新型蓝宝石加工用高效水基金刚石研磨液的性能比较

为提高研磨液加工效率,改进工件表面加工质量,采用表面改性技术、助剂复配技术、超声分散技术,制备了一种蓝宝石加工用高效水基金刚石研磨液。使用该研磨液对蓝宝石进行研磨加工,可实现材料去除速率1.35μm/min、表面粗糙度值Ra16nm、表面无明显划痕等优异研磨加工效果。将自制的研磨液与同类研磨液产品的使用性能进行对比分析,结果表明:自制的金刚石研磨液在材料去除速率、加工后工件表面粗糙度值Ra以及表面划痕方面均优于其他同类产品。     

磁力研磨精密抛光φ4×150mm TC4管内表面的实验研究

目的提高磁力研磨法光整小直径TC4管内表面时的研磨效率。方法将多个径向充磁的磁极组成柔性磁极链放置在工件的内部,致使整个加工区域的磁感应强度得到大幅度增强,再配合多种运动,完成对小直径细长管内表面的高效精密抛光。利用响应面法分析了工件转速、磨粒粒径和研磨液用量的交互作用对研磨效率的影响规律。结果在磨粒的平均粒径保持不变时,转速在18 000~20 000 r/min范围内时,表面粗糙度值趋于稳定,研磨液用量为8 m L时,表面粗糙度值达到最低。研磨液用量保持不变、转速在18000~20 000 r/min范围内时,表面粗糙度趋于稳定。磨粒的平均粒径为250μm时,表面粗糙度值达到最低。工件转速不变、研磨液用量为8 m L、磨粒的平均粒径为250μm时,工件表面粗糙度值达到最低。经过40 min的研磨,工件各位置的表面粗糙度值Ra稳定至0.35~0.2μm。结论优化后的工艺参数组合为:工件转速20000 r/min、研磨液用量8 m L、磁性磨粒的平均粒径250μm。加工后工件内表面加工均匀性显著提升,原始缺陷被完全去除,达到最佳效果。     

石英玻璃固结磨料研磨工艺参数响应面模型的研究

目的 通过优化工艺参数,充分挖掘固结磨料研磨加工的优势.方法 采用固结磨料研抛垫对石英玻璃进行研磨,以材料去除率(MRR)和表面粗糙度(Ra)为评价指标,采用3因素3水平的响应曲面法,探索工件转速、研磨压力、研磨液流速三个工艺参数对固结磨料垫加工特性的影响规律.建立三个工艺参数作用下的MRR模型和Ra模型,结合响应曲面及其等高线,获得工艺参数变量两两复合的影响规律和各目标下的最优工艺参数.最后,对最优工艺参数进行实验验证.结果 实验结果及其分析表明,以最大材料去除率为目标的最佳工艺参数为:转速90 r/min,压力20.685 kPa,研磨液流速60 mL/min.以最小表面粗糙度为目标的最佳工艺参数为:转速100 r/min,压力20.685 kPa,研磨液流速80 mL/min.最优工艺的加工性能预测值为34.5 nm/min和38.5 nm,验证实验结果为37.6 nm/min和39.4 nm,二者的误差值在合理范围内.结论 研抛工艺参数的响应面模型具有良好的预测能力,预测误差很小,最优工艺参数下,工件表面平整光滑,没有明显的凹坑和粗大划痕.     

一种新颖的研磨方法——流动研磨法

概述采用流动方法,将被加工零件、磨料、研磨液按一定的比例混合,通过流动研磨机床的运动,将工件、磨料进行相互碰撞、摩擦,从而使工件达到一定研磨效果的方法称为流动研磨法。它具有加工效果好、生产效率高、加工质量稳定等一系列优点,在国外已引起广泛重视,国内虽然在引进的基础上已制造出流动研磨机床,但目前大多应用在去毛刺、去除氧化应及光亮处理上,没有能够发挥它应有的、更大的作用。下面简要介绍流动研磨法的几大要素。     

磁粒复合研磨SUS304不锈钢孔道的机理与试验研究

目的 为探究磁粒研磨法对SUS304不锈钢孔道表面质量的影响,优化磁粒研磨工件内表面的工艺方案。方法 首先,基于磁极单轨迹运动和复合轨迹运动两种不同形式,分别对磁粒研磨孔道内表面的基本原理和运动轨迹进行了理论分析;其次,利用ANSYS软件对孔道内壁的磁场强度进行了有限元分析;最后,通过磁粒研磨法对孔道内壁进行试验验证。利用超景深3D显微镜和触针式表面粗糙度测量仪,分别测取孔道表面微观形貌和表面粗糙度。结果 研磨加工时间均为15 min,磁极为单轨迹运动时,工件表面材料去除量为662 mg,孔道内壁的表面粗糙度值由原始的2.0 μm降至0.48 μm;磁极为复合轨迹运动时,工件表面材料去除量高达892 mg,孔道内壁的粗糙度值下降至0.24 μm。结论 磁极为复合轨迹运动时,相对于传统的磁极单轨迹运动,磁粒研磨效率进一步提高,工件表面微观形貌以及表面粗糙度都有明显改善,研磨后的工件内表面质量更佳。     

修整技术及提高固结磨料研磨垫自修整性的研究

随着化学机械研磨的持续进行,垫表面特征会发生变化,从而使其研磨能力大大降低。修整垫可改善表面轮廓,进而提高被加工晶片表面质量,而且可以减少表面缺陷,延长使用寿命。本文着重介绍固结磨料研磨垫常见修整技术,分为非自修整和自修整两种类型,非自修整法有高压水射流修整、超声波振动法修整、金刚石修整器修整。并重点阐述通过合理选用研磨液、添加成孔剂以及优化研抛工艺参数等措施来促进亲水性固结磨料研磨垫自修整。      

振动辅助磁力研磨去除孔相贯线处毛刺的研究

针对普通磁力研磨法去除微细孔相贯线处毛刺效率低且研磨质量不均匀的问题,提出了一种振动辅助磁力研磨技术。采用振动电机产生振动辅助磁力研磨,通过改变工件及磁针的运动轨迹,实现对微细孔相贯线处毛刺的去除。对比了添加振动前后表面加工质量和材料去除量的变化,并利用单因素试验分析了振动辅助磁力研磨加工过程中振幅对表面加工质量和材料去除量的影响。试验结果表明:振动辅助磁力研磨技术实现了对微细孔相贯线处毛刺的去除;相比普通磁力研磨,振动式永磁研磨机的研磨效果更好,研磨效率更高,且当振幅为4mm左右时,更有利于加工效率和表面加工质量的同时提高;研磨后的表面残余应力由+101.5MPa拉应力转变为约-115.5MPa的压应力状态,从而获得更好的表面应力状态。     

超声振动复合研磨K9光学玻璃工艺研究

目的探究超声振动复合研磨对光学玻璃研磨可行性,通过响应面法寻求超声振动研磨最优的工艺参数组合。方法在传统研磨装置基础上,添加超声振动装置、蠕动泵、旋转工作台构成超声振动复合研磨装置。添加轴向超声高频振动提高研磨效率,添加旋转工作台提高研磨均匀性,添加蠕动泵便于循环和更新研磨液。利用响应面法优化超声振动复合研磨加工中的主轴转速、振动频率、加工间隙三个变量参数,并进行实验研究,可得出两两变量关联度,从而得出研磨中影响最大的因素。结果通过响应面优化后得到超声振动复合研磨最佳工艺参数为主轴转速1000 r/min、加工间隙0.4 mm、振动频率12 kHz,主轴转速和间隙参数对工件表面研磨加工的影响较大。经25 min研磨,无超声振动的传统研磨方法使表面粗糙度值Ra从0.3μm下降到0.1μm;增加超声振动复合研磨使表面粗糙度值Ra从0.3μm下降到0.04μm。结论经超声振动复合研磨后,光学玻璃表面存在的凹坑、凸起均得到了有效去除,表面粗糙度值下降快,表面形貌均匀、平整。     

熔融石英玻璃衬底的平面研磨加工实验研究

熔融石英玻璃衬底的研磨加工是其超光滑抛光加工的基础工序。采用游离磨料对熔融石英玻璃进行单面粗研和精研加工,研究磨料质量分数、研磨盘转速、研磨液流量和研磨时间对石英玻璃表面质量和材料去除率的影响。结果表明:粗研过程中,随着磨料质量分数、研磨盘转速、研磨液流量的增大,工件材料去除率先增大后减小;随着加工时间的延长,表面粗糙度R_a逐渐达到稳定水平。在磨料质量分数4%、研磨液流量20 mL/min、研磨盘转速60 r/min、加工30 min时,熔融石英玻璃衬底的表面粗糙度R_a达 0.11 μm。在熔融石英玻璃衬底的精研过程中,选用平均粒径3 μm的CeO₂加工50 min后的表面粗糙度R_a最低,为4.11 nm。      

不同材质磨盘对蓝宝石晶片研磨性能的影响

从实际生产加工的角度,研究磨盘材质和研磨磨料对蓝宝石晶片加工效果的影响。以实际生产工艺进行实验,比较铸铁磨盘、陶瓷复合盘、树脂铜盘和聚氨酯研磨布在使用B₄C或金刚石研磨液时的加工效果、成品率和研磨效率。结果显示:经聚氨酯研磨布研磨的蓝宝石晶片,其表面质量最好,为R_a0.058μm;陶瓷复合盘的研磨效率最高,达到0.305μm/min,且成品率可保持在96.08%。如粗糙度要求较高（R_a ≤ 0.06μm）,则建议使用聚氨酯研磨布搭配金刚石研磨液;如果更强调成本和效率（粗糙度要求R_a ≤ 0.08μm）,建议使用陶瓷复合盘搭配B₄C研磨液。      

超声辅助微细磨料水射流冲蚀K9玻璃的实验研究

目的 提高微细磨料水射流对硬脆材料的加工能力,改善加工表面的形貌和质量.方法 引入超声振动作为辅助手段,使工件在垂直于加工表面方向作小振幅超声频振动.以K9玻璃为加工对象,利用自主设计搭建的超声辅助微细磨料水射流加工装置进行微孔冲蚀加工实验,并以无超声振动时的微孔加工实验作为对照.借助超景深三维显微镜对各实验条件下所加工的微孔进行观测,获取其尺寸和截面轮廓数据,研究超声振动对微孔尺寸、形貌的影响.结果 微孔的深度和顶部直径与射流压力的大小和加工时间的长短呈正相关.超声振动的引入,显著增加了微孔的深度,实验中深度的最大增幅达54.6％,但微孔顶部直径略有减小,最大降幅为8.2％,总体的材料去除量有所提升.塑性冲蚀作用主导了材料的去除过程,微孔的截面呈典型的"W"形.在引入超声振动后,"W"形截面形貌得到了改善,微孔中心凸起部分的材料得到更多的去除,底面平坦程度得到提升.结论 超声振动的引入增强了微细磨料水射流对K9玻璃的冲蚀性能,超声辅助微细磨料水射流加工技术可以实现对K9玻璃等硬脆材料的高质量、高效率加工.     

复合磁极磁粒研磨平面机理及试验探究

目的 探究磁粒研磨中复合磁极磁回路对工件表面质量及表面粗糙度值的影响,解决传统平面磨粒受磁力较小而远离加工区域,从而使表面质量较低的问题.方法 对提出的磁极复合磁路法进行研磨机理分析,并通过磨粒在加工中的受力分析,进而分析影响因素.使用等效磁路法,对3种磁路所形成加工区域的磁感应强度进行计算,进而采用Ansoft Maxwell软件对3种磁路的磁场梯度模拟仿真进行对比分析,综合分析、评价影响因素的作用,为试验打下理论基础.最后使用表面粗糙度仪及超景深3D显微镜,对采用不同磁回路研磨前后的工件表面粗糙度值及表面质量进行测量与记录.结果 复合磁极磁路中的磁感应强度大于传统研磨加工,具有明显、对称的磁场梯度效果.与传统式研磨相对比,表面粗糙度值从0.10μm降至0.06μm,在表面粗糙度改善率上提升40％,工件表面研磨质量较好.结论 复合磁极式磁粒研磨工艺对工件表面的划痕、凹坑、斑点等达到了良好的去除效果,使工件表面平整并具有镜面效果,较传统研磨明显具有质量好、效率高的优点.     

细长薄壁不锈钢管内壁磁力研磨技术的研究

分析了磁性磨料磁力研磨的机理,设计并研制了细长薄壁工件内孔研磨装置,通过不同磁性磨料的研磨对比实验,证明了选择铝镍钴磁网粉作了为磁性磨料时,对奥氏体不锈钢管内壁具有良好的研磨一通过工艺试验找出了各种因素对加工的影响规律     

细长薄壁不锈钢管内壁磁力研磨技术的研究

分析了磁性磨料磁力研磨的机理，设计并研制了细长薄壁工件内孔研磨装置，通过不同磁性磨料的研磨对比实验，证明了选择铝镍钴磁钢粉作为磁性磨料时，对奥氏体不锈钢管内壁具有良好的研磨作用；且通过工艺试验找出了各种因素对加工的影响规律。     

磨料尺寸对固结金刚石聚集体磨料垫研磨石英玻璃加工性能的影响

石英玻璃的研磨加工是其超光滑抛光加工的前道工序,对其加工效率和最终表面质量影响甚大。针对石英玻璃的硬脆特性,采用固结金刚石聚集体磨料研磨垫,对其高效低损伤研磨加工工艺进行了研究。探索了金刚石聚集体磨粒的一次颗粒尺寸、二次颗粒尺寸、研磨压力和研磨液流量4因素对研磨石英玻璃加工性能的影响,综合优化得到加工效率高和表面质量优的工艺参数。实验表明:采用固结金刚石聚集体磨料研磨垫,当一次颗粒尺寸和二次颗粒尺寸分别为1.0~2.0 μm和20~25 μm,研磨压力为14 kPa,研磨液流量为60 mL/min时,材料去除率达到2.64 μm/min,平均表面粗糙度值R_a为54.2 nm。      

固结磨料研磨K9玻璃的工艺优化

固结磨料研磨工艺具有高加工效率及清洁加工等突出优点。采用正交实验法,研究了转速比、研磨压力、研磨液流量等参数对固结磨料研磨K9玻璃的材料去除率和三维轮廓表面粗糙度Sa的影响。结果表明:研磨的最佳工艺参数组合为:转速比为145/150,研磨压力为0.055 MPa,研磨液流量为60mL/min。在该工艺参数组合下,材料去除速率达到3186 nm/min,Sa值达到19.6 nm。     

超精密平面研磨加工压力对精度的影响

研磨加工中研磨压力对加工效率、表面粗糙度、工件表面划痕等都有很大的影响,本文从力学的角度进行建模,分析超精密平面研磨加工压力对精度的影响.结果表明:研磨效率随着研磨压力的增大而基本成正比地提高,研磨压力增加到一定程度后,表面粗糙度基本保持不变.通过理论分析,为实际加工时加载研磨压力提供理论依据.     

双向复合振动辅助磁力研磨加工的试验研究

目的进一步提高研磨加工效率,并获得更好的工件表面质量。方法提出双向复合振动(磁极垂直于加工表面的法向超声振动和平行于加工表面的切向振动相结合)辅助磁力研磨法实现对工件表面的研磨抛光。以钛合金工件为研究对象,进行了四种不同工况的研磨加工试验,并对试验结果进行了对比和分析。结果采用双向复合振动辅助磁力研磨法研磨钛合金工件,研磨加工60 min后,工件表面粗糙度值Ra由研磨前的3.78μm降至0.36μm,有效去除了原始加工纹理,获得了较好的表面形貌。工件表面的残余应力由拉应力转化为压应力。结论双向复合振动辅助磁力研磨法既能增加磁性磨粒的瞬时研磨压力,提高研磨加工效率,又能促进磁性磨粒的翻滚与更替,随时改变磁性磨粒的切削刃和切削方向,使磁性磨粒的运动轨迹互相交织,去除工件表面材料更均匀,同时还能有效地改善工件表面的应力状态。     

基于PLC的倒角机自动控制系统设计与研究

针对手工倒角劳动强度高、加工效率低的现状,开发了一台自动倒角机,采用基于PLC的控制系统,对倒角工序进行顺序控制,实现连续循环加工,以提高生产效率.该系统可对细长棒料两端同时倒角,并且可以通过触摸屏设定工件直径和切削量,以满足不同直径工件的倒角要求.利用光电开关准确感应工件的位置,通过相关的控制程序自动补偿工件长度误差和送料定位误差,从而实现快速、高效与高精度的倒角.     

钛酸钡陶瓷基片的双面研抛加工研究

采用氧化铝磨料对钛酸钡(BaTiO3)陶瓷基片进行双面研磨加工,分析磨料粒径、研磨压力、研磨盘转速、磨料浓度以及研磨液流量等研磨工艺参数对基片表面粗糙度和材料去除率的影响。采用双面研磨工艺,依次用W14、W7、W5的氧化铝磨料对钛酸钡陶瓷基片(原始粗糙度Ra0.219μm)在研磨压力3.26kPa、研磨盘转速为37r/min、磨料质量浓度为9%、研磨液流量10mL/min的研磨参数下,进行粗研、半精研、精研,取得了表面粗糙度Ra0.076 6μm的研磨片。对研磨片继续用W0.2SiO2抛光可获得表面粗糙度Ra为6nm的超光滑表面。同时,用激光共聚焦显微镜和扫描电镜观察了不同加工阶段的基片表面形貌,并分析了材料去除机理;采用氧化铝磨料的研磨过程中,材料以脆性断裂去除为主;采用SiO2磨料抛光过程中,工件材料以塑性去除为主。