針對微晶玻璃超精密磨削加工不可避免的表面/亞表面損傷問題,通過微晶玻璃磨削試驗研究500#、1 500#、2 000#和5 000#金剛石砂輪磨削微晶玻璃的表面形貌、表面/亞表面損傷特征及其材料去除機理,揭示微晶玻璃脆性域磨削和塑性域磨削的表面/亞表面損傷特征,提出依次采用500#金剛石砂輪粗磨和5 000#金剛石砂輪精磨的微晶玻璃高效低損傷磨削工藝。結(jié)果表明,500#和1 500#金剛石砂輪磨削表面的材料去除方式為脆性斷裂去除,2 000#金剛石砂輪磨削表面的材料去除方式同時包括脆性斷裂去除和塑性流動去除,5 000#金剛石砂輪磨削表面的材料去除方式為塑性流動去除;脆性域磨削微晶玻璃的表面損傷形式為凹坑、微裂紋、深劃痕,亞表面損傷形式為微裂紋;塑性域磨削微晶玻璃的表面損傷形式為微磨痕,亞表面損傷形式為靠近磨削表面的材料的塑性流動。 

【文章來源】：機械工程學(xué)報. 2017,53(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

工件旋轉(zhuǎn)法磨削原理示意圖

調(diào)整到工作臺的中心位置；磨削過程中，杯型砂輪和微晶玻璃分別繞其軸線旋轉(zhuǎn)，同時砂輪作軸向進給進行軸向切入式磨削。此外，為了減小磨削力和磨削熱，調(diào)整磨床的砂輪主軸角度使砂輪主軸軸線與工作臺主軸軸線之間形成一個微小傾角，以保證磨削過程中砂輪和工件之間能夠?qū)崿F(xiàn)半接觸磨削。試驗使用的VG401MKII型超精密磨床還具有測量精度為1μm在線厚度測量儀，磨削過程中可以精確控制微晶玻璃的去除厚度。加工試件為Φ100×5.5mm的微晶玻璃拋光基片。磨削過程中采用去離子水作為冷卻液。圖1工件旋轉(zhuǎn)法磨削原理示意圖圖2VG401MKII型超精密磨床為了選擇合適的金剛石砂輪進行微晶玻璃磨削試驗，前期首先通過500#、1500#、2000#、3000#、4000#樹脂結(jié)合劑金剛石砂輪(Asahi,日本)和5000#、6000#陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪(Asahi,日本)磨削微晶玻璃的可行性磨削試驗，選擇能夠?qū)ξ⒕РＡнM行連續(xù)磨削加工的金剛石砂輪作為本文微晶玻璃磨削試驗中的實際使用砂輪。其中，4000#樹

?俁齲?嚀寮庸げ問?綾?所示。表1磨削試驗參數(shù)磨削參數(shù)數(shù)值砂輪轉(zhuǎn)速ns/(r/min)2400工件轉(zhuǎn)速nw/(r/min)120砂輪進給速度fs/(μm/min)3光磨時間t/s5工件去除厚度h/μm100冷卻液流量qv/(L/min)6.51.2表面/亞表面損傷檢測試驗微晶玻璃磨削加工后，采用Newview5022型白光干涉3D表面輪廓儀(Zygo,美國)檢測微晶玻璃的表面粗糙度和表面微觀形貌，采用Q45型掃描電鏡(FEI,美國)觀測微晶玻璃磨削表面的微觀損傷。磨削微晶玻璃的亞表面損傷深度檢測主要采用角度截面顯微觀測法[19-20]，檢測原理如圖3所示，該方法是通過超精密研磨和拋光加工將垂直于待檢測樣品微晶玻璃磨削表面的截面加工成具有精確角度的斜面，使垂直于微晶玻璃磨削表面的截面上的亞表面損傷信息通過一個小角度的斜面放大一定倍數(shù)后顯示出來，對于亞表面損傷檢測具有更高的分辨率，可以用于檢測亞表面損傷較大的磨削工件。根據(jù)角度截面顯微觀測法的檢測要求，本文設(shè)計了用于加工樣品角度截面的專用夾具(β=5.7°)，樣品角度截面的加工在UNIPOL1502型研磨/拋光機(科晶，中國)上進行，如圖4所示。制備的樣品采用20%HF溶液進行擇優(yōu)蝕刻，然后采用VHX-2000型超景深顯微鏡(Kevence,日本)觀測并測量角度截面上的損傷深度L,再由式(1)計算樣品的實際亞表面損傷深度Hd。Hd=Lsinβ(1)圖3角度截面顯微觀測法檢測原理圖4UNIPOL1502型研磨/拋光機此外，由于角度截面顯微觀測法僅適用于檢測亞表面損傷深度較大的磨削樣件，對于角度截面顯微觀測法檢測不出來的具有較小亞表面損傷深度的微晶玻璃樣件，本文進一步采用截面透射電子顯微鏡(Transmissionelectronmicroscope,TEM)法檢測其亞表面損傷[19]，檢測儀器為TecnaiG220S-Twin型TEM(

【參考文獻】：
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博士論文
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本文編號：3045193