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环形电镀金刚石线锯加工技术及加工质量研究

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第1章 绪论

1.1 本课题研究的目的与意义

1.2 材料切片技术

1.2.1 金刚石内圆切片机切片技术

1.2.2 游离磨料线锯切片技术

1.2.3 固结金刚石线锯切片技术

1.3 锯丝速度的优化研究

1.4 材料去除机理的研究

1.4.1 脆性材料去除机理模型

1.4.2 脆性材料去除机理研究

1.5 加工质量研究

1.5.1 单晶硅加工损伤层研究

1.5.2 加工表面粗糙度的研究

1.6 本研究领域存在的主要问题

1.7 本课题研究的主要内容

第2章 环形电镀金刚石线锯加工试验研究

2.1 试验设备

2.1.1 环形电镀金刚石线锯加工机床的设计与制造

2.1.2 环形电镀金刚石线锯加工机床的运转调试

2.2 试验方法

2.2.1 加工材料的性能特点

2.2.2 试验方案

2.3 加工表面微观形貌分析

2.3.1 加工表面微观形貌特点

2.3.2 与往复式固结金刚石线锯的比较

2.4 加工工艺参数对材料去除率的影响

2.5 加工工艺参数对锯切力的影响

2.5.1 加工工艺参数对切向锯切力的影响

2.5.2 加工工艺参数对法向力与切向力之比的影响

2.6 加工工艺参数对加工表面粗糙度的影响

2.7 锯丝速度对单晶硅加工损伤层的影响

2.7.1 损伤层测量方法

2.7.2 损伤层厚度与锯丝速度的关系

2.8 锯丝磨损

2.8.1 锯丝磨损量与锯丝速度的关系

2.8.2 磨粒磨损

2.8.3 镀层磨损

2.8.4 减速少锯丝磨损的措施

2.9 加工工艺参数优化

2.9.1 正交试验指标、因素、位级的确定

2.9.2 正交试验及工艺参数优化

2.10 本章小结

第3章 加工工艺参数最佳范围研究

3.1 锯丝振动与加工工艺参数的关系

3.1.1 锯切力的随机性

3.1.2 振动微分方程

3.1.3 频率响应函数

3.1.4 随机响应

3.1.5 振动特性分析

3.2 锯丝强度与锯丝拉力的关系

3.2.1 锯丝的拉断

3.2.2 锯丝受力分析

3.2.3 防止锯丝拉断的条件

3.3 加工工艺参数最佳范围的确定

3.3.1 最大张紧力的确定

3.3.2 最大锯丝速度的确定

3.3.3 最大恒进给压力的确定

3.3.4 试验研究

3.4 本章小结

第4章 环形电镀金刚石线锯加工材料去除机理

4.1 单晶硅和LT55陶瓷的结构和性能

4.1.1 单晶硅的结构和性能

4.1.2 LT55陶瓷的结构和性能

4.2 材料去除机理模型

4.3 环形电镀金刚石线锯加工时单颗磨粒的切削厚度

4.3.1 整个加工区单颗磨粒的最大切削厚度

4.3.2 锯丝横截面上不同位置磨粒的最大切削厚度

4.4 环形电镀金刚石线锯加工时的材料去除机理

4.4.1 加工表面微观形貌观察

4.4.2 单颗磨粒最大切削厚度分析

4.5 本章小结

第5章 单晶硅环形电镀金刚石线锯加工损伤层研究

5.1 单颗磨粒的锯切力与总锯切力的关系

5.1.1 锯切力的模型

5.1.2 单颗磨粒的锯切力公式

5.1.3 单颗磨粒的锯切力与总锯切力的关系式

5.2 锯丝横截面上不同位置磨粒的锯切力大小

5.2.1 锯丝上磨粒的分布

5.2.2 锯丝横截面上不同位置单颗磨粒锯切力的计算

5.3 单晶硅环形电镀金刚石线锯加工损伤层的有限元分析

5.3.1 有限元模型的建立

5.3.2 影响损伤层的磨粒个数的确定

5.3.3 有限元分析结果的提取

5.3.4 单晶硅环形电镀金刚石线锯加工损伤层厚度研究

5.4 加工工艺参数对单晶硅损伤层厚度的影响

5.4.1 恒进给压力下锯丝速度对损伤层厚度的影响

5.4.2 恒进给压力变化对损伤层影响的有限元预测

5.5 本章小结

第6章 环形电镀金刚石线锯加工表面粗糙度分析

6.1 锯丝形貌

6.1.1 磨粒形状

6.1.2 磨粒粒度大小和高度分布情况

6.1.3 单位面积磨粒数

6.2 加工表面的磨粒残留痕迹

6.2.1 加工表面的磨粒残留痕迹方程

6.2.2加工表面两任意磨粒残留痕迹的交线

6.3 磨粒磨损的影响

6.4 加工表面粗糙度的建模分析方法和讨论

6.4.1 表面粗糙度建模分析的步骤

6.4.2 分析与试验验证

6.5 减小加工表面粗糙度的措施

6.6 本章小结

结论

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文及科研情况

致谢

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摘要

本文对环形电镀金刚石线锯加工技术及加工质量进行了研究。文章设计制造了环形电镀金刚石线锯加工机床。该机床直接用电主轴驱动主动轮带动锯丝运动,由变频调速器控制锯丝的速度。工作台安装在高精度直线导轨上,由砝码重力牵引工作台实现恒压力进给。整个机床结构简单,速度控制方便,工作可靠。通过环形电镀金刚石线锯加工单晶硅和超硬材料LT55陶瓷的试验,研究了锯丝速度、恒进给压力、材料性质对材料去除率、锯切力、加工表面粗糙度、加工表面损伤层及锯丝磨损的影响。为了提高材料去除率和加工质量,用正交试验法对加工工艺参数进行了优化。建立了环形电镀金刚石线锯加工的加工表面粗糙度模型。该粗糙度模型考虑磨粒凸出高度的随机性和锯丝的磨损,根据锯丝和工件的相对运动得到加工表面轮廓,从而得到加工表面粗糙度。根据粗糙度模型,探讨加工工艺参数对表面粗糙度的影响,提出改善加工表面粗糙度的措施。

著录项

  • 作者

    孟剑峰;

  • 作者单位

    山东大学;

  • 授予单位 山东大学;
  • 学科 机械制造及其自动化
  • 授予学位 博士
  • 导师姓名 李剑峰;
  • 年度 2006
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 TG561;TH122.1;
  • 关键词

    线锯锯床; 机械设计; 硬材加工;

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