窄流道整体叶盘定轨迹数控抛光技术研究

为了实现对窄流道整体叶盘的数控抛光,在采用复杂母线超硬磨料柔性抛光轮的基础上,开展了针对叶盘型面、流道及叶根的抛光轮形状与尺寸设计研究,确定了用于整体叶盘高效率抛光的鼓型抛光轮和球头抛光轮尺寸设计原则,实现了大尺寸鼓形半径的优选。随后,针对型面、流道、叶根圆弧不同区域的抛光需求,利用选定工具对某型号整体叶盘全型面进行定轨迹抛光试验,抛光后表面粗糙度Ra≤0.4μm,完全去除精铣刀纹,达到了替代人工抛光的要求。     

整体叶盘超硬磨料柔性抛光轮几何参数与力学性能分析

整体叶盘是航空发动机关键部件，采用超硬磨料柔性抛光轮的数控抛光已成为替代人工打磨、提高整体叶盘表面质量的有效方式之一。文章以复杂母线超硬磨料柔性抛光轮为对象，分析建立等效直径及抛光力模型，从而实现抛光过程几何参数和力学性能的优化。其中，利用测力仪将抛光轮几何参数转化成力学参数，建立等效参数计算模型，通过关系式反推获得抛光轮的等效直径，从而改善动态直径测量的不准确所带来的抛光去量偏差；设计单因素正交试验测量不同加工参数下的抛光力，及各因素对抛光力的影响规律，进而在抛光轮稳定工作状态下，建立抛光力的经验模型，可用于整体叶盘数控抛光过程中的真实抛光力预测。实验证明，等效直径测量精度较动态测量可提升2.02%，抛光力的实际值和模型拟合值贴合度非常好，相关系数达到0.999。     

难加工航空发动机叶轮叶片抛光技术及其发展现状

叶轮叶片是航空发动机的核心零件,叶轮表面粗糙度及其微观形貌对发动机的压气效率、热导率和推重比等性能指标具有重要的影响。综述了国内外关于航空发动机叶轮叶片和整体叶轮表面抛光技术的研究和发展概况,对砂带抛光、流体磨料抛光和整体叶轮的特种抛光方法的特点及其在叶轮抛光加工中的效果进行了系统的分析。     

硅晶片化学机械抛光材料去除机制与模型

通过分析软质层的形成、作用以及纳米磨料的自身变形对材料去除的影响，改进了CMP过程的接触力学模型；分析了纳米磨料自身变形量对磨料嵌入硅晶片基体材料的深度的影响，以及纳米磨料硬度对抛光表面粗糙度的影响。结果表明：软质层的存在增加了单个纳米磨料所去除材料的体积，且对基体材料有保护作用，减小了纳米磨料嵌入基体材料的深度；纳米磨料的自身变形抵消了纳米磨料嵌入基体材料的切削深度，从而也决定了抛光表面的粗糙度；纳米磨料的自身变形量与纳米磨料的硬度有关，硬度低的纳米磨料自身变形量大，因而切削深度小，抛光后表面的粗糙度值低。     

纳米CeO2磨料在硅晶片化学机械抛光中的化学作用机制

通过分析化学机械抛光过程中软质层的形成及其作用过程，研究了使用纳米CeO2磨料进行化学机械抛光时化学作用的机制。分析表明，软质层是抛光液与硅晶片反应形成的一层覆盖在基体表面的腐蚀层，其硬度比基材小，厚度在几个纳米左右。软质层的存在一方面增大单个磨料的去除体积，增加材料去除速率；另一方面能减小磨料嵌入硅晶片基体的深度，这对于实现担性磨削，降低抛光表面粗糙度，提高抛光质量，以及改善抛光效果都有着重要的作用。     

橡胶弹性拋光轮

机械抛光是利用布轮或毛毡轮的高速旋转和摩擦,及不断添加抛光膏剂,使工件不断被抛光。这虽能满足我厂电位器板条的加工要求,但抛后需用大量的汽油洗净充塞在绕组间的抛光膏剂方可使用。一则绕组缝隙清洗困难;二则需用大量汽油和工时;三则空气污染严重。现在我们将抛光膏剂及磨料混合在橡胶中,制成弹性好、有一定硬度、抛光迅速、抛后不需清洗的弹性抛光轮。配方:5860丁腈橡胶:100克,基体材料;     

新型抛光砂轮

在德国科隆举行的国际五金展览会上展出了不锈钢精加工用的一种新型抛光砂轮,叫做ArtiflexPoly-Disc。该抛光砂轮有一个玻璃纤维增强的背衬板,板上粘接着一圈10mm厚的聚氨脂粘接磨料。该基体被均匀地渗注碳化硅以进行抛光。抛光砂轮仅在变速小磨床或慢速抛光机上使用,可以抛光和超精加工各种金属表     

纳米聚集氧化硅固定磨料抛光布的抛光特性

针对传统磨料的固定磨料抛光布容易在加工表面产生划伤,以及材料去除效率低等问题,提出了采用微米级球形聚集氧化硅粒子的固定磨料抛光布。将纳米聚集氧化硅粒子添加到抛光布中,用pH为10.5的碱性水溶液替代传统的抛光液,进行了Si基板的的抛光加工试验。与传统采用不规则形状天然氧化硅及球形熔融氧化硅固定磨料抛光布进行了比较,得到了纳米聚集氧化硅的固定磨料抛光布的加工特性,并讨论了它的基本参数对加工特性的影响。实验得到了与现行纳米抛光液(重量百分比为3%,pH=10.5)相同的材料去除率,加工表面粗糙度降低了约30%。与传统不规则形状天然氧化硅磨料抛光布相比,纳米聚集氧化硅抛光布的磨料为球形,弹性系数仅为其1.4%~60%,因此不易划伤抛光表面。与熔融氧化硅抛光布相比,纳米聚集氧化硅抛光布在pH为10.5的碱性水溶液中磨料表面可吸附的[-OH]离子提高了25倍,使得液相化学去除作用增大至去除率的70%以上。另外,随着纳米聚集氧化硅的微米粒径的增大,固定磨料抛光布的纳米级加工表面粗糙度几乎不变,但对前加工面表面粗糙度的去除能力明显增大,表现出微米粒径效应。     

整体叶轮磨粒流抛光数值模拟研究

叶轮为航空发动机中的重要部件,其曲面特征会影响航空发动机的进气性,进而影响发动机的动力性。利用计算流体力学方法对磨粒流在不同磨料速度下抛光整体叶轮的加工过程进行了数值模拟,分析了静态压强、动态压强、湍动能、湍流强度和壁面剪切力对磨粒流抛光叶轮研抛作用。从数值云图可知,磨粒流研抛叶片时其顶端的抛光效果要好于其根端,且研抛速度越大,叶轮叶片的抛光效果越好,此研究成果可为利用磨粒流抛光整体叶轮提供了理论基础和技术支持。     

氮化硅陶瓷球化学机械抛光机理的研究

为探究氮化硅陶瓷球化学机械抛光过程及磨料与工件材料的相互作用规律,选用四种不同的磨料对氮化硅陶瓷球进行了抛光实验。通过对抛光后表面粗糙度的检测,讨论了不同种类磨料对工件表面粗糙度的影响。利用SEM观测工件表面形貌,探讨了不同磨料对工件的材料去除方式。采用X射线衍射技术分析了水基CeO2磨料抛光氮化硅陶瓷球后工件表面的化学反应生成物,对化学机械抛光的热力学分析进行了验证,分析了其化学机械作用过程。结果表明,CeO2是抛光氮化硅陶瓷球非常有效的一种磨料,利用水基CeO2抛光液对氮化硅陶瓷球进行化学机械抛光,获得了表面粗糙度Ra为4nm的光滑表面。     

数控抛光中不同运动方式下小抛光盘抛光特性之比较

阐述行星运动与平转动两种运动方式下数控抛光中小抛光盘的工作函数,论述了抛光盘本身在不同运动方式下的材料磨损情况。通过采用计算机对抛光盘工作函数及磨损曲线的模拟将抛光盘的两种运动方式进行了分析与比较。     

基于仿生结构锡抛光垫的抛光接触压力分析

为了让化学机械抛光中晶片接触表面受力更均匀,基于Winkler地基理论及叶序理论设计了一种锡仿生结构抛光垫,并且建立了抛光的接触力学模型和有限元分析模型。通过对抛光晶片表面接触压力的计算,获得了晶片表面接触压力分布,以及各物理参数对压力分布的影响规律。研究结果表明,使用锡仿生结构抛光垫能减小材料横向牵连效应,改善接触压力分布,而且存在使压力分布更为均匀的叶序参数。     

超精密抛光中合适参量抛光粉的选择

在超精密抛光加工过程中,抛光粉参量对抛光质量的影响很大。试验研究抛光粉主要参量随抛光时间的变化规律,得到了适合超精密抛光的抛光粉参量的主要特点。根据抛光原理分析了抛光粉的主要参量对抛光表面的作用机理,提出一种选择适于抛光的合适参量抛光粉的方法。结果表明,利用该方法选择的抛光粉可稳定地加工出高质量的超光滑表面。     

液动压悬浮抛光工具盘承载力的研究

提出一种新型液动压悬浮抛光方法,阐述液动压悬浮抛光的基本原理,通过对结构化单元的划分及其流体液动压力的研究,推导出液动压承载力与抛光液黏度、抛光工具速度、抛光间隙以及抛光工具盘结构参数如单元长度、单元宽度、形状系数等的解析模型.数值模拟研究获得了影响液动压悬浮抛光工具盘承载力大小的主要因素,液动压抛光工具盘的斜面升高比和斜面占长比对承载力的数值大小存在极值条件,承载力与抛光工具盘速度和单元长度成正比,承载力与单元宽度的平方成正比并与加工间隙的平方成反比,单元宽度和加工间隙对承载力数值大小的作用最为显著.     

一种复杂曲面打磨机器人自适应贴合柔性机构研究

针对工程中复杂曲面打磨困难的问题,提出一种能迅速贴合工件表面的柔顺混联式自适应机构,对其工作空间、运动学和动力学工作特性进行了分析研究。利用基于方位特征集的拓扑结构理论求解自适应机构的自由度、耦合度。利用数学应用软件对机构的参数进行数值计算,获得了自适应机构在抛光打磨过程中的工作特性曲线和工作空间模拟图。建立自适应机构的样机模型并进行样机实验,分析了在对模拟的复杂工件曲表面加工时的运动学和动力学特性,实验得出本设计相对传统机型的优势。     

玻璃烫钻多头研磨机研磨轨迹仿真

采用虚拟样机技术,对偏心式玻璃烫钻多头研磨机进行了研磨轨迹仿真。仿真了研磨盘自转转速和工件载盘在不同转速比的情况下,研磨盘上一点相对于载盘的轨迹,取得了在不同转速下的研磨轨迹图形。对仿真得出的研磨轨迹进行分析,并结合研磨技术的要求,得到了理想的研磨轨迹。     

毛刷式机械抛光毛刷磨损及加工效率的研究

毛刷式机械抛光设备根据毛刷安装方式的不同,可以分为两类:横向滚轮式毛刷和纵向盘式毛刷。本文分析了毛刷运动方式,指出毛刷在进入面的加工效率高于毛刷在退出面的加工效率,并从毛刷介质的角度对毛刷磨损进行了研究,把材料的硬度(包括弹性系数,直径,长度)、工作温度和湿度对毛刷磨损速率的影响进行了分析,通过公式D=WL3/0.1473Ed4N指出,毛刷丝的直径越大其硬度越高,磨损速率也越大,毛刷丝越长,硬度越低,同时指出除毛刷丝的硬度以外,在保持其他因素不变的情况下,同种材料下,毛刷丝越硬,磨损越快;温度升高,磨损速率增大,湿度增大,磨损速率减小,但大气环境下,当温度上升,湿度同时上升,这两者变化引起的影响可以相互抵消。本文还通过两类设备加工效率的比较,指出横向滚轮式毛刷适合硬质合金车刀片的切削刃钝化处理,而纵向盘式毛刷适合硬质合金刀片的表面抛光处理。     

钛合金抛光工艺对表面变质层的影响

抛光工艺作为工件加工的最后一道工序,对工件表面质量影响很大。页轮抛光具有高速和自锐特点,能够抛光出高质量的工件表面,因此在航空航天领域应用广泛。本文从页轮抛光钛合金试验出发,研究了页轮粒度、页轮线速度和进给速度对表面变质层的影响。试验结果表明,抛光变质层内均为残余压应力状态,最大压应力层约为200μm;表面出现了加工硬化现象,最大硬化程度和深度分别为14.7%和20μm;微观组织中没有产生明显的晶粒扭曲和细化现象。     

超声波精细雾化抛光石英玻璃的抛光液研制*

为了配制适用于JGS1光学石英玻璃超声波精细雾化抛光的特种抛光液,以材料去除率和表面粗糙度为评价指标,设计正交试验探究抛光液中各组分含量对雾化抛光效果的影响,并对材料去除机制进行简要分析。结果表明：各因素对材料去除率的影响程度由大到小分别为SiO2、pH值、络合剂、助溶剂和表面活性剂,对表面粗糙度影响程度的顺序为SiO2、表面活性剂、pH值、助溶剂和络合剂;当磨料SiO2质量分数为19%,络合剂柠檬酸质量分数为1.4%,助溶剂碳酸胍质量分数为0.2%,表面活性剂聚乙烯吡咯烷酮质量分数为0.9%,pH值为11时,雾化抛光效果最好,材料去除率为169.5 nm/min,表面粗糙度为0.73 nm;去除过程中石英玻璃在碱性环境下与抛光液发生化学反应,生成低于本体硬度的软质层,易于通过磨粒机械作用去除。使用该抛光液进行传统化学机械抛光和雾化化学机械抛光,比较两者的抛光效果。结果表明：两者抛光效果接近,但超声雾化方式抛光液用量少,仅为传统抛光方式的1/7。     

磁场作用下磁性抛光液体的抛光特性及实验研究

介绍了一种基于旋转磁性抛光液体的抛光技术。磁性抛光液体在磁力搅拌器的作用下产生旋转运动,利用外加强磁场作用增大磁性液体的粘度和剪切屈服应力,当加工工件放入磁性抛光液体中,磁性抛光液体与之相接触的工件表面发生磨削,从而达到对工件表面的光整加工。实验详细研究了磁性抛光液体抛光后工件的抛光区内表面粗糙度与抛光时间和位置之间的关系,实验结果表明:旋转磁性抛光液体抛光可以用于对工件进行超光滑加工,抛光时间越长,各处粗糙程度越接近,表面粗糙度越好,并且表面粗糙度比单独用研磨抛光膏的效果好。