超硬磨料磨具以其优异的磨削性能获得机械加工领域普遍认可,但制约其进一步拓展应用的主要原因之一是超硬砂轮修整极其困难。面对此难题,作者梳理目前超硬砂轮在工程应用中的主要修整方法,分析其工作原理、技术演变、主要特点、应用状况,对*修整技术进行阐述,后总结并展望三大结合剂超硬砂轮实用修整技术及发展趋势。金属结合剂超硬砂余量去除基本锁定为电火花放电修整,小余量修整主要以普通磨具磨削法修整为主,细粒度超硬砂轮采用在线电解修整优势明显;陶瓷结合剂超硬砂轮简单直线修整逐渐被点轮修整取代,高陡度成型砂轮修整仍是金刚石滚轮;树脂结合剂超硬砂轮多以磨削法修整为主,但科学实用修整技术仍需进一步研发。激光修整具有非接触、高效、便利、易控、超长寿命等优点,具有更加广阔的发展前景;集机、电、声、热、化等多种方法于一体的复合修整也是超硬砂轮技术人员一直关注和研发的重点。

聚焦的使用特点,提出了一种新型磨料流抛光加工方法,即采用凹球壳聚焦超声振动的方式在抛光液中产生聚焦磨料流抛光光学材料。先对聚焦超声振动换能器的声压场进行了测量,证明了声压场具有显著的聚焦特性,其中声压的值出现在焦距90 mm处;然后设计实验,利用该装备对碳化硅试件进行了抛光。结果表明:这一方法可以对光学材料进行抛光处理,不仅可以降低表面粗糙度和提高表面质量,而且系统结构比传统的磨料水射流抛光系统更加简单,没有管路、喷嘴损耗等。

磨粒流抛光主要用于小尺寸和复杂结构化表面的光整精加工。针对磨料参数选取仅靠其定性选择原则和经验,导致一些工况的磨料选取不合理而严重影响加工质量的问题,提出了一种磨料参数模糊优选的方法。该方法基于模糊数学理论,采用模糊参数优化建立了多目标磨料参数优选模型,结合磨料参数的选择原则和磨料参数之间的影响建立了相对优属度矩阵和权向量,从而量化了不确定性因素。后,通过实际加工实验验证了该方法的合理性和可行性。 对磨料水射流抛光45钢进行了研究,分析了材料的去除机理,在已有材料去除模型基础上,设计了正交实验,对不同参数组合下磨料水射流加工45钢的表面粗糙度、材料去除率进行了MATLAB数据分析,同时从材料去除机理方面对磨料粒度、射流压力、横向进给速度、靶距、喷嘴冲蚀角度等加工参数对于抛光表面质量和材料去除率的影响程度和影响趋势进行了分析。终结合加工面表面粗糙度和材料去除率,选出45钢抛光加工优加工参数组合。

应用空间圆弧和空间样条曲线两种规则曲线的插补算法,对多自由度磨料水射流喷嘴在笛卡尔坐标系中抛光异型陶瓷零件进行路径规划。通过建立理想状态下的微细磨料水射流射流束抛光数学模型,采用矢量法对复杂的运动轨迹利用圆弧和样条曲线来逼近,在MATLAB软件环境下建立了磨料水射流复杂曲面的抛光运动数学模型,并对其进行数值模拟。模拟结果表明,运动数学模型所得到的运动轨迹符合射流束抛光要求,从而证明了该模型的有效性和*性,为深入研究微细磨料水射流抛光轨迹优化提供了重要的理论基础。 基于溶胶-凝胶法所制备而成的生物高分子柔性抛光膜在晶圆抛光加工过程中具有高精度、低损伤等优点。但由于金刚石是由共价键结合而成的晶体,它与生物高分子材料结合较差,导致在加工过程中会出现磨料脱落等问题,因此如何提高磨料与基体的界面结合以及如何测量磨料与基体的界面结合强度成为目前所需要解决的关键问题。本文采用了两种界面结合强度的测量表征方法,并基于两种测量方式评价了不同的表面处理方式对于界面结合强度的影响,考虑了添加偶联剂、镀覆金属钛、镀覆金属钛后表面氧化、涂覆羟基氧化铁等表面处理方式的影响,同时研究了磨料粒度对界面结合强度的影响。种方法是直接拉拔法,通过粘结剂将金刚石磨料直接从生物高分子基体中拉拔出,测定拉拔时所需要的拉拔力,并测定磨料与基体的接触面积,从而计算得到磨料与基体的界面结合强度。第二种方法是基于抛光膜的拉伸强度来表征磨料与基体的界面结合强度,通过分析可以知道,磨料与基体的界面结合强度变化会直接导致生物高分子基体材料的拉伸强度发生变化,因此本论文尝试使用抛光膜的拉伸强度来直接表征磨料与基体的界面结合强度。通过直接拉拔法对磨料与基体的界面结合强度进行测量,发现随着磨料粒度的增大