【摘要】：硬脆晶體材料如SiC、Ge和Si等,由于具有極高的硬度和脆性,普通線鋸切割很難進(jìn)一步提高硬脆材料晶片的切割效率和表面質(zhì)量。本研究把超聲振動(dòng)應(yīng)用到金剛石線鋸切割單晶SiC。基于超聲振動(dòng)切削加工的特點(diǎn),分析了柔性線鋸橫向振動(dòng)切割單晶SiC的必要條件;建立了橫向超聲激勵(lì)下柔性金剛石線鋸對(duì)SiC工件的動(dòng)態(tài)切割過(guò)程模型,研究分析了超聲振動(dòng)對(duì)線鋸間歇切割弧長(zhǎng)及切割速度的影響,得到橫向超聲振動(dòng)線鋸切割速度增量的數(shù)學(xué)表達(dá)式。基于壓痕裂紋模型,討論了橫向超聲振動(dòng)線鋸切割和普通線鋸切割對(duì)切割速度、切割力和表面粗糙度的影響。以單晶SiC為切割對(duì)象,對(duì)普通線鋸切割和超聲振動(dòng)線鋸切割進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明在相同條件下,超聲振動(dòng)線鋸切割使晶片的表面粗糙度有明顯改善,超聲振動(dòng)線鋸的切割速度比普通線鋸切割的速度提高了約45%,鋸切力減少28%~53%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論分析具有良好的一致性。
[Abstract]:Because of its high hardness and brittleness, it is difficult to improve the cutting efficiency and surface quality of the hard brittle material wafer by conventional wire saw cutting due to the high hardness and brittleness of hard brittle crystal materials such as SiC,Ge and Si. The application of ultrasonic vibration to diamond wire saw cutting single crystal SiC. Based on the characteristics of ultrasonic vibration cutting, the necessary conditions for cutting single crystal SiC by transverse vibration of flexible wire saw are analyzed. The dynamic cutting process model of flexible diamond wire saw on SiC workpiece under transverse ultrasonic excitation was established. The influence of ultrasonic vibration on the arc length and cutting speed of wire saw was studied. The mathematical expression of cutting speed increment of transverse ultrasonic vibration wire saw is obtained. Based on indentation crack model, the effects of transverse ultrasonic vibration wire saw cutting and common wire saw cutting on cutting speed, cutting force and surface roughness are discussed. Taking single crystal SiC as the cutting object, a comparative experiment was carried out between common wire saw cutting and ultrasonic vibration wire saw cutting. The results showed that the surface roughness of the chip was obviously improved by ultrasonic vibration wire saw cutting under the same conditions. The cutting speed of ultrasonic vibration wire saw is about 45% higher than that of common wire saw, and the cutting force is reduced by 28%. The experimental results are in good agreement with the theoretical analysis.
【作者單位】： 西安理工大學(xué)機(jī)械與精密儀器工程學(xué)院;河南科技大學(xué)河南省機(jī)械設(shè)計(jì)及傳動(dòng)系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金(51575442,51675422)
【分類號(hào)】：O786;TQ127.2

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本文編號(hào)：2303141