工件自旋转平面磨削单晶功能材料的研究进展

单晶Si,SiC,α-Al2 O3,LiTaO3等是制作半导体晶圆的常用功能材料,晶圆的精密加工多采用工件自旋转平面磨削(RISG).RISG不同于传统的往复平面磨削,相互接触的砂轮和晶圆绕各自轴线旋转,依靠砂轮的轴向进给磨削.本文介绍了RISG加工的原理及磨粒运动的数学模型,分析了磨纹密度、倾斜角、系统刚度等因素对RISG加工晶圆的平面度和表面粗糙度的影响,并通过分析磨削力探索RISG的材料去除机理,展望了晶圆加工的研究方向.     

断续磨削加工聚晶金刚石的机理研究

分别采用超声振动冲击和脉冲激光加热技术对开槽金刚石砂轮断续磨削加工聚晶金刚石过程中的机械冲击和热冲击进行了模拟实验研究.研究结果表明,在断续磨削加工过程中,由于开槽砂轮和工件之间接触面积变化引起的磨削力周期性变化,有利于聚晶金刚石材料加工表面上的晶粒产生脆性微细破碎去除;由于开槽砂轮和工件之间接触面积变化引起的热冲击,有利于聚晶金刚石材料加工表面上的晶粒产生微细裂纹和疲劳破碎.实验结果表明,开槽金刚石砂轮磨块切入部分的磨粒以破碎损耗为主,磨块切出部分的磨粒以机械磨耗、氧化、石墨化损耗为主.     

轨迹成型法加工光学零件磨床中的微进给电控装置的研究

本文提出了一种在轨迹成型法加工光学零件磨床上实现脆性材料超精密磨削的微进给电控装置。试验表明,在轨迹成型法加工光学零件磨床上应用本装置对光学透镜进行磨削后,工件表面粗糙度可达Ｒａ＝０．０２μｍ,能够达到光学零件精磨的粗糙度要求。     

超硬磨料砂轮激光修整技术的现状与展望

阐述脉冲激光修整技术的基本原理和特点,从超硬磨料砂轮激光修整技术的工艺参数优化、数值模拟仿真两方面对其研究进展进行综述,指出该技术目前正面临的主要问题,并对其发展方向进行预测和展望。超硬磨料砂轮激光修整技术目前已经取得了较大的进步,但基础科学理论、砂轮表面质量评价、在线精密修整技术等关键性技术仍然是该领域非常棘手的难题,有待对其进行更深层次的探索和研究。     

大负载超声振动磨削系统的设计

设计了一种大负载超声振动磨削系统,超声系统由换能器、圆柱圆锥形变幅杆和轮辐式砂轮组成.首先将轮辐式砂轮等效成轮毂为圆柱杆、辐板与轮缘为中厚板的复合模型,利用各接触面边界连续的条件推导系统的频率方程,完成了超声磨削系统的设计,制作了实验装置并分析验证了其声学振动特性.实验结果表明:利用轮辐式砂轮复合模型求解系统频率方程,...     

轴对称非球面超精密磨削的几何模型研究

超精密磨削轴对称非球面光学器件是提高加工效率和加工精度的有效方法。根据轴对称非球面的轴对称性采用了加工简便的二轴联动超精密磨床,给出了NC加工中的砂轮中心位置计算的几何模型,分析了加工中影响精度的主要误差源及所产生的误差,提出了相应的误差补偿策略,并给出砂轮形状改进方法。     

磨削加工具有复杂母线的旋转体的微分模型

综合运用微分几何、坐标变换、分段二次Hermite插值及微分方程等数学工具,将磨削加工具有复杂母线的旋转体的问题,通过建立微分模型,然后根据求出的解,设计出了具体的加工方案.对于具有抛物线母线的工件,给出了一个在上台电机进给速度恒定的条件下,加工时间尽可能短的加工方案.对于具有一般母线的工件,利用分段二次Hermite插值,转化为抛物线的情形,也得到了很好的解决.还编写了一系列Matlab程序,作为解决过程中的产品,它们的输出可以直接用于控制磨床,加工具有任意母线的工件.此外,在使得砂轮表面的磨损尽量均匀的问题上,做了富有创造性的探索,并且给出了一个使得圆柱形砂轮磨损比较均匀的加工方案.总体而言,模型具有适用范围广、加工精度高等优点.     

光学非球曲面器件的超精密磨削加工技术研究

为磨削加工出高精度、高质量的光学非球曲面器件。详尽分析了砂轮的安装及半径等误差对零件加工精度的影响。设计研制出了一套非球曲面磨削系统 ,并用它进行了实验研究。实验结果表明 :要获得高精度的非球曲面器件 ,只有当金刚石砂轮的平均磨粒尺寸低于 10 μm ,并在采用较高的砂轮线速度和较小的进给量的情况下 ,才能实现光学非球曲面的超精密磨削加工 ,经过各种磨削参数的优化选择 ,其非球曲面最终的零件轮廓精度为 0 4 μm ,表面粗糙度Ra优于 0 0 1μm。     

工程陶瓷专用磨削液抗堵塞添加剂分子结构设计及其验证

根据有机化学基本原理以及课题组前期总结有机物分子结构与砂轮堵塞间的交互规律,讨论并确立了陶瓷专用磨削液最佳抗堵塞添加剂应具备的分子结构特征.依据该特征设计并选择了月桂酸钠和硬脂酸钾这两种优化添加剂进行试验和验证.试验结果表明:在非极性氮化硅陶瓷磨削过程中,月桂酸钠应用效果最佳,完全抑制砂轮堵塞现象的发生.在极性陶瓷氧化铝磨削过程中,两种试剂也可以起到明显的抗堵塞效果,但抗堵塞能力相对较差.在此基础上,文章讨论了有机物在陶瓷表面的吸附形式与抗堵塞特性之间的交互关系.     

单晶MgO基片超精密加工技术研究

单晶MgO具有良好的物理化学性能及光学性能,是性能优异的薄膜基片及光学零件材料,广泛应用于高温超导、航空航天、光电技术等领域.用作薄膜生长的基片必须具有高精度超光滑无损伤的表面,而单晶MgO是典型的硬脆难加工材料,这对MgO晶体的超精密加工技术提出了很高的要求.本文介绍了单晶MgO的特性及其应用领域,针对高温超导薄膜制备对MgO基片的要求,讨论了现有的MgO基片加工工艺存在的问题,分析了几种可用于MgO基片超精密加工的先进工艺技术的特点和应用研究现状.