树脂结合剂金刚石堆积磨料砂轮磨削YG8硬质合金

为探究金刚石堆积磨料在树脂结合剂砂轮中的磨削性能,采用ZLB-60旋转式制粒机制备了金刚石浓度为150%、200%、250%的陶瓷结合剂金刚石堆积磨料,其单颗粒静压强度分别为61 N、65 N、36 N。选用金刚石浓度为200%的金刚石堆积磨料与相同原始粒度的单颗粒金刚石配比制备金刚石浓度为100%的树脂结合剂金刚石砂轮,在自制磨削平台上对YG8硬质合金进行磨削性能测试。磨削结果显示:当金刚石堆积磨料体积分数为30%时,树脂结合剂金刚石砂轮的磨削性能最佳,磨削比为145.11,磨削效率为13.64 g/h,较相同原始粒度单颗粒金刚石砂轮的分别提高了152%和40%。      

金刚石砂轮采用砂轮换向磨削法时的磨削性能

提出了在磨削过程中反复每隔一定行程使砂轮顺转和逆转来进行磨削的砂轮换向磨削法。本磨削法由于磨削中砂轮换向旋转，与磨粒尖端磨损部分相对的未使用的锐利磨粒棱角可以得到利用，可望有助于扩大修整间隔和简化磨削过程。经用树脂结合剂金刚石砂轮磨削氮化硅发现，与砂轮仅仅进行顺转的普通磨削相比，采用砂轮换向磨削法时的法向磨削力呈反复增减的锯齿状变化，大约降低了25％。另外，利用金属结合剂金刚石砂轮在各种磨削条件下加工硬质合金的结果表明，砂轮换向磨削对磨削力的影响在每个磨料受到高负荷作用的磨削条件下表现明显。     

超硬磨料砂轮的磨粒涂层

在未涂层超硬磨料（金刚石和CBN）砂轮的应用中，存在三个日益突出的问题：磨粒把持力不足、磨粒保护不充分和磨粒与结合剂发生不良化学反应（采用金属和陶瓷结合剂的砂轮只存在后两个问题）。采用超硬磨粒涂层技术则有助于解决这三个问题，从而使砂轮的磨削性能得以提高。该技术就是在磨粒与结合剂材料结合并形成砂轮之前在超硬磨粒上涂覆金属基涂层（图1）。     

CBN磨料特性对树脂砂轮磨削性能的影响

对6种不同CBN磨料的静压破碎负荷、冲击韧性（TI）和热冲击韧性（TTI）的数据进行分析研究,并分别制作成树脂结合剂砂轮。针对不同材料工件进行磨削,研究不同CBN磨料制作的砂轮磨削铸铁、高速钢、不锈钢和氮化不锈钢等材料的磨削比。实验结果表明:同样结合剂和工艺条件下,不同CBN磨料制作砂轮的磨削比相差较大;树脂CBN砂轮对铸铁和高速钢材料的磨削比相对较高,但对不锈钢和氮化不锈钢材料的磨削比低;CBN-B1500和CBN850磨料对几种工件材料的磨削性能相对较好。树脂CBN砂轮中磨料靠结合剂机械嵌合力把持,因此具有粗糙表面和适中静压破碎负荷的CBN磨料是较优选择。      

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。      

金刚石砂轮双端面磨削氧化铝陶瓷

本研究涉及对双端面磨削技术应用于两片陶瓷结合剂金刚石砂轮同时磨削圆柱形氧化铝陶瓷工件两个端面的技术评价。精细陶瓷(advancedceramics)，例如氧化铝(Al2O3)陶瓷，由于具有高的硬度、抗压强度、耐腐蚀性、导电性、磁导率和脆性而应用广泛。本试验为四因子试验，评价被磨工件的表面粗糙度Ra值，采用重量法测定材料去除率，采用激光折射技术测定的平均比例系数来评价被磨工件平面度。本文的研究结果表明，双端面磨削可以在很短的加工时间内获得极高的表面光洁度、高的精度和高的磨除率。     

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。      

不同结合剂金刚石砂轮磨削氧化铝陶瓷工艺实验研究

本文利用树脂、青铜、铸铁三种结合剂金刚石砂轮,以氧化铝陶瓷为加工对象,通过研究各自的磨削比、磨削力、磨削表面粗糙度等指标,进行了三种结合剂砂轮的磨削性能比较,发现铸铁结合剂金刚石砂轮和ＥＬＩＤ（在线电解修整）磨削方法比较适合氧化铝陶瓷等硬脆材料的磨削（尤其是精密磨削）。     

磨PCD刀具用陶瓷结合剂金刚石砂轮的研制

以Li2O-Al2O3-SiO2-B2O3系作为基础玻璃,设计了两种不同化学组成的结合剂(V1和V2)。采用三点弯曲法,考察了两种结合剂试样的抗折强度随烧结温度的变化规律,以及结合剂引入量对含金刚石试样抗折强度的影响;借助XRD衍射分析技术测试了结合剂试样条的物相构成;分别用两种结合剂制作了陶瓷结合剂金刚石砂轮,考察了在不同磨削条件下的磨削效果。实验结果表明:V1结合剂为玻璃质结合剂,V2结合剂为微晶玻璃质结合剂;采用V1结合剂制作的金刚石砂轮比采用V2结合剂制作的金刚石砂轮性能更佳,可用于PCD/PCBN复合片的粗磨加工。     

氟化钙对单晶硅片磨削用树脂结合剂金刚石砂轮磨削性能的影响

在单晶硅片磨削用树脂结合剂金刚石砂轮中分别添加不同体积分数的固体润滑剂氟化钙(CaF₂),评估其对砂轮表面结构、砂轮磨损量、磨床主轴电流的影响,并测量和计算单晶硅片的表面粗糙度和表面损伤层厚度。结果显示:随CaF₂用量增加,磨床主轴电流、砂轮磨损量、单晶硅片的表面粗糙度值和表面损伤层厚度均下降;当CaF₂体积分数为25%时,主轴电流降至约6.4 A,砂轮磨损量降到每片0.448 6 μm,单晶硅片的表面粗糙度R_a、R_y和R_z分别为0.056 μm、0.382 μm和0.396 μm,表面损伤层厚0.559 6 μm。加入CaF₂固体润滑剂可有效改善树脂金刚石砂轮的性能,提高单晶硅片表面的加工质量,且CaF₂体积分数为25%时效果最佳。      

树脂结合剂金刚石砂轮精密磨削单晶硅片的磨削力研究

通过对树脂结合剂金刚石砂轮磨削单晶硅片的轴向磨削力Fz的变化规律的研究,分析了单晶硅片在磨削过程中轴向磨削力与磨削工艺参数之间的关系。通过改变砂轮的轴向进给速度、砂轮线速度和砂轮粒度等工艺参数,找出了这些工艺参数对轴向磨削力Fz的影响规律,并建立了轴向磨削力的经验公式。结果表明:树脂结合剂金刚石精密磨削单晶硅片时,轴向磨削力随着砂轮的轴向进给速度vf和磨粒粒径的增大而增大,随着砂轮线速度vs的增大而减小,且这三个工艺参数中,砂轮轴向进给速度vf对轴向磨削力的影响最大。     

基于磨削法的金刚石磨料工具精密修磨技术

对磨削法修磨复杂形面金刚石磨料工具的技术进行研究.使用光学影像磨床,采用形面组合法对典型复杂形面金刚石工具进行修磨应用试验;通过理论分析、试验以及对修磨形貌显微观察等手段分析修磨机理;对修磨基本工艺、修磨效率和修磨精度的影响进行试验研究,并确定其相关规律.研究结果表明:磨削法修磨去除机理是通过磨粒接触面内局部接触点产生...     

磨粒真空预钎焊金刚石磨轮的研制及其加工性能分析

分别采用Cu-Sn-Ti合金、A合金稀释的Ni-Cr合金对金刚石真空预钎焊处理,将预钎焊磨粒与金属粉末混匀后热压烧结制作节块和磨轮,并进行磨轮对比磨削实验。由抗压强度、冲击韧性实验测试磨粒力学性能,由抗弯强度实验测试节块抗弯强度。由扫描电镜分析磨粒与胎体界面结合效果。结果表明:Cu基预钎焊磨粒预钎焊层分布均匀,力学性能比A-Ni基预钎焊磨粒提高;预钎焊节块抗弯强度高于常规节块;Cu基预钎焊磨粒与胎体结合致密,界面处Ti元素偏聚富集,Fe、Cu元素相互扩散,实现了牢固化学冶金结合;预钎焊磨轮加工性能明显优于常规磨轮,Cu基预钎焊磨轮锋利度比Ni基预钎焊磨轮提高约15%,实现了多层钎焊效果。     

An experimental study of flat fixed abrasive grinding of silicon wafers using resin-bonded diamond pellets

The purpose of this paper is to investigate the effect of the diamond grain size, the wheel rotation speed, the table rotation speed, and the applied pressure in the vertical flat grinding on the surface roughness of silicon wafers using Taguchi orthogonal array design. Besides, the pits and resistivity on the wafers were studied as well. The experiment results showed that the diamond grain size and the wheel rotation speed of the vertical flat grinding for the roughness of wafers obtained are the relatively larger significant contribution. When the smaller diamond grit size, the faster wheel rotation speed, the faster table rotation speed, and the smaller applied pressure in the flat grinding are employed, the traces produced by the grains are denser and the chip thickness and the depth of cut were smaller, which cause the silicon wafer to produce the higher degree of the ductile grinding. This will lead the wafer surface to produce the smaller amount and size of the pits, thereby generating the lower surface roughness. In addition, the center site of the wafer obtained is the smaller amount and size of the pits than the outer of the wafer, which produces the better surface roughness and the lower resistivity.     

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。      

金刚石砂轮磨削单晶硅片面形变化规律

磨削减薄过程中,硅片表面产生亚表面损伤,其中的残余应力使硅片产生翘曲变形。因此,研究无光磨磨削时的硅片面形变化规律以评价其加工质量。使用金刚石砂轮无光磨磨削厚度400μm和450μm的硅片并测量其面形。将硅片面形数据从中心向边缘沿径向分割成5个环带,分别研究其面形拟合弯曲曲率半径变化。结果显示:从中心区域到边缘区域,硅片的变形量增大,说明无光磨硅片上的残余应力变大,即磨削加工损伤增大。同时,研究还发现晶向对硅片变形有显著影响,〈110〉晶向区变形与〈100〉晶向区变形差异明显。      

磨粒半径对金刚石研磨加工影响机制的仿真研究

为解析金刚石磨粒尺寸变化对金刚石材料研磨质量的影响机制,利用分子动力学方法建立球形刚性金刚石磨粒研磨金刚石工件的模型,研究不同磨粒半径下的磨削力变化规律和应力、相变分布.结果表明:磨粒半径从6a增大到20a(a为金刚石晶格常数),磨削平均法向力和平均切向力均线性增加,但平均法向力增量为平均切向力的3倍;磨粒与工件间的剪...     

钎焊金刚石砂轮打磨钢轨的性能试验研究

针对树脂砂轮打磨钢轨时存在的火花大、粉尘污染等缺点,设计并制作钢轨打磨用单层钎焊金刚石砂轮。通过钎焊金刚石砂轮和树脂砂轮的钢轨打磨试验对比,对钎焊金刚石砂轮的综合性能进行评价。试验结果表明:在稳定打磨阶段,相比树脂砂轮,钎焊金刚石砂轮的磨削效率高、磨削电流小、磨削火花小,打磨后的工件表面粗糙度好;钎焊金刚石砂轮的主要失效原因是磨屑黏附。      

金刚石改性处理对不同树脂砂轮磨削性能的影响

采用NaOH溶液预处理,硅烷偶联剂改性的方法对金刚石表面进行处理,并研究了该处理过程对三种树脂（聚酰亚胺、耐热酚醛和改性酚醛）基砂轮磨削性能的影响。实验结果表明,该处理过程可以有效改善金刚石与树脂的结合状态,增加树脂基对金刚石磨粒的把持力,从而提高砂轮的磨削比,其中对聚酰亚胺树脂基砂轮磨削性能的提升最为显著,其磨削比提高达109.9%。