单层钎焊金刚石砂轮的机械化学修整

单层钎焊金刚石砂轮的应用因其磨粒等高性不一致而在硬脆材料的精密加工中受到一定限制。本文采用机械化学复合法对80/100单层钎焊金刚石砂轮进行了修整试验研究。在修整实验前后,测量了砂轮工作面圆跳动,跟踪了磨粒的形貌变化,进行了砂轮磨削K9玻璃实验,观察并分析了工件磨削后的粗糙度值的变化。研究结果表明：机械化学复合法对单层钎焊金刚石砂轮的修整是有效的,磨粒的磨损以化学腐蚀为主,砂轮修整后磨粒等高性较好,磨削K9玻璃工件表面粗糙度明显降低。     

高速磨削工艺参数对K9玻璃表面粗糙度的影响规律研究

为了考查高速磨削工艺参数对K9玻璃表面粗糙度的影响,为K9玻璃的高速磨削工艺改进提供参考依据,并通过高速磨削工艺的改进降低K9玻璃的加工成本。文章采用高温钎焊工艺制作磨粒有序排布的单层钎焊金刚石砂轮,经过砂轮修整,采用拟定工艺参数对K9玻璃进行高速磨削实验,通过显微镜观察考查工件表面形态随工艺参数的变化,通过K9玻璃表面粗糙度的测量考查工艺参数的影响规律。研究表明随着磨削速度的增加磨削表面的较大缺陷明显减小,表面粗糙度也有较大的改善,表面纹理的连续性加强,去除模式趋向于延性域方向变化。粗粒度砂轮磨削K9玻璃时欲获得较好的表面质量,工艺参数选择应取工件速度小于1m/min,磨削速度大于70m/s,切深5μm左右。     

碟轮修整单层钎焊金刚石砂轮的试验研究

单层钎焊金刚石砂轮在制作完成之初由于砂轮基体加工存在误差以及磨粒粒径大小不一等原因造成磨粒等高性不一致,这使其难以在硬脆材料的精密磨削中得到广泛的应用。采用自制的钎焊碟轮对80/100#单层钎焊金刚石砂轮进行了修整试验研究。在修整试验前后跟踪了砂轮磨粒等高性的变化,进行了SiC陶瓷的磨削试验,并观测了工件表面质量的变化情况。试验结果表明:采用此方法能够实现单层钎焊金刚石砂轮的高效精密修整。修整试验结束后砂轮磨粒等高性较好,磨削SiC陶瓷的表面质量得到明显改善,表面粗糙度Ra值达到了0.1μm以下。     

钎焊金刚石砂轮修整实验研究

单层钎焊金刚石砂轮的圆度轮廓精度由于受磨料粒径和钎焊结合剂层高度不均匀等因素的影响而使其难以在工程陶瓷等硬脆材料精密磨削中应用.然而单层钎焊金刚石砂轮的修整是直接对金刚石磨粒进行微量的磨损,修整难度大、效率低,因此,探讨快捷且精密的整形方法就成了解决其应用问题的关键技术之一.在本文研究中,分别采用铁基金刚石烧结磨块、钎焊细粒度金刚石板和氧化铝磨块三种整形工具对钎焊金刚石砂轮进行了磨削法整形实验研究,实验结果表明利用氧化铝磨块进行磨削修整效率极低;钎焊金刚石板磨削修整虽然效率高,但是对砂轮表面金刚石磨粒造成大量破碎磨损;铁基金刚石烧结磨块在整形过程中可稳定地以磨平方式磨损砂轮表面金刚石磨粒,经精密整形后的砂轮圆度轮廓精度较高,用其磨削工程陶瓷时工件表面的犁沟和裂纹明显减少.     

在线电解修整(ELID)超精密磨削中的金刚石磨具特性研究

ELID(Electrolytic In-process Dressing)磨削技术是在电化学加工、电解磨削原理基础上发展起来的一项磨削新技术,主要用于硬脆材料超精密磨削过程中金属基结合剂超硬微细磨粒砂轮的在线修整.本文以金刚石微粉砂轮在线电解修整(ELID)磨削氮化硅陶瓷为例,着重研究了磨具特性对硬脆材料超精密磨削过程的影响.研究表明,磨具组织沿砂轮圆周的不均匀性将会导致砂轮表面钝化膜状态的不一致,这将直接影响砂轮局部参与切削的磨粒数量,影响单个磨料的实际磨削厚度.这首先将对工件表面的磨削质量,特别是对表面粗糙度产生直接影响,同时也非常不利于实现材料的高效去除.     

应用ELID技术进行微晶玻璃超精密磨削

由于微晶玻璃具有优良的物理、机械性能，在光学等领域得到了越来越多的应用。ELID磨削利用在线．电解的方法修整超细粒度的金刚石砂轮，可以有效地实现硬脆材料的超精密加工。本文将ELID磨削技术应用于微晶玻璃的超精密加工，通过改进ELID磨削的关键技术，包括砂轮电火花整形、电解修整电源和ELID磨削液的改进，实现了微晶玻璃的超精密磨削加工，同时通过采用原子力显微镜对不同磨削参数下的工件表面进行分析，以保证在塑性状态下对微晶玻璃进行磨削。因此提高了ELID磨削的质量。获得了Ra2．308nm的较好表面质量。     

磨料含量低的砂轮

众所周知,在许多采用砂轮加工的场合,特别是在精密磨削加工中,砂轮中的磨料并未全部得到充分的利用。砂轮需经常进行修整和整形,这往往成了磨削加工的重要部分。在修整砂轮的工作面时,许多磨粒被金刚石修整工具修整掉,因而在某些磨削加工中修整费用要超过砂轮费用。     

粗磨粒金刚石砂轮精密磨削工程陶瓷的试验研究

为了实现粗磨粒金刚石砂轮延性域磨削加工SiC陶瓷材料,采用碟轮对粒径为297~420μm的粗磨粒金刚石砂轮进行了精密修整。然后,使用经过修整好的粗磨粒金刚石砂轮对SiC陶瓷进行磨削加工。在此基础上,对不同的砂轮线速度、工件进给速度、磨削切深对SiC陶瓷表面粗糙度和表面形貌的影响进行了研究。试验结果表明:经过精密修整的粗磨粒金刚石砂轮是能够实现SiC陶瓷材料的延性域磨削的,表面粗糙度值Ra达到0.151μm;随着砂轮线速度增大、工件进给速度和磨削切深减小,SiC陶瓷表面的脆性断裂减小,塑性去除增加。     

钎焊金刚石砂轮高速磨削氧化铝陶瓷的磨损特征

利用真空炉中钎焊工艺制作了钎焊金刚石砂轮,并对氧化铝陶瓷进行高速磨削的磨损研究.实验中,监测了磨削过程中每道磨削的磨削力特征,观察和统计了不同磨削阶段的砂轮表面磨粒磨损状态及变化情况,同时测量了磨粒的出刃高度.结果表明:在高的砂轮线速度和高的材料磨除率下,容易造成大量的磨粒断裂和完全破碎.仅有1.23％的金刚石磨粒是经历“完整-磨平—微破碎—半破碎—断裂(全破)”的失效过程,即磨粒理想的失效路径.通过对钎焊工艺、磨粒承受的载荷以及砂轮表面磨粒浓度和排布方式等因素的分析,阐明了文中钎焊金刚石砂轮中磨粒失效的原因.     

砂轮修整技术的发展

磨削属于精密加工方法之一,由于具有磨粒硬度高、切削速度高、加工精度高、加工能力强等优点,可以获得高的加工精度和低的表面粗糙度,特别适合于加工高硬度、高强度的材料.磨削过程中砂轮表面的几何形状和表面磨粒切削刃分布、裸露情况是决定砂轮磨削性能、精度和工件表面质量的重要因素和前提条件,只有通过对砂轮的修整才能使砂轮具有精确的...     

钎焊单层金刚石砂轮的现存问题及其对策

概述了用活性钎料将金刚石磨料钎焊到钢基体表面制作单层金刚石砂轮 ,比传统的单层电镀金刚石砂轮具有明显的工艺优势。分析指出了钎焊工艺的现存问题 ,即如何实现金刚石磨料与合金钎料层高的结合强度、钎料层厚度的均匀性和金刚石磨料的有序排布。给出了可行的解决方案 ,即利用Ag -Cu -Cr或Ni-Cr等活性钎料与金刚石界面化学反应生成的Cr7C3 和Cr2 3 C7实现钎料层与金刚石间的高强度结合 ;通过砂轮地貌优化 ,优化出磨粒排布方式 ,然后按优化的结果排布磨料。研制出了具有磨料出露高度高、有序排布、钎料层厚度一致性、高结合强度、高锋利度的单层钎焊金刚石砂轮。     

大尺寸硅片自旋转磨削的试验研究

利用基于自旋转磨削原理的硅片超精密磨床,通过试验研究了砂轮粒度、砂轮转速、工件转速及砂轮进给速度等主要因素对材料去除率、砂轮主轴电机电流以及磨削后硅片表面粗糙度的影响关系。研究结果表明,增大砂轮轴向进给速度和减小工件转速,采用粗粒度砂轮有利于提高磨削硅片的材料去除率,砂轮轴向进给速度对材料去除率的影响最为显著;适当增大砂轮转速,减小砂轮轴向进给速度,采用细粒度砂轮可以减小磨削表面粗糙度;在其它条件一定的情况下,砂轮速度超过一定值会导致材料去除率减小,主轴电机电流急剧增大,表面粗糙度变差;采用比#2000粒度更细的砂轮磨削时,材料去除率减小,硅片表面粗糙度没有明显改善。     

A study on ELID ultra precision grinding of optical glass with acoustic emission

ELID grinding of BK7 glass and Zerodur was investigated using acoustic emission. Experiments showed that the contacting area between the wheel and workpiece in a grinding process was critical to influence wheel loading for a fine grit size resin-bonded cup wheel. ELID can be used for efficient material removal when the wheel/workpiece contacting area is large. Correlations were observed between the dressing intensity on the ELID wheel and the detected AE signals. Aggressive ELID dressing parameters for grinding with finer grit size wheels corresponded to a lower AE level. With an increase in the processing time of an ELID wheel, low and stable AE amplitudes became large with fluctuations due to the deterioration of the grinding wheel. Results indicate that the AE sensing technique has the potential to be adopted as an effective method for monitoring an ultra precision grinding process, identifying the condition of the grinding wheel and investigating the mechanism of ELID grinding.     

应用弹性砂轮对铝合金镜面磨削工艺研究

目的解决铝合金手机外壳传统抛光工艺中存在的抛光效率低等问题。方法采用聚氨酯弹性砂轮对6061铝合金进行了磨削加工,使用正交试验研究了磨料粒度、进给速度、切削深度、砂轮线速度对加工表面粗糙度及材料去除率的影响。试验中使用折线走刀方式进行加工,可减轻磨料分布不均带来的影响。使用白光干涉仪测量了加工后表面的粗糙度,通过计算单位时间内工件的质量变化得出了去除率,并通过对结果的综合优化得出了最优工艺参数。结果在选取的16组磨削工艺参数中,可获得的最低表面粗糙度为44.87 nm,最大去除率为0.329 g/min。对表面粗糙度影响最大的因素为磨料粒度,影响最小的因素为进给速度;对材料去除率影响最大的因素为切削深度,影响最小的为进给速度。经过综合优化,最佳工艺参数组合为:砂轮600#,转速2000 r/min,切削深度0.04 mm,进给速度20 mm/min。结论弹性聚氨酯砂轮应用于铝合金磨削可提高加工表面质量,可简化工艺流程,节省备料和安装调整时间,从而提高效率。     

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.     

加工电熔锆刚玉砖用电镀金刚石磨轮的研制和应用

电熔锆刚玉砖是玻璃熔窑最重要的耐火材料,该砖结构致密、热稳定性高、耐磨性好、抗蚀能力强,只有超硬磨料才能对锆刚玉砖表面进行有效磨削。本文通过复合电镀方法研制和生产金刚石磨轮,并给出了复合电镀金刚石磨轮的工艺流程。在研制过程中,对金刚石磨轮的基体和胎体进行了优化设计,分析了金刚石质量、金刚石浓度、金刚石粒度对磨削过程的影响,采用两种品级、四种粒度的金刚石按一定比例混合使用,扩大了磨轮的适用范围,提高了磨轮的自锐性,研制的电镀金刚石磨轮用于磨削锆刚玉砖耐火材料,其平均使用寿命达到168．36m^2,与热压焊接金刚石磨轮比较,平均寿命和磨削效率分别提高16．5％和20％。使用结果表明：电镀金刚石磨轮是最适合磨削加工电熔锆刚玉砖的金刚石工具,加工后的锆刚玉砖具有精确的几何形状和高光洁度的表面,同时,选择合适的金刚石磨轮和合理的磨削参数,对电镀金刚石磨轮的使用寿命和磨削效率以及锆刚玉砖的加工质量有重要影响。     

Ni-Cr合金真空单层钎焊金刚石砂轮

单层高温钎焊超硬磨料砂轮具有传统电镀砂轮无法比拟的优异磨削性能 ,国内应及早研制开发应用此种砂轮。本文利用真空炉中钎焊的方法 ,用Ni Cr合金钎料 ,适当控制钎焊温度、保温时间和冷却速度 ,实现了金刚石与钢基体间的高强度连接。扫描电镜X射线能谱 ,结合金相及试样逐层的X射线结构分析 ,剖析了Ni Cr合金与金刚石和钢基体钎焊界面的微区组织结构 ;揭示了Ni Cr合金对金刚石和钢基体表面的浸润和钎焊机理。即在钎焊过程中会在金刚石界面形成富Cr层并与金刚石表面的C元素反应生成Cr7C3,在钢基体结合界面上Ni Cr合金和钢基体中的元素相互扩散形成冶金结合 ,这是实现合金层与金刚石和钢基体都有高结合强度的主要因素。最后重负荷磨削试验表明金刚石为正常磨损 ,没有整颗金刚石脱落 ,说明金刚石确有高的把持强度     

Grinding induced subsurface cracks in silicon wafers

Silicon wafers are used for production of most microchips. Various processes are needed to transfer a silicon crystal ingot into wafers. To ensure high surface quality, the damage layer generated by each of the machining processes (such as lapping and grinding) has to be removed by its subsequent processes. Therefore it is essential to assess the subsurface damage for each machining process. This paper presents the observation of subsurface cracks in silicon wafers machined by surface grinding process. Based on cross-sectional microscopy methods, several crack configurations are identified. Samples taken from different locations on the wafers are examined to investigate the effects of sample location on crack depth. The effects of grinding parameters such as feedrate and wheel rotational speed on the depth of subsurface crack have been studied by a set of factorial design experiments. Furthermore, the relation between the depth of subsurface crack and the wheel grit size is experimentally determined.     

纳米结构金属陶瓷(n-WC/Co)涂层材料精密磨削的试验研究

本文对纳米结构金属陶瓷（n-WC/Co）涂层材料在金刚石砂轮精密磨削过程中的磨削力进行了较详细的试验研究。对常规结构金属陶瓷(n-WC/Co）和n-WC/Co涂层材料的磨削力作了对比磨削试验,分析了磨削工艺参数如砂轮磨削深度,工件进给速度,金刚石砂轮结合剂类型和磨粒尺寸以及被磨试件材料特性等对磨削力的影响,结合被磨试件表面的扫描电镜（SEM）的观察,分析了n-WC/Co涂层材料磨削的材料去除机理,研究结果表明：在相同磨削条件下,纳米结构陶瓷涂层的磨削力始终高于常规结构陶瓷涂层的磨削力;在其它磨削条件相同的情况下,用金属结合剂砂轮磨削工件所需的磨削力要比树脂结合剂砂轮,陶瓷结合剂砂轮所需的磨削力大些,磨粒尺寸小的砂轮磨削工件所需的总磨削力要比磨粒尺寸在的砂轮所需的磨削力大些,磨削力随砂轮磨削深度,工件进给速度的增加而增大;一般情况下,n-WC/Co涂层材料精密磨削过程的材料去除机理中,占主导方式的是塑性成形的材料去除方式。