本文關(guān)鍵詞：固結(jié)磨料研磨硬脆材料表面粗糙度模型，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：硬脆材料是應(yīng)用最廣泛的功能材料。高硬度、高脆性的特性使得硬脆材料在加工過程中極易發(fā)生斷裂破壞,工件表面容易形成裂紋和凹坑,嚴(yán)重影響工件表面質(zhì)量和器件性能。固結(jié)磨料研磨技術(shù)是將原本分散在研磨液中的金剛石、氧化鈰等磨粒固結(jié)在研磨墊基體中,在外加載荷作用下,工件與研磨墊接觸,通過磨粒露出結(jié)合劑層的部位與工件作用,對材料產(chǎn)生塑性或類塑性去除,顯著降低工件表面粗糙度,在硬脆材料精密、超精密加工中具有顯著優(yōu)勢。表面粗糙度是衡量零件表面質(zhì)量的重要指標(biāo),也是超精密加工中表征加工質(zhì)量的常用參數(shù)。建立固結(jié)磨料研磨硬脆材料表面粗糙度模型有利于提高加工效率、節(jié)約生產(chǎn)成本。本文對固結(jié)磨料研磨過程進(jìn)行簡化,基于研磨墊表面微結(jié)構(gòu),利用統(tǒng)計學(xué)和力學(xué)原理,建立固結(jié)磨料研磨硬脆材料表面粗糙度模型,并通過固結(jié)磨料研磨K9玻璃驗證該模型的正確性。主要內(nèi)容和研究成果包括以下幾個方面:(1)簡化研磨過程,對磨粒分布進(jìn)行合理假設(shè),研究研磨過程中的有效磨粒數(shù);基于磨粒和工件接觸模型,利用力平衡原理,研究磨粒切入工件深度與研磨工藝參數(shù)及研磨墊特性參數(shù)之間聯(lián)系。(2)基于硬脆材料的脆塑性材料去除機(jī)制,對研磨工件的表面形成做出合理假設(shè)。根據(jù)輪廓算數(shù)平均偏差Ra的定義,利用概率論與數(shù)理統(tǒng)計原理建立表面粗糙度與磨粒切入工件深度之間的聯(lián)系,聯(lián)合磨粒切入工件深度與研磨工藝參數(shù)及研磨墊特性參數(shù)之間關(guān)系,建立表面粗糙度理論模型。模型表明:工件表面粗糙度值與磨粒粒徑成正比、與氣缸壓力1/3次方成正比、與研磨墊濃度2/9次方成反比,還與加工材料硬度、研磨墊凸起密度等參數(shù)有關(guān)。(3)采用K9玻璃對模型進(jìn)行驗證實驗,控制工藝參數(shù)(磨粒粒徑、氣缸壓力及研磨墊濃度)的變化,分析不同工藝參數(shù)下工件表面粗糙度值的變化,獲得其中某一工藝參數(shù)對工件表面粗糙度的影響規(guī)律。結(jié)果表明:表面粗糙度值隨磨粒粒徑、氣缸壓力和研磨墊濃度的變化趨勢與模型預(yù)測的趨勢相同,證明模型的可靠性。(4)針對實驗結(jié)果與理論值的差異,考慮磨粒軌跡和研磨墊彈性的影響,引入溝壑重疊率和研磨墊彈性系數(shù),對理論模型進(jìn)行修正。修正模型表面粗糙度值隨溝壑重疊率的增大而減小,隨研磨墊彈性模量增大而增大。在選定實驗參數(shù)下,修正模型計算結(jié)果與實驗結(jié)果的誤差控制在5%以內(nèi),計算精度比修正前提高了約35%。

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