亲水性固结磨料研磨抛光垫自修整的影响因素

发布时间：2017-10-29 21:03

  本文关键词：亲水性固结磨料研磨抛光垫自修整的影响因素

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【摘要】：传统研磨抛光技术中,由于磨粒的游离特性,其固有的一些缺点无法克服,如磨料分布的随机性,磨料利用率低,因此新型固结磨料研磨抛光技术受到了研究人员越来越多的关注。自修整特性作为亲水性固结磨料研磨垫最主要的特性之一,直接影响着加工效率和被加工工件表面质量。本文采用实验与理论相结合的方法,探索了影响亲水性固结磨料研磨垫自修整性能的主要因素及自修整过程的实现机理。主要完成的工作有:1、建立了固结磨料研磨抛光垫与工件接触的力学模型。分析了研磨垫表面载荷的分布,结果表明:在相同载荷下,随着工件材料硬脆性的提高,工件和研磨垫的实际接触面积减小,但研磨垫表面单颗磨粒受力变大,工件表面质量也越差;同时,通过对研磨过程中研磨垫表面单颗磨粒受力分析,阐述了研磨垫表面金刚石磨粒的脱落过程。2、探索了亲水性固结磨料研磨垫(FAP)的基体特性与其加工性能之间的关系。采用三种不同硬度的树脂基体作为粘结剂,通过添加碳化硅颗粒和成孔剂的方式改变研磨垫特性,制备了6种FAP,对其研磨加工性能进行了评价。结果表明:基体的硬度与溶胀率、砂浆磨损特性呈逆对应关系。基体的硬度对研磨效率和工件表面粗糙度(Ra)有重要影响。随着基体硬度的提高,研磨效率提高,而表面粗糙度增大。碳化硅颗粒的加入可以起到稳定工件表面质量的作用;成孔剂的添加提高了工件材料去除速率(MRR)的稳定性,促进了亲水性FAP自修整过程的实现。3、将工件材料去除速率的保持率作为评价指标,采用正交实验的方法,借助研磨垫与工件之间的接触模型,研究了工件材料、研磨盘转速、施加压力及研磨液流量等参数对亲水性固结磨料研磨垫持续加工性能的影响。结果表明:工件材料的脆性大、研磨压力高,研磨垫的自修整过程容易实现。为工件加工工艺参数的制定及亲水性固结磨料研磨垫的应用提供了参考依据。4、为了探究其自修整的实现机理,使用PHL-350型平面高速研磨抛光机对K9玻璃圆片进行连续实验。研究了研磨压力和孔隙对研磨垫自修整性能的影响。实验表明:研磨压力提高,研磨垫的自修整效果显著提高;同时,成孔剂的加入使基体砂浆磨损率提高了近7倍,提高了固结磨料研磨垫的材料去除速率的稳定性。因此,提高压力和适当弱化基体有助于固结磨料研磨垫自修整过程的实现。
【关键词】：固结磨料研磨垫 树脂基体 接触模型 工艺参数 工件材料 自修整
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG580.68
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注释表12-13
• 缩略词13-14
• 第一章 绪论14-24
• 1.1 引言14-15
• 1.2 固结磨料研磨抛光技术15-19
• 1.2.1 固结磨料研磨抛光技术简介15-17
• 1.2.2 固结磨料研磨抛光研究现状17
• 1.2.3 亲水性固结磨料研磨抛光垫的提出17-19
• 1.3 亲水性固结磨料研磨抛光垫自修整研究19-21
• 1.3.1 传统抛光垫表征技术19-20
• 1.3.2 固结磨料抛光垫的表征20-21
• 1.4 研磨抛光垫与工件的接触模型研究21-22
• 1.5 课题提出的背景及研究意义22
• 1.6 本文主要研究内容与方法22-24
• 第二章 研磨垫与工件接触分析24-30
• 2.1 研磨垫表面微凸起分布24-26
• 2.2 研磨垫与工件接触受力分析26-27
• 2.2.1 树脂基体受力分析26
• 2.2.2 金刚石颗粒受力分析26-27
• 2.3 载荷在研磨垫表面的分布情况27-28
• 2.4 单颗磨粒研磨过程28-29
• 2.4.1 单颗磨粒的受力分析28
• 2.4.2 单颗磨粒脱落过程28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 研磨垫特性对固结磨料研磨性能的影响30-42
• 3.1 研磨垫特性及其表征30-32
• 3.1.1 溶胀特性30
• 3.1.2 摆式硬度30-31
• 3.1.3 砂浆磨损特性31-32
• 3.2 研磨垫特性的实验设计32-33
• 3.3 研磨实验设计33-35
• 3.3.1 研磨实验参数设计33-34
• 3.3.2 研磨指标及其测量方法34-35
• 3.4 研磨垫特性结果与分析35
• 3.5 研磨垫特性对研磨性能的影响35-39
• 3.5.1 基体特性对材料去除速率的影响35-36
• 3.5.2 基体特性对工件表面粗糙度的影响36-37
• 3.5.3 基体特性对研磨垫自修整的影响37-39
• 3.6 添加物对研磨性能的影响39-41
• 3.6.1 添加物对材料去除速率的影响39
• 3.6.2 添加物对工件表面粗糙度的影响39-40
• 3.6.3 添加物对材料去除速率保持率的影响40-41
• 3.7 本章小结41-42
• 第四章 工艺参数及工件材料特性对固结磨料研磨垫自修整过程的影响42-52
• 4.1 正交实验设计42-44
• 4.1.1 工件材料的选择42
• 4.1.2 工艺参数的选择42-43
• 4.1.3 研磨实验设计43-44
• 4.1.4 研磨评价指标及测量方法44
• 4.2 因素对研磨过程的影响44-50
• 4.2.1 正交实验结果44-45
• 4.2.2 各因素对材料去除率的影响45-48
• 4.2.3 各因素对研磨垫自修整的影响48-50
• 4.3 工件材料对研磨过程的影响50-51
• 4.3.1 不同材料的去除机理50
• 4.3.2 材料特性对研磨垫自修整的影响50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第五章 固结磨料研磨垫自修整机理52-62
• 5.1 实验设计52-53
• 5.1.1 工件和研磨垫准备52
• 5.1.2 研磨试验与测试52
• 5.1.3 砂浆磨损实验与性能评价52-53
• 5.2 实验结果53-55
• 5.2.1 不同压力研磨实验结果53-55
• 5.2.2 不同砂浆粒径及孔隙下的砂浆磨损55
• 5.3 研磨压力对自修整过程的影响55-59
• 5.3.1. 压力对去除速率的影响55-56
• 5.3.2 磨屑对自修整过程的影响56-57
• 5.3.3 研磨垫研磨过程中的磨粒脱落57-58
• 5.3.4 研磨压力对亚表面磨粒出露的影响58-59
• 5.4 成孔剂对自修整过程的影响59-60
• 5.4.1 成孔剂对去除速率的影响59
• 5.4.2 成孔剂对自修整稳定性的影响59-60
• 5.5 研磨垫自修整过程模型60-61
• 5.6 本章小结61-62
• 第六章 总结与展望62-64
• 6.1 总结62-63
• 6.2 展望63-64
• 参考文献64-69
• 致谢69-70
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文70

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本文编号：1114631