【摘要】：作為一種硬脆性光學(xué)材料,單晶硅具有密度小,各向異性,熱膨脹系數(shù)低,良好的自潤滑性,低而穩(wěn)定摩擦系數(shù)等一系列優(yōu)點(diǎn),在精密機(jī)械、反導(dǎo)系統(tǒng)、航天等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而,由于單晶硅的硬度高、脆性大等特點(diǎn),在加工過程中刀具產(chǎn)生崩刃、溝槽磨損等問題。單晶硅切屑具有較高的磨蝕性,在切削加工過程中會(huì)造成刀具劇烈磨損,直接影響刀具使用壽命。以上這些因素制約了其進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用。論文以單晶硅切削過程中刀具磨損機(jī)理為出發(fā)點(diǎn),結(jié)合單晶硅車削加工試驗(yàn),對(duì)比分析了傳統(tǒng)固定式切削與擺動(dòng)式切削刀具磨損形貌及磨損過程,研究這兩種切削方式的磨損機(jī)理以及擺動(dòng)式切削單晶硅過程中刀具磨損變慢的原因。首先,利用單晶金剛石車刀對(duì)單晶硅進(jìn)行單因素變量超精密車削試驗(yàn),對(duì)在超精密切削單晶硅時(shí)的切削力進(jìn)行測量,驗(yàn)證切削速度、進(jìn)給量,切削深度、刀具前角對(duì)切削力的影響進(jìn)行分析。其次,采用傳統(tǒng)切削試驗(yàn)對(duì)單晶硅進(jìn)行超精密切削試驗(yàn),對(duì)不同切削路程的刀具磨損形貌進(jìn)行觀測,檢驗(yàn)單晶硅已加工表面質(zhì)量。結(jié)合刀具磨損形貌、刀具材料性質(zhì)等因素,分析單晶金剛石刀具磨損機(jī)理,利用理論預(yù)測模型得到單晶金剛石刀具磨鈍失效所需的路程。同時(shí)驗(yàn)證刀具磨損對(duì)表面加工質(zhì)量的影響。第三,針對(duì)傳統(tǒng)固定式刀架切削點(diǎn)單一,加工能力有限的問題,設(shè)計(jì)一款能夠降低圓弧金剛石刀具磨損速度的擺動(dòng)式刀架。此種刀架通過全電控制,無需液壓或氣動(dòng)等其它動(dòng)力源,故控制精度較高。刀架的擺動(dòng)角度從15°至-15°往復(fù)擺動(dòng)。此種方法可使金剛石道具的圓弧型刃口得到充分利用,延長金剛石圓弧刀具的使用壽命。最后,利用單晶硅進(jìn)行超精密勻速擺動(dòng)式與固定式車削的對(duì)比試驗(yàn)。觀察兩種切削方式加工后金剛石刀具磨損演變過程,探尋兩種切削條件下刀具磨損速度及磨損機(jī)理。在研究刀具磨損機(jī)理的基礎(chǔ)上,通過單因素實(shí)驗(yàn)尋找出在擺動(dòng)式切削條件下最佳切削參數(shù)。
【學(xué)位授予單位】：沈陽航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TN304.12

【參考文獻(xiàn)】

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1 閆艷燕;王潤興;趙波;;金剛石飛切單晶硅的切削力模型及試驗(yàn)研究[J];中國機(jī)械工程;2016年04期

2 孫源;肖生苓;馮亮;梁s，

本文編號(hào)：2531434