小.对工件表面粗糙度和材料去除率而言,研磨剂装入量有一最佳值,装入量过小或过大,均会降低工件表面质量和研磨效率.     

外圆超声振动研磨Al2O3陶瓷的去除率研究

研究了Al2 O3 陶瓷试件的超声振动研磨特征 ,分析超声研磨中加工参数与试件材料去除率的关系。经研究得出 :在相同的加工条件下 ,超声振动研磨加工比普通研磨加工 ,材料去除效率高 ,去除率随工件转速的增加而增加 ,随着转速的增加 ,去除率的斜率有所下降 ;保证材料去除率达到最大的研磨压力存在一个最佳值 ;粗粒度油石研磨加工去除效率较细粒度的高 ;细磨粒油石超声研磨工件表面粗糙度值小于粗磨粒研磨工件。同时与普通研磨相比较 ,超声研磨加工不仅效率高、且加工工件表面粗糙度值较小。     

蓝宝石基片的单面研磨工艺研究

为了实现蓝宝石基片的快速平坦化,对蓝宝石基片进行系统的单因素单面研磨试验,研究了磨料种类、磨料粒径、研磨盘转速、研磨压力以及磨料质量分数等研磨工艺参数对蓝宝石基片材料去除率和表面粗糙度的影响规律。试验结果表明:金刚石磨料适合蓝宝石基片的单面研磨;随着磨料粒径的增大,材料去除率逐渐增大,表面越来越粗糙;随着研磨盘转速的增大,材料去除率先增大后减小,表面粗糙度值在20～60 r/min区间变化不大,稳定在Ra 0. 12～Ra 0. 13μm之间,而在60～100 r/min区间波动较大,当研磨盘转速为60 r/min时,材料去除率最大;随着研磨压力的增大,材料去除率逐渐增大,而表面粗糙度值越来越低;随着磨料质量分数的增大,材料去除率先增大后减小,表面粗糙度先增大然后趋于平缓,当磨料质量分数为3 wt%时,材料去除率最大,且表面粗糙度值相对较小;最后通过正交试验优化了工艺参数,在优化的工艺条件下依次选用粒径为W40、W14、W3的金刚石磨料对蓝宝石基片进行粗研、半精研及精研,取得了表面粗糙度为Ra 7. 9 nm的平坦表面。     

固结磨料研磨铝合金工艺研究

通过建立单粒磨料切削铝合金的受力模型,利用研磨过程中工件的受力平衡,计算单粒磨料切入工件的深度,从而建立粗糙度数学模型。并以该模型为基础,利用Matlab软件进行参数分析,讨论磨粒大小、研磨压力和磨粒浓度对表面粗糙度的影响,并进行了实验验证。结果表明:该模型准确预测了最后的表面粗糙度,为研磨铝合金工件提供了重要参考依据。     

基于响应曲面法的YG8硬质合金刀片化学机械抛光工艺参数优化

为了快速确定YG8前刀面抛光的最佳工艺参数,提高加工效率和精度,利用响应曲面法对YG8硬质合金刀片抛光工艺进行优化试验研究。通过单因素试验确定抛光转速、抛光压力、磨粒粒径和磨粒浓度的水平,并对4个工艺参数进行中心复合设计试验。建立了材料去除率RMR和表面粗糙度Ra的预测模型,基于响应曲面法优化工艺参数获得最佳工艺参数为抛光转速65.5 r/min、抛光压力156.7 kPa、磨粒粒径1.1 μm、磨粒浓度14%,此时得到了最小表面粗糙度预测值Ra=0.019 μm,材料去除率RMR=56.6 nm/min。试验结果表明,基于响应曲面法的材料去除率与表面粗糙度预测模型准确有效。     

硬脆性材料用柔性磨具研磨的加工表面粗糙度建模

通过分析磨粒与工件表面的作用过程,建立了硬脆性材料柔性磨具加工表面粗糙度的理论预测模型.以橡胶结合剂金刚石研磨盘为柔性磨具、蓝宝石衬底为工件,在不同弹性模量、磨粒浓度、磨粒粒度和研磨压力下开展研磨试验,将不同研磨条件下的表面粗糙度试验值与理论预测值进行比较,发现试验结果与理论模型预测结果的趋势一致,且预测误差为7.71...     

SrTiO3陶瓷基片集群磁流变研磨加工表面特性研究

采用集群磁流变效应研磨加工工艺进行SrTiO3陶瓷基片研磨加工,分析了研磨盘材料、磨粒种类、研磨压力和磨粒团聚等因素对SrTiO3陶瓷基片表面粗糙度和表面完整性的影响。 结果表明:磁流变效应研磨工作液中的SiC、Al2O3和CeO2等磨料的大尺寸磨粒在SrTiO3陶瓷基片研磨加工表面产生的局部大尺寸划痕破坏了加工表面的完整性;采用铸铁研磨盘和SiO2磨料的磁流变研磨工作液研磨加工后,原始表面粗糙度Ra从约1.7854μm下降到0.6282μm,并且表面完整,SrTiO3材料与SiO2磨料之间存在的化学机械研磨过程促进了研磨加工表面性能的改善;研磨压力也是影响研磨加工表面粗糙度和大尺寸划痕的主要因素之一,研磨压力取较小值(1.875kPa）为宜。      

固着磨料加工碳化硅反射镜的材料去除率及表面粗糙度的理论研究

本文基于固着磨料加工碳化硅反射镜的微观作用原理，理论上定量分析探讨了金刚石磨料压入碳化硅工件的深度对材料去除率、光学元件表面粗糙度的影响，分别获得了材料去除率数学模型及粗糙度的仿真计算结果。通过去除率及粗糙度的实验与理论模型的对比结果来看，实验值虽与理论值有偏差，但基本稳定在同一数量级内，由此验证了理论分析的正确性。固着磨料工艺的这一易于理论预测的特性对实际的光学加工有着极为重要的意义，因此这种较为新颖的固着磨料工艺在碳化硅反射镜加工领域内有着广阔的应用前景。     

新型研磨垫对单晶氧化镓研磨的实验研究

为抑制氧化镓晶片在研磨过程中的解理现象,通过NAKAMURA的方法,重新设计、研制一种黏弹性固着磨料新型研磨垫对氧化镓晶片进行研磨实验研究,对比分析其与传统铸铁研磨盘对单晶氧化镓研磨的材料去除率和表面质量的影响规律,结果表明:在同一研磨参数下,采用铸铁盘研磨时,晶片材料去除率较高,为358 nm/min,研磨后晶片表面粗糙度Ra由初始的269 nm降低到117 nm,降幅仅为56. 5%;而采用新型研磨垫研磨时,其材料去除率虽较低,为263nm/min,但研磨后晶片表面粗糙度Ra却降低至58 nm,降幅达到78. 4%,晶片表面质量得到明显提高,为后续氧化镓晶片的抛光奠定了良好的基础,因而新型研磨垫更适合对氧化镓进行研磨。同时,也为氧化镓晶片研磨提供了参考依据。     

不锈钢半固着磨具加工的工艺研究

为获得SUS440不锈钢的低／无损伤加工表面,实现高效加工,本文采用了一种半固着磨具。该磨具能够有效地阻止加工过程中大颗粒磨料对工件表面造成的异常深划痕,实现效率与加工质量平衡。本文使用了800。碳化硅磨料的半固着磨具对SUS440不锈钢进行研磨试验,研究了不同的加工参数对工件表面粗糙度和材料去除率的影响。试验结果显示在27kPa压力、60r／min转速下加工12min后,工件表面粗糙度Rn从250nm下降到50nm,材料去除率保持在1μm／min,实现了高精、高效的加工性能。     

不同粒径金刚石固结磨料抛光硫化锌晶体研究

磨粒粒径是影响抛光最重要的参数之一,是决定加工效率和工件表面质量的关键要素。采用1~3μm、2~4μm、3~5μm 3种粒径的金刚石固结磨料抛光垫加工硫化锌晶体,分析磨粒粒径对工件表面质量和材料去除率的影响。实验结果表明,磨粒粒径对硫化锌晶体的固结磨料抛光影响显著,随着磨粒粒径的增大,固结磨料抛光硫化锌晶体的材料去除率增大,而表面质量变差。2~4μm金刚石固结磨料抛光垫加工硫化锌晶体可同时获得高材料去除率和优表面质量,材料去除率达到100 nm/min,表面粗糙度为4.37 nm。     

锗片的高速机械化学研磨工艺研究

利用机械化学研磨的原理对锗片进行高速研磨。以研磨压力、主轴转速、磨料成分和磨料粒度为影响材料的去除率和工件表面粗糙度的主要因素,进行对比性实验,通过实验分析研究确定了的锗片研磨加工工艺,加工后的锗片能够满足使用需要。     

研磨硬脆材料的金刚石磁性磨料制备

运用化学复合镀法制备了用于硬脆材料研磨的金刚石磁性磨料。采用单因素实验方法研究了铁粉的装载量、金刚石磨粒的浓度以及机械搅拌的速度对金刚石相对含量的影响。通过石英玻璃的平面磁控研磨加工实验测试了制备的金刚石磁性磨料的研磨性能。结果表明,当铁粉的装载量为6 g/L,金刚石磨粒浓度为6 g/L,搅拌速度为300 r/min时,金刚石相对含量较高。金刚石磨粒在Ni-P合金镀层中粘结牢固,分散均匀。通过磁控研磨加工,石英玻璃的表面粗糙度快速地从0.709μm降低到0.138μm,证明了制备的金刚石磁性磨料具有较好的研磨性能。     

研磨工艺对工件表面粗糙度及残余应力的影响

通过试验探讨了研磨过程中磨料粒度、研磨压力和研磨速度等工艺参数对工件表面粗糙度及残余应力的影响。试验结果表明,磨料粒度和研磨压力对工件表面粗糙度的影响较大,而研磨速度的影响较小;研磨使工件表面产生残余压应力,日残余压应力随磨料粒度、研磨压力及研磨速度的增大而增大。     

固着磨料加工碳化硅反射镜的微观理论模型

基于固着磨料加工碳化硅反射镜的微观作用原理,从理论上定量分析了金刚石磨料压入碳化硅工件的深度对材料去除率、光学元件表面粗糙度的影响,分别获得了材料去除率数学模型及粗糙度的仿真计算结果.实验与理论模型的对比结果表明:去除率实验值与理论值走势相同并稳定在同一数量级内;粗糙度实验所使用的W1.5,W3.5,W5等丸片获得的粗糙度理论值与实验偏差分别为5.97%,3.19%,3.59%,由此验证了理论分析的正确性.     

超微粒金刚石和富勒烯研具创建超平滑表面的研究

制备了超微粒金刚石和富勒烯研磨工具,并分别进行了硅片研磨试验,详细分析了两种材料的研磨特性如表面粗糙度的稳定性、磨料粒度对研磨效果的影响以及研磨材料的显微结构等。试验结果表明,使用0~1/8μm粒度的金刚石研具获得的表面粗糙度值大于使用0~1/4μm粒度金刚石研具的表面粗糙度值,这是因为磨粒被粘结剂覆盖所致。研究结果表明,采用富勒烯研具研磨硅片可获得Ra5nm的超平滑镜面。     

光纤连接器端面超声研磨工艺

通过实验研究了光纤连接器端面研磨时,在研磨界面上引入超声波的情况下研磨压力和研磨液对材料去除率和表面粗糙度及连接器性能的影响规律。通过实验得出,单位研磨面积上最佳研磨压力值为0·102N/mm2;在磨料粒度≥1μm时,以水作研磨液的研磨效果比油好,当磨料粒度<1μm时,以油作研磨液的研磨效果比水好;选用适当的工艺参数可获得插入损耗小于0·05dB,回波损耗小于-60dB。