金刚石表面精密研磨机理的研究

金刚石晶体中每个碳原子均以共价键方式与最邻近四个碳原子结合,形成四面体;该四面体在三维空间相互联结,形成等轴面心立方晶系(一种原子密度最高的晶系）。碳原子以这种高密度强共价键方式存在,使金刚石晶体具有很强的结合力、稳定性,同时又具有很强的方向性。从而使金刚石表面具有独特的机械、物理和化学性能,     

动压浮起平面超精加工机理及研具的研究

介绍了动压浮起平面超精加工的基本原理,根据不变形耐磨油淬合金钢超精加工的实践,讨论研究了径向压力分布、油液温度和磨粒选取等因素对超精研质量及效率的影响,最后还提出了若干可供参考的意见。     

超精密金刚石车削正弦波表面的切削力模型研究

基于塑性变形理论,通过理论计算推导出在直角自由切削下金刚石车削正弦波表面时切削力的数学模型,并通过Madab的Simulink工具箱进行了仿真计算。仿真结果显示该模型能够很好的计算和预测切削正弦波表面时切削力的大小及其变化规律。     

树脂金刚石线在硅晶体切片时的磨损形貌研究

树脂金刚石线切割机理在制造领域得到一定程度的研究,但对其磨损情况和磨损机理方面研究较少。采用自制的树脂金刚石线对硅晶体进行切割试验,用扫描电镜观察树脂金刚石线的磨损形貌,并对磨损机理进行初步分析。研究表明：切割完成后,没有明显的树脂层脱落现象;树脂金刚石线的磨损主要表现为金刚石轻微破碎、开裂及整体破碎、金刚石和树脂层间的离隙和脱落。金刚石的轻微破损主要是在机械应力作用下产生,不存在热磨损的过程;金刚石开裂及整体破碎主要是因为金刚石内部本身存在微小的裂纹以及反复作用的切割力而造成的;树脂层的开裂是造成树脂层和金刚石产生离隙的主要原因,产生离隙的金刚石在切割力作用下发生脱落现象。根据树脂金刚石线的磨损形貌及机理分析,应选择内部裂纹少的金刚石,并尽量提高树脂层的强度及硬度。     

金刚石磨具表面磨粒分布形态的定量评价

为了定量评价磨粒在磨具表面的分布形态,采用静态磨刃密度Cs与磨粒分布均匀性CV两个评价指标来描述磨粒在磨具表面的分布信息。针对金刚石磨具的SEM图,对图片进行二值化处理及磨粒质点化,通过对质点的统计获得静态磨粒密度Cs,另一方面,采用泰森多边形法,获取各质点所占据的面积,利用γ分布的变异系数来评价磨粒的分布均匀性CV。利用所提出的两项指标,评价了同一磨具表面及不同磨粒排布磨具表面的磨粒分布形态,结果表明所提出的指标能较好地用于磨粒分布形态的评价。     

弹性梁受轴向和横向冲击对金刚石研磨质量的影响研究

在单晶金刚石的弹性浮动研磨过程中,弹性梁振动对研磨质量有直接的影响。本文主要考虑弹性梁受到轴向和横向冲击后对研磨质量的影响,通过金刚石颗粒与研磨盘之间的相互撞击的作用方式来分析造成金刚石表面缺陷的主要原因。     

金刚石锯切工具使用寿命影响因素研究

人造金刚石以其高硬度、高耐磨性等优良的性能,广泛应用于制造锯切工具.本文分析了金刚石颗粒的磁性、金刚石工具的烧结工艺和焊接工艺、胎体性能对金刚石工具锯切性能及使用寿命的影响.另外,金刚石工具的使用条件也会对其寿命产生影响.     

粗磨粒金刚石珩磨工程陶瓷的表面特征研究

采用粗磨粒金刚石油石对工程陶瓷 (氧化锆 )进行了不同速度下的普通珩磨和超声珩磨试验 ,对获得的不同表面特征以及珩磨速度对表面破碎率的影响进行了分析研究。     

微结构功能表面的金刚石超精密加工仿真与试验

为解决微结构功能表面的金刚石超精密加工过程中,难以经济而灵活地预测表面质量及加工条件对加工表面质量的影响的问题,以自行设计的带有快速伺服刀架的超精密机床为基础,采用Matlab/ Simulink模块建立正弦波微结构功能表面金刚石超精密加工过程的动态仿真模型。利用该模型,不仅可以预测加工表面质量,还可以对加工条件如进给速度、主轴转速对加工表面质量的影响进行仿真进而对加工条件进行优化。通过微结构功能表面的金刚石超精密切削加工验证试验,加工出表面粗糙度约为45 nm、形状精度约为0.65 µm的正弦波微结构功能表面,试验结果表明,该模型的建立对于微结构功能表面的金刚石超精密加工具有重要的指导意义。     

工件旋转法磨削硅片的亚表面损伤分布

集成电路制造过程中,基于工件旋转磨削原理的超精密磨削技术是硅片平整化加工和图形硅片背面减薄的重要加工方法,但磨削加工不可避免会在硅片的表面/亚表面产生损伤,研究磨削硅片的亚表面损伤分布对于分析硅片发生弯曲或翘曲变形的原因,确定后续工艺的材料去除厚度都具有重要的指导意义.采用角度截面显微观测法研究工件旋转法磨削硅片的亚表面损伤深度沿晶向和径向的变化规律及光磨对磨削硅片的亚表面损伤分布的影响.结果表明,无光磨条件下磨削硅片的亚表面损伤深度在整个硅片表面分布不均匀,亚表面损伤深度沿周向在<110>晶向处大于<100>晶向,沿径向从中心到边缘逐渐增大;光磨条件下磨削硅片的亚表面损伤深度在整个硅片表面几乎是均匀的,且光磨后的硅片亚表面损伤深度明显小于无光磨条件下硅片亚表面损伤深度.     

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...     

金刚石型面约束的自由磨粒挤磨修整超硬磨料砂轮方法

针对超硬磨料砂轮存在修整困难的问题,基于金刚石和普通材料在强度上存在巨大差异的特点,提出了一种在金刚石型面约束下将磨粒挤压和修磨相结合的修整方法,其基本原理是:表面有精密形状的金刚石工具通过高速旋转生成具有约束能力的高强度型面,型面通过约束自由磨粒对被修砂轮产生挤压划擦作用破坏砂轮结合剂完成砂轮高效修形,同时通过修整工具高强度金刚石磨料的微研削作用对被修砂轮型面进行进一步精密修磨。对约束型面的形成及自由磨粒在型面约束下挤压和研削作用机制进行了分析,并介绍了挤磨修整系统的构成和特性,对修整力、修磨速度和自由磨粒等参数影响规律进行了初步试验探索,结果表明,自由磨粒型面约束下的挤压能够实现超硬磨料砂轮的快速成形精密修整。     

凝胶结合剂磨粒工具制备及其磨抛性能研究

提出基于溶胶凝胶原理制备大面积细粒度磨削与抛光工具的方法。比较了凝胶结合剂工具与烧结式金属结合剂工具在分散细粒度磨粒方面的效果,并将所制备的凝胶工具用于单晶硅片和天然石材的磨抛加工。结果表明,凝胶工具中磨粒分散的均匀性较烧结式工具有明显改善。与游离磨料加工相比,采用凝胶工具的磨抛加工能够更加高效率地获得更低粗糙度的单晶硅片表面。凝胶工具在加工硬质花岗石材时的材料去除能力不足。但是,在加工大理石材料时能够获得满意的表面光泽度。在初期磨抛阶段,凝胶工具磨损以磨粒磨损方式为主,随着加工过程的进行,会出现一定程度的磨料脱落。     

平面磨削中金刚石砂轮有效磨粒数的研究

采用4个不同排布方式的钎焊金刚石砂轮和1个电镀金刚石砂轮磨削天然黑色花岗石，用薄片热电偶检测磨削弧区温度信号，同时测量了磨床主轴的功率。通过分析温度信号中高频热脉冲的个数，确定金刚石砂轮实际参与磨削的磨粒数量和有效磨粒比，并计算出磨削过程中单颗金刚石磨粒的实际最大切削厚度及其消耗的切削功率。     

磨料水射流切割陶瓷材料的加工表面质量研究

对磨料水射流切割氧化铝陶瓷的加工表面质量进行了试验研究,对磨料水射流切割陶瓷的切口结构形状进行了论述与分析,并分析了工艺参数对加工表面质量的影响。结果表明切口断面从上往下很明显地分成三部分:光滑区、波纹区和破碎区,光滑区的加工表面粗糙度随着水压力的增加、喷嘴横移速度和磨料粒度的减小而减小;靶距增加,表面粗糙度先减小,后增加。     

电镀金刚石工具磨料层与基体分离的研究

针对电镀金刚石工具的绿色回收问题,以热震法为基础,讨论了不同结构工具对热震过程的影响,采用有限元分析软件Abaqus模拟了电镀金刚石钻头的热震过程,分析了工具基体与磨料层之间的应力分布及其变化,并进行了热震试验。仿真结果表明,设置方槽和椭圆槽工具的界面比同位置不开槽工具界面产生更大的应力值,易出现疲劳破坏。试验结果中,在开槽附近的磨料层与基体首先产生了磨料层的脱落,验证了有限元分析的结果,证明具有开槽结构的电镀金刚石工具更易实现磨料层与基体的分离。     

金刚石薄膜磁性研磨抛光研究

表面粗糙度是影响金刚石薄膜广泛应用的主要因素,选择一种合适的抛光方式可以大幅度降低表面粗糙度,以加速其商业化应用的进程。文中针对内孔金刚石薄膜,提出了一种新的抛光方法——磁性研磨抛光。实验结果表明,可有效除去薄膜晶粒外缘的尖角,而且不会造成涂层的损伤,不影响涂层附着力,是一种温和的抛光方法,可以达到比较理想的抛光效果,采用磁性研磨抛光的金刚石涂层铜杆拉丝模,工作寿命比硬质合金模具提高8-10倍,满足了铜杆拉丝对模具内孔表面光洁度的更高要求。     

应用数字图像识别技术检测金刚石砂轮磨粒的凸出高度

提出一种应用数字图像识别技术检测金刚石砂轮磨粒凸出高度的检测方案,并建立了测试系统。该方法利用MATLAB软件编程,对CCD采集的金刚石磨粒数字图像进行图像处理,设定金刚石磨粒的等效形状,计算出磨粒的凸出高度。测试结果表明该方法有效可行。     

混凝土锯切加工过程的基本特征

通过金刚石单颗粒划伤、金刚石单个节块锯切和金刚石锯片锯切系列试验，对混凝土锯切加工过程中的切屑形态和切削区表面形貌，以及切削力等基本特征进行了详细讨论。结果表明：金刚石锯片锯切混凝土的过程表现为高速锯切过程中金刚石锯片的冲击引起混凝土表层断裂破碎，水泥石子等在切削区内层受到金刚石磨粒的微切削作用形成粉屑，以及钢纤维和钢丝发生金属塑性变形断裂或被拔拉而断裂的过程。在粘性水泥粉屑以及金刚石磨粒的挤压作用下，多种形态的切屑易粘结成团，并粘附到混凝土锯切表面和锯片节块上而导致锯片堵塞。