【摘要】：固結(jié)磨料加工技術(shù)憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢,備受研究學(xué)者的關(guān)注;其既有在應(yīng)用上的普遍性與廣泛性,又有因材料差異而表現(xiàn)出來的特殊性與針對性。其中,固結(jié)磨料研磨墊(FAP)的研制及性能評價一直是研究的熱點(diǎn)。FAP在加工過程中存在適度的良性磨損,是自修整機(jī)制形成的關(guān)鍵�；贔AP加工不同材料時表現(xiàn)出加工性能及磨損的差異,本文采用實(shí)驗與理論相結(jié)合的方法,從定量評價磨損的角度,開展了基于材料特性的固結(jié)磨料研磨墊磨損特性研究。主要研究工作和結(jié)果如下:(1)采用壓痕法和劃痕法研究軟脆材料氟化鈣(CaF2)的力學(xué)特性,并探討CaF2晶體超精密加工中的脆塑轉(zhuǎn)變行為。得到CaF2晶體的硬度為1.58 GPa,斷裂韌性為0.527 MPa·m0.5,理論臨界切深為0.806μm,由塑性域向微裂紋域過渡的實(shí)際臨界切深為1.623μm。壓痕尺寸效應(yīng)表明工件表面化學(xué)軟化層對磨粒切削行為有一定的促進(jìn)作用。(2)正交實(shí)驗研究FAP特性與工藝參數(shù)對軟脆材料加工多指標(biāo)的優(yōu)化。研究FAP硬度、研磨壓力、研磨轉(zhuǎn)速和研磨液pH對CaF2晶體加工材料去除率、FAP磨損率、磨損比、表面質(zhì)量、材料去除保持率和FAP磨損不均勻度的影響,分析材料加工性能、FAP磨損特性及自修整性能。優(yōu)化選用方案:FAP硬度Ⅲ、壓力3 psi、轉(zhuǎn)速60 rpm、研磨液pH值9,獲得材料去除率為6.23μm/min,且30 min后保持率為90.3%,磨損比為38.2,實(shí)現(xiàn)高效低損傷的固結(jié)磨料加工。同時研磨過程中FAP磨損穩(wěn)定,自修整性能好;磨損量小,具有較長的使用壽命。(3)針對硬脆材料在硬度、彈性模量以及材料去除機(jī)理上不同于軟脆材料,研究了硬脆材料研磨過程中的材料去除機(jī)理和FAP磨損機(jī)理。分步探索研磨液p H、研磨壓力、研磨轉(zhuǎn)速對K9玻璃加工及FAP磨損隨加工時間段變化的動態(tài)影響趨勢。結(jié)果表明:添加銅粉的FAP,其自修整性能以及耐磨性都相應(yīng)地提升,獲得的材料去除率和磨損比較高。K9研磨的最佳工藝參數(shù)為研磨液pH值9,壓力3 psi,轉(zhuǎn)速60 rpm,獲得的磨損比大且穩(wěn)定性好,研磨高效低損傷,FAP具有良好的利用率和自修整性能。固結(jié)磨料加工過程中存在兩個循環(huán)過程:1)工件表面化學(xué)軟化層“生成—去除”循環(huán),2)FAP表層基體“溶脹—磨損”循環(huán)。前者影響材料去除效率及工件表面質(zhì)量,后者影響FAP加工性能、自修整性能及使用壽命。(4)基于FAP基體“溶脹-磨損”循環(huán),分別建立固結(jié)磨料研磨過程中溶脹層生成模型和接觸磨損模型,分析FAP磨損機(jī)理,研究FAP磨損與FAP自身特性、工件材料特性以及工藝參數(shù)等因素之間的關(guān)系。建立“溶脹-磨損”耦合平衡模型,分析平衡左右兩端動態(tài)變化的因果。結(jié)果顯示:銅粉含量、添加劑濃度和添加劑擴(kuò)散系數(shù)等影響基體溶脹率,而壓力、相對速度和FAP與工件自身特性等影響接觸磨損率。隨著FAP硬度的增加,FAP磨損率下降,耐磨性提高;隨著工件材料硬度的增加,FAP磨損率上升,與前文實(shí)驗結(jié)論相一致。(5)研究研磨墊表面磨損非均勻性。建立研磨墊表面相對磨損模型,仿真分析工藝參數(shù)和研磨墊結(jié)構(gòu)參數(shù)對磨損非均勻性的影響。結(jié)果顯示:工件與研磨墊轉(zhuǎn)速比越大,中心區(qū)域磨損越嚴(yán)重;在正弦直線擺動形式下,轉(zhuǎn)速比為1.11,擺動幅度系數(shù)為2,擺動頻率系數(shù)在0.1~0.2之間,磨損軌跡復(fù)雜,均勻性較好。此外優(yōu)化了研磨墊形狀,進(jìn)一步降低了研磨墊磨損非均勻性,獲得了更好的面型精度及保持性,延長了修整后在線加工時間。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG580.68

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 朱永偉;沈琦;王子琨;凌順志;李軍;左敦穩(wěn);;多晶金剛石固結(jié)磨料研磨墊精研石英玻璃的性能探索[J];紅外與激光工程;2016年10期

2 朱琳;朱永偉;徐勝;李信路;沈琦;;砂漿輔助固結(jié)磨料研磨藍(lán)寶石研究[J];金剛石與磨料磨具工程;2016年01期

3 宋龍龍;李軍;王文澤;胡章貴;朱永偉;左敦穩(wěn);;固結(jié)磨料拋光LBO晶體非水基拋光液優(yōu)化[J];功能材料;2016年02期

4 王占奎;朱永偉;蘇建修;李勇峰;朱楠楠;;酸性體系對鎂鋁尖晶石工件固結(jié)磨料研磨的影響[J];人工晶體學(xué)報;2016年02期

5 黃建東;李軍;宋龍龍;花成旭;胡章貴;朱永偉;左敦穩(wěn);;拋光液酸堿性對固結(jié)磨料拋光硫化鋅晶體的影響[J];人工晶體學(xué)報;2016年02期

6 朱楠楠;朱永偉;李軍;鄭方志;沈琦;;鈮酸鋰晶體的研磨亞表面損傷深度[J];光學(xué)精密工程;2015年12期

7 王凱;朱永偉;鄭方志;王建彬;沈琦;;游離碳化硅磨粒輔助的藍(lán)寶石固結(jié)磨料研磨研究[J];人工晶體學(xué)報;2015年11期

8 黃玉萍;;現(xiàn)代光學(xué)加工技術(shù)以及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景[J];中國高新技術(shù)企業(yè);2015年28期

9 王文澤;李軍;夏磊;王慧敏;朱永偉;左敦穩(wěn);;磨粒粒徑對固結(jié)磨料研磨石英玻璃的加工性能影響[J];金剛石與磨料磨具工程;2015年02期

10 劉維寶;鄭萬國;朱啟華;袁曉東;王成程;陳波;;神光-Ⅲ激光裝置的總體集成及探索[J];國防科技;2014年06期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前4條

1 王建彬;固結(jié)磨料研磨藍(lán)寶石工件的材料去除機(jī)理及工藝研究[D];南京航空航天大學(xué);2015年

2 樊成;光學(xué)曲面確定性拋光的面型精度控制研究[D];吉林大學(xué);2014年

3 孫禹輝;硅片化學(xué)機(jī)械拋光中材料去除非均勻性研究[D];大連理工大學(xué);2011年

4 蘇建修;IC制造中硅片化學(xué)機(jī)械拋光材料去除機(jī)理研究[D];大連理工大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王慧敏;固結(jié)磨料研磨硬脆材料表面粗糙度模型[D];南京航空航天大學(xué);2015年

2 王加順;微細(xì)金剛石顆粒表面涂覆Ni-P合金及其加工性能評價[D];南京航空航天大學(xué);2015年

3 徐俊;親水性固結(jié)磨料研磨拋光墊自修整的影響因素[D];南京航空航天大學(xué);2015年

4 王成;銅的固結(jié)磨料化學(xué)機(jī)械研拋工藝[D];南京航空航天大學(xué);2014年

5 劉婷婷;金剛石顆粒的表面鍍鎳及其在固結(jié)磨料研磨中的應(yīng)用[D];南京航空航天大學(xué);2014年

6 唐曉驍;固結(jié)磨料研磨拋光墊基體的砂漿磨損特性研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

7 李標(biāo);軟脆晶體LBO的固結(jié)磨料拋光研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

8 墨洪磊;固結(jié)磨料研磨墊的制備工藝優(yōu)化[D];南京航空航天大學(xué);2013年

9 王永濤;雙面拋光去除非均勻性研究[D];北京有色金屬研究總院;2012年

10 李鎖柱;固結(jié)磨料研磨拋光K9光學(xué)玻璃研究[D];南京航空航天大學(xué);2011年

，

本文編號：2456672