基于声发射信号的固结磨料研磨在线监测研究

发布时间：2020-05-23 18:02

【摘要】：随着微电子、光学、光电子学、材料科学等技术的发展,各类半导体和光学材料在不同领域得到广泛的应用,同时也对材料的超精密加工提出更高的要求。固结磨料研磨作为重要的超精密加工手段之一,具有磨料可控性好、环保等优势,但是针对研磨加工效率和加工质量的检测与评价通常需要离线进行,过程繁琐且不易实现自动化。针对固结磨料研磨检测方法现有的缺陷,本文采用声发射技术,对固结磨料研磨在线监测,以实现研磨过程材料去除率的预测和固结磨料研磨垫(FAP)加工性能的判断。主要完成工作如下:(1)根据传统环抛机,设计、搭建了研磨的声发射信号在线监测系统。分析了固结磨料研磨加工过程的特点以及加工环境,选取了研磨过程中声发射信号获取与传输的合适方法,设计了必要的机械零部件,搭建了基于LabVIEW的研磨声发射信号在线监测系统,实现对研磨过程中声发射信号的采集、显示、滤波、频谱分析和存储等功能。(2)研究了固结磨料研磨过程的声发射信号特征以及工艺条件对其影响;对比分析了三种信号处理方法;最后验证本文搭建声发射信号监测系统的优越性。结果表明:固结磨料研磨过程中声发射信号在80 kHz和300 kHz处出现局部峰值,工艺条件的改变会对声发射信号频峰特征的产生影响。HHT和小波包变换能综合信号的时、频特性,克服傅立叶变换在处理非平稳信号时的局限,更清楚、准确的反映研磨过程中声发射信号的特征。与CP-4研抛机中声发射信号监测系统对比,本文搭建的声发射监测系统频率范围更宽,灵敏度更高,抗干扰能力更强。(3)利用声发射信号实现对固结磨料研磨过程中材料去除率和FAP加工性能的在线监测。采用正交试验方法,探索了研磨压力、研磨转速、磨粒粒径和研磨液pH四个因素对材料去除率、表面粗糙度、声发射信号RMS值等评价指标的影响,同时建立了声发射信号RMS值和材料去除率的线性关系。结果表明:四个因素对材料去除率和声发射信号的影响趋势相同。通过线性回归建立材料去除率和声发射信号RMS值回归方程,线性相关系数为0.944。实验验证预测相对误差小于5%。另外开展了持续研磨实验,分析了FAP钝化与修整的声发射信号特点,得出采用声发射技术可以从时域和频域两个角度监测FAP的钝化和修整。
【图文】：

图 1.1 声发射检测原理图声发射技术是无损检测的重要手段，可以检测运动变化过程中的部件或材料的非结构在缺陷。另外除了在测试过程中检测到物体的动态变化，还可以根据外力作用下物体

游离磨料研磨与固结磨料研磨原理对比
【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】：2018
【分类号】：TG580.68

【参考文献】

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本文编号：2677742