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文檔簡介
1、藍寶石(α-Al2O3)是一種集優(yōu)良的光學性能、物理性能和化學性能于一體的多功能氧化物晶體,在光電子、通訊、國防等領域都具有廣泛的應用。隨著科學技術的不斷發(fā)展,上述應用領域對藍寶石晶體的加工精度和表面完整性要求越來越高,藍寶石的高效低損傷加工技術成為阻礙其工業(yè)應用的主要障礙。藍寶石晶體作為典型的難加工材料,目前還沒有非常成熟的高效低損傷加工工藝,仍然主要沿用傳統(tǒng)光學零件加工工藝。但隨著藍寶石基片尺寸的增大,采用傳統(tǒng)工藝加工藍寶石基片時加
2、工精度和表面質量不穩(wěn)定、加工效率低的問題更加突出。
從國內外硬脆材料超精密加工技術的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢來看,金剛石砂輪超精密磨削具有加工效率高、成本低、精度高、表面質量好、損傷小等特點,代表了硬脆晶體超精密加工技術的發(fā)展方向。但金剛石砂輪磨削仍然會產(chǎn)生損傷層和劃痕,必須采用后續(xù)工藝加以去除,獲得超光滑無損傷表面。因此,盡可能的減少磨削加工表面損傷和劃痕,對于減少后續(xù)加工量和時間,提高藍寶石加工效率非常重要。為此,必須針對這
3、些問題研究藍寶石高效超精密磨削及其損傷檢測方法,為進一步完善藍寶石高效平坦化工藝提供技術支持。
本文建立了藍寶石工件旋轉磨削的運動學數(shù)學理論模型,并通過分析砂輪單顆磨粒和基片之間的相對運動,給出了基片旋轉磨削的運動軌跡參數(shù)方程,并在此基礎上分析了磨削紋理間距、密度與磨削表面質量的關系。運用Matlab對磨削軌跡進行了仿真,并通過磨削試驗,對仿真和理論分析結果進行了實驗驗證。
以兼顧加工效率和表面質量為目標,提
4、出了利用超精密工件旋轉磨床,采用#325和#600金剛石砂輪,實現(xiàn)晶體材料高效去除、獲得較高加工表面質量的藍寶石高效超精密加工方案。選擇砂輪轉速、基片轉速、砂輪進給速度3個主要因素進行了正交試驗,并分別針對不同的砂輪優(yōu)化了并確定了磨削工藝參數(shù),同時對其中的顯著因素進行了分析。
利用Olympus光學顯微鏡、Newview5022表面形貌輪廓儀對金剛石砂輪磨削后的藍寶石表面粗糙度及表面損傷進行了檢測,并對損傷種類及原因進行了
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