梯度功能研抛盘力学模型与材料均匀去除试验

作     者：董晓星 鲁聪达 金明生 文东辉 计时鸣 王礼明 朱栋杰 DONG Xiaoxing;LU Congda;JIN Mingsheng;WEN Donghui;JI Shiming;WANG Liming;ZHU Dongjie

作者机构：浙江工业大学机械工程学院杭州310023 浙江工业大学特种装备制造与先进加工技术教育部/浙江省重点实验室杭州310023 

出 版 物：《中国机械工程》 (China Mechanical Engineering)

年 卷 期：2021年第32卷第13期

页      面：1600-1607页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(51775510,51775509,51205358) 浙江省自然科学基金(LY17E050024,LY21E050012) 

主　　题：复合材料 力学模型 研磨 均匀去除 

摘      要：针对材料非均匀去除问题,提出了一种基于梯度功能研抛盘的新颖加工方法。以Preston方程为理论基础,开展了梯度功能研抛盘与工件接触应力的数值模拟和弹性力学计算,通过半逆解法推导接触应力方程,建立了一套关于梯度功能研抛盘的双层结构力学模型与工件材料去除水平的预测体系。在ZrO2陶瓷上进行了不同部位材料去除速率研磨试验,以平均材料去除速率的标准差为各区域均匀性去除的评价标准,试验结果表明,在0~30 min、30~60 min、60~90 min三个时间段,采用梯度功能研抛盘加工后的标准差分别为6.47 nm/min、3.76 nm/min、5.09 nm/min,而普通研抛盘加工后的标准差分别为55.23 nm/min、54.73 nm/min、35.92 nm/min。两种盘均维持在150~400 nm/min的材料去除速率,但梯度功能研抛盘在加工过程中能同时实现材料的均匀去除,减少工件研磨后的修整工序,使加工过程简单高效。