金刚石与磨料磨具工程

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杨长勇, 张念辉, 苏浩, 丁文锋

, doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0022

摘要(63)

摘要:
采用单颗磨粒试验方法，以4Cr13不锈钢为修整材料，研究CBN（立方氮化硼）铰珩工具超声修整过程中的磨粒磨损特性。试验结果显示：与普通切削相比，超声切削时的平均切削力降低了60%-80%，但磨粒在短时间内发生大块破碎，磨削比严重下降。超声切削时的磨粒-工件接触比主要（69.5%）处于0.6~0.8之间，磨粒主要处于断续切削过程，超声切削时的最大切削宽度比普通切削时增加了2.7倍，磨粒受到的最大切削力增加。根据点云信息对磨粒进行逆向建模，建立单颗磨粒切削仿真模型对最大瞬时切削力进行定量分析。仿真结果显示，超声切削时CBN磨粒受到的最大切向力比普通切削时增加了2.4倍，最大法向力增加了2.1倍。

室温脱钴对聚晶金刚石热稳定性能及力学性能的影响

张鹏, 杨雪峰, 陈冰威, 黄雷波, 骈小璇, 栗正新, 闫宁, 王孝琪, 孙冠男, 张鹏飞, 李志尧, 司治华, 陈强, 宜娟, 李金鑫

, doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0052

摘要(120)

摘要:

本文研究了硫酸-过氧化氢混合溶液脱钴的方法及其对PCD性能的影响。通过SEM观察到聚晶金刚石在室温脱钴48h后表面出现较大深度的腐蚀坑，钴相基本去除，上下表面脱钴深度分别为164 μm 和172 μm，通过EDS可以确定脱钴层剩余钴含量为0.93%，而未脱钴层剩余钴含量为7.64%，结果说明有87.83%的钴在实验中被硫酸-过氧化氢混合溶液溶解。样品脱钴之后，对其进行硬度测试，相较于脱钴之前，硬度变化不大，边缘点硬度最高，为89.7 GPa，中心点硬度最低为81.26 GPa，平均硬度为86.25 GPa。对聚晶金刚石样品进行残余应力测量，脱钴之前残余应力大小为483.91 MPa，脱钴之后残余应力大小为330.35 MPa，减少31.73%，说明脱钴可以有效降低PCD内部残余热应力。

针对砾岩层PDC刀具优选实验研究

程书婷, 王红波, 纪慧, 蔡茂盛, 李赛

, doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0072

摘要(86)

摘要:
针对砾岩层进行PDC钻头齿形优选和初步的布齿设计，对普通平面齿、锥形齿和斧形齿在砾岩岩样中进行单齿破岩实验，再对优选出的斧形齿进行仿真分析，优选斧形齿的最佳齿面角度，再与普通平面齿进行切削模拟，验证实验结果。分析结果表面：斧形齿在砾岩层中切削效率最高同时受力最稳定；140°斧形齿在砾岩中钻进效果更好；140°斧形齿配合30°后倾角时切削效率最高。

面向天线反射面表面富树脂层的树脂精密抛光试验研究

刘建奇, 康仁科, 田俊超, 董志刚, 鲍岩

, doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022.0044

摘要(65)

摘要:
针对新一代天线反射面对富树脂层表面的高质量加工需求，开展富树脂层抛光工艺试验，研究抛光时间、磨粒粒径、磨粒浓度、加载压力以及抛光转速对富树脂层表面粗糙度的影响规律。结果表明：在当前实验条件下，表面粗糙度随抛光时间的增加先减小后趋于稳定，随着磨粒粒径的增大而增大，随磨粒浓度的增加先减小后增大，随加载压力的增大而增大，随抛光转速的增加先减小后增大。在此基础上形成优化工艺参数组合，获得表面粗糙度S_a 4.73 nm的高质量富树脂层抛光表面。

抛光垫及抛光液对固结磨料抛光氧化镓晶体的影响

吴成, 李军, 侯天逸, 于宁斌, 高秀娟

, doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022-0043

摘要(106)

摘要:
氧化镓晶体具有高禁带宽度、耐高压、短吸收截止边等优点，是最具代表的第四代半导体材料，具有广阔的应用前景。氧化镓晶体抛光过程易出现微裂纹、划痕等表面缺陷，实现高质量表面加工难，无法满足相应器件的使用要求，且现有的氧化镓晶体抛光工艺复杂、效率低。固结磨料抛光技术具有磨粒分布及切深可控、磨粒利用率高等优点。采用固结磨料抛光氧化镓晶体，探究抛光垫和抛光液对抛光材料去除率和表面质量的影响。结果表明：当抛光垫基体硬度适中为Ⅱ、磨粒浓度100%、抛光液添加剂为草酸时，固结磨料抛光氧化镓晶体的材料去除率为68 nm/min，表面粗糙度Sa值为3.17 nm。采用固结磨料抛光技术可以实现氧化镓晶体的高效高质量抛光。

超硬磨料砂轮自动化复合修整机床CAM系统开发

陈根余, 蓝圣增, 王彦懿, 欧阳征定, 周伟, 李明全, 李杰

, doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022-0061

摘要(68)

摘要:
在超硬磨料砂轮修整领域，多工艺复合修整有明显优势，但是目前暂无砂轮复合修整自动化系统相关研究，为了使复合修整方法中多种工艺更系统的整合，提高成形砂轮的修整效率，本文结合自主研制的激光-机械复合修整装备，开发了一套CAM系统，该系统可根据不同砂轮截面形状，自动规划多工艺、多修整策略下的修整轨迹，计算平面三轴联动修整刀路，自动生成加工代码，同时设计了可视化界面仿真加工过程。对金刚石青铜结合剂砂轮进行修整试验，结果表明：该系统可以在保证机床不发生碰撞和过切的情况下，生成激光粗修、半精修，机械精修的加工程序，大幅提高复合修整方法的编程效率，修整后的砂轮轮廓误差在9.1 µm以内，圆跳动误差6.1 µm。

磁流变变间隙动压平坦化加工工艺及其机理研究

蔡志航, 阎秋生, 潘继生, 黄蓓, 曾自勤

, doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022-0004

摘要(127)

摘要:
为了提高磁流变抛光的抛光效率实现光电晶片的高效高品质超光滑平坦化加工，提出一种磁流变变间隙动压平坦化加工工艺方法。本文研究了不同变间隙条件下蓝宝石晶片表面抛光材料去除率和表面粗糙度随加工时间的变化，深入分析了磁流变变间隙动压平坦化加工机理。结果表明，通过工件对磁流变抛光液施加轴向低频挤压振动，能产生抛光压力的动态变化以及磁流变液的挤压强化效应，抛光效率与抛光效果显著提升。磁流变变间隙动压平坦化加工120 min后蓝宝石晶片的表面粗糙度由Ra 7 nm下降为了Ra 0.306 nm、材料去除率5.519 nm/min，相较恒定间隙磁流变抛光，表面粗糙度降低49%、材料去除率提高55.1%；通过改变变间隙运动速度可以实现对流场特性的调控，选择合适的工件下压速度和工件拉升速度有利于提高抛光效率和表面质量。

四氧化三铁特性对单晶SiC固相芬顿反应研磨丸片性能的影响

路家斌, 曹纪阳, 邓家云, 阎秋生, 胡达

, doi: 10.13394/j.cnki.jgszz.2022-0008

摘要(85)

摘要:
为提高单晶SiC研磨加工质量和加工效率，制备了固相芬顿反应研磨丸片，研究了固相催化剂Fe₃O₄粒径和浓度对研磨丸片物理性能(硬度、抗弯强度、气孔率)、催化性能及其对单晶SiC研磨加工性能的影响。结果表明，随着Fe₃O₄粒径的增大，丸片的硬度、抗弯强度、气孔率和催化性能都减小，材料去除率(MRR)从43.12 nm/min降低到36.82 nm/min，表面粗糙度(Ra)从1.06 nm增加到3.72 nm。随着Fe₃O₄浓度的增大，丸片的硬度和抗弯强度减小，气孔率和催化性能增强，虽然MRR有所降低，但表面粗糙度先降低后增加，MRR从40.14 nm/min下降到33.51 nm/min，表面粗糙度(Ra)分别为3.25 nm、1.75 nm和1.88 nm。在本实验中，当Fe₃O₄粒径为0.5 µm、浓度为29 wt.%时加工效果最好，MRR为43.13 nm/min，表面粗糙度达到Ra 1.06 nm。

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