无理数转速比下的平面研磨轨迹均匀性研究

平面研磨过程中磨粒与工件的相对运动轨迹分布对工件表面质量有重要影响。针对有理数转速比下的研磨加工过程中磨粒轨迹重复的问题,对磨粒相对工件的运动轨迹进行了研究,分析了典型的定偏心式主驱动方式平面研磨过程中磨粒轨迹对抛光均匀性的影响,提出了一种无理数转速比的平面研磨加工方法,利用Matlab工具对无理数转速比平面研磨加工进行了运动学仿真,理论分析了基于螺旋线磨粒排布的研磨盘在无理数转速比下的磨粒轨迹均匀性。仿真结果表明,无理数转速比下的磨粒轨迹线是开放的,其在均匀性方面优于有理数;对于不同无理数转速比,研磨轨迹均匀性随着转速比的增大而提高,但随着研磨时间的增加其均匀性趋于相同。该研究为无理数转速比平面研磨抛光设备的研制提供理论依据。     

无理偏摆式平面研磨加工均匀性的数值模拟

基于定偏心平面研磨方式,提出了无理转速比下的偏摆式平面研磨方式.采用矢量方法建立了偏摆式平面研磨加工的运动学方程,对比分析了定偏心和偏摆式驱动下的工件表面磨粒轨迹和磨粒速度场的分布形态,并建立了运动轨迹密度均匀性和材料去除量均匀性的区域划分和统计评价方法.研究表明:偏摆式驱动下的平面研磨轨迹线更加复杂无序,磨粒覆盖面积更大,能更快地获得更均匀的轨迹线分布,且在无理转速比下无明显牛顿环现象,轨迹线的均匀性显著提高;相同转速比时两种驱动方式下磨粒速度场分布形态类型相同,但偏摆式下单颗磨粒的速度大小和速度方向角随时间变化均无明显周期,能获得的速度大于定偏心方式,更快地实现材料去除且无理转速比下的材料去除性更为均匀.最后搭建两种驱动方式的试验平台进行研磨对比试验,通过无理偏摆式加工方式后硅片获得的表面粗糙度Ra最低,且相同时间内的材料去除量最大.     

摇摆式圆盘研磨机研磨轨迹型态的研究

研磨是使用研具和游离磨料进行微量加工的工艺方法,研磨运动轨迹是保证工件表面被均匀地切削,获得良好加工质量的决定性因素.本文介绍了摇摆式圆盘研磨机研磨轨迹模型和实验仿真情况,实验结果表明:当转速比越不规则或越接近除不尽时,研磨轨迹的分布越致密;且轨迹在加工面中心呈集中的趋势,使工件加工面中心处有凹陷的现象.     

金刚石磨粒排布方式对交叉微流道形成规律的影响

依据交叉型微流道的结构设计要求,分析了金刚石磨粒排布方式对交叉微流道形成规律的影响。仿真了固定磨粒研磨加工轨迹的均匀性,计算了不同磨粒排布方式下加工轨迹线形成的微流道分形维数,得到了被加工工件表面的宏观和微观开孔率。综合对比了不同磨粒排布方式对轨迹均匀性、分形维数和开孔率的影响,获得了最佳的金刚石磨粒螺旋排布方式。     

基于磨粒轨迹均匀性的钎焊金刚石磨抛盘地貌优化设计

磨粒轨迹均匀性是衡量钎焊金刚石磨抛盘加工表面质量的重要指标。基于磨粒有序排布方式设计了矩形阵列、同心圆、螺旋线和叶序4种磨粒有序排布地貌,利用MATLAB软件得到不同地貌下磨粒的运动轨迹仿真结果,发现矩形阵列与叶序排布方式的磨粒轨迹均匀性较优。采用轨迹分布非均匀性来定量评价磨粒轨迹的均匀性程度,对比分析了磨粒有序排布与随机排布地貌的磨粒轨迹均匀性,得出结论：有序排布地貌的磨粒轨迹均匀性优于随机排布,且叶序排布方式为最佳地貌;提高磨抛盘转速、减小磨抛盘进给速度均能够提高钎焊金刚石磨抛盘磨粒轨迹均匀性。通过磨抛实验对仿真结果进行验证,结果表明：相对于随机排布,地貌优化后的钎焊金刚石磨抛盘材料去除率高,加工表面质量好,加工性能得到提高。     

平面研磨中磁粒刷运动轨迹规划的试验研究

在磁力研磨工艺中,磁粒刷的运动轨迹直接影响工件的表面精度和均匀性。在自行设计的试验装置上,通过施加公转运动方式优化磁粒刷运动轨迹并进行试验研究,对研磨前后工件的表面粗糙度、横截面形状及3D微观形貌等进行检测与对比。结果表明:优化研磨轨迹后,表面质量和平面均匀性均较传统工艺有不同程度的提高,且当磁粒刷公转半径大于自转半径时效果最好。另外,还建立了研磨粒子的轨迹表达式,通过Graph软件对轨迹仿真分析,与试验结果相一致,因此可以针对工件形状和表面质量要求,预先规划合理研磨轨迹。     

超声激励下单颗磨粒断续切削边界研究

对超声激励复合式振动磨削加工进行单颗磨粒三维运动轨迹的建模与仿真,分析了超声激励下单颗磨粒断续切削存在的边界条件.研究结果表明,各种超声振动磨削模式下,单颗磨粒三维空间轨迹未出现断续冲击切削.通过磨削试验和观察对比试件加工表面的SEM,分析得出轴向超声振动激励所带来的单行程单颗磨粒空间正弦轨迹和单行程相邻磨粒轨迹干涉是超声磨削在切削效率和加工质量上提高的根本原因.     

安全阀阀瓣研磨修复运动轨迹的研究

研磨轨迹与工件表面形貌特征密切相关,为了找出影响工件研磨轨迹的因素,建立磨粒运动数学模型,采用Matlab研究磨具中影响研磨轨迹的因素,得出偏心距e、转速比k及起始位置A对磨粒轨迹的形态变化具有不同程度的影响,这为工艺参数优选提供一定的理论基础。     

磁极轴向振动研磨长圆管内表面的研究

磁性研磨长圆管内孔表面是一种新的加工工艺。理论分析表明,在加工状态下对磨粒运动轨迹进行复合可以提高加工效率并能提高被加工表面粗糙度,为此,设计出一台机械式振动装置来实现磨粒轨迹复合,并对0Cr18Ni8不锈钢圆管内壁进行研磨试验。试验结果表明,在合理的复合轨迹范围内,加工效率和加工效果均可提高一倍左右。     

不定偏心平面研磨均匀性的研究

提出了一种新的不定偏心平面研磨方式,主动驱动工件使其在绕自身回转轴自转的同时,绕垂直于研磨盘表面的轴线公转.该方式涵盖了定偏心研磨和行星轮式双面研磨.对该方式进行了运动分析,得到了工件相对于研磨盘速度的表达式.在Preston方程基础上,建立了材料去除函数和研磨均匀性函数.理论分析和仿真结果表明,通过设置选择适当的转速比组合,可使工件获得均匀研磨.讨论了转速比与偏心距对研磨均匀性的影响.     

轴向超声辅助单颗CBN磨粒切削运动分析及切削力试验研究

为了研究CBN磨粒砂轮在轴向超声振动条件下的磨削特性,通过轴向超声振动辅助条件下单颗CBN磨粒切削试件的试验,以磨削力为研究对象,研究了轴向超声振动辅助条件下单颗CBN磨粒切削力,从微观角度进行磨粒的运动分析。研究表明:轴向超声辅助条件下的切削力,无论是单颗磨粒所受的法向力F_n还是切向力F_t的值均小于普通条件下的切削力。轴向超声振动辅助条件下单颗CBN磨粒切削运动轨迹是由刀具围绕工件的旋转运动和刀具的高频振动复合而成,其轨迹整体符合正弦曲线轨迹。通过正交试验得出,在一定条件下,轴向超声辅助下的切削力随磨粒切削速度、磨削深度的增大而增大,普通加工中随磨粒大小的增大而增大,超声加工时随磨粒增大有先增后减的趋势。此次试验研究对后期整个CBN砂轮在超声辅助条件下磨削的研究以及CBN砂轮的制备方面都有一定的意义和价值。     

玻璃烫钻多头研磨机研磨轨迹仿真

采用虚拟样机技术,对偏心式玻璃烫钻多头研磨机进行了研磨轨迹仿真。仿真了研磨盘自转转速和工件载盘在不同转速比的情况下,研磨盘上一点相对于载盘的轨迹,取得了在不同转速下的研磨轨迹图形。对仿真得出的研磨轨迹进行分析,并结合研磨技术的要求,得到了理想的研磨轨迹。     

X-Y平面联动的平面研磨轨迹分析与研磨实验

针对传统研磨方法的研磨轨迹覆盖均匀性等问题,开展了X-Y联动的平面研磨轨迹仿真与实验研究。建立了该X-Y联动的平面研磨轨迹运动模型,仿真分析了初始向径、初始相位角、转速比、X-Y联动轨迹等参数对研磨轨迹的影响规律;在自主研发的样机平台上开展了研磨实验研究。对试件研磨表面的平面度与粗糙度进行检测,验证了研磨轨迹曲线仿真方法的有效性,表明良好的研磨组合参数是提升研磨表面质量的必要因素。     

球面成型研磨表面轨迹分析

对基于双轴转动的球面成型研磨轨迹进行了分析,采用直角坐标与球面坐标连续转换的方法,推导出球面任意点的研磨轨迹,并绘出三维空间曲线.通过对不同研磨条件下轨迹进行分析,发现了研磨轨迹的自封闭特性.当斜轴转速高于下轴转速且两轴转速按照一定的规律进行分配时,球面研磨轨迹的均匀性较好.     

变位自转式双平面研磨方法仿真研究及加工实验

针对传统平面研磨方法中,工件中心研磨轨迹重复率高,研磨速度径向分布不均的缺点,基于固着磨料研磨技术提出一种变位自转式双平面研磨加工方法。工件在研具的运动中获得变化的研磨力,在隔离盘内实现变位自转的研磨运动形式。从研磨原理上改变了传统研磨加工中工件的运动模式,增加了工件的自由度,实现了工件在自转的同时其回转中心与研具中心存在时变的相对运动,即工件回转中心相对于研具的运动轨迹是具有时变性的曲线。不同的研磨运动形式从根本上克服了传统方法的缺点,并依此原理研制了新型数控研磨机床。通过对变位自转研磨加工轨迹曲线的仿真分析,证明了这种研磨方法有利于改善研磨相对速度分布均匀性、研磨轨迹时变性,获得更好的研磨加工质量,加工实验证明在相同加工参数下,该研磨方法相对于行星轮式的研磨方法获得了更低的表面粗糙度。     

行星式双面研磨轨迹均匀性研究

蓝宝石(α-Al_2O_3)是一种机光电性能优良的功能晶体材料,在半导体和光电子等行业得到了广泛的应用。行星式双面研磨是蓝宝石基片平面加工的重要手段,加工过程中磨粒轨迹的均匀性对工件的加工精度和表面质量有着重要的影响。通过运动学分析建立了双面研磨磨粒轨迹方程和速度方程,提出一种基于Matlab离散统计的磨粒轨迹均匀性定量评价方法,并求取设定参数下双面研磨轨迹分布均匀性的方差值。     

超声研磨Al_2O_3工程陶瓷工艺参数研究

通过不同振动模式下的Al2O3工程陶瓷普通研磨与超声研磨压力对比分析,得出超声研磨时单颗磨粒的受力大小及受力方向,并通过试验研究了各工艺参数对研磨压力的影响规律。结果表明,超声研磨压力小于普通研磨,且不同工艺参数下的轴向研磨压力要小于切向研磨;随着各工艺参数的变化,普通研磨压力与超声研磨压力的变化规律基本相同,过大或过小的工艺参数均不能得到较小的研磨压力;超声振动研磨是适合工程陶瓷等硬脆材料的一种高效加工方法。     

陶瓷圆柱滚子超精研磨工艺试验

针对传统磨具很难对陶瓷圆柱滚子进行光滑无损伤表面加工的问题,提出了使用纳米多晶金刚石磨具对圆柱滚子进行研磨,为提高磨具中磨粒的分散性,采用聚丙烯腈凝胶法制备纳米多晶金刚石磨具,研究不同磨具砂结比、研磨压力、研磨速度条件下对圆柱滚子表面粗糙度和材料去除率的影响,并与酚醛热压磨具进行对比。试验结果表明:凝胶磨具中纳米金刚石分布均匀,没有出现明显的团聚现象。当砂结比为10、驱动辊转速为300r/min、研磨压力为0.5 MPa时,对陶瓷圆柱滚子研磨30 min,表面粗糙度Ra的值从0.32μm降到0.07μm。     

行星式双平面多工件研磨盘设计

行星式研磨是在传统研磨机构的基础上,通过改变行星结构获得理想研磨轨迹,从而来提高研磨精度和效率的一种研磨方式。以实现多工件双平面同时研磨为需求．设计了对其运动轨迹做了具体分析,根据加工要求设计出具体的行星式研磨盘结构,并进一步对该研磨盘进行了运动几何学仿真以验证其可用性。这种研磨机在保证研磨加工精度和加工品质的同时,还可在一定尺寸范围内实现不同截面、多个工件的同时研磨,提高了加工效率,降低了加工成本。     

硅片化学机械抛光时运动形式对片内非均匀性的影响分析

分析了目前几种常见的化学机械抛光机中抛光头与抛光垫的运动关系，针对不同的硅片运动形式，计算了磨粒在硅片表面的运动轨迹；通过对磨粒在硅片表面上的运动轨迹分布的统计分析，得出了硅片在不同运动形式下的片内材料去除非均匀性。从硅片表面材料去除非均匀性方面，对几种抛光机的运动形式进行了比较，结果表明，抛光头摆动式抛光机所产生的硅片内非均匀性最小。该研究为化学机械抛光机床的设计和使用中选择和优化运动参数提供了理论依据。