亲水性固结磨料研磨抛光垫自修整的影响因素

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。

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注释表

缩略词

第一章绪论

1.1 引言

1.2 固结磨料研磨抛光技术

1.3 亲水性固结磨料研磨抛光垫自修整研究

1.4 研磨抛光垫与工件的接触模型研究

1.5 课题提出的背景及研究意义

1.6 本文主要研究内容与方法

第二章研磨垫与工件接触分析

2.1 研磨垫表面微凸起分布

2.2 研磨垫与工件接触受力分析

2.3 载荷在研磨垫表面的分布情况

2.4 单颗磨粒研磨过程

2.5 本章小结

第三章研磨垫特性对固结磨料研磨性能的影响

3.1 研磨垫特性及其表征

3.2 研磨垫特性的实验设计

3.3 研磨实验设计

3.4 研磨垫特性结果与分析

3.5 研磨垫特性对研磨性能的影响

3.6 添加物对研磨性能的影响

3.7 本章小结

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

4.1 正交实验设计

4.2 因素对研磨过程的影响

4.3 工件材料对研磨过程的影响

4.4 本章小结

第五章 固结磨料研磨垫自修整机理

5.1 实验设计

5.2 实验结果

5.3 研磨压力对自修整过程的影响

5.4 成孔剂对自修整过程的影响

5.5 研磨垫自修整过程模型

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文