超声辅助端面磨削磨盘的制备及应用研究

发布时间：2020-07-02 07:38

【摘要】：硬脆性材料由于具有良好的机械、物理特性,被广泛应用于机械制造、航天航空、国防及石油化工等领域中,但是由于这些硬脆性材料具有较高的硬度和脆性,使得其机械加工非常困难。超声辅助磨削被认为是一种有效的硬脆性材料精密加工方法,但目前的研究都仅限于较小的工件或工具上。因此,为了解决硬脆性薄片零件磨削加工过程中存在的加工效率低、表面质量差的问题,本文提出一种大尺寸超声辅助端面磨削磨盘的制备新方法,并制备超声辅助端面磨削磨盘用于硬脆性薄片零件的超声辅助磨削。论文的主要研究如下:(1)针对硬脆性薄片零件研磨加工用大尺寸磨盘提出一种大尺寸径向超声辅助端面磨削磨盘制备方法,并制定超声辅助端面磨削磨盘的整体结构。(2)根据超声辅助端面磨削磨盘的整体结构,首先采用Pro/ENGINEER三维软件及有限元ANSYS等软件对单个超声振动磨块进行了设计与制备,并对制备好的单个超声振动磨块的振动特性进行了测试,所测得的结果表明超声振动磨块的振动效果较好,能够符合设计要求。(3)对超声辅助端面磨削磨盘的整体结构进行了设计,包括单个超声振动磨块的排布及其与固定底盘之间的连接,以及固定底盘与磨床主轴的连接;根据设计的结果对磨盘进行制备和调试,并对其进行测试。测试结果表明超声辅助端面磨削磨盘符合设计要求,能够实现磨盘产生频率约为20KHz的超声振动。(4)在已有的普通单面研磨机床的基础上对一些关键机构进行重新设计,主要包括:对支撑整体部件的箱体和磨削液供给回收系统进行设计优化;对构成其旋转系统的各个部分(主轴、电机等)进行设计及校核;对支持工件磨削加工用运转主体的设计,主要包括电机和用于工件装载的部件;对超声辅助端面磨削磨床的电气控制部分进行设计。(5)在不同的磨削压力和不同的磨盘转速下磨削蓝宝石晶片时,超声辅助磨削均能获得较高的材料去除率和较好的加工表面质量。超声振动的引入对蓝宝石A面、C面、M面及R面磨削效果的改善程度不同;超声辅助磨削时,C面蓝宝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面蓝宝石的表面粗糙度Ra减小5.36%,A面减小4.17%,M面减小2.82%,R面减小8.02%。(6)超声辅助端面磨削磨床能够较好地应用于硬脆性薄片零件的磨削加工,不仅可以提高加工效率,也能够改善加工表面质量。
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O786
【图文】：

几何形状,硬脆性材料,表差,广泛应用

上项目（项目号：51575197），LED 半导体基片研磨工具制备新方法及理研究。.1 硬脆性材料的应用背景硬脆性材料（例如：蓝宝石、碳化硅及工程陶瓷等）由于具有良好的定性、耐磨性、热稳定性、低导电性及较高的硬度和强度，被广泛应用造、汽车工业、航天航空、国防、石油化工及生活等领域中[1-4]，如图 1.3 所示。为了将这些硬脆性材料应用于工业生产中，必须对其进行一定加工，使其成为具备一定尺寸精度、几何形状精度、相对位置精度和表的零件，但是由于这些硬脆性材料具有较高的硬度和脆性，使得其机械常困难。如果加工方法选择不恰当，会使得加工效率低下、工件加工表差，同时，还会产生大量的破碎、裂纹等缺陷，致使零件的可靠性不稳度降低，严重影响了其使用性能。因此，针对硬脆性材料的精密和超精术成为其广泛应用的关键。

碳化硅,薄片零件,硬脆性,工程陶瓷

碳化硅的应用

【参考文献】