数控快速点磨削技术及其应用研究

介绍了快速点磨削技术的发展现状及工艺特征,分析和研究了快速点磨削机理和材料去除机制。研究结果表明,砂轮的磨损机制不同于一般外圆磨削,磨削过程具有较高的绿色加工性能,通过合理控制磨削参数和磨削条件,该项技术可应用于一些难加工材料和复杂回转表面的高质量磨削加工。由此提出了在这些领域开展应用研究的重点内容,以及推广和开发此项技术的意义。     

石英玻璃的化学机械磨削加工

为了实现石英玻璃基板的高效、高质量加工,进一步改善光掩模设备的性能,进行了石英玻璃化学机械磨削(CMG)加工技术的研究。通过在磨削过程中主动增强磨粒、结合剂以及磨削液与工件的化学反应,并使化学反应与机械去除作用形成动态平衡,从而消除因材料脆性去除而造成的表面损伤等,实现了大口径玻璃工件的高表面质量、高形状精度的加工。针对石英玻璃CMG加工的特点,开发了CMG专用砂轮及磨削液,利用正交实验法优化了石英玻璃CMG加工工艺参数,分析了CMG加工过程中磨削压力、砂轮转速、磨削液流量、pH值等因素对加工表面粗糙度及加工效率的影响,并利用优化后的工艺参数加工得到了Ra为0.795nm的石英玻璃表面。加工后基板的光学性能和化学机械抛光(CMP)加工基板的光学性能相同,能够满足光掩模设备的性能需求。     

电火花机械复合磨削技术的研究进展

电火花机械复合磨削集合了机械磨削和电火花加工两种加工工艺,能够提高加工效率和加工质量,广泛应用于导电难加工材料的加工。本文对电火花机械复合磨削机理和研究现状进行了系统阐述,在分析现有研究成果的基础上,针对大口径Si C反射镜非球面成形磨削中存在的加工效率低、砂轮磨损严重等问题,提出了将电火花机械复合磨削应用于大口径Si C反射镜非球面成形磨削加工的观点,以提高其成形加工效率。     

数控快速点磨削技术及其应用

快速点磨削(Quick-Point Grinding)是一种先进的超高速磨削技术,它集成了超高速磨削、CBN超硬磨料及CNC技术,在加工轴类零件场合具有优良的性能.介绍了快速点磨削技术的发展现状及工艺特征,分析了快速点磨削机理和材料去除机制.结果表明:砂轮的磨损机制不同于一般外圆磨削,磨削过程具有较高的绿色加工性能;通过合理控制磨削参数和磨削条件,该项技术可应用于对一些难加工材料和复杂回转表面的高质量磨削加工,由此提出了在这些领域开展应用研究的重点内容, 以及推广和开发此项技术的意义.     

基于固结磨粒的单晶蓝宝石自旋转磨削加工方法

利用固结磨粒自旋转磨削加工方法，通过金刚石磨削和化学机械磨削实现了蓝宝石晶片的高效、高质量平坦化加工。采用不同磨粒粒径的金刚石砂轮实现了蓝宝石晶片较高的材料去除率或较好的表面质量。开发了高磨粒浓度Cr2O3砂轮，采用化学机械磨削对金刚石磨削后的蓝宝石晶片进行平坦化加工。实验结果表明，化学机械磨削能够去除金刚石磨削的表面和亚表面缺陷，最终获得表面粗糙度Ra＜1 nm、无/微损伤的蓝宝石晶片。通过理论分析单颗金刚石磨粒的磨削力，发现磨粒粒径是影响材料去除率和表面质量的主要影响因素。通过XPS分析证明了Cr2O3和蓝宝石之间的固相反应过程。     

数控快速点磨削技术及其应用研究

快速点磨削(Quick-point Grinding)是一种先进的超高速磨削技术.它集成了超高速磨削、CBN超硬磨料及CNC技术,在加工轴类零件场合具有优良的性能.本文介绍了快速点磨削技术的发展现状及工艺特征,分析和研究了快速点磨削机理和材料去除机制.结果表明:砂轮的磨损机制不同于一般外圆磨削,磨削过程具有较高的绿色加工性能;通过合理控制磨削参数和磨削条件,该项技术可应用于对一些难加工材料和复杂回转表面的高质量磨削加工,由此提出了在这些领域开展应用研究的重点内容.以及推广和开发此项技术的意义.     

硬脆材料磨削力建模研究现状与展望

硬脆材料由于其高硬度、高强度等良好力学性能和物理特性,在国防、机械等领域都有广泛的应用前景。硬脆材料磨削过程主要由塑性变形去除和脆性断裂去除组成,其加工机理分析相对塑性材料磨削过程较为复杂。磨削力作为磨削加工机理研究基本特征参数,与加工表面质量、砂轮耐磨性和材料脆性或者塑性去除的预测等均有紧密联系。本文对硬脆材料磨削力建模进行总结,并针对硬脆材料磨削力研究存在的问题,提出了硬脆材料磨削力研究的方向。     

应用电泳技术塑性磨削硅材料的研究

半导体、光学玻璃及工程陶瓷等硬脆性材料因其独特的物理、机械性能 ,已成为尖端科学技术中应用最活跃的先进材料。世界许多国家在投入大量人力物力开发具有特殊价值的新型硬脆性材料的同时 ,对这些材料的加工技术进行了广泛的研究。硬脆性材料的精密、超精密加工 ,普遍采用磨削、研磨等加工技术。在磨削过程中 ,减少磨粒单刃切除量是减少加工表面微观破损、提高加工精度的发展方向。本文结合塑性方式磨削技术和电泳磨削技术 ,对半导体硅材料进行塑性方式磨削试验研究。一、塑性磨削技术材料的去除机理一般分为脆性和塑性。硬脆性材料的特点…     

Si3N4陶瓷材料的磨削试验研究

通过用树脂结合剂金刚石砂轮对Si3N4陶瓷进行磨削试验，从磨削过程中的磨削力、磨削比能、磨削温度及磨削表面的微观形貌变化等方面，综合探讨Si3N4材料的磨削加工机理。研究结果表明：Si3N4在磨削加工中在磨粒切深较大时主要以脆性断裂方式去除，其磨削温度与材料去除机理有着密切联系。     

合金球面电火花机械磨削复合加工机理与实验研究

随着石油、化工、核电等工业领域的发展,对耐高温、耐高压、耐磨损、抗热冲击球阀的需求越来越高。争对球阀内芯表面通常了喷涂WC、Ni60等高硬度高耐磨材料,而采用传统机械磨削存在加工难,效率低的问题。在分析电火花机械复合加工原理的基础上,提出了电火花机械磨削复合加工球体合金表面的新方法,研究了复合磨削加工机理,通过实验研究表明复合磨削与纯机械磨削加工球体合金表面相比,保证了表面质量,加工效率提高了3倍左右。     

Chemo-mechanical grinding by applying grain boundary cohesion fixed abrasive for monocrystal sapphire

This paper presents a novel fixed abrasive tool namely grain boundary cohesion fixed abrasive pellet (GBCFAP) which is able to provide higher finishing efficiency as well as better surface/subsurface quality of sapphire substrate during the chemo-mechanical grinding (CMG) process. The manufacturing procedures of GBCFAP are introduced in detail in this paper. It is found that the sintering temperature plays an important role to the strength of GBCFAP, and the strength of GBFCAP could be flexibly adjusted by sintering temperature. The experiment result suggests that the recommended sintering temperature ranges from 600 to 650 °C according to current CMG conditions. Meanwhile, comparing with conventional resin bound CMG wheel, 600 °C sintered GBCFAP CMG wheel performs better in terms of material removal rate and surface/subsurface quality since the chemical effect and mechanical effect during CMG process are well balanced. Meanwhile, the solid phase reaction between sapphire and Cr₂O₃ abrasive is demonstrated by TEM observation and XPS quantification.     

难加工材料高效精密磨削技术研究进展

针对难加工材料特点,分析了典型难加工材料的磨削特性,综述了缓进给磨削、精密超精密磨削在难加工材料磨削加工领域的国内外研究进展。介绍了高效深磨技术的原理及其在难加工材料磨削中的应用现状,指出高效深磨技术能够实现对难加工材料的优质而高效的加工,具有广泛的应用前景,并指出了高效深磨技术应用于难加工材料磨削加工的进一步研究方向。     

[表面强化及损伤机理]钢轨打磨机理研究进展及展望

综述了钢轨打磨过程中材料的去除机理,主要包括钢轨打磨时材料的去除模型、钢轨打磨温度场,并在此基础上介绍了不同打磨参数、打磨磨石与打磨工况下钢轨材料的去除行为,提出了钢轨打磨效率和打磨质量相互作用机制,总结了钢轨打磨对轮轨滚动接触疲劳的影响因素。提出了未来重点研究方向建议：开展针对磨石特性（如磨料成分、结合剂、粒度、硬度、气孔等）的研究,研发适合我国钢轨的打磨磨石,以提高打磨作业效率和质量,降低打磨作业成本;进一步开展其他特殊工况下的钢轨打磨试验;将钢轨打磨与其他铁路维护作业相结合,在保证轮轨接触状态良好的条件下延长钢轨使用寿命。     

磨削加工技术的发展及现状

介绍了磨削加工技术的起源及其在国内外的发展现状,提出了目前高速和超高速磨削是提高磨削效率、提高工件表面粗糙度和零件加工品质的先进加工技术;分析了磨削加工技术的机理、优越性和影响因素;阐述了磨削加工技术的发展前景.     

机器人打磨铸钢件的效率与打磨力研究

对于给定材料与工况环境,磨削效率和砂轮磨削力只与磨削深度、砂轮线速度和工具进给速度3个因素存在直接关系,而磨削效率可由单位时间磨除材料的体积表达。基于自主设计的一套工业机器人打磨系统,针对铸钢材料通过四因素多水平正交试验法,找出了最高磨削效率下各因素的参数值,并分析了磨削参数对磨削力影响的敏感性。通过实时采集机器人关节电机和磨削工具电机的工作扭矩值,计算出砂轮在不同磨削参数下的磨削力值,并利用多元线性回归分析方法,得出针对铸钢材料的磨削力经验公式。研究内容对机器人在铸钢件磨削过程中的控制参数设定,以及磨削工具结构的进一步优化设计,提供了有益的参考。     

ELID磨削工艺参数对磨削力的影响

小口径非球面玻璃透镜因具有极高的成像质量和成像分辨率而被广泛应用于中高档镜头中。在线电解修整(Electrolytic In-Process Dressing,ELID)磨削作为高效的镜面磨削方法被广泛应用于硬、脆等加工材料的镜面磨削。在精密平面磨床上安装喷嘴电解ELID磨削系统对硬质合金材料进行了喷嘴电解方式ELID磨削试验研究。实验分析了磨削力随着砂轮转速、工作台进给速度、磨削深度三个磨削工艺参数变化的规律。同时,相同的磨削参数下,比较喷嘴电解方式ELID磨削和普通磨削的磨削力研究。试验结果表明,喷嘴电解方式ELID磨削能明显降低磨削力,与普通磨削相比较,能更好的实现硬质合金材料的超精密磨削加工。     

超硬复合材料研磨设备改造及研磨工艺参数分析

通过对YJ2M9B研磨机进行改造,实现了单面、双面研磨的自由切换,并成功用于双面异质且可加工性差别大的超硬复合材料的研磨加工,可显著提高超硬复合材料研磨加工效率和质量。分析了研磨剂、研磨压力、研磨速度、研磨轨迹等工艺参数对研磨效率和质量的影响;采用正交试验确定了最佳研磨参数。     

Study on high-speed grinding mechanisms for quality and process efficiency

This paper focuses on the mechanism of high-speed grinding to achieve quality and efficiency for ceramics. The criterion of the brittle–ductile removal transition of ceramics is calculated and analyzed. The effects of the wheel velocity on the specific grinding forces, energy, and specific material removal rates were investigated. The influence of the wheel velocity on the surface integrity was studied in the terms of surface roughness by a 3D optical profilometer, scanning electron microscopy, respectively. The ductile removal mechanism of brittle material was validated experimentally. High quality and efficiency of grinding for SiC can been attained with high-speed grinding due to the understanding of the characteristics and mechanism for ductile grinding of brittle materials with high-speed grinding. Furthermore, based on the high-performance grinding mechanism, reasonable definitions on high-speed grinding are proposed.