圆柱滚子外圆研磨优化实验研究

为优化圆柱滚子外圆研磨,以正交试验研究工件偏角、工件位置及转速（包括上下抛光盘转速、偏心轮转速和外齿圈转速）对材料去除率、表面粗糙度和圆度的影响。结果表明:工件偏角对材料去除率的影响最显著,转速组合次之,工件位置最小;转速对表面粗糙度的影响最显著,工件偏角次之,工件位置最小;工件位置对圆度的影响最显著,转速组合次之,工件偏角最小。最佳条件为工件偏角0°、工件位置0.8,各转速值分别为-76、84、80和48 r/min。加工15 min后,圆柱滚子的材料去除率可达到0.541 μm/min;表面粗糙度由0.078 μm降至0.045 μm,比初始表面粗糙度降低42.3%;圆度由0.74 μm降至0.41 μm,比初始圆度降低44.6%。      

大粒径SiO2磨粒固结磨具加工蓝宝石试验研究

目的验证大粒径(30μm)SiO_2磨粒固结磨具加工蓝宝石晶片的有效性,优化磨具配方,为实现蓝宝石晶片高效、高质量、低成本加工提供有效参考。方法制作不同配方的氯氧镁结合剂SiO_2固结磨具加工蓝宝石,以去除率、表面粗糙度为评价指标,研究磨粒粒度、结合剂比例、磨粒含量对加工效果的影响。结果 6种不同粒径(均30μm)的SiO_2磨粒固结磨具加工蓝宝石,表面粗糙度均有改善,粒径越小,改善效果越好。结合剂中,活性Mg O、MgCl_2和H_2O三者的摩尔比会影响去除率和粗糙度。磨具磨粒的含量高,去除率高,粗糙度小。结论氯氧镁结合剂中,活性MgO:MgCl_2:H_2O的摩尔比为7:1:16,325#SiO_2为磨粒,磨粒质量占结合剂质量的60%,制作磨具加工蓝宝石,转速210 r/min,加载0.4 MPa,加工3 h,去除率为平均17μm/h,表面粗糙度Ra由初始平均345 nm改善至平均9 nm。     

基于BP神经网络与遗传算法的固结磨具制作工艺参数优化

目的利用BP神经网络技术与遗传算法寻找固结磨具制作最优工艺参数组合,实现固结磨具制作工艺参数的快速寻优。方法设计磨粒粒径、磨粒质量分数、成型压力、烧结温度的正交工艺参数表,按正交表工艺参数制作蓝宝石晶片加工用的Cr₂O₃固结磨具,并且设计不同固化温度下制作的固结磨具的硬度与抗压强度测试试验,验证自制的固结磨具加工的有效性以及固化温度选择的合理性。使用自制的Cr₂O₃固结磨具在抛光机上进行加工试验,测量蓝宝石晶片的去除率和Cr₂O₃丸片的磨削比。综合考虑丸片的磨削效率与使用经济性,将去除率与磨削比采用min-max方法归一化后,乘对应的权重值并相加,得到丸片综合评分Y,作为丸片的评价标准。以磨粒粒径、磨粒质量分数、成型压力、烧结温度为输入,综合评分Y为输出,建立基于神经网络的丸片制作工艺参数与丸片综合评分Y之间的BP神经网络预测模型,并使用决定系数R2评价BP神经网络的训练结果。最后,设计初始化种群个体N、交叉概率Pc、变异概率Pm的正交试验表,基于构建的神经网络,根据正交试验表,使用遗传算法进行制作工艺参数的全局寻优。依据寻优结果制作丸片并进行试验,计算综合评分Y,与预测评分对比。结果构建了4个输入层神经元、12个隐含层神经元、1个输出层神经元的三层BP神经网络。构建的BP神经网络的决定系数R2为0.9313,丸片综合评分Y的预测值与实际值的误差在4%以下,满足工程的实际应用。在给定的工艺参数范围内,在参数组合为初始化种群个体N为80、交叉概率Pc为0.6、变异概率Pm为0.06的条件下,使用遗传算法寻优得到的蓝宝石加工用Cr₂O₃固结磨具最优的制作工艺参数组合为:磨粒粒径10μm,磨粒质量分数88%,成型压力80 MPa,成型温度174℃。丸片综合评分Y的寻优值为94.09,试验得到的丸片平均综合评分Y为89.87,与寻优值的误差为5%。结论BP神经网络可以有效建立固结磨具制作工艺参数与丸片综合性能的预测模型。神经网络结合遗传算法寻优,可以为固结模具制作工艺参数组合的优化选择提供指导意义。     

晶体取向对蓝宝石晶片抛光加工的影响研究

目的 对比分析不同晶向蓝宝石晶圆抛光结果,优化加工参数,探究晶体取向对抛光结果的影响规律.方法 选取A、C面蓝宝石晶片(50.8 mm)为研究对象,采用控制变量法,分别以加工载荷(9.87、14.81、19.75 kPa)和抛光盘转速(20、40、60、80 r/min)为变量,以表面粗糙度Ra和材料去除率MRR为评价指标,对两种晶体取向的蓝宝石晶片进行抛光加工试验,借助3D表面轮廓仪与扫描电子显微镜SEM,对加工前后蓝宝石晶片的表面形貌进行对比,并根据试验结果优化加工参数.结果 A、C面蓝宝石晶片的表面粗糙度与材料去除率,随时间均表现出先快速下降,然后逐渐变缓,最后趋于稳定的趋势.当选取转速60 r/min、载荷14.81 kPa的参数组合时,两种晶片获得目标最小粗糙度和最大材料去除率,最终得到A面Ra=24.874 nm,MRR=3.715 nm/min,C面Ra=2.763 nm,MRR=7.647 nm/min,C面材料去除率为A面的2.1～2.5倍.结论 蓝宝石晶体取向作用对材料加工结果存在显著影响,在相同的加工条件下,相较于A面蓝宝石,C面蓝宝石更容易获得纳米级的表面质量和更高的材料去除率,即C面更易加工.