【摘要】：硬脆性材料由于具有良好的機械、物理特性,被廣泛應用于機械制造、航天航空、國防及石油化工等領(lǐng)域中,但是由于這些硬脆性材料具有較高的硬度和脆性,使得其機械加工非常困難。超聲輔助磨削被認為是一種有效的硬脆性材料精密加工方法,但目前的研究都僅限于較小的工件或工具上。因此,為了解決硬脆性薄片零件磨削加工過程中存在的加工效率低、表面質(zhì)量差的問題,本文提出一種大尺寸超聲輔助端面磨削磨盤的制備新方法,并制備超聲輔助端面磨削磨盤用于硬脆性薄片零件的超聲輔助磨削。論文的主要研究如下:(1)針對硬脆性薄片零件研磨加工用大尺寸磨盤提出一種大尺寸徑向超聲輔助端面磨削磨盤制備方法,并制定超聲輔助端面磨削磨盤的整體結(jié)構(gòu)。(2)根據(jù)超聲輔助端面磨削磨盤的整體結(jié)構(gòu),首先采用Pro/ENGINEER三維軟件及有限元ANSYS等軟件對單個超聲振動磨塊進行了設(shè)計與制備,并對制備好的單個超聲振動磨塊的振動特性進行了測試,所測得的結(jié)果表明超聲振動磨塊的振動效果較好,能夠符合設(shè)計要求。(3)對超聲輔助端面磨削磨盤的整體結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計,包括單個超聲振動磨塊的排布及其與固定底盤之間的連接,以及固定底盤與磨床主軸的連接;根據(jù)設(shè)計的結(jié)果對磨盤進行制備和調(diào)試,并對其進行測試。測試結(jié)果表明超聲輔助端面磨削磨盤符合設(shè)計要求,能夠?qū)崿F(xiàn)磨盤產(chǎn)生頻率約為20KHz的超聲振動。(4)在已有的普通單面研磨機床的基礎(chǔ)上對一些關(guān)鍵機構(gòu)進行重新設(shè)計,主要包括:對支撐整體部件的箱體和磨削液供給回收系統(tǒng)進行設(shè)計優(yōu)化;對構(gòu)成其旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的各個部分(主軸、電機等)進行設(shè)計及校核;對支持工件磨削加工用運轉(zhuǎn)主體的設(shè)計,主要包括電機和用于工件裝載的部件;對超聲輔助端面磨削磨床的電氣控制部分進行設(shè)計。(5)在不同的磨削壓力和不同的磨盤轉(zhuǎn)速下磨削藍寶石晶片時,超聲輔助磨削均能獲得較高的材料去除率和較好的加工表面質(zhì)量。超聲振動的引入對藍寶石A面、C面、M面及R面磨削效果的改善程度不同;超聲輔助磨削時,C面藍寶石的材料去除率提高25.3%,A面提高26.99%,M面提高23.49%,R面52.56%;C面藍寶石的表面粗糙度Ra減小5.36%,A面減小4.17%,M面減小2.82%,R面減小8.02%。(6)超聲輔助端面磨削磨床能夠較好地應用于硬脆性薄片零件的磨削加工,不僅可以提高加工效率,也能夠改善加工表面質(zhì)量。
【學位授予單位】：華僑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O786
【圖文】：

上項目（項目號：51575197），LED 半導體基片研磨工具制備新方法及理研究。.1 硬脆性材料的應用背景硬脆性材料（例如：藍寶石、碳化硅及工程陶瓷等）由于具有良好的定性、耐磨性、熱穩(wěn)定性、低導電性及較高的硬度和強度，被廣泛應用造、汽車工業(yè)、航天航空、國防、石油化工及生活等領(lǐng)域中[1-4]，如圖 1.3 所示。為了將這些硬脆性材料應用于工業(yè)生產(chǎn)中，必須對其進行一定加工，使其成為具備一定尺寸精度、幾何形狀精度、相對位置精度和表的零件，但是由于這些硬脆性材料具有較高的硬度和脆性，使得其機械常困難。如果加工方法選擇不恰當，會使得加工效率低下、工件加工表差，同時，還會產(chǎn)生大量的破碎、裂紋等缺陷，致使零件的可靠性不穩(wěn)度降低，嚴重影響了其使用性能。因此，針對硬脆性材料的精密和超精術(shù)成為其廣泛應用的關(guān)鍵。

碳化硅的應用

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉立飛;張飛虎;劉民慧;;碳化硅陶瓷的超聲振動輔助磨削[J];光學精密工程;2015年08期

2 向道輝;馬國峰;張玉龍;梁松;周直昆;張磊;;超聲輔助磨削碳化硅鋁基復合材料改善砂輪堵塞的實驗研究[J];制造技術(shù)與機床;2015年06期

3 桂鳳利;劉世清;李陸化;李丹;;縱-徑耦合型超聲功率合成振動系統(tǒng)的研究[J];浙江師范大學學報(自然科學版);2015年01期

4 蘇建修;張學銘;萬秀穎;付素芳;;固結(jié)磨料研磨SiC單晶基片(0001)C面研究[J];納米技術(shù)與精密工程;2014年06期

5 張昌娟;劉傳紹;趙波;;超聲研磨Al_2O_3工程陶瓷工藝參數(shù)研究[J];機械設(shè)計與制造;2014年06期

6 肖強;;超聲研磨SiC單晶材料去除率與表面特征研究[J];人工晶體學報;2011年02期

7 梁志強;王西彬;吳勇波;栗勇;趙文祥;龐思勤;;超聲振動輔助磨削技術(shù)的現(xiàn)狀與新進展[J];兵工學報;2010年11期

8 王星;趙波;;不同材料超聲振動磨削的磨削溫度實驗研究[J];航空精密制造技術(shù);2009年05期

9 周兆忠;袁巨龍;文東輝;;藍寶石襯底的超光滑表面加工進展[J];航空精密制造技術(shù);2009年03期

10 卞平艷;李瑜;趙波;邵水軍;;二維超聲磨削納米陶瓷的磨削溫度特性研究[J];航空精密制造技術(shù);2008年04期

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 張洪麗;超聲振動輔助磨削技術(shù)及機理研究[D];山東大學;2007年

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 周平;單晶藍寶石的延性研磨加工研究[D];浙江工業(yè)大學;2010年

本文編號：2737920