SiC单晶片研磨过程材料去除率仿真与试验研究

分析了SiC 单晶片研磨过程的材料去除机理,采用统计方法描述了磨粒粒度的分布规律,推导出参与研磨过程的活动磨粒数量计算公式。依据SiC 单晶片-磨粒和研磨盘-磨粒接触处的变形情况,建立了SiC 单晶片研磨过程材料去除率( MRR) 的预测模型。以该模型为基础,讨论了研磨盘硬度、压力和磨粒粒度等因素对MRR 的影响,并进行了相同条件下的研磨试验。理论计算与试验结果对比分析表明:所建立的模型可以较准确地预测SiC 单晶片研磨过程的MRR;为其他单晶材料研磨过程MRR 的预测和控制提供了参考依据。     

单晶SiC微切削机理分子动力学建模与仿真研究

单晶SiC硬度高、脆性大,加工困难,在塑性域加工时处于纳米尺度才可明显改善表面质量、获得高的精度。而单晶SiC的切削机理研究使用有限元和实验方法,无法获得时间尺度在飞秒或皮秒下材料发生的变化。为此,采用分子动力学模拟方法,对单晶3C-SiC切削过程进行了建模和仿真,分析了在不同切削速度、切削深度下切削力的变化。研究结果表明：切削速度为50 m/s、100 m/s和200 m/s时对应的平均切向切削力为737.34 nN、635.29 nN和587.09 nN,单晶SiC表面采用合适的切削速度能减小切削过程的切削力。     

SiC单晶片切割过程动态切割力建模及PID控制

分析切割过程中不同工艺参数,如线锯速度、工件转速、工件进给量及线锯张紧力对切割力的影响,建立切割力与工艺参数的静态模型并进行简化,获得了进给量与动态切割力的模型,采用PID控制策略设计了切割力控制器。Matlab环境下仿真和试验表明:设计的控制器可良好地控制切割过程的切割力;对比切割完成的晶片表面粗糙度,该控制器可实现切割过程的稳定性,提高切片表面质量。     

工程陶瓷微爆轰弧加工过程的观察与分析

建立了微爆轰弧加工(MDAM)实验系统,对工程陶瓷MDAM过程进行观察及分析.通过运用高速摄像和电流信号测量技术手段,对微爆轰弧的外观形态及工作电流对其影响进行了分析,对Si3N4和Al2O3两种材料的轰击蚀坑形成过程进行了高速摄像观察,并利用扫描电镜(SEM)观察了轰击蚀坑的表面及截面形貌.结果表明,微爆轰弧的直径随...     

金刚石线锯切割碳纤维复合材料实验研究

为研究金刚石线锯切割碳纤维复合材料的锯切工艺,在总结国内外大量文献资料的基础上,利用自行研制的金刚石线锯切割加工机床对金刚石线锯切割碳纤维材料进行了实验研究。实验结果表明：适当降低线锯进给速度和提高线锯线速度时碳纤维复合材料的切缝轨迹更加理想;金刚石线锯在线速度较低和线锯张紧力较高条件下的稳定性较好;切向锯切力随线锯线速度的增加而减小,更有利于保证工件切割质量;法向锯切力随线锯进给速度的增加而增大;线锯上金刚石颗粒分布不均、工件厚度和位置及线锯运动方向的改变,使得碳纤维材料线缝轨迹不是理想的直线。     

前混合磨料水射流切割钢板和混凝土的实验研究

探讨前混合磨料水射流切割不同材料的影响因素,找出它们之间的关系,为合理预测切割深度和实际应用提供参考。试验对比研究了前混合磨料射流参数（压力、靶距、磨料浓度和横移速度）对切割钢板、混凝土的深度与宽度的影响,取得了一些有意义的结论,即前混合磨料切割钢板、混凝土时,射流参数对切割影响基本一致,所不同的是影响程度不一致。该研究对前混合磨料射流切割脆性材料和塑性材料具有一定的指导意义。     

大口径SiC非球面范成精密磨削方法及其工艺

为了提高大口径轴对称SiC非球面磨削的精度和效率,提出了一种基于法线跟踪的非球面范成摆动精密磨削方法,设计了运动控制模型,在磨削过程中,使砂轮主轴旋转中心线与非球面母线上磨削点法线始终保持重合。在此基础上,进一步设计了可以对非球面母线上磨削点进行实时检测的装置,建立了实现砂轮磨损自动补偿的数学模型和相关磨削工艺。研究结果表明：该方法可以避免磨削运动轨迹原理误差,运动机构简单,运动精度得到保证;应用砂轮端面进行磨削,提高了磨削比和磨削效率。     

弯曲成形法椭球面研磨的建模与实验研究

针对椭球面零件的加工难题,采用弯曲成形法来研磨椭球面零件是一种新方法。根据材料在弯矩作用下会发生弹性变形的特性,利用力学和高等数学知识建立了磨具弯曲成形的数学模型,推导出磨具的宽度函数表达式,使磨具弯曲成形后的母线与所要加工工件的廓形母线一致。根据算例设计出了满足要求的磨具系统。磨具的弯曲实验结果表明,面形最大误差为0.141 8 μm,面形精度能够满足大多数零件的精度要求。     

基于快速抛光技术的光学元件材料去除模型研究

为精确控制抛光阶段材料去除,实现光学元件的确定性抛光加工,在分析快速抛光原理和快速抛光材料去除机制基础上,从单颗磨粒受力和抛光垫峰点捕获的磨粒数出发,获得量化的单颗磨粒瞬时切除体积和抛光接触区参与有效磨粒数,从而建立一种光学元件快速抛光材料去除模型。研究结果表明：以材料去除量为实验对象,在不同抛光液、抛光垫和光学元件实验条件下,材料去除模型的理论预测结果与实验结果较为吻合,材料去除量误差可以控制在9%以内。验证了该模型对于光学元件快速抛光技术的适用性,从而可以确定性的控制快速抛光时间和效率。     

电镀金刚石线锯的超声纵振动切割加工方法

利用自制的实验设备研究电镀金刚石线锯的超声纵振动切割加工脆性材料。实验结果表明,该种加工方法与相同实验条件下的非施加超声振动相比,具有加工材料去除率高、表面质量好、破碎小等特点,为硬脆材料的切割提供一种新的有效加工方法。     

超声椭圆振动车削三维形貌形成研究

为研究椭圆振动车削表面三维几何形貌形成规律及影响因素,采用金属切削理论对椭圆振动切削过程和三维切削模型进行了分析。研究结果发现：切削过程中相邻两转之间不同的相位差特征值对最终表面形貌有着重要的影响;通过已有的试验结果表明,相位差特征值分别为0和0.5时所形成的表面形貌截然不同,与理论分析结果相吻合。     

TC4铣削加工的刀具磨损与切削力和振动关系研究

采用AlCrN涂层整体硬质合金立铣刀铣削TC4钛合金,测量周刃磨损量、切削力和切削振动。使用扫描电镜（SEM）观察刀具磨损形貌,应用能谱分析的方法研究刀具失效表面元素的分布规律。在揭示磨损机理的基础上,进一步探讨刀具磨损对切削力、切削振动的影响规律,为实现钛合金加工刀具磨损状态的在线检查提供理论和技术支持。研究表明：前刀面主要出现机械裂纹、热裂纹、粘结磨损和氧化磨损,后刀面出现机械裂纹、粘结磨损和氧化磨损;整体上,切削力和振动随着磨损量的增大而增大,但不同磨损状态对切削力和振动的影响不同。     

砂轮约束磨粒喷射加工接触区压カ场建模与验证

根据Navier-Stokes方程和流体流动的连续性方程，建立了砂轮约束磨粒喷射精密光整加工中砂轮与工件楔形接触区流体动压力的三维数学模型；对楔形接触区三维流体动压力进行仿真，结果表明：流体动压力随砂轮速度的提高，最小间隙的降低而增加，最大压力峰值发生在砂轮与工件最小间隙区域，且在该区域压力梯度变化明显。除了在砂轮宽度边缘产生侧泄外，在砂轮宽度方向流体动压力分布规律相同。随着砂轮与工件之间最小间隙的减小，动压力峰值区域曲线变窄；对砂轮与工件之间楔形区域形成的流体动压力进行了实验研究，实验结果表明：依据Navier- Stokes方程和流体沆动的连续性方程建立的动压力理论模型与实验结果吻合，理论模型能很好的预测接触区流体压力场分布。     

旋转超声加工振幅与实际切削深度特性研究

旋转超声加工中金刚石砂轮超声振幅大小、实际切削深度的正确判定以及工艺参数对金刚石砂轮超声振动幅度影响规律的研究对旋转超声高效精密加工有着重要意义。结合旋转超声加工(RUM)时磨粒的运动及切削特性,分析了磨粒的实际切削深度特性,开展了实际切削深度与超声振幅关系的试验研究;通过改变主轴转速、进给速度、切削深度等工艺参数,讨论了工艺参数对加工时金刚石砂轮超声振幅特性的影响。研究表明:旋转超声面铣削加工时,超声振幅与轴向进给的有效叠加决定实际切削深度;金刚石砂轮的超声振幅具有一定的稳定性,可以有效确保旋转超声加工工件的尺寸精度。     

高聚物粘结炸药切削表面的细观形貌与形成机理

炸药件表面形貌是影响其表面性能的重要因素。采用切削加工和显微成像方法,对奥克托今为基的某高聚物粘结炸药的切削表面形貌进行了细观观察和理论分析。结果表明:刀尖划过区域的材料破坏方式主要表现为粘结剂破坏和界面脱粘,并且受到粘结剂流动填充的影响,因而该区域形貌比较平整;刀尖未划过区域的材料断裂方式主要以孪晶分离和穿晶断裂为主,其形貌较为参差不平。