針對(duì)微晶玻璃超精密磨削加工不可避免的表面/亞表面損傷問(wèn)題,通過(guò)微晶玻璃磨削試驗(yàn)研究500#、1 500#、2 000#和5 000#金剛石砂輪磨削微晶玻璃的表面形貌、表面/亞表面損傷特征及其材料去除機(jī)理,揭示微晶玻璃脆性域磨削和塑性域磨削的表面/亞表面損傷特征,提出依次采用500#金剛石砂輪粗磨和5 000#金剛石砂輪精磨的微晶玻璃高效低損傷磨削工藝。結(jié)果表明,500#和1 500#金剛石砂輪磨削表面的材料去除方式為脆性斷裂去除,2 000#金剛石砂輪磨削表面的材料去除方式同時(shí)包括脆性斷裂去除和塑性流動(dòng)去除,5 000#金剛石砂輪磨削表面的材料去除方式為塑性流動(dòng)去除;脆性域磨削微晶玻璃的表面損傷形式為凹坑、微裂紋、深劃痕,亞表面損傷形式為微裂紋;塑性域磨削微晶玻璃的表面損傷形式為微磨痕,亞表面損傷形式為靠近磨削表面的材料的塑性流動(dòng)。 

【文章來(lái)源】：機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017,53(07)北大核心

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【部分圖文】：

工件旋轉(zhuǎn)法磨削原理示意圖

調(diào)整到工作臺(tái)的中心位置；磨削過(guò)程中，杯型砂輪和微晶玻璃分別繞其軸線旋轉(zhuǎn)，同時(shí)砂輪作軸向進(jìn)給進(jìn)行軸向切入式磨削。此外，為了減小磨削力和磨削熱，調(diào)整磨床的砂輪主軸角度使砂輪主軸軸線與工作臺(tái)主軸軸線之間形成一個(gè)微小傾角，以保證磨削過(guò)程中砂輪和工件之間能夠?qū)崿F(xiàn)半接觸磨削。試驗(yàn)使用的VG401MKII型超精密磨床還具有測(cè)量精度為1μm在線厚度測(cè)量?jī)x，磨削過(guò)程中可以精確控制微晶玻璃的去除厚度。加工試件為Φ100×5.5mm的微晶玻璃拋光基片。磨削過(guò)程中采用去離子水作為冷卻液。圖1工件旋轉(zhuǎn)法磨削原理示意圖圖2VG401MKII型超精密磨床為了選擇合適的金剛石砂輪進(jìn)行微晶玻璃磨削試驗(yàn)，前期首先通過(guò)500#、1500#、2000#、3000#、4000#樹(shù)脂結(jié)合劑金剛石砂輪(Asahi,日本)和5000#、6000#陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪(Asahi,日本)磨削微晶玻璃的可行性磨削試驗(yàn)，選擇能夠?qū)ξ⒕РＡнM(jìn)行連續(xù)磨削加工的金剛石砂輪作為本文微晶玻璃磨削試驗(yàn)中的實(shí)際使用砂輪。其中，4000#樹(shù)

?俁齲?嚀寮庸げ問(wèn)?綾?所示。表1磨削試驗(yàn)參數(shù)磨削參數(shù)數(shù)值砂輪轉(zhuǎn)速ns/(r/min)2400工件轉(zhuǎn)速nw/(r/min)120砂輪進(jìn)給速度f(wàn)s/(μm/min)3光磨時(shí)間t/s5工件去除厚度h/μm100冷卻液流量qv/(L/min)6.51.2表面/亞表面損傷檢測(cè)試驗(yàn)微晶玻璃磨削加工后，采用Newview5022型白光干涉3D表面輪廓儀(Zygo,美國(guó))檢測(cè)微晶玻璃的表面粗糙度和表面微觀形貌，采用Q45型掃描電鏡(FEI,美國(guó))觀測(cè)微晶玻璃磨削表面的微觀損傷。磨削微晶玻璃的亞表面損傷深度檢測(cè)主要采用角度截面顯微觀測(cè)法[19-20]，檢測(cè)原理如圖3所示，該方法是通過(guò)超精密研磨和拋光加工將垂直于待檢測(cè)樣品微晶玻璃磨削表面的截面加工成具有精確角度的斜面，使垂直于微晶玻璃磨削表面的截面上的亞表面損傷信息通過(guò)一個(gè)小角度的斜面放大一定倍數(shù)后顯示出來(lái)，對(duì)于亞表面損傷檢測(cè)具有更高的分辨率，可以用于檢測(cè)亞表面損傷較大的磨削工件。根據(jù)角度截面顯微觀測(cè)法的檢測(cè)要求，本文設(shè)計(jì)了用于加工樣品角度截面的專用夾具(β=5.7°)，樣品角度截面的加工在UNIPOL1502型研磨/拋光機(jī)(科晶，中國(guó))上進(jìn)行，如圖4所示。制備的樣品采用20%HF溶液進(jìn)行擇優(yōu)蝕刻，然后采用VHX-2000型超景深顯微鏡(Kevence,日本)觀測(cè)并測(cè)量角度截面上的損傷深度L,再由式(1)計(jì)算樣品的實(shí)際亞表面損傷深度Hd。Hd=Lsinβ(1)圖3角度截面顯微觀測(cè)法檢測(cè)原理圖4UNIPOL1502型研磨/拋光機(jī)此外，由于角度截面顯微觀測(cè)法僅適用于檢測(cè)亞表面損傷深度較大的磨削樣件，對(duì)于角度截面顯微觀測(cè)法檢測(cè)不出來(lái)的具有較小亞表面損傷深度的微晶玻璃樣件，本文進(jìn)一步采用截面透射電子顯微鏡(Transmissionelectronmicroscope,TEM)法檢測(cè)其亞表面損傷[19]，檢測(cè)儀器為T(mén)ecnaiG220S-Twin型TEM(

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號(hào)：3045193