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2023CIRP年会G组磨粒加工方向报告速览

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金刚石与磨料磨具工程 2024年第2期44卷 267-277页

作者：郭江康仁科大连理工大学高性能精密制造全国重点实验室辽宁大连116000

为促进国际磨料磨具领域前沿技术交流,特选2023年CIRP Annals-Manufacturing Technology期刊中G组(磨料加工)论文进行介绍。该专题共有9篇论文发表,按投稿先后顺序分别编号为G1~G9,研究主题包含单磨粒磨削特性(G1/G2)、超声振动辅助磨削... 详细信息

为促进国际磨料磨具领域前沿技术交流,特选2023年CIRP Annals-Manufacturing Technology期刊中G组(磨料加工)论文进行介绍。该专题共有9篇论文发表,按投稿先后顺序分别编号为G1~G9,研究主题包含单磨粒磨削特性(G1/G2)、超声振动辅助磨削(G3)、低温纳米润滑(G4)、砂轮修整(G5)、自适应磨削/抛光(G6/G7)、抛光垫设计(G8)以及新型抛光液研制(G9)等。本文依序对各论文主要创新点及结论分别进行总结和介绍,供相关领域学者学习交流。

关键词：磨削润滑修整抛光

CMP抛光垫表面及材料特性对抛光效果影响的研究进展

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微纳电子技术 2024年第4期61卷 38-48页

作者：梁斌高宝红刘鸣瑜霍金向李雯浩宇贺斌董延伟河北工业大学电子信息工程学院天津300130 天津市电子材料与器件重点实验室天津300130

对化学机械抛光(CMP)工艺中的抛光垫特性、劣化以及修整进行了简单阐述,重点先从抛光垫表面特性(抛光垫表面微形貌、微孔及抛光垫的结构、表面沟槽纹理的形状、微凸体的分布)和材质特性(硬度、弹性模量和化学性能)入手,对近年来国内外... 详细信息

对化学机械抛光(CMP)工艺中的抛光垫特性、劣化以及修整进行了简单阐述,重点先从抛光垫表面特性(抛光垫表面微形貌、微孔及抛光垫的结构、表面沟槽纹理的形状、微凸体的分布)和材质特性(硬度、弹性模量和化学性能)入手,对近年来国内外的实验研究与理论模拟分析两方面进行了概括,总结了目前各个特性参数对抛光垫性能以及对CMP过程影响的进展,此外,从机械磨损和化学腐蚀两方面对抛光垫的劣化机理进行简要分析。随后,为进一步探究抛光垫修整对抛光性能影响,对抛光垫的两种修整方式和修整参数对修整的效果进行了归纳,介绍了几种新型自修整材料。最后,指出了抛光垫特性和修整在发展现状中存在的问题,未来抛光垫的发展趋势将逐渐走向创新化、智能化、理论化以及应用集成化。

关键词：化学机械抛光(CMP) 抛光垫表面特性材质特性修整

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斜面、圆弧精密成型磨削工艺与加工方法研究

科技创新与应用 2024年第3期14卷 145-148页

作者：张涛成都市技师学院(成都工贸职业技术学院) 成都611743

在高精密链接器模具零件制造中,精密成型磨削是一种不可取代的传统加工方法。这类零件精度高且形状复杂,在进行斜面、圆弧加工时需要操作者有较高的技能水平和工艺能力,在生产加工中利用合理的工艺及方法完成加工,能有效地提高零件精度... 详细信息

在高精密链接器模具零件制造中,精密成型磨削是一种不可取代的传统加工方法。这类零件精度高且形状复杂,在进行斜面、圆弧加工时需要操作者有较高的技能水平和工艺能力,在生产加工中利用合理的工艺及方法完成加工,能有效地提高零件精度、产能及效率。

关键词：精密成型磨削工艺修整砂轮加工

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蜗杆砂轮廓形的双参数包络计算与修整方法

机械传动 2022年第7期46卷 86-90页

作者：王帅李彬杨建军雷来贵赵金伟苏建新超硬材料磨具国家重点实验室河南郑州450000 河南科技大学机电工程学院河南洛阳471003 郑州磨料模具磨削研究所有限公司河南郑州450000

针对圆柱齿轮高阶修形曲面,建立了齿廓修形曲线的数学模型;基于螺旋面蜗杆砂轮与斜齿轮的双参数包络成形原理,对蜗杆砂轮的端面齿廓曲线进行了求解。在蜗杆砂轮磨齿机上进行了砂轮的修整和磨齿加工试验,通过齿廓偏差测量,齿面曲线符合... 详细信息

针对圆柱齿轮高阶修形曲面,建立了齿廓修形曲线的数学模型;基于螺旋面蜗杆砂轮与斜齿轮的双参数包络成形原理,对蜗杆砂轮的端面齿廓曲线进行了求解。在蜗杆砂轮磨齿机上进行了砂轮的修整和磨齿加工试验,通过齿廓偏差测量,齿面曲线符合预期要求,验证了蜗杆砂轮齿廓曲线求解方法的正确性和蜗杆砂轮修整方法的有效性。

关键词：高阶修形蜗杆砂轮双参数包络修整

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固结磨料研抛垫磨料水射流修整工艺研究

固结磨料研抛垫磨料水射流修整工艺研究

作者：杨亚坤河南科技学院

学位级别：硕士

固结磨料加工技术因其加工效率高、工件亚表面损伤小、磨料利用率高、绿色环保等优点,被广泛应用于超精密加工领域。然而,作为核心技术的固结磨料研抛垫在加工后期阶段会产生“釉化”现象,致使工件材料的加工效率和加工质量下降。因此,... 详细信息

固结磨料加工技术因其加工效率高、工件亚表面损伤小、磨料利用率高、绿色环保等优点,被广泛应用于超精密加工领域。然而,作为核心技术的固结磨料研抛垫在加工后期阶段会产生“釉化”现象,致使工件材料的加工效率和加工质量下降。因此,需要对磨钝的固结磨料研抛垫进行适当修整,而修整方式和修整质量对固结磨料研抛垫的加工性能有一定的影响。本文针对现有固结磨料修整技术中存在的修整效果差、破坏程度高等问题,提出了采用磨料水射流对固结磨料研抛垫修整的新技术,以期提高其修整效率和修整质量。主要研究内容如下:（1）磨料水射流修整系统的搭建设计并搭建了一套磨料水射流修整系统。该系统主要由动力系统、磨料供给系统、喷头系统、运动控制系统等组成。其不仅能够保证对固结磨料研抛垫的稳定持续的修整,而且能够保证修整轨迹可控。（2）固结磨料研抛垫磨料水射流修整工艺参数优化采用单因素试验法探讨了射流压力、喷头靶距、磨料浓度、喷射角度对W7的金刚石固结磨料研抛垫修整效果的影响规律。试验结果表明:其修整效果随着射流压力、喷头靶距、喷射角度的增大先增大后减小,随着磨料浓度的增大而增大。采用正交试验探讨了射流压力、喷头靶距、磨料浓度、喷射角度对W7的金刚石固结磨料研抛垫加工性能影响的显著性,并优化其修整工艺参数。试验结果表明:影响射流系统修整固结磨料研抛垫后的加工性能的各因素显著性为C（磨料浓度）＞D（喷射角度）＞A（射流压力）＞B（喷头靶距）;最优工艺参数组合为:射流压力4MPa、喷头靶距15mm、磨料浓度7%、喷射角度70°。采用响应面法探讨了射流压力、磨料浓度、喷射角度间的交互作用,并建立了对固结磨料研抛垫加工性能的回归预测模型。试验结果表明:各个因素间的交互作用会不同程度的影响固结磨料研抛垫修整后的加工性能;采用试验得到的回归预测模型对射流系统的工艺参数进行优化分析,得到工艺参数范围内的一组最优解为:射流压力3.8MPa、磨料浓度3%、喷射角度73°;将通过回归模型预测的石英玻璃的材料去除率与实际试验的结果对比,发现两者差值为4.562nm/min,说明建立的回归预测模型具有较高的精度。（3）磨料水射流修整固结磨料研抛垫的机理研究采用离散元模拟的方法分析了不同射流压力、喷头靶距、磨料浓度、喷射角度对磨料水射流修整固结磨料研抛垫的影响的微观现象,探索了磨料水射流修整固结磨料研抛垫的修整机理。模拟结果表明:各工艺参数的影响机理与修整后固结磨料研抛垫表面残留高度密切相关,固结磨料研抛垫表面残留高度越高,其表面越粗糙,即修整效果就越好。且试验所获得不同射流工艺参数对工件材料去除率的影响趋势和模拟所得的其对研抛垫残留高度的影响趋势基本一致。

关键词：固结磨料研抛垫磨料水射流修整工艺参数修整机理

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化学机械抛光垫的研究进展

表面技术 2022年第7期51卷 27-41页

作者：曹威邓朝晖李重阳葛吉民湖南科技大学难加工材料高效精密加工湖南省重点实验室湖南湘潭411201 湖南科技大学机电工程学院湖南湘潭411201

化学机械抛光(CMP)作为一种超精密加工技术,在集成电路制造、计算机硬盘、微机电系统、光学元件加工等领域得到了广泛的应用。抛光垫设计制备、抛光垫磨损、抛光垫修整均会对化学机械抛光产生影响。首先从抛光垫基体、抛光垫表面纹理、... 详细信息

化学机械抛光(CMP)作为一种超精密加工技术,在集成电路制造、计算机硬盘、微机电系统、光学元件加工等领域得到了广泛的应用。抛光垫设计制备、抛光垫磨损、抛光垫修整均会对化学机械抛光产生影响。首先从抛光垫基体、抛光垫表面纹理、抛光垫结构等3个方面对抛光垫设计制备相关研究进行了综述,重点介绍了不同基体材质抛光垫的抛光性能,指出了各材质抛光垫的优缺点。其次,介绍了抛光和修整过程中的抛光垫磨损,对比了各研究者建立的抛光垫磨损模型,概述了抛光垫磨损监测技术的研究现状,并指出目前抛光垫磨损状态的监测手段较为单一,采用融合多传感器信号对抛光垫磨损状态进行监测,可以提高其监测精度。为了进一步探究抛光垫修整对抛光性能的影响,归纳了修整器的结构参数,以及修整参数对修整效果的影响,介绍了几种新型修整器结构,并综述了抛光垫自修整技术的研究进展。最后,总结了目前关于研究抛光垫设计制备、抛光垫磨损、抛光垫修整等方面存在的问题,并对其发展前景进行了展望。

关键词：化学机械抛光抛光垫设计制备磨损修整

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单层磨料砂轮修整及修整阈值控制试验研究

机械工程学报 2018年第13期54卷 225-232页

作者：冯克明师超钰朱建辉赵金坠超硬材料磨具国家重点实验室郑州磨料磨具磨削研究所有限公司

针对粗粒度超硬磨料砂轮圆跳动难以检测技术问题,提出一种新的砂轮圆跳动检测方法,利用滑块组件与激光位移传感器有机结合,避免了砂轮表面高硬度磨料和粗糙形貌对传统量仪触头的机械干扰,排除了砂轮表面非均质材料及高陡坡磨粒的光学干... 详细信息

针对粗粒度超硬磨料砂轮圆跳动难以检测技术问题,提出一种新的砂轮圆跳动检测方法,利用滑块组件与激光位移传感器有机结合,避免了砂轮表面高硬度磨料和粗糙形貌对传统量仪触头的机械干扰,排除了砂轮表面非均质材料及高陡坡磨粒的光学干扰,可实现粗粒度超硬磨料砂轮圆跳动的真实、稳定、高效、高精检测。在CNC8325数控外圆磨床上对粒度60#/70#电镀CBN砂轮进行了精密修整试验,依据'定量修整-砂轮检测-定量磨削-试件检测'循环测试方案,持续跟踪了电镀CBN砂轮圆跳动、磨削功率、试件表面质量、砂轮表面形貌渐变过程。结果表明:当电镀CBN砂轮初始圆跳动在10~20μm时,砂轮已具有良好的综合磨削效果,可以不修整或微量修整;当砂轮表面高点区域部分磨粒去除量在磨料平均直径1/5以内时,仍可通过精密修整获取理想的砂轮表面;当砂轮表面高点区域部分磨粒去除量达1/4以上时,即使修整后砂轮圆跳动很好,也无法获得较好磨削效果,此时砂轮已不具备磨削能力。

关键词：单层磨料砂轮圆跳动修整阈值控制

基于标准锥面滚轮的面齿轮蜗杆砂轮少轴数控修整方法

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机械工程学报 2017年第7期53卷 23-29页

作者：郭辉赵宁张淑艳周如传西北工业大学机电学院西安710072 西安建筑科技大学理学院西安710055

根据面齿轮、圆柱齿轮及蜗杆砂轮三者同时啮合的原理,推导面齿轮磨削用蜗杆砂轮的齿面方程。基于某型5轴数控机床模型,建立利用标准双锥面金刚滚轮修整蜗杆砂轮曲面的非线性接触方程。通过分解砂轮修整过程,将砂轮曲面的5坐标修整运动... 详细信息

根据面齿轮、圆柱齿轮及蜗杆砂轮三者同时啮合的原理,推导面齿轮磨削用蜗杆砂轮的齿面方程。基于某型5轴数控机床模型,建立利用标准双锥面金刚滚轮修整蜗杆砂轮曲面的非线性接触方程。通过分解砂轮修整过程,将砂轮曲面的5坐标修整运动转化为一系列的3坐标连续运动。依据面齿轮与蜗杆砂轮间的共轭关系,导出面齿轮齿面偏差的砂轮修整补偿计算公式。试验表明,采用该方法磨削面齿轮其齿形偏差与齿距偏差能够达到国标GB11365-89中规定相同尺寸锥齿轮的6级精度水平。另外,该方法减少了同时联动的数控轴数,从而降低了对机床的数控精度要求。

关键词：锥面滚轮蜗杆砂轮面齿轮修整磨削

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砂轮表面形貌定量评价及修整效果研究

中国机械工程 2018年第19期29卷 2277-2283页

作者：刘伟商圆圆邓朝晖刘仁通湖南科技大学智能制造研究院难加工材料高效精密加工湖南省重点实验室湘潭411201 湖南科技大学机电工程学院湘潭411201

基于砂轮表面磨粒出刃面积,提出砂轮表面磨粒出刃面积率Sr的概念,在此基础上提出磨粒出刃度βd和磨粒出刃面积分散度δs两个指标来评价砂轮表面形貌特征。用滚轮修整器对树脂结合剂金刚石砂轮进行修整实验,分析了不同修整方式、修整深... 详细信息

基于砂轮表面磨粒出刃面积,提出砂轮表面磨粒出刃面积率Sr的概念,在此基础上提出磨粒出刃度βd和磨粒出刃面积分散度δs两个指标来评价砂轮表面形貌特征。用滚轮修整器对树脂结合剂金刚石砂轮进行修整实验,分析了不同修整方式、修整深度和修整速比对βd和δs的影响。采用修整后的砂轮进行磨削实验,分析了不同特征参数的砂轮对磨削力和工件表面粗糙度的影响。研究结果表明,采用较小的修整深度、较小的修整速比,多次进给修整砂轮时,磨粒出刃度高、磨粒出刃面积分散度小,修整效果好。当βd为69.35%、δs为1 000μm2时,磨削力、表面粗糙度最小,表明砂轮磨削性能最好,证明修整质量最高。因此所提出的βd、δs两个指标能对修整后的砂轮表面形貌进行有效评价,且磨粒出刃面积的检测方法简单,检测效率较高。

关键词：砂轮表面形貌评价指标修整磨削