基础液对磁流变效应微砂轮微沟槽加工的影响

在磁流变液中添加金刚石磨料配置成抛光用磁流变工作液,对玻璃工件进行微沟槽加工试验。以磁流变工作液的剪切应力以及所加工的微沟槽形貌为分析评价指标,系统研究了基础液的种类(硅油、蓖麻油、液体石蜡、水)、黏度、含量对磁流变微沟槽加工的影响。结果表明,基础液对磁流变效应微砂轮的加工效果具有决定性的影响,以硅油作为基础液具有较好的去除率和加工精度;加工精度随着基础液粘度的增大而提高;基础液的含量有一个最佳值,当硅油的含量为59.3%时,磁流变效应微砂轮的材料去除率达到最大。     

单晶SiC基片的集群磁流变平面抛光加工

基于集群磁流变效应超光滑平面抛光理论及研制的试验装置,对单晶SiC基片进行了平面抛光试验研究。研究结果表明,金刚石磨料对单晶SiC基片具有较好的抛光效果;加工间隙在1.4mm以内抛光效果较好,30min抛光能使表面粗糙度值减小87%以上;随着加工时间的延长,表面粗糙度越来越小,加工30min时粗糙度减小率达到86.54%,继续延长加工时间,加工表面粗糙度趋向稳定。通过优化工艺参数对直径为50.8mm(2英寸)6H单晶SiC进行了集群磁流变平面抛光,并用原子力显微镜观察了试件加工前后的三维形貌和表面粗糙度,发现经过30min加工,表面粗糙度Ra从72.89nm减小至1.9nm,说明集群磁流变效应超光滑平面抛光用于抛光单晶SiC基片可行有效且效果显著。     

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。      

高精度回转曲面的砂轮磨削点运动规律研究

轨迹包络磨削法是加工高精度回转曲面的重要工艺方法。为了进一步提高轨迹包络磨削加工的精度,本文首先分析了圆弧轨迹包络磨削中砂轮磨削点与加工曲线的位置关系。以加工母线为圆弧曲线、抛物线等典型回转曲面为例,探讨磨削过程中砂轮磨削点的运动规律,并在此基础上得到了圆弧轨迹包络磨削加工回转曲面中砂轮磨削点的运动速度方程。分析表明：（1）砂轮磨削点运动的距离随着砂轮端部圆弧半径增大而增大;（2）砂轮磨削点的角速度大,则意味着在磨削加工中砂轮磨削点的运动速度快;（3）曲率半径大的回转曲面在磨削过程中砂轮磨损严重。     

单晶SiC化学机械抛光基础研究——电芬顿反应条件优化及6H-SiC氧化效果分析

目的揭示电芬顿参数对生成羟基自由基(·OH)最大浓度和·OH总量的影响规律,实现电芬顿反应对单晶6H-SiC氧化腐蚀的最大化。方法通过6因素5水平正交试验,分析电压大小、电极种类、氧化剂过氧化氢(H2O2)浓度、催化剂种类、催化剂浓度以及反应液pH等参数对电芬顿反应生成·OH最大浓度和·OH总量的影响规律,找出最佳试验组合和主要影响因素,并利用最佳试验组合与同等条件下的芬顿反应对单晶6H-SiC进行氧化腐蚀对比分析。结果影响电芬顿反应生成·OH最大浓度和·OH总量的主次顺序为:催化剂种类>电压大小>H2O2浓度>催化剂浓度>pH>电极种类。其中,催化剂种类、电压、氧化剂浓度影响显著,影响因子分别为45%、22%、12%和30%、19%、41%。与同等条件下的芬顿反应相比,电芬顿反应生成的·OH最大浓度、·OH总量分别提高了61.34%和68.62%,在6H-SiC表面能形成更多SiO2氧化层。结论电芬顿反应通过控制电参数,能够加速Fe^3+向Fe^2+转化并原位生成部分H2O2,补充反应过程中H2O2的消耗,提高·OH生成总量,加速·OH对单晶SiC基片的氧化腐蚀作用。     

蓝宝石基片的单面研磨工艺研究

为了实现蓝宝石基片的快速平坦化,对蓝宝石基片进行系统的单因素单面研磨试验,研究了磨料种类、磨料粒径、研磨盘转速、研磨压力以及磨料质量分数等研磨工艺参数对蓝宝石基片材料去除率和表面粗糙度的影响规律。试验结果表明:金刚石磨料适合蓝宝石基片的单面研磨;随着磨料粒径的增大,材料去除率逐渐增大,表面越来越粗糙;随着研磨盘转速的增大,材料去除率先增大后减小,表面粗糙度值在20～60 r/min区间变化不大,稳定在Ra 0. 12～Ra 0. 13μm之间,而在60～100 r/min区间波动较大,当研磨盘转速为60 r/min时,材料去除率最大;随着研磨压力的增大,材料去除率逐渐增大,而表面粗糙度值越来越低;随着磨料质量分数的增大,材料去除率先增大后减小,表面粗糙度先增大然后趋于平缓,当磨料质量分数为3 wt%时,材料去除率最大,且表面粗糙度值相对较小;最后通过正交试验优化了工艺参数,在优化的工艺条件下依次选用粒径为W40、W14、W3的金刚石磨料对蓝宝石基片进行粗研、半精研及精研,取得了表面粗糙度为Ra 7. 9 nm的平坦表面。     

无取向电工钢剪切仿真Johnson-Cook模型参数确定及剪切过程研究

为了建模仿真分析无取向电工钢剪切加工过程,首先使用万能试验机对4种35WW300无取向电工钢拉伸试样进行不同应力三轴度的拉伸实验,获得拉伸过程中的载荷-位移曲线和Johnson-Cook模型参数.其次,利用Abaqus有限元软件建立拉伸试样的准静态仿真模型,得到表面光滑、圆弧缺口、V形缺口和剪切等4种试样的应力三轴度大...     

聚集体金刚石磨料研磨加工性能研究

为实现蓝宝石等硬脆材料的高效率、低表面粗糙度研磨加工,提出利用陶瓷结合剂和微细金刚石磨料(粒径3μm)烧结制成聚集体金刚石磨料(平均粒径30μm)进行研磨加工新工艺。通过与3μm和30μm等2种单晶金刚石磨料对蓝宝石基片进行研磨加工对比实验,系统研究聚集体金刚石磨料的研磨性能。结果表明：聚集体金刚石磨料具有较高的材料去除率,相同条件下聚集体金刚石磨料加工15 min时材料去除率为1.127μm/min;聚集体金刚石磨料具有较好的加工稳定性,研磨120 min时材料去除率为0.483μm/min,相比于加工15 min时下降57.14%,而3μm单晶金刚石磨料则下降78.02%;聚集体金刚石磨料与3μm单晶金刚石磨料研磨蓝宝石的表面粗糙度相近,分别为R_a 9.45 nm和R_a 8.75 nm,远低于30μm单晶金刚石磨料的R_a 246 nm。聚集体金刚石磨料能实现低加工表面粗糙度和高材料去除率的机理可以归纳为：多磨粒微刃产生去除作用可以获得低表面粗糙度,同时具有自锐性,提高材料去除效率并保证加工过程的稳定。     

PC机与数控系统数据通讯的一种新方法

本文以法国施耐德公司NUM1020数控系统与PC机通讯过程为例,开发了一种利用WINDOWS自带的超级终端程序HYPERTRM．EXE实现PC机与数控系统进行数据通讯的简单而实用的新方法。通过这种方式,不仅可以实现基于Windows及Windows NT操作系统下PC机与NUM1020、FANUC-0及西门子Acramatic2100数控系统的数据通讯及“滴注式”(drip fed)加工,而且解决了目前许多通讯软件的操作界面及使用操作方法各不相同产生的混乱问题。     

集群磁流变变间隙动压平坦化加工试验研究

为了提高光电晶片集群磁流变平坦化加工效果,提出集群磁流变变间隙动压平坦化加工方法,探究各工艺参数对加工效果的影响规律。以蓝宝石晶片为研究对象开展了集群磁流变变间隙动压平坦化加工和集群磁流变抛光对比试验,通过检测加工表面粗糙度、材料去除率,观测加工表面形貌、集群磁流变抛光垫中磁链串受动态挤压前后形态变化,研究挤压幅值、工件盘转速、挤压频率以及最小加工间隙等工艺参数对加工效果的影响规律。试验结果表明：集群磁流变平坦化加工在施加工件轴向微幅低频振动后,集群磁流变抛光垫中形成的磁链串更粗壮,不但使其沿工件的径向流动实现磨粒动态更新、促使加工界面内有效磨粒数增多,而且在工件与抛光盘之间的加工间隙产生动态抛光压力、使磨粒与加工表面划擦过程柔和微量化,形成了提高材料去除效率、降低加工表面粗糙度的机制。对于2英寸蓝宝石晶电（1英寸=2.54 cm）集群磁流变变间隙动压平坦化加工与集群磁流变抛光加工效果相比,材料去除率提高19.5%,表面粗糙度降低了42.96%,在挤压振动频率1 Hz、最小加工间隙1 mm、挤压幅值0.5 mm、工件盘转速500 r/min的工艺参数下进行抛光可获得表面粗糙度为Ra0.45 nm的超光滑表面,材料去除率达到3.28 nm/min。证明了集群磁流变变间隙动压平坦化加工方法可行有效。