固結(jié)磨料研磨硬脆材料表面粗糙度模型.pdf

1、硬脆材料是應(yīng)用最廣泛的功能材料。高硬度、高脆性的特性使得硬脆材料在加工過(guò)程中極易發(fā)生斷裂破壞，工件表面容易形成裂紋和凹坑，嚴(yán)重影響工件表面質(zhì)量和器件性能。固結(jié)磨料研磨技術(shù)是將原本分散在研磨液中的金剛石、氧化鈰等磨粒固結(jié)在研磨墊基體中，在外加載荷作用下，工件與研磨墊接觸，通過(guò)磨粒露出結(jié)合劑層的部位與工件作用，對(duì)材料產(chǎn)生塑性或類塑性去除，顯著降低工件表面粗糙度，在硬脆材料精密、超精密加工中具有顯著優(yōu)勢(shì)。
　　表面粗糙度是衡量零件表面質(zhì)

2、量的重要指標(biāo)，也是超精密加工中表征加工質(zhì)量的常用參數(shù)。建立固結(jié)磨料研磨硬脆材料表面粗糙度模型有利于提高加工效率、節(jié)約生產(chǎn)成本。本文對(duì)固結(jié)磨料研磨過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)化，基于研磨墊表面微結(jié)構(gòu)，利用統(tǒng)計(jì)學(xué)和力學(xué)原理，建立固結(jié)磨料研磨硬脆材料表面粗糙度模型，并通過(guò)固結(jié)磨料研磨 K9玻璃驗(yàn)證該模型的正確性。主要內(nèi)容和研究成果包括以下幾個(gè)方面：
　?。?）簡(jiǎn)化研磨過(guò)程，對(duì)磨粒分布進(jìn)行合理假設(shè)，研究研磨過(guò)程中的有效磨粒數(shù)；基于磨粒和工件接觸模型，利用力

3、平衡原理，研究磨粒切入工件深度與研磨工藝參數(shù)及研磨墊特性參數(shù)之間聯(lián)系。
　?。?）基于硬脆材料的脆塑性材料去除機(jī)制，對(duì)研磨工件的表面形成做出合理假設(shè)。根據(jù)輪廓算數(shù)平均偏差Ra的定義，利用概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)原理建立表面粗糙度與磨粒切入工件深度之間的聯(lián)系，聯(lián)合磨粒切入工件深度與研磨工藝參數(shù)及研磨墊特性參數(shù)之間關(guān)系，建立表面粗糙度理論模型。模型表明：工件表面粗糙度值與磨粒粒徑成正比、與氣缸壓力1/3次方成正比、與研磨墊濃度2/9次方成反比

4、，還與加工材料硬度、研磨墊凸起密度等參數(shù)有關(guān)。
　　（3）采用K9玻璃對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，控制工藝參數(shù)（磨粒粒徑、氣缸壓力及研磨墊濃度）的變化，分析不同工藝參數(shù)下工件表面粗糙度值的變化，獲得其中某一工藝參數(shù)對(duì)工件表面粗糙度的影響規(guī)律。結(jié)果表明：表面粗糙度值隨磨粒粒徑、氣缸壓力和研磨墊濃度的變化趨勢(shì)與模型預(yù)測(cè)的趨勢(shì)相同，證明模型的可靠性。
　　（4）針對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論值的差異，考慮磨粒軌跡和研磨墊彈性的影響，引入溝壑重疊率和研