陶瓷结合剂金刚石砂轮组织结构对其性能的影响

研究单晶硅片磨削用陶瓷结合剂金刚石砂轮的组织结构对砂轮性能的影响,评估砂轮组织结构对砂轮磨损速率、磨床主轴电流、磨削后的单晶硅片表面粗糙度及其表面形貌的影响。试验结果显示:主轴电流随着砂轮组织中孔隙率的增加呈现下降趋势,从最高的7.0 A降低至6.3 A;砂轮的磨损速率则表现出相反的规律,气孔率最大的砂轮的磨损速率是最小的砂轮的近2倍,分别为2.525 2 μm/片和1.423 8 μm/片;砂轮组织结构对磨削后工件的表面粗糙度影响不大,工件的表面粗糙度R_a值分别为7.67、7.47和7.37 nm;但当气孔孔径过大、孔壁变薄时,会造成磨削工件表面出现深划痕,导致硅片磨削质量恶化。      

固体润滑剂表面金属化及其对Fe基钻头胎体力学性能的影响

自润滑孕镶金刚石钻头可为月球钻探难题提供新的技术方案，但固体润滑剂与钻头胎体之间湿润性较差，会导致胎体物理力学性能下降。研究固体润滑剂MoS₂、WS₂、CaF₂自身材料特性差异及其对表面化学镀覆效果的影响，并探究了固体润滑剂镀覆前后对钻头胎体压入硬度和抗弯强度的影响。结果表明：化学镀可实现对上述3种固体润滑剂的表面镀镍处理，但镀覆效果存在一定差异；在相同体积浓度条件下，MoS₂和WS₂表面金属化能提升自润滑孕镶金刚石钻头胎体的力学性能，但CaF₂的效果不明显。     

磨削速度和压力对单晶硅去除特性的影响

为研究单晶硅磨削损伤,使用金刚石磨块在不同磨削速度和压力下对单晶硅表面进行高速划擦试验,金刚石的粒度尺寸为38~45 μm。通过测量硅片表面粗糙度、亚表面损伤深度和材料去除率,研究磨块的磨削速度和压力对材料去除特性的影响规律。结果表明:相同压力时,材料去除率随磨削速度增加呈先增大后减小的趋势,亚表面损伤深度逐渐变小;随法向压力增大,亚表面损伤深度变化不明显;在5N压力下,表面粗糙度值R_a变化明显,由6.4 μm减小到3.2 μm;而10 N压力下,R_a无明显变化。      

造孔剂含量对树脂结合剂硅片减薄砂轮磨削性能的影响

为改善硅片背面减薄效果,在树脂结合剂硅片减薄砂轮里添加造孔剂。通过体积密度测试、扫描电镜观察和磨削实验,研究造孔剂含量对树脂结合剂砂轮结构和磨削性能的影响。结果表明:随着造孔剂体积分数增加、投料比降低,砂轮内部孔隙率增大;且磨削实验证明造孔剂可以提高硅片的表面质量。当造孔剂添加体积分数在10%、体积密度投料比控制在75%时,树脂结合剂硅片减薄砂轮在磨削过程中具有较好的综合磨削性能,磨削出来的硅片表面粗糙度R_a、R_z、R_y值波动范围小,与其他条件下的砂轮磨削的硅片相比,表面一致性好。      

金刚石砂轮磨削贴膜硅片崩边的研究

用树脂结合剂金刚石砂轮将贴膜厚度为80 μm和160 μm的单晶硅片减薄到400 μm，通过测量硅片边缘的崩边尺寸评价贴膜对硅片加工质量的影响。试验结果表明:硅片贴膜能有效降低硅片碎片率；当硅片未贴膜时，硅片的平均崩边尺寸为3.08 μm，当硅片贴膜厚度为80 μm和160 μm时，硅片的平均崩边尺寸为4.61 μm和3.60 μm；即硅片贴膜磨削对硅片崩边有恶化作用，但该影响较小，用厚膜时恶化程度可控制在20%以内。且用23 μm金刚石砂轮减薄磨削贴膜硅片时，硅片<110>晶向和<100>晶向的崩边尺寸无明显差异。      

树脂金刚石砂轮加工氧化铝陶瓷的磨削工艺试验研究

为改善氧化铝陶瓷的磨削效果,分别使用粒度尺寸125~150 μm和38~45 μm的金刚石制备树脂结合剂砂轮,并进行磨削实验,研究表面粗糙度、材料去除方式和材料去除比例随磨削参数的变化规律,观察并分析氧化铝陶瓷磨削后的表面微观形貌。结果表明:氧化铝陶瓷的表面粗糙度可以达到R_a 0.418 μm,材料去除比例可达到95%;用粒度尺寸38~45 μm的金刚石制备的树脂结合剂砂轮在切深≤ 2 μm,工件移动速度为0.15 m/min加工时,材料由延性域的塑性去除转变为脆性去除。优化后的加工工艺为先以磨料粒度尺寸125~150 μm的树脂金刚石砂轮在切深为4 μm时进行初步加工,再用磨料粒度尺寸38~45 μm的树脂金刚石砂轮进行光磨,可以兼顾高效与精密两方面的要求。      

硅片自旋转磨削损伤深度的试验研究

基于自旋转磨削原理的硅片超精密磨床,采用角度抛光法和分步蚀刻法检测了树脂结合剂金刚石砂轮磨削硅片的损伤深度,利用方差分析法研究了砂轮粒度、工作台转速、砂轮进给率和砂轮转速等磨削参数对硅片损伤深度的影响规律.结果表明:磨削参数对硅片损伤深度的影响程度由大到小依次为砂轮粒度、砂轮进给率、砂轮转速和工作台转速.当砂轮的磨粒尺寸从40 μm减小到4 μm时,硅片的损伤深度从16.4 μm逐渐减小至0.8 μm.在一定的范围内,当其它磨削参数不变时,硅片的损伤深度随着砂轮进给率的增大而增大,随着砂轮转速的增大而减小,随着工作台转速的增大而减小.     

不同晶型金刚石树脂砂轮磨削性能研究

通过磨削试验,从主轴电流、齿高磨损、磨削工件表面质量等方面,研究了单晶、自锐1#、自锐2#金刚石对工件磨削性能的影响。研究结果表明:在各磨削参数相同的条件下,自锐2#金刚石树脂砂轮的工作电流最稳定且最小,砂轮齿高磨损最少,硅片磨削表面质量与另外两种金刚石砂轮相差不大。自锐2#金刚石树脂砂轮总体磨削性能最佳。     

CFRP砂轮与钢基体砂轮高速磨削过程中的动力学特性

为探究CFRP砂轮与钢基体砂轮在高速磨削过程中的动力学特性,在数控凸轮轴磨床上搭建振动测试试验平台,开展磨削过程的动力学特性试验,研究2种砂轮在不同线速度和不同进给速度下的振动信号变化,并测量磨削后工件的表面粗糙度。结果表明:CFRP砂轮主轴系统的各阶固有频率高于钢基体砂轮主轴系统的各阶固有频率,且磨削过程中激发的优势频率处于高频区域。随着砂轮线速度的增大,GCr15工件表面粗糙度随之发生波动,CFRP基体砂轮磨削表面的粗糙度明显变小,较钢基体砂轮磨削表面的粗糙度减小30%～35%。颤振发生前后,CFRP基体砂轮磨削的表面粗糙度由0.089 μm变为0.091 μm,粗糙度增大2.2%;钢基体砂轮磨削的表面粗糙度由0.135 μm变为0.146 μm,粗糙度增大8.2%。在线速度一定的条件下,随着砂轮进给速度的增加,CFRP砂轮和钢基体砂轮磨削的工件表面粗糙度值都有增加,分别为2.4%和2.9%,但相较于砂轮线速度对工件表面粗糙度值的影响,进给速度对工件表面粗糙度值的影响更小。      

线速度对金刚石线锯及硅片表面质量的影响

为了考察线速度对金刚石线锯切割过程的影响,研究了不同线速度条件下金刚石线锯的磨损情况以及硅片表面质量情况,通过SEM及粗糙度仪对切后线材、硅片等进行微观及量化分析。结果表明:线速度由1 300 m/min提高至1 800 m/min,金刚石线锯磨损量由3.5 μm逐渐降低到2.5 μm,降幅为28.6%;金刚石线锯切割硅材料为塑性及脆性模式混合去除,硅片表面的形貌呈现沟槽状、连续划痕并伴随大量凹坑;随着线速度的增加,硅片表面粗糙度逐渐减小,算数平均粗糙度R_a、最大高度R_z以及最大表面粗糙度R_t数值分别下降了33.7%、37.8%、45.6%,表面凹坑数量随着线速度的增大也逐渐减少。      

基于钎焊涂覆的树脂结合剂金刚石砂轮及性能研究

利用钎焊方法对单晶RVD和多晶PDGF1 2种金刚石磨料表面进行涂覆,制备涂覆前后4种磨料的树脂结合剂金刚石砂轮。研究钎焊过程对金刚石磨粒表面形貌和力学性能的影响,并测试不同砂轮加工硬质合金时的磨削性能。结果表明:钎焊涂覆方法可以在金刚石磨料表面有效包覆一层钎料合金涂层,涂层与金刚石磨粒间形成TiC界面结合。与涂覆前磨粒相比,涂覆后RVD磨粒的冲击韧性(TI)值减小了6%,PDGF1磨粒的TI值增大了42%。用钎焊涂覆PDGF1磨料制作的树脂结合剂金刚石砂轮拥有更低的磨削力和更高的磨削比, 但用钎焊涂覆RVD磨料制作的树脂结合剂金刚石砂轮的结果则相反。在相同加工参数下,4种砂轮磨削硬质合金的表面形貌相似,其表面粗糙度在0.50～0.68 μm。      

刚玉砂轮缓进深切磨削K444镍基高温合金研究

为评价K444高温合金的磨削加工性能,采用棕刚玉砂轮和白刚玉砂轮进行磨削试验,对比分析其磨削力、磨削比能、磨削工件的表面形貌和表面粗糙度以及砂轮磨损.结果表明:相比于白刚玉砂轮,棕刚玉砂轮的磨削力更小,磨削后工件表面粗糙度低,其表面粗糙度Ra在0.206～0.455μm,更易获得光滑的磨削表面.对表面粗糙度的敏感度分析...     

Precision grinding of optical glass with laser micro-structured coarse-grained diamond wheels

This paper presents a series of micro-structured coarse-grained diamond wheels for optical glass surface grinding aiming to improve the grinding performance, especially subsurface damage. The 150 μm grit size, single layer electroplated diamond grinding wheels with different interval micro-groove arrays were manufactured by nanosecond pulsed laser, successfully. The influence of micro-structures on surface roughness and subsurface damage was investigated. Compared with conventional coarse-grained diamond wheel, the subsurface damage depth was reduced effectually from 5 to 1.5 μm, although the better surface roughness was not obtained by the micro-structured coarse-grained diamond wheel. In addition, the surface roughness and subsurface damage depth were both reduced with the decreasing interval of micro-groove arrays.     

SiCp/Al复合材料超声振动研磨工艺研究

针对SiCp/Al材料传统研磨方法加工困难,研磨工具磨损快,加工后难以获得高质量表面等问题,采用超声振动研磨加工方法可以显著改善其加工效果。通过对单磨粒的超声振动轨迹进行分析,得出其运动轨迹为空间椭圆形,可实现磨粒与工件间歇性的接触加工;采用树脂结合剂金刚石磨头对SiC体积分数为40%的SiCp/Al材料进行超声振动研磨加工试验,在不同的主轴转速n、进给速度v和研磨深度a_p以及磨料粒度d下,利用单因素试验法对工件进行研磨,检测加工后工件表面粗糙度,得出各工艺参数对工件表面粗糙度S_a值的影响规律。结果表明:超声振动研磨后的工件表面粗糙度S_a值相较于普通研磨后的79 nm下降为45 nm;超声振动研磨后工件表面粗糙度随n的增大先减小后增大,转速为1 800 r/min时,粗糙度值最小;工件表面粗糙度随v和a_p的增大而增大,随着d的减小而减小。并得出试验参数内的最优参数组合为:n=1 800 r/min,v=5 mm/min,a_p=1 μm,d=4.5 μm。      

钎焊CBN砂轮与陶瓷CBN砂轮磨削粉末冶金高温合金的加工性能对比研究

采用钎焊CBN砂轮和陶瓷CBN砂轮进行FGH96粉末冶金高温合金磨削对比试验,从磨削力与温度、表面粗糙度以及砂轮磨损等方面对CBN砂轮磨削性能进行评价.结果表明:钎焊CBN砂轮磨削力接近或低于陶瓷CBN砂轮的;在较低进给速度下(≤360 mm/min),钎焊CBN砂轮磨削温度与陶瓷CBN砂轮的相近,在较高进给速度下(≥...     

激光结构磨削在氮化硅陶瓷中的磨削行为

为提高氮化硅陶瓷的加工精度，用激光辅助复合加工技术在氮化硅表面烧蚀出4种具有相同表面积的结构化图案，然后用金刚石砂轮对氮化硅表面进行磨削，研究图案结构对磨削效果的影响，并分析砂轮转速、进给速率等参数对磨削力的影响。结果表明:激光烧蚀能够在氮化硅表面产生凹槽并降低表面氮化硅的强度，从而有利于磨削液进入并降低磨削力，最高降幅达63%。同时，金刚石砂轮磨损也有效降低。磨削结构化的氮化硅表面时，砂轮转速和进给速率对磨削力的影响规律同磨削普通氮化硅时的规律一致。