基于族表的金刚石锯片基体零件库研制

介绍了Pro／E（Pro／Engineer）平台下。采用族表技术建立金刚石锯片基体零件模型数据库的方法和步骤。首先建立金刚石锯片基体父模型，然后创建族表，选择模型中的动态尺寸作为族表的可变参数，最后添加不同规格的基体实例，完成金刚石锯片基体的零件库的建立。调用族表就能自动生成不同规格的三维模型。通过实例进行了演示。     

金刚石砂轮刀片划切过程性能分析与三维建模

介绍了硅片加工过程中三种划片方法。对金刚石砂轮刀片进行了力学分析，应用有限元分析软件建立了砂轮刀片回转模型，得到了刀片的应力图。通过仿真得到，砂轮刀片切向应力总是大于径向应力，切向应力的最大值发生在砂轮刀片孔壁处。并且，应用基于特征的实体造型系统Pro／Engineer，建立了划片机划切过程模拟模型。为进一步基于参数化与智能化的划片机设计打下基础。     

放电参数对电火花修整金刚石砂轮效率的影响

利用电火花工艺对金刚石砂轮进行修整具有明显的技术优势。为了提高其修整效率,探究电气参数对砂轮修整效率的影响,采用控制变量法设计了试验流程,在专用数控机床上利用电火花工艺对金刚石砂轮进行修整。在测量砂轮的修整量时,由于砂轮去除量微小,分别计量砂轮的去除厚度和去除质量,两种方法互相印证,说明结果的正确性。试验结果表明:在一定范围内提高脉冲电源的输出功率,可以提高其修整效率,在一定范围内增加脉冲间隔,反而会提高砂轮修整效率。分析结果可以为提高电火花修整金刚砂轮的效率提供参考。     

类金刚石纤维砂轮的开发及其磨削特性

为了获得高精度加工表面，最近磨具市场上有一种Al2O3纤维砂轮问世^[1]。该砂轮克服了磨粒砂轮中磨粒易于脱落的缺点，但其硬度仍受到一定限制。近十年来，由于类金刚石薄膜具有接近金刚石的硬度、高耐磨性和很低的摩擦系数等优良的机械、物理、化学和光电特性，因而被广泛地应用于精密零部件和涂附刃具的制造^[2]。如果能将类金刚石薄膜形成类金刚石纤维，然后将其代替Al2O3纤维作为磨料，就可以满足纤维砂轮的硬度要求。因此，1999年以来，日本山口胜美教授和中国魏源迁教授成功地将类金刚石纤维植入基体并与树脂结合剂结合，开发了一种类金刚石纤维砂轮^[3-5]。该砂轮中的类金刚石纤维按同一方向排列且与砂轮磨削面相垂直，纤维的端部可用作为切削刃。为了考察这种新型砂轮的磨削特性，本文作者对难加工材料如模具钢SKD11及硬脆材料如硅片、光学玻璃、石英和大理石进行了大量的磨削试验。试验结果表明能获得纳米级加工表面，例如被磨硅片和模具钢的表面粗糙度分别为Ra2nm(Ryl5nm)和Ra2nm(Ry23nm)。     

汽车装焊夹具CAD系统仿真技术的研发

应用先进的ACIS三维几何造型内核进行汽车装焊夹具CAD系统的研究与开发，建立了基于ACIS的产品结构模型，给出了设计过程中对夹具零件进行即时运动模拟的解决方案。     

组合开槽的磨刀砂轮

电镀磨刀砂轮是在金属基体上用电镀工艺使镀层金属粘结住一层人造金刚石磨料而制成的砂轮。这种砂轮基体是金属的,因此可以做成组合结构的。由于制造砂轮采用电镀工艺,     

电镀金刚石砂轮

发明简介 本发明为用电化学法即电镀法制作金刚石砂轮，包括金刚石修整砂轮，磨削或切削用金刚石砂轮。砂轮制作过程如下：砂轮工作层含有金刚石磨料和填料，金刚石磨料和填料被金属结合剂粘结在基体上，金属结合剂的厚度低于金刚石磨粒高度的1／2；用机械法去掉填料；再次用金属结合剂把金刚石磨粒粘结，粘结厚度如要求所示。发明中所用填料尺寸是金刚石磨粒尺寸的1．5～5.0倍。本发明简化了电镀金刚石砂轮的制作过程，并且使金刚石浓度可以调节。     

晶须增强光敏树脂结合剂超薄金刚石切割砂轮片的研究

本文以快速原型制造技术为基础,研究以光敏树脂作为结合剂的超薄金刚石切割砂轮片的快速制造技术。通过在液态光敏树脂基体中加复合晶须的方法,以提高金刚石切割砂轮片结合剂机械性能,研究了REV晶须添加量对金刚石切割砂轮片强度及磨削性能的影响。对单晶硅片的切割加工试验表明,利用晶须增强光敏树脂结合剂可以显著改善光敏树脂结合剂超薄金刚石切割砂轮片的磨削性能。     

单晶金刚石研磨效率试验分析

本文介绍了单晶金刚石刀具研磨方向的选择，同时简单的介绍了单晶金刚石刀具的研磨方法。为了考察单晶金刚石的研磨效率，试验采用陶瓷结合剂金刚石砂轮对单晶金刚石刀片进行研磨。通过改变砂轮转速、砂轮摆动频率、轴向进给量，获得了一些具有对比性的试验结果。通过对试验结果的分析，得出单晶金刚石研磨的各项参数与研磨效率之间的关系，并发现陶瓷结合剂金刚石砂轮的研磨效率比金属结合剂砂轮的研磨效率高。只要采用合理的加工参数，陶瓷结合剂金刚石砂轮研磨单晶金刚石磨耗比低、加工成本低。提高单晶金刚石的研磨效率，研磨加工应该在干研磨状态下进行，并且选好研磨方向。增加砂轮转速、砂轮摆动和轴向进给量可以提高单晶金刚石的研磨效率。     

树脂结合剂金刚石砂轮回收装置的研制

本文利用新研制的回收装置对树脂结合剂金刚石砂轮进行了回收试验，试验表明：此回收装置不仅可回收金刚石，而且也可同时回收铝基体，此项成果已被应用到几家企业的生产之中，并且得到了良好的经济效益，回收装置的研制使树脂结合剂金刚石砂轮的回收技术上升了一个新的台阶。     

圆柱形衬底上高质量金刚石薄膜制备工艺研究

本文以丙酮和氢气为气源，采用优化钽丝排列分布的偏压增强热丝CVD装置对钨丝衬底进行了金刚石薄膜沉积研究。采用扫描电镜(SEM)、拉曼(Raman)光谱等方法检测了金刚石薄膜的质量，分析了沉积工艺对金刚石形核和生长的影响。研究结果分析表明，当直径为1mm的钨丝与热丝之间的最佳距离为4—6mm且反应压力为4665．5Pa、碳源浓度为1．8％时可得到涂层厚度均匀又能覆盖整个钨丝外表面的高质量金刚石薄膜，为以后的自支撑的金刚石薄膜管的制备和回转体刀具的外表面金刚石涂层打下基础。     

微晶/纳米金刚石复合涂层的沉积与表征

采用偏压增强热丝CVD(HFCVD)法,通过引入惰性气体Ar,在经过甲醇新预处理方法处理后的硬质合金衬底表面成功沉积了微晶/纳米金刚石复合涂层。对金刚石复合涂层的表面形貌、成分、表面粗糙度进行了分析和研究。研究结果表明:新的预处理方法能够提高金刚石薄膜与衬底之间的附着强度。Ar的引入使得金刚石薄膜二次形核率更高,颗粒也更加细小,纳米金刚石复合涂层不但具有高的附着强度,而且具有非常低的表面粗糙度。对于拓展纳米金刚石涂层在精密加工领域中的应用具有一定的作用。     

Nucleation and growth of combustion flame deposited diamond on silicon nitride

The effect of substrate temperature (T_s) on the nucleation and growth of diamond on silicon nitride (Si₃N₄) based substrates deposited via the oxy-acetylene combustion flame technique was investigated. The diamond deposits were characterized via scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD) techniques. The nucleation density of the resulting deposits, which was of the order 10⁵ nuclei/cm², was used to approximate the activation energy for heterogeneous nucleation of diamond as32 – 40 kcal/mol. An Arrhenius plot of particle growth rate was used to calculate the activation energy for diamond growth as9.4 and 8.3 kcal/mol in the center and outside annulus of the deposit, respectively. These results suggest that the heterogeneous nucleation of diamond is a highly energetic process and may in fact be responsible for the observed low nucleation density of diamond on Si₃N₄. Thermodynamic analysis of gas/substrate reactions under conventional process conditions predicted that SiC formation, which is known to be a necessary precursor to diamond nucleation on Si, is energetically forbidden. Via kinetic and thermodynamic considerations, a patented in situ multistage deposition technique was developed which yielded continuous diamond coatings on Si₃N₄ substrates without extensive substrate preparation.     

金刚石涂层用硬质合金基体表面预处理研究新进展

从孔隙的形成、界面非金刚石物的形成以及较高残余应力等3个不利方面,分析和综述了影响金刚石涂层与硬质合金基体粘结性的主要因素。着重对浸蚀基体表面除去Co相或浸蚀WC相,在基体与涂层之间形成中间过渡层或中间化合物,基体表面机械或热处理等硬质合金基体表面预处理,改善涂层与基体粘结性的3种方法和途径进行了阐述。     

汽车覆盖件成形仿真中的曲面填充研究(英文)

汽车覆盖件成形仿真中,工艺补充和压料面的生成是模面工程中的重要一步,而各种孔、槽和凹缘的曲面填充工作尤为重要。文章提出了基于环特征和光顺外边界的曲面填充技术。该方法构建在CAD数据的边界表示法和ACIS开发库基础上。该方法可以快速生成满足冲压模拟要求的填充曲面,而且光顺操作的参数是可控的。通过工业复杂成形件的实际计算结果验证了该方法的有效性。     

孕镶金刚石硬质合金基底上沉积金刚石涂层工艺研究

为提高金刚石涂层和基底的结合力,采用化学气相沉积方法在普通硬质合金和孕镶金刚石硬质合金基底上分别沉积金刚石涂层,并通过扫描电镜、拉曼光谱和压痕分析对比研究其结合性能。结果表明:在孕镶金刚石硬质合金基底上可以实现金刚石的同质与异质外延生长;在孕镶金刚石硬质合金基底上沉积的金刚石形核率高,晶形大小均匀,涂层表面平整;孕镶金刚石基底金刚石涂层的结合力优于硬质合金基底金刚石涂层膜基界面的结合力。在孕镶金刚石硬质合金基底上沉积金刚石膜可扩大金刚石涂层的应用范围。      

金刚石复合片的界面形态及性能特点

聚晶金刚石复合片的失效主要发生在金刚石与基体之间的界面处,改变界面的化学组分和形状可以改善复合片的使用性能。本文介绍了几种优质复合片的界面形态及其性能特点。在金刚石层与基体之间添加镀碳的钨片,或在金刚石层外镀上几层金属,可以改善金刚石与基体的不匹配问题;在基体上加工出沟槽或锯齿,使复合片抗冲击性能显著提高;为了避免直线型沟槽的方向性以及降低在尖端出现的应力集中,将沟槽或锯齿做成环形并使其尖角改成光滑的圆角;降低锯齿尖端粘结剂的含量,可使基体与金刚石的膨胀系数和弹性模量更接近而提高热稳定性;把界面做成波浪形,并且使界面与复合片的轴线不垂直,以此来分散应力。     

电镀金刚石线锯快速植砂工艺研究

为了提高电镀金刚石线锯的制备效率,通过金刚石微粉表面化学镀镍、钢丝基体磁化处理等方式改进上砂工艺,结合SEM、EDS及高斯计等研究不同工艺因素对电镀线锯的制备效率及耐用度的影响。结果表明:基体磁感应强度、金刚石质量浓度及上砂时间对线锯制备效率及耐用度有重要影响;采用磁化基体制备线锯的最佳上砂工艺参数为:电流密度5 A/dm2、基体磁感应强度0.6mT、上砂槽金刚石质量浓度15g/L、上砂时间30s、温度45℃。采用最佳工艺参数制备线锯的上砂时间缩减为金刚石及钢丝基体没有处理时制备线锯的上砂时间的1/20,制备效率可提高81%,同时还能保持较高的耐用度。      

Novel diamond conditioner dressing characteristics of CMP polishing pad

A diamond pad conditioner or dresser is required to regenerate the asperity structure of a pad used in chemical mechanical polishing (CMP). A conventional diamond dresser (CDD) is made by attaching discrete diamond grits to the flat surface of a substrate. Although the CDD has regularly distributed diamond grits, the tips of diamond grits are not leveled to the same height. Additionally, diamond grits have different shapes and orientations. A newly designed diamond conditioner, called the advanced diamond dresser (ADD), is made by sculpting a sintered polycrystalline diamond substrate to form identically shaped tips with diamond pieces of equal height, rather than by attaching individual diamond grits to a metal substrate. The dressing characteristics of pad surface textures are compared with those of a CDD. Experimental results reveal that the ADD can create asperities of the pad more uniformly than the CDD. Not only the dressing rate of the ADD is reduced by about 30% but also the stable pad surface texture is formed more quickly than the dressing can be performed using the CDD, extending pad life. The polishing rate of the ADD exceeds that of the CDD. The polishing rate varies with the polishing time, which is less for ADD than for CDD.     

Development of micro co-axial diamond wheel-tool array using a hybrid process of electrochemical co-deposition and RWEDM technique

This study presents a novel hybrid technique for fabricating a multi-edged co-axial micro diamond wheel-tool array. The technique combines an electrochemical process with a RWEDM (Rotary Wire Electrical Discharge Machining) technique to precisely electroform a diamond wheel-blank and then produce a co-axial wheel-tool array. A duplex tank design, containing a mini-tank made of porous aluminium-dioxide material is developed for the electrochemical co-deposition of a nickel-based diamond matrix onto a cylindrical aluminium alloy substrate. Optimal conditions for the co-deposition are examined and tested in the production of the wheel-blank. A small RWEDM mechanism that uses permanent magnet tension braking to maintain wire tension and reduce wire vibration is also proposed. The RWEDM process is used for slicing, truing and dressing the grinding edges of the blank. Experimental findings and machining examples show that the proposed novel hybrid process can successfully fabricate a co-axial diamond wheel-tool with a grinding-edge array that has extremely thin high integrity cutting edges.