钛酸钡陶瓷基片的双面研抛加工研究

采用氧化铝磨料对钛酸钡(BaTiO3)陶瓷基片进行双面研磨加工,分析磨料粒径、研磨压力、研磨盘转速、磨料浓度以及研磨液流量等研磨工艺参数对基片表面粗糙度和材料去除率的影响。采用双面研磨工艺,依次用W14、W7、W5的氧化铝磨料对钛酸钡陶瓷基片(原始粗糙度Ra0.219μm)在研磨压力3.26kPa、研磨盘转速为37r/min、磨料质量浓度为9%、研磨液流量10mL/min的研磨参数下,进行粗研、半精研、精研,取得了表面粗糙度Ra0.076 6μm的研磨片。对研磨片继续用W0.2SiO2抛光可获得表面粗糙度Ra为6nm的超光滑表面。同时,用激光共聚焦显微镜和扫描电镜观察了不同加工阶段的基片表面形貌,并分析了材料去除机理;采用氧化铝磨料的研磨过程中,材料以脆性断裂去除为主;采用SiO2磨料抛光过程中,工件材料以塑性去除为主。     

圆光栅玻璃的游离磨料研磨抛光加工工艺

用游离磨料对圆光栅玻璃表面进行了研磨抛光实验,讨论了磨粒尺寸、磨料质量分数、加工时间、研磨盘转速、加载压力、抛光垫材料对试件表面粗糙度和材料去除率的影响。研究表明,硬质抛光垫能更好地保持试件的平面度。获得的优化工艺参数组合为:研磨盘转速75r/min;磨料质量分数10%;研磨液流量10mL/min;5μm的Al2O3加载压力0.019MPa,粗研20min;1μm的Al2O3加载压力0.015MPa,精研20min;30nm的CeO2加载压力0.012MPa,精抛10min。在该工艺组合下,获得了表面粗糙度值Ra为3.3nm、平面度为5μm的圆光栅玻璃。     

单晶SiC基片的铜基研磨盘加工特性研究!

采用铜基螺旋槽研磨盘对6H-SiC单晶基片的Si面和C面进行了单面研磨加工,研究研磨压力、研磨盘转速和金刚石磨粒尺寸对SiC基片材料去除率和表面粗糙度的影响。结果表明,单晶SiC的C面和Si面具有明显的差异性,C面更易加工,其材料去除率比Si面大。研磨压力是影响材料去除率和表面粗糙度的主要原因,研磨压力越大,材料去除率越高,但同时表面粗糙度变大,较大的研磨压力会导致划痕的产生。在达到最佳表面粗糙度时,C面加工所需的转速比Si面大。磨粒团聚会严重影响加工表面质量,采用粒度尺寸3 μm的金刚石磨料比采用粒度尺寸1 μm的金刚石效果好,经粒度尺寸3 μm的金刚石磨料研磨加工5 min后,Si面从原始粗糙度R_a 130 nm下降到R_a 5.20 nm,C面下降到R_a 5.49 nm,表面质量较好。      

磨料尺寸对固结金刚石聚集体磨料垫研磨石英玻璃加工性能的影响

石英玻璃的研磨加工是其超光滑抛光加工的前道工序,对其加工效率和最终表面质量影响甚大。针对石英玻璃的硬脆特性,采用固结金刚石聚集体磨料研磨垫,对其高效低损伤研磨加工工艺进行了研究。探索了金刚石聚集体磨粒的一次颗粒尺寸、二次颗粒尺寸、研磨压力和研磨液流量4因素对研磨石英玻璃加工性能的影响,综合优化得到加工效率高和表面质量优的工艺参数。实验表明:采用固结金刚石聚集体磨料研磨垫,当一次颗粒尺寸和二次颗粒尺寸分别为1.0~2.0 μm和20~25 μm,研磨压力为14 kPa,研磨液流量为60 mL/min时,材料去除率达到2.64 μm/min,平均表面粗糙度值R_a为54.2 nm。      

蓝宝石晶片粗磨工艺的研究

采用碳化硼（粒度尺寸61μm）作为磨料配制的研磨液对蓝宝石表面进行粗磨,并研究其工艺。通过单因素实验,选用不同悬浮液、不同研磨压力、不同质量分数碳化硼进行实验。结果表明:当碳化硼磨料质量分数为20%,悬浮液为CM-F系列,研磨液流量250mL/min,研磨盘转速80r/min,研磨时间30min,研磨压力2.8×104 Pa时,研磨效果好,材料去除率可达2.47μm/min,表面无肉眼可见划痕,在OLYMPUS-MX50下观察,晶片表面无明显划伤。      

LED蓝宝石衬底研磨工艺研究

为改善蓝宝石加工工艺,通过金刚石研磨液研磨LED蓝宝石衬底试验,研究了此过程中的工艺参数(研磨盘材质、研磨压力、研磨盘转速等)对材料去除速率和表面粗糙度值Ra的影响。试验结果显示:研磨盘材质以铜质为佳,其最优工艺参数组合为研磨压力20.68kPa、研磨盘转速80r/min。     

陶瓷结合剂研磨盘制备及研磨蓝宝石性能研究

为提高蓝宝石基片的研磨效率和质量,研制2种不同硬度的陶瓷结合剂固结金刚石研磨丸片并制作了相应的研磨盘,对蓝宝石基片进行研磨工艺试验以评估其研磨性能。结果表明:研磨时间延长,蓝宝石的材料去除率(R_MRR)和表面粗糙度(R_a)均逐渐降低最后趋于稳定;研磨盘转速提高,2种研磨盘获得的工件材料去除率均先升高后降低,在研磨盘转速为60 r/min时达到最高,分别为1.81 μm/min和1.27 μm/min,但工件表面粗糙度则持续降低;研磨压力增大,2种研磨盘获得的工件材料去除率持续升高,在研磨压力为34.5 kPa时达到最高,分别为2.03 μm/min和1.49 μm/min,且此时的蓝宝石基片表面粗糙度最低分别为0.165 μm和0.141 μm。对比2种硬度的研磨盘磨损性能可以发现,研磨盘的硬度越高,其材料去除效率越高,研磨盘磨耗比越高,但研磨后的工件表面粗糙度相对较高。      

不同材质磨盘对蓝宝石晶片研磨性能的影响

从实际生产加工的角度,研究磨盘材质和研磨磨料对蓝宝石晶片加工效果的影响。以实际生产工艺进行实验,比较铸铁磨盘、陶瓷复合盘、树脂铜盘和聚氨酯研磨布在使用B₄C或金刚石研磨液时的加工效果、成品率和研磨效率。结果显示:经聚氨酯研磨布研磨的蓝宝石晶片,其表面质量最好,为R_a0.058μm;陶瓷复合盘的研磨效率最高,达到0.305μm/min,且成品率可保持在96.08%。如粗糙度要求较高（R_a ≤ 0.06μm）,则建议使用聚氨酯研磨布搭配金刚石研磨液;如果更强调成本和效率（粗糙度要求R_a ≤ 0.08μm）,建议使用陶瓷复合盘搭配B₄C研磨液。      

氮化铝陶瓷基片的集群磁流变效应研磨加工

采用集群磁流变效应研磨加工方法对氮化铝(AlN)陶瓷基片进行研磨加工,系统地分析了主要工艺参数的影响和最终经过精密研磨后的加工表面形貌特征。结果表明,集群磁流变效应研磨加工方法可以实现对氮化铝(AlN)陶瓷基片的高效率高精度研磨加工,原始表面Ra1.730μm经过粗研10 min和精研30 min后可以达到0.029μm,下降两个数量级。在粗研阶段,选用二氧化硅磨料#4000、磨料体积分数12%、研磨盘转速150 r/min、研磨压力3.5 kPa,可以获得较高的材料去除率和较光滑的加工表面。     

砂浆对固结磨具研磨垫研磨SiC工件的影响

为高效、稳定加工SiC工件,采用碳化硅砂浆辅助亲水性固结磨具研磨垫精研的方法,实验比较砂浆辅助固结磨具研磨垫研磨与传统固结磨具研磨垫研磨的差异,并研究砂浆中碳化硅的颗粒尺寸和质量分数对SiC工件精研去除率和表面形貌的影响。通过测算研磨垫的溶胀率和磨损率,探索碳化硅砂浆的作用机制。结果表明:在砂浆中添加颗粒尺寸为3~5 μm、质量分数为3%的SiC时,精研过程的平均材料去除率为1.424 6 μm/min,工件表面粗糙度R_a为84.6 nm;而没有砂浆辅助精研时,材料去除率为0.040 0 μm/min,表面粗糙度R_a为61.4 nm。碳化硅砂浆的加入能有效提高亲水性固结磨具研磨垫的自修整能力,其自修整能力随砂浆中碳化硅的尺寸和质量分数增大而增强,材料的去除率提高,工件表面质量略降。      

环形磁流变抛光工具的加工性能研究

半球谐振子的加工效率是影响半球谐振陀螺仪应用的主要因素。在环形磁流变抛光方式的基础上,提出平面化类比的简化加工抛光器并探索其加工性能。通过单因素探索试验和正交试验研究磁感应强度、抛光器转速、加工间隙、金刚石粒径等因素对抛光性能的影响。结果表明:使用环形磁流变抛光器抛光熔石英,当磁场磁感应强度较强,抛光器转速350 r/min,加工间隙0.6 mm,金刚石粒径为0.5~1.0 μm时,石英材料去除率为191.2 nm/min,表面粗糙度R_a值为3.31 nm,抛光效果良好。      

二氧化铈抛光液化学机械抛光微晶玻璃的机理及优化

以纳米CeO₂为磨料自制抛光液,研究磨料质量分数、pH值、抛光液流量、抛光盘转速、表面活性剂种类和氟化铵质量分数等因素对微晶玻璃化学机械抛光的影响,分析总结CeO₂在微晶玻璃化学机械抛光中的作用机理,利用原子力显微镜（AFM）检测微晶玻璃抛光后的表面粗糙度。结果表明:当CeO₂质量分数为3%、抛光液流量为25mL/min、抛光盘转速为100r/min、pH=8.0、十二烷基硫酸钠质量分数为0.01%,氟化铵质量分数为0.7%时,抛光后微晶玻璃表面粗糙度（R_a）最低为0.72nm,材料去除速率达到180.91nm/min。      

使用雾化液的K9光学玻璃化学机械磨削

根据K9光学玻璃的物理化学特性,在干式化学机械磨削（chemical-mechanical grinding,CMG）的基础上,用超声雾化方法产生NaHCO₃雾化液参与磨削,研制了适合湿式CMG的磨具,对K9光学玻璃试样进行了化学机械磨削试验,得到了雾化环境下磨削结果最优的CeO₂型磨具。在此基础上,采用正交试验法,对比分析工件转速、磨具转速以及雾化液的pH值对K9光学玻璃表面粗糙度和材料去除率的影响。结果表明:工件表面粗糙度受雾化液的酸碱度的影响最强,磨具转速次之,工件转速最弱;对材料去除率的影响,雾化液的酸碱度最强,工件转速次之,磨具转速最弱。使用适量的雾化液可提高加工质量和速度,消除干式CMG产生的粉尘污染,这种方法适于对K9光学玻璃的精加工。      

外圆纵向磨削工艺对18CrNiMo7–6钢表面完整性的影响

为了探究工件转速 n_w 、磨削深度 a_p和纵向进给速度 v_f等磨削工艺参数对18CrNiMo7–6钢表面粗糙度和表层残余应力的影响,用端面外圆磨床开展其单因素外圆纵向磨削试验。结果表明:随着n_w的增大,工件表面粗糙度R_a先减小后增大,当n_w为120 r/min时,R_a达到最小值,此时工件表面的残余压应力最大;当n_w大于120 r/min时,工件表面残余应力出现起伏。随着a_p的增大,工件表面粗糙度R_a先减小后增大,工件表面残余拉应力随着磨削深度的增大而增大。随着v_f的增大,工件表面粗糙度 R_a先减小后增大,当v_f为210 mm/min时,R_a值最小;且随v_f的增大,工件表面残余压应力逐渐减小,并最终转变为逐渐增大的残余拉应力。      

钎焊CBN砂轮与陶瓷CBN砂轮磨削粉末冶金高温合金的加工性能对比研究

采用钎焊CBN砂轮和陶瓷CBN砂轮进行FGH96粉末冶金高温合金磨削对比试验,从磨削力与温度、表面粗糙度以及砂轮磨损等方面对CBN砂轮磨削性能进行评价。结果表明:钎焊CBN砂轮磨削力接近或低于陶瓷CBN砂轮的; 在较低进给速度下(≤360 mm/min),钎焊CBN砂轮磨削温度与陶瓷CBN砂轮的相近,在较高进给速度下(≥540 mm/min),陶瓷CBN砂轮的磨削温度明显高于钎焊CBN砂轮的; 在正常磨削条件下,钎焊CBN砂轮磨削后工件的表面粗糙度低于陶瓷CBN砂轮的,且表面粗糙度R_a均在0.800 μm以下,平均表面粗糙度R_a分别为0.508 μm和0.529 μm。钎焊CBN砂轮工作面磨粒发生材料黏附、磨耗磨损,磨削表面出现材料涂覆等现象;除磨耗磨损、黏附和砂轮堵塞外,由于磨粒破碎和脱落,陶瓷CBN砂轮易在其磨削表面形成深沟槽,降低磨削表面质量。综合分析发现,钎焊CBN砂轮磨削FGH96的性能要优于陶瓷CBN砂轮的。      

磁力研磨法光整内凹槽底面的工艺参数优化

为提高磁力研磨法光整异形波导管内凹槽底面的研磨效率和研磨效果,解决其难光整问题,采用正交试验法研究钢珠直径、加工间隙、磁极盘转速3个主要工艺参数对表面粗糙度降低率ΔR_a的影响,并采用极差分析和方差分析法对工艺参数进行分析和优化。试验确定的最佳工艺参数组合是钢珠直径为1.0 mm,加工间隙为1 mm,磁极盘转速为800 r/min。采用最佳工艺参数对试样进行研磨抛光,加工30 min后试样表面的大量突起被去除,表面粗糙度值R_a从初始的11.059 μm降至1.513 μm,粗糙度降低率ΔR_a达到最大值86.3%,试样的表面质量得到有效改善。      

磨粒高速流动电解机械复合光整加工方法研究

针对复杂型面金属零件的光整加工,提出磨粒高速流动电解机械复合光整加工方法:采用随电解液高速流动的微小磨粒,通过加工过程中的电化学溶解和磨粒连续微量划擦,改善工件表面质量。通过对比试验分析了复合加工、纯电解加工和纯磨粒高速流动加工等3种方法对加工效果的影响,并用单因素法加工不锈钢工件,分析不同试验因素对工件表面粗糙度的影响。结果表明:采用复合光整加工方法能有效提高光整加工效率,降低工件表面粗糙度,获得较好的加工效果;当加工电压为5 V,加工间隙为2 mm,使用粒径为75~106 μm的Al₂O₃磨粒加工5 min时,工件表面粗糙度可以达到0.17 μm。      

刚玉砂轮缓进深切磨削K444镍基高温合金研究

为评价K444高温合金的磨削加工性能,采用棕刚玉砂轮和白刚玉砂轮进行磨削试验,对比分析其磨削力、磨削比能、磨削工件的表面形貌和表面粗糙度以及砂轮磨损。结果表明:相比于白刚玉砂轮,棕刚玉砂轮的磨削力更小,磨削后工件表面粗糙度低,其表面粗糙度R_a在0.206～0.455 μm,更易获得光滑的磨削表面。对表面粗糙度的敏感度分析发现:2种刚玉砂轮对切深a_p最敏感,其次是工件进给速度v_w,对砂轮线速度v_s敏感度最小;棕刚玉砂轮磨削K444高温合金的砂轮磨损程度更低,当材料去除率R_MRR处于0.3～1.0 mm3/(mm·s)时,2种砂轮的磨损比在1.36～1.40。