固結(jié)磨料研磨硬脆材料表面粗糙度模型.pdf

1、硬脆材料是應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)

2、量的重要指標，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)磨料研磨過程進行簡化，基于研磨墊表面微結(jié)構(gòu)，利用統(tǒng)計學和力學原理，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，對磨粒分布進行合理假設，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

3、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制，對研磨工件的表面形成做出合理假設。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

4、，還與加工材料硬度、研磨墊凸起密度等參數(shù)有關。
　?。?）采用K9玻璃對模型進行驗證實驗，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測的趨勢相同，證明模型的可靠性。
　?。?）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