单颗金刚石磨粒切削面积的解析

推导了金刚石圆锯片以等角速度作顺时针或逆时针旋转、同时作匀速进给运动时单颗金刚石磨粒切削面积的计算公式 ,并分析了磨粒切削面积与锯切参数的关系     

粗糙界面下不同刻划深度对单晶铜纳米刻划的影响

通过分子动力学模拟方法对粗糙表面单晶铜基体进行了纳米刻划实验。分析了不同刻划深度下的基体材料变形及缺陷分布情况以及刻划过程中摩擦力、正应力的变化。结果表明,随着刻划深度的增大,得到的平均摩擦力和初始正应力极值均随之增大,同时基体材料变形加剧,基体内部各类材料缺陷增多,产生了更多的失效原子。基体应力-位移曲线在刻划过程中呈周期性变化,每次循环所得到的应力极值随着刻划位移不断递减。     

AFM变载荷刻划硅基底的分子动力学研究

基于改进的分子动力学模型,研究了原子力显微镜(AFM)探针在硅表面变载荷刻划的形变特性。利用结构辨认算法显示非晶层的形成,并建立切屑分布的定量评价指标。在此基础上考察刻划速度、针尖半径和探针锥角对刻划效果的影响。结果表明:(1)当刻划速度小于0.3 nm/ps或大于等于1.5 nm/ps时,基底表面的切屑较少,刻划速度对沟槽表面的影响不大;(2)当针尖半径小于等于1 nm时,探针会发生磨损,当针尖半径大于等于1.5 nm时,探针发生弹性形变,针尖半径为2~3.5 nm能达到最佳刻划效果;(3)较大的锥角有利于减少基底表面的切屑分布。     

单颗磨粒刻划氧化镓晶体表面的裂纹成核位置及扩展方向研究

为了分析新一代光电子材料氧化镓晶体在超精密磨削、研磨加工过程中的裂纹成核位置及扩展方向,建立了单颗磨粒刻划氧化镓(010)晶面的弹性应力场模型,分析了氧化镓(010)晶面的脆塑性转变临界切削深度.通过MATLAB软件分析预测刻划氧化镓晶体过程中表面径向裂纹的成核位置及扩展方向,分析结果表明:当切削深度小于临界切削深度时...     

晶体铜微探针纳米刻划的分子动力学建模

分别从分子动力学基本原理、晶体铜原子结构建模和晶体缺陷分析三方面开展了晶体铜微探针纳米刻划的三维分子动力学建模研究。研究结果表明:在合理地选择分子动力学模拟参数的基础上,基于晶体结构、重位点阵和维诺图分别建立单晶铜、双晶铜和纳米晶体铜的原子结构模型,并结合先进的晶体缺陷分析技术,可为系统开展晶体铜微探针纳米刻划的分子动力学模拟提供技术保障。     

固结磨粒金刚石线锯技术的研究

金刚石线锯是一种对硬脆性材料进行精密、窄缝切割技术。其中,固结磨粒金刚石线锯以其切割速度快、耗材成本低及环保等优点被广泛应用于半导体和太阳能电池硅材料的切割加工中。利用目前国内现有的设备和国际上较好的金刚石线锯丝,从切割工艺参数、失效机理等方面对硅材料的固结磨粒金刚石线锯进行了试验和分析,对提高硅材料切割效率与切割质量有一定的指导意义。     

金刚石磨盘磨削的磨粒损伤特性研究

研究了钎焊金刚石磨盘和电镀金刚石磨盘磨削花岗岩的磨粒损伤形式及其与法向磨削力之间的相互关系。实验结果表明，钎焊金刚石磨盘的磨粒损伤形式为磨粒尖端因磨耗变成平台、切削刃破损；电镀金刚石磨盘的磨粒损伤不但具有上述两种形式，同时还有磨粒脱落，因而其使用寿命大为缩短；金刚石磨粒形态对磨削力有较大影响，磨削力的变化加速了磨粒形态的转化。阐述了三种磨粒损伤产生的机理和磨削力变化的成因。     

基于钎焊磨粒有序排布金刚石工具技术的新装备研究

主要介绍了一种新的制备磨粒有序排布金刚石砂轮的装备。此装备是基于高频感应设备和数控机床的优点,把数控机床的精确定位技术利用在了钎焊有序排布金刚石砂轮的制作上,通过编码器的位置控制,实现了在数控机床的连续运动中插入钎焊加热功能,从而可以自行设计磨粒有序排布方式,把磨粒有序的焊接到基体上。避免了传统的手工排磨粒和炉中加热时间长的繁琐工作,为实现了有序排布金刚石砂轮制造的自动化奠定了基础。     

单颗金刚石磨粒磨削SiCp/Al复合材料的仿真研究

利用有限元分析软件Abaqus对单颗金刚石磨粒磨削SiCp/Al复合材料的加工过程进行了模拟仿真,分析了磨削速度和磨削深度对磨削力的影响,研究了工件被磨削后的表面形貌、残余应力分布情况,为优化金刚石砂轮磨削SiCp/Al复合材料的工艺参数提供参考.     

基于有限元与正交试验法的机械刻划光栅研究

在有限元软件DEFORM中建立了金刚石弧形刻刀刻划光栅的数值模型,得到了刻划过程的刻划力曲线。通过数值模拟和正交试验方法,对刻划过程的4个主要因素(刃口半径、主刃轮廓半径、方位角、刻划速度)进行了分析,得到了各因数对刻划力的影响次序及显著性。极差分析表明:方位角对x向刻划力影响显著,主刃轮廓半径对y向、z向刻划力影响显著。最后采用综合平衡法进行结果评定,确定了光栅机械刻划的合理方案。     

刻划光栅中刻划刀的刃口半径影响研究

刃口半径是金刚石刻划刀的重要参数之一,影响光栅的衍射效率、刻划刀的刻划深度及刻划力。本文利用计算公式分析刃口半径对衍射效率、刻划深度的影响;另外,利用有限元软件模拟光栅的刻划过程,得出不同刃口半径对刻划力的影响曲线,为正确选择刃口半径提供了理论依据。     

柱面图形光学刻划的研究

柱面涂胶问题、刻划间隙的选取及新型光刻掩模板的研制是柱面图形光学刻划需解决的三大关键问题,本文以这三个问题为中心详细讨论了在圆柱面上光刻图形的方法。     

基于PLC的光栅刻划机控制系统研究

光栅刻划机作为衍射光栅最重要的制作手段,其控制系统对获得高精度光栅具有重要影响。设计并实现了以PLC为核心的光栅刻划机的控制系统,控制系统以伺服电机编码器的检测信号作为速度反馈,以光栅尺和读数头信号作为位置反馈,以温度传感器信号为温度反馈,可以极大地提高光栅刻划机的控制精度。控制系统主要包括PLC、伺服电机和伺服驱动器等硬件模块,完成PLC选型后对主要的接口电路进行了设计,并基于LabVIEW软件实现了光栅刻划机的远程监控系统,提高了光栅刻划机的效率。     

单颗金刚石磨粒划擦20CrMnTi材料的划擦力研究

利用单颗金刚石磨粒划擦20Cr Mn Ti齿条试件试验来模拟成形磨削砂粒的磨削过程,采集了划擦过程中的划擦力,分析了划擦法向力和切向力信号的变化趋势,改变划擦深度与进给速度,探讨划擦深度与进给速度对划擦力的影响,研究不同磨粒粒度下的划擦力变化。结果表明:单颗金刚石磨粒划擦20Cr Mn Ti试件时的划擦法向力为驼峰形,而切向力波动更频繁;单颗磨粒的滑擦力随着滑擦深度、进给速度的增大而单调递增;相同条件下磨粒受到的划擦力随着磨料粒度号的增大而减小。     

机械重复刻划工艺的加工硬化试验研究

为了验证机械重复刻划工艺对成形材料加工硬化的影响,分析了机械重复刻划中加工硬化层的组成及试验测试方法,借助扫描电子显微镜(SEM)检测正交刻划所得试样横截面方向的微观组成,研究了加工硬化层的显微组成和加工硬化层深度影响规律;利用显微硬度仪试验方法研究、验证不同刻深组合对机械重复刻划过程中加工硬化层厚度和加工硬化程度的影响关系。     

Box-Behnken试验设计法分析激光诱导金刚石石墨化后材料去除深度研究

金刚石的加工制备一直以来被学术界和工业界高度关注。针对金刚石的高效去除方法——激光加工,研究激光参数对金刚石去除量的影响,并采用Box-Behnken试验设计法建立金刚石去除深度与各激光参数之间的拟合关系式,实现金刚石激光加工的可控去除及预测。     

基于图像处理的单颗粒金刚石曲率半径测定方法研究

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采用优质天然金刚石对研、精磨和钎焊工艺制备单颗粒金刚石磨具,用于研究陶瓷等硬脆材料磨削去除、砂轮磨粒磨损及工件表面损伤形成机理。通过扫描电镜获取金刚石磨粒尖端图像,运用灰质化、直方图均衡化、中值滤波、二值化分割及Canny算子预处理并提取磨粒尖端轮廓边缘。在Photoshop软件中测量图像标尺占据的横向像素数目,绘制不同尺寸的圆形与磨粒尖端轮廓线条内切,多次操作后选择最大内切圆。统计该内切圆半径对应的像素个数,利用代数学基本原理即可求出最大内切圆半径。该方法不依赖专用的小曲率半径精密测量设备,具有较高测量精度与可操作性。
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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。     

光学玻璃SF6变切深刻划试验的研究

脆性材料的脆塑性转变临界切削深度是影响表面加工质量以及生产率的重要因素。光学玻璃属于典型的脆性材料,具有较高的硬度和脆性,使其在金刚石切削加工中的可加工性较差。为改善其加工性能、研究切削液对其临界切深的影响,本文选择不同浓度的Na2CO3溶液为切削液,在有、无切削液作用的不同条件下进行了光学玻璃SF6变切深刻划试验。利用共聚焦显微镜检测了SF6材料的临界切削深度,研究了切削液对临界切削深度的影响。试验结果表明采用Na2CO3溶液作切削液可提高光学玻璃SF6材料的临界切削深度。     

基于图像清晰度检测的光栅刻划平台调平装置

针对制备衍射光栅时刻划平台倾斜导致的光栅槽型误差,提出了一种基于图像清晰度检测与电动倾斜台调节的光栅刻划平台在线调平装置。建立了图像清晰度与光栅刻划平台倾角间关系的模型,应用该模型,控制光栅刻划平台在一定范围内实现了闭环动态调平。对上述理论研究进行了试验验证。试验结果表明,该调平装置简单可行;对于50mm×50mm的光栅毛胚,调平装置可控制刻划平台的水平倾角在4″以内,满足光栅刻划对平台定位精度的要求。该装置既可用于刻划前的调平准备,也可推广应用于光栅刻划过程中的实时检测。