固結磨料的性能對加工工件的表面粗糙度,均勻一致性,加工效率等都有著重要的影響。而磨粒尺寸、結合劑種類與含量、填充料的種類等又是影響固結磨料的性能的關鍵因素(su)。所(suo)以引(yin)起了(le)眾多研(yan)究者們的高度關注(zhu)。
1、磨料尺寸對石英玻璃加工性能的影響
當前石英玻璃的研磨加工工序的材料去除效率不穩定,尤其是使用金剛石聚集(ji)體固結(jie)(jie)磨(mo)料(liao)墊(dian),聚集(ji)的粒徑及其加(jia)工(gong)性能影響的研(yan)究(jiu)仍是空白(bai)。于是凌順志等探索(suo)金(jin)剛石聚集(ji)體磨(mo)料(liao)中(zhong)一次(ci)顆(ke)粒尺寸和(he)二(er)次(ci)顆(ke)粒尺寸,研(yan)磨(mo)壓力和(he)研(yan)磨(mo)液流(liu)量等對固結(jie)(jie)磨(mo)料(liao)研(yan)磨(mo)石英玻璃特性的影響。
為此選取(qu)金剛石(shi)聚集體磨(mo)粒的(de)(de)原始粒徑(jing)(jing)(一次(ci)顆粒尺寸(cun))和燒結后的(de)(de)粒徑(jing)(jing)(二次(ci)顆粒尺寸(cun))兩個影響因素。
(1)金剛石(shi)聚集體磨粒一(yi)次(ci)尺寸圖1,當金剛石(shi)聚集體磨粒一(yi)次(ci)顆粒尺寸由水平(ping)(0.5--1um)變化(hua)到(dao)水平(ping)(1.0--2.0)時,工件材(cai)料的去除率由393.2nm/min增加到(dao)2541nm/min,去除率提高(gao)了5.2倍(bei),表面(mian)粗(cu)糙(cao)度Ra由0.077um增加到(dao)0.087um。
初(chu)始顆粒為(wei)0.5--1.0um的(de)(de)(de)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)是通(tong)(tong)過破碎(sui)工(gong)藝制(zhi)造的(de)(de)(de),過小的(de)(de)(de)顆粒棱角(jiao)的(de)(de)(de)穩定性差,雜質含量(liang)通(tong)(tong)常較高,使用(yong)該粒度金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)制(zhi)備(bei)的(de)(de)(de)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)聚集磨料墊(dian)加工(gong)石(shi)(shi)英(ying)玻(bo)璃(li)時,對石(shi)(shi)英(ying)玻(bo)璃(li)的(de)(de)(de)切(qie)削作用(yong)弱,工(gong)件表(biao)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)劃痕(hen)較淺,去除(chu)量(liang)少。當采(cai)用(yong)初(chu)始粒徑為(wei)1.0--2.0um的(de)(de)(de)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)顆粒時,其棱角(jiao)和晶體完(wan)整性優(you)于前者(zhe),用(yong)其制(zhi)備(bei)的(de)(de)(de)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)聚集體磨料墊(dian)加工(gong)石(shi)(shi)英(ying)玻(bo)璃(li)時,工(gong)件的(de)(de)(de)材料去除(chu)率顯著增加,同時磨料切(qie)入工(gong)件的(de)(de)(de)深度增加,工(gong)件的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)粗糙度變大。
(2)金剛石聚集(ji)體磨粒二(er)次顆(ke)粒尺寸(cun)由圖1a可(ke)知(zhi),因素B由水(shui)平1向水(shui)平3變化時(shi),即隨著二(er)次顆(ke)粒尺寸(cun)的增加,工件的材料(liao)去除(chu)率先(xian)增加后減少。
2、磨粒對TC4鈦合金研磨的影響
王健杰等采用不同種類及(ji)粒徑磨(mo)料(liao)制作球形固(gu)結磨(mo)料(liao)磨(mo)頭對鈦(tai)合金(jin)研磨(mo)材(cai)料(liao)去除率及(ji)表面質(zhi)量等的影(ying)響(xiang)進行了研究分析,發現:
(1)金(jin)剛(gang)石磨(mo)(mo)頭研磨(mo)(mo)后工(gong)(gong)件表(biao)(biao)面(mian)劃痕(hen)的寬度(du)(du)更寬,工(gong)(gong)件表(biao)(biao)面(mian)存在一(yi)定的研磨(mo)(mo)凹坑(keng)(keng),金(jin)剛(gang)石磨(mo)(mo)料的粒徑越大(da),工(gong)(gong)件表(biao)(biao)面(mian)的凹坑(keng)(keng)越明顯。由于金(jin)剛(gang)石的硬度(du)(du)較高,研磨(mo)(mo)時不易發生(sheng)磨(mo)(mo)損(sun)及破(po)碎,整顆脫落的金(jin)剛(gang)石磨(mo)(mo)粒尺寸(cun)較大(da),容易在工(gong)(gong)件表(biao)(biao)面(mian)發生(sheng)滾壓作用,產(chan)生(sheng)一(yi)定的研磨(mo)(mo)凹坑(keng)(keng)。
(2)金剛石與碳化硅磨(mo)料的(de)(de)粒徑越大,材料的(de)(de)去(qu)除率(lv)越高,同時相同的(de)(de)粒徑時,金剛石和碳化硅引起的(de)(de)材料的(de)(de)去(qu)除率(lv)差別(bie)不(bu)大。
(3)金剛石與碳(tan)化硅磨(mo)料粒徑越大(da),研(yan)磨(mo)后工件表面的(de)粗(cu)糙度值(zhi)(zhi)越大(da)。這是(shi)因為磨(mo)料粒徑越大(da),研(yan)磨(mo)時(shi)(shi)(shi)磨(mo)粒的(de)壓入深度越深,研(yan)磨(mo)的(de)劃也越寬,因此粗(cu)糙度值(zhi)(zhi)也越大(da)。同時(shi)(shi)(shi)相同的(de)粒徑時(shi)(shi)(shi)金剛石引起的(de)表面粗(cu)糙度值(zhi)(zhi)較大(da),表面質量(liang)差(cha)。
綜合(he)TC4鈦合(he)金研磨(mo)后的(de)材料(liao)去除(chu)率(lv),表面(mian)粗糙(cao)度(du)等指標(biao),研磨(mo)選擇粒(li)徑20--30um的(de)碳化硅磨(mo)料(liao)較好(hao),此時研磨(mo)后工件表面(mian)凹坑少,劃痕較細,去除(chu)率(lv)最高,表面(mian)粗糙(cao)度(du)較小。
3、不同拋光液組分對銅加工性能的影響
銅材的(de)拋光主要有(you)化學(xue)拋光,電化學(xue)拋光,機械拋光等。
化(hua)學拋(pao)光(guang)(guang)在加(jia)工時會(hui)出現NO、NO2等有害氣體,對操作人員(yuan)及環(huan)境危(wei)害嚴重;電化(hua)學拋(pao)光(guang)(guang)后的工件(jian)表(biao)面光(guang)(guang)亮(liang)度不均勻(yun),表(biao)面會(hui)殘留有凹坑和條(tiao)紋;而(er)機械拋(pao)光(guang)(guang)容易(yi)引起(qi)金屬表(biao)面扭曲和組織(zhi)性(xing),構造性(xing)的不規范。
化(hua)學機(ji)(ji)械拋光(guang)(guang)技(ji)(ji)術(CMP)作(zuo)為新型拋光(guang)(guang)技(ji)(ji)術,利(li)(li)用(yong)機(ji)(ji)械與化(hua)學的(de)復合(he)作(zuo)用(yong)實(shi)現對材(cai)料(liao)(liao)的(de)微量去除。化(hua)學機(ji)(ji)制拋光(guang)(guang)主(zhu)要有游離的(de)磨(mo)(mo)料(liao)(liao)的(de)拋光(guang)(guang)和(he)固(gu)結磨(mo)(mo)料(liao)(liao)的(de)拋光(guang)(guang)。游離磨(mo)(mo)料(liao)(liao)加工過程(cheng)中磨(mo)(mo)粒分(fen)散不(bu)均勻,磨(mo)(mo)粒運動具有不(bu)可(ke)控性,造成(cheng)工件面型精度難以保證;同(tong)時,有磨(mo)(mo)粒利(li)(li)用(yong)率低,污染嚴重(zhong),加工成(cheng)本高等(deng)缺(que)(que)點。固(gu)結磨(mo)(mo)料(liao)(liao)加工技(ji)(ji)術則克服了(le)以上(shang)缺(que)(que)點,將磨(mo)(mo)料(liao)(liao)固(gu)結在(zai)拋光(guang)(guang)盤上(shang),磨(mo)(mo)料(liao)(liao)分(fen)散均勻,保證了(le)材(cai)料(liao)(liao)去除的(de)均勻性,拋光(guang)(guang)液中只(zhi)加少量的(de)簡單(dan)化(hua)的(de)試(shi)劑,大(da)大(da)減少了(le)對環境的(de)污染。
3.1 雙氧水體積分(fen)數(shu)對銅材料加工(gong)性能的影響
試(shi)驗(yan)結(jie)果(guo)顯示:不加雙氧水時,即加工過程中只有磨粒對工件的(de)機械(xie)去除作用,摩擦系數呈現(xian)出增大(da)的(de)趨(qu)勢(shi)并逐漸穩定。
主要是由于(yu)拋(pao)(pao)(pao)光墊(dian)表面有大(da)量的(de)細小孔隙(xi),降低了(le)樹(shu)脂的(de)連續性,增強了(le)銅屑對拋(pao)(pao)(pao)光墊(dian)的(de)磨(mo)蝕性,確(que)保(bao)拋(pao)(pao)(pao)光過程連續穩定進(jin)行,同時(shi),磨(mo)鈍的(de)金剛石(shi),由于(yu)出(chu)露高(gao)(gao)度過高(gao)(gao)及(ji)時(shi)脫(tuo)落,拋(pao)(pao)(pao)光墊(dian)表現出(chu)良好的(de)自修(xiu)整性能(neng)。拋(pao)(pao)(pao)光液中加入雙(shuang)氧水后,摩(mo)擦系數(shu)隨著時(shi)間(jian)的(de)變化(hua)逐漸減小,且雙(shuang)氧水體積分數(shu)越大(da)摩(mo)擦系數(shu)越小。
雙(shuang)氧(yang)水(shui)(shui)具有較(jiao)強的(de)(de)(de)(de)氧(yang)化性(xing),在(zai)銅(tong)片表(biao)面形(xing)成一層氧(yang)化膜,在(zai)磨(mo)粒的(de)(de)(de)(de)剪切(qie)作用下被去除的(de)(de)(de)(de)銅(tong)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)化物磨(mo)屑(xie)較(jiao)純銅(tong)屑(xie)對研(yan)磨(mo)墊的(de)(de)(de)(de)磨(mo)蝕性(xing)稍(shao)差,拋光墊的(de)(de)(de)(de)表(biao)面孔隙被一部分廢屑(xie)所堵(du)塞,使拋光表(biao)面鈍化,當時的(de)(de)(de)(de)切(qie)入深度減(jian)(jian)(jian)小(xiao),剪切(qie)的(de)(de)(de)(de)減(jian)(jian)(jian)小(xiao),摩(mo)擦系數減(jian)(jian)(jian)小(xiao),隨著雙(shuang)氧(yang)水(shui)(shui),體積分數在(zai)的(de)(de)(de)(de)提(ti)高,上述過程得到(dao)加(jia)強,拋光墊鈍化越(yue)嚴重,摩(mo)擦系數減(jian)(jian)(jian)小(xiao),雙(shuang)氧(yang)水(shui)(shui)體積分數為(wei)0時,材料去除 速(su)率達到(dao)了278nm/min,明顯(xian)大于添加(jia)雙(shuang)氧(yang)水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)材料去除率。
使用雙(shuang)氧(yang)(yang)水拋(pao)光(guang)過程(cheng)中,拋(pao)光(guang)墊(dian)表(biao)面發(fa)生(sheng)了鈍化(hua)(hua)現象(xiang),且金剛石的(de)出(chu)露(lu)高(gao)度(du)減小,材料去除率降低(di),隨著(zhu)雙(shuang)氧(yang)(yang)水體積(ji)(ji)的(de)增加,雙(shuang)氧(yang)(yang)水體積(ji)(ji)分數(shu)越(yue)大(da),銅(tong)片(pian)表(biao)面氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物厚度(du)越(yue)大(da),而氧(yang)(yang)化(hua)(hua)膜與鋼基體之間的(de)結(jie)合力差,且該層氧(yang)(yang)化(hua)(hua)物的(de)硬度(du)較基體有(you)較大(da)程(cheng)度(du)的(de)下降,易于(yu)被磨粒去除,因此,去除效率反而有(you)增大(da)趨勢。
3.2 乙二胺(an)體積分數對(dui)材料加工性能的(de)影響
(1)拋光液中添加乙(yi)(yi)二(er)胺后表(biao)面(mian)粗糙(cao)度值增(zeng)大,且隨著乙(yi)(yi)二(er)胺體積分數(shu)(shu)的(de)(de)增(zeng)大略(lve)為下降(jiang)。乙(yi)(yi)二(er)胺對銅(tong)的(de)(de)氧(yang)物的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)作用(yong)使(shi)得(de)工(gong)件(jian)表(biao)面(mian)變得(de)凹凸(tu)不(bu)平;致密的(de)(de)氧(yang)化物薄膜變得(de)疏松有孔(kong)洞(dong),金剛石磨(mo)粒切入工(gong)件(jian)的(de)(de)深度增(zeng)大,表(biao)面(mian)粗糙(cao)度增(zeng)大。不(bu)同體積分數(shu)(shu)乙(yi)(yi)二(er)胺拋光后銅(tong)片表(biao)面(mian)都有很明(ming)顯(xian)的(de)(de)劃痕出且凹凸(tu)不(bu)平,說明(ming)乙(yi)(yi)二(er)胺對銅(tong)離(li)子的(de)(de)絡(luo)合作用(yong)明(ming)顯(xian)。
(2)乙(yi)二胺(an)體積(ji)分數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)為0.3%和0.5%時(shi),摩(mo)(mo)擦系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)變(bian)(bian)化趨勢一致。乙(yi)二胺(an)體積(ji)分數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)較(jiao)低時(shi),雙(shuang)氧(yang)水的(de)(de)氧(yang)化能力強于(yu)乙(yi)二胺(an)對(dui)(dui)銅(tong)(tong)離(li)子的(de)(de)絡(luo)合能力,使(shi)得氧(yang)化物磨(mo)(mo)屑的(de)(de)表(biao)面變(bian)(bian)得疏松(song)下,對(dui)(dui)拋(pao)光(guang)墊的(de)(de)磨(mo)(mo)蝕性增強,但(dan)仍低于(yu)純銅(tong)(tong)屑對(dui)(dui)拋(pao)光(guang)墊的(de)(de)磨(mo)(mo)蝕性。隨(sui)著時(shi)間的(de)(de)延長,拋(pao)光(guang)墊表(biao)面出(chu)現(xian)(xian)了鈍化--自修(xiu)整--鈍化的(de)(de)特點,對(dui)(dui)應地,摩(mo)(mo)擦系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)呈現(xian)(xian)出(chu)先增大后(hou)減(jian)小的(de)(de)現(xian)(xian)象。乙(yi)二胺(an)體積(ji)分數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)為0.8%時(shi),摩(mo)(mo)擦系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)隨(sui)時(shi)間的(de)(de)變(bian)(bian)化基(ji)(ji)本趨于(yu)穩定(ding)。此時(shi),乙(yi)二胺(an)對(dui)(dui)銅(tong)(tong)離(li)子的(de)(de)絡(luo)合作用與雙(shuang)氧(yang)水對(dui)(dui)銅(tong)(tong)屑的(de)(de)氧(yang)化作用基(ji)(ji)本保持平衡,使(shi)得氧(yang)化物磨(mo)(mo)屑的(de)(de)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)量減(jian)少,純銅(tong)(tong)屑的(de)(de)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)量遞增,磨(mo)(mo)屑對(dui)(dui)樹脂基(ji)(ji)體的(de)(de)磨(mo)(mo)蝕性增強,拋(pao)光(guang)墊表(biao)現(xian)(xian)出(chu)優越的(de)(de)自修(xiu)整性,摩(mo)(mo)擦系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)基(ji)(ji)本保持穩定(ding)。
4、基體硬度對固結料拋光YAG晶體的影響
釔鋁石榴石(YAG)晶(jing)(jing)體(ti)的透光(guang)(guang)性好,熔點高,熱導(dao)率(lv)高,光(guang)(guang)轉效(xiao)率(lv)高,長時(shi)間工(gong)作不產生(sheng)色心,吸收系數大(da),可(ke)進行高濃(nong)度摻雜等。YAG晶(jing)(jing)體(ti)固(gu)態激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)器在雷(lei)達測(ce)風(feng),激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)測(ce)距(ju),導(dao)彈攔截(jie),軌(gui)道空間碎片清除,氫美能量循環,激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)核聚(ju)變,激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)點火(huo)等領域具有廣闊(kuo)的應(ying)用前(qian)景。但YAG晶(jing)(jing)體(ti)硬度高,脆(cui)性大(da),是典型的難(nan)加(jia)工(gong)材料,加(jia)工(gong)過程中(zhong)易出(chu)現去除率(lv)低,加(jia)工(gong)表(biao)面(mian)不均勻,崩邊等現象。然而(er),應(ying)用于高能激(ji)(ji)(ji)光(guang)(guang)器的YAG晶(jing)(jing)體(ti)表(biao)面(mian)則要求超光(guang)(guang)滑(hua),無(wu)損傷(shang)。
固(gu)結磨料(liao)拋光技(ji)(ji)術(shu)具(ju)有選擇性(xing)強,平坦化效率(lv)高,工件表(biao)面不易釉(you)化,環保(bao)等優(you)點,代表(biao)著光整技(ji)(ji)術(shu)加(jia)工未來的發展(zhan)方向。
明舜等對不同(tong)基體硬度的(de)(de)固結(jie)磨料(liao)墊拋光(guang)YAG晶體后的(de)(de)材料(liao)去除(chu)率和(he)表(biao)面粗糙(cao)度時得到以下結(jie)果:由圖2a可以看出,固結(jie)磨料(liao)墊硬度越(yue)大,YAG晶體的(de)(de)材料(liao)去除(chu)率越(yue)高。
隨著基(ji)體硬度的(de)(de)(de)增(zeng)大(da),彈性基(ji)體的(de)(de)(de)退讓性下降(jiang),相同尺寸的(de)(de)(de)金(jin)剛石(shi)磨粒(li)(li)切入工件(jian)的(de)(de)(de)深度變(bian)大(da),同時基(ji)體對金(jin)剛石(shi)的(de)(de)(de)把持力隨之增(zeng)大(da),金(jin)剛石(shi)磨粒(li)(li)脫落減少,拋光(guang)中(zhong)有(you)效磨粒(li)(li)數增(zeng)加,磨粒(li)(li)對工件(jian)表(biao)面的(de)(de)(de)機械(xie)作用越來(lai)越顯著,材(cai)料去除率也持續變(bian)大(da)。
由(you)圖2b可以看出,隨(sui)著(zhu)基體(ti)(ti)硬(ying)度(du)(du)(du)的(de)(de)增(zeng)大(da),YAG晶體(ti)(ti)的(de)(de)表(biao)(biao)面粗(cu)糙度(du)(du)(du)先(xian)減小后增(zeng)大(da)。當(dang)基體(ti)(ti)硬(ying)度(du)(du)(du)較小時(shi)(shi),拋光(guang)過程中的(de)(de)機(ji)械(xie)作用以摩(mo)擦和耕犁(li)為(wei)主。由(you)于親水性基體(ti)(ti)的(de)(de)損失,拋光(guang)過程中的(de)(de)有效顆粒(li)數量減少,拋光(guang)去除不均(jun)勻。所以當(dang)基體(ti)(ti)硬(ying)度(du)(du)(du)較小時(shi)(shi),工(gong)件(jian)的(de)(de)表(biao)(biao)面粗(cu)糙度(du)(du)(du)Ra值反而不小。當(dang)基體(ti)(ti)硬(ying)度(du)(du)(du)偏大(da)時(shi)(shi),隨(sui)著(zhu)基體(ti)(ti)硬(ying)度(du)(du)(du)的(de)(de)增(zeng)大(da),磨(mo)粒(li)切(qie)入工(gong)件(jian)深度(du)(du)(du)增(zeng)加,工(gong)件(jian)表(biao)(biao)面產生脆性斷裂,劃痕和凹(ao)坑的(de)(de)數量不斷增(zeng)加,YAG晶體(ti)(ti)表(biao)(biao)面粗(cu)糙度(du)(du)(du)變(bian)大(da)。當(dang)硬(ying)度(du)(du)(du)適中時(shi)(shi),在磨(mo)粒(li)的(de)(de)切(qie)削作用下,磨(mo)粒(li)切(qie)入工(gong)件(jian)的(de)(de)深度(du)(du)(du)適中,此時(shi)(shi)工(gong)件(jian)表(biao)(biao)面劃痕少且(qie)淺,表(biao)(biao)面粗(cu)糙度(du)(du)(du)Ra值最(zui)小。
5、砂漿對研磨SiC工件的影響
5.1 材料去除率
SiC是一(yi)種(zhong)典型的(de)耐磨和耐腐蝕材(cai)料(liao)。添加(jia)砂漿(jiang)對精研(yan)SiC時材(cai)料(liao)去除率的(de)影響如(ru)圖(tu)3所示。從(cong)圖(tu)3可以看出,A組使用(yong)未加(jia)砂漿(jiang)的(de)研(yan)磨液,材(cai)料(liao)去除率下降明顯,由0.26μm/min迅速下降至0.02μm/min基本(ben)失去研(yan)磨能力(li):B組使用(yong)添加(jia)砂漿(jiang)研(yan)磨液,其材(cai)料(liao)去除率提高(gao)了(le)5倍左右,且(qie)整(zheng)個實驗過程的(de)材(cai)料(liao)去除率穩定在1.42um/min左右。
5.2 表(biao)面質(zhi)量(liang)加(jia)工后SiC表(biao)面容易產生(sheng)微(wei)裂紋。
添加砂(sha)漿精研(yan)SiC時表(biao)面(mian)(mian)粗糙(cao)(cao)(cao)度(du)(du)的影響如圖(tu)4所示。從(cong)圖(tu)4中可以看出,在2組(zu)實驗(yan)中,工(gong)(gong)件(jian)表(biao)面(mian)(mian)的粗糙(cao)(cao)(cao)度(du)(du)都呈下降(jiang)趨(qu)勢。其中,A組(zu)的表(biao)面(mian)(mian)粗糙(cao)(cao)(cao)度(du)(du)從(cong)開始的75.3nm下降(jiang)到64.1nm。B組(zu)的表(biao)面(mian)(mian)粗糙(cao)(cao)(cao)度(du)(du)從(cong)開始的93.2nm下降(jiang)到81.5nm,A組(zu)的表(biao)面(mian)(mian)質量比B組(zu)的好。這是因為未添加砂(sha)漿的研(yan)磨(mo)墊(dian)(dian),其金(jin)剛(gang)石磨(mo)料磨(mo)鈍后切入深度(du)(du)小(xiao),造成的劃(hua)痕(hen)(hen)淺,鈍化的金(jin)剛(gang)石磨(mo)粒起到部分拋光效果,得(de)到的工(gong)(gong)件(jian)表(biao)面(mian)(mian)的粗糙(cao)(cao)(cao)度(du)(du)小(xiao),而(er)加砂(sha)漿的精研(yan)過(guo)程(cheng)中,研(yan)磨(mo)墊(dian)(dian)具(ju)有自修整能力(li),金(jin)剛(gang)石磨(mo)料更新快,可有效保持磨(mo)粒鋒利,劃(hua)痕(hen)(hen)較(jiao)深,表(biao)面(mian)(mian)粗糙(cao)(cao)(cao)度(du)(du)較(jiao)大。當(dang)受(shou)上(shang)道工(gong)(gong)序影響的表(biao)面(mian)(mian)被去除后,工(gong)(gong)件(jian)的表(biao)面(mian)(mian)質量基本(ben)上(shang)穩定。
6、對YAG晶體表面質量的影響
當固(gu)結(jie)磨料(liao)墊(dian)基(ji)(ji)體(ti)(ti)硬(ying)度(du)較(jiao)小時(shi),在拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)液的(de)(de)(de)浸泡下(xia),親水性(xing)樹脂基(ji)(ji)體(ti)(ti)網(wang)格的(de)(de)(de)結(jie)合力(li)偏小,在與工(gong)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)摩擦(ca)和拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)液的(de)(de)(de)沖刷下(xia),基(ji)(ji)體(ti)(ti)磨損的(de)(de)(de)速度(du)較(jiao)快(kuai),基(ji)(ji)體(ti)(ti)包(bao)裹的(de)(de)(de)磨粒(li)比例(li)下(xia)降,此時(shi)基(ji)(ji)體(ti)(ti)對(dui)(dui)金(jin)剛(gang)石磨粒(li)的(de)(de)(de)把(ba)持(chi)(chi)力(li)下(xia)降,脫(tuo)落的(de)(de)(de)金(jin)剛(gang)石磨粒(li)隨著(zhu)拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)液直接從(cong)拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)溝(gou)槽中(zhong)(zhong)流出(chu),使(shi)有(you)效磨粒(li)數(shu)減少(shao),同時(shi)由于彈性(xing)基(ji)(ji)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)退(tui)讓性(xing),磨粒(li)在接觸到工(gong)件(jian)(jian)后(hou),會出(chu)現(xian)下(xia)陷和向后(hou)傾斜的(de)(de)(de)現(xian)象(xiang),磨粒(li)切(qie)(qie)深減小,此時(shi)的(de)(de)(de)材(cai)料(liao)去(qu)除以耕(geng)犁作(zuo)用(yong)為主,材(cai)料(liao)在劃痕(hen)兩側形成堆(dui)積,所(suo)以拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)后(hou)的(de)(de)(de)表(biao)(biao)面劃痕(hen)數(shu)量(liang)較(jiao)多,且(qie)較(jiao)寬(kuan)。基(ji)(ji)體(ti)(ti)硬(ying)度(du)適(shi)中(zhong)(zhong),基(ji)(ji)體(ti)(ti)對(dui)(dui)磨粒(li)的(de)(de)(de)把(ba)持(chi)(chi)力(li)適(shi)中(zhong)(zhong),磨粒(li)對(dui)(dui)工(gong)件(jian)(jian)表(biao)(biao)面的(de)(de)(de)機(ji)械作(zuo)用(yong)以切(qie)(qie)削為主,有(you)利(li)于YAG晶體(ti)(ti)表(biao)(biao)面軟化(hua)層(ceng)的(de)(de)(de)去(qu)除,工(gong)作(zuo)表(biao)(biao)面劃痕(hen)少(shao)且(qie)淺。當基(ji)(ji)體(ti)(ti)硬(ying)度(du)較(jiao)大(da)時(shi),基(ji)(ji)體(ti)(ti)不易磨損,對(dui)(dui)磨粒(li)的(de)(de)(de)把(ba)持(chi)(chi)力(li)變(bian)大(da),磨粒(li)對(dui)(dui)工(gong)件(jian)(jian)表(biao)(biao)面的(de)(de)(de)機(ji)械作(zuo)用(yong)增強,而被拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)表(biao)(biao)面的(de)(de)(de)化(hua)學軟化(hua)層(ceng)不能及時(shi)產(chan)生,從(cong)而致使(shi)YAG晶體(ti)(ti)表(biao)(biao)面劃痕(hen)變(bian)多且(qie)深,當基(ji)(ji)體(ti)(ti)硬(ying)度(du)最大(da)時(shi),磨粒(li)的(de)(de)(de)機(ji)械作(zuo)用(yong)進一步增強,磨粒(li)切(qie)(qie)入工(gong)件(jian)(jian)的(de)(de)(de)深度(du)變(bian)深,在拋(pao)(pao)光(guang)(guang)(guang)過程(cheng)中(zhong)(zhong),發(fa)生脆(cui)性(xing)去(qu)除,部分(fen)材(cai)料(liao)產(chan)生崩(beng)碎現(xian)象(xiang),從(cong)工(gong)件(jian)(jian)表(biao)(biao)面剝落,產(chan)生小凹坑(keng)。
7、結合劑含量與拋光速率和工件表面粗糙度
從圖5可以看出,隨著堆積磨料中結合劑增加,拋光墊的拋光的速率先增大后減小,這是因為結合劑為30%(質量分數)時,磨料顆粒之間主要以點接觸的方式連結,結合劑對磨料的把持力較小,堆積磨料單顆粒靜壓強度比較小,在拋光過程中堆積磨料易破碎,因而拋光速率較小,隨著結合劑量的增加,結合劑量為50%(質量分數)時,磨料顆粒之間主要以面接觸方式連結,結合劑對磨料的把持力隨之增大,堆積磨料單顆粒靜壓強度較大,拋光速率隨增加,結合劑量為55%(質量分數)時,結合劑對磨料的把持力過大,在磨削過中(zhong)金剛石(shi)不(bu)能(neng)及時脫落,過多的結合(he)劑(ji)將代替部分金剛石(shi)參與拋光(guang),因此拋光(guang)速率會有所減小(xiao)。
從(cong)圖6可以看出,當結(jie)(jie)(jie)(jie)合劑量(liang)(liang)(liang)較少時,結(jie)(jie)(jie)(jie)合劑對磨(mo)(mo)料的把持力較弱,在拋光過程中(zhong)堆(dui)積磨(mo)(mo)料易破碎(sui),脫落的磨(mo)(mo)料會對玻璃表面(mian)(mian)產(chan)生(sheng)劃痕,使得玻璃表面(mian)(mian)粗(cu)糙(cao)(cao)度(du)(du)變大,隨著結(jie)(jie)(jie)(jie)合劑的增加(jia)玻璃表面(mian)(mian)粗(cu)糙(cao)(cao)度(du)(du)逐漸減(jian)小,當結(jie)(jie)(jie)(jie)合劑量(liang)(liang)(liang)在55%(質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu))左右時,所(suo)加(jia)工(gong)的工(gong)件(jian)表面(mian)(mian)粗(cu)糙(cao)(cao)度(du)(du)最低,Ra0.095um,隨著結(jie)(jie)(jie)(jie)合劑量(liang)(liang)(liang)的繼續增加(jia),達到60%(質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)),結(jie)(jie)(jie)(jie)合劑對磨(mo)(mo)粒(li)產(chan)生(sheng)較強的包覆,導致堆(dui)積磨(mo)(mo)料的自銳性下降,磨(mo)(mo)粒(li)被磨(mo)(mo)鈍(dun)后(hou),不(bu)能及時破碎(sui)出新的切削(xue)刃(ren),且過多的結(jie)(jie)(jie)(jie)合劑將形(xing)成較硬的結(jie)(jie)(jie)(jie)合劑層而參與磨(mo)(mo)削(xue),引起被拋光工(gong)件(jian)表面(mian)(mian)粗(cu)糙(cao)(cao)度(du)(du)的增大。