硬脆非金属材料和岩石的切削加工(中)

8.研磨的机理是什么？常用研磨和抛光的硬脆材料有哪些？ 研磨和抛光是加工硬脆非金属材料的主要方法之一。研磨的过程是通过介于工件和研具之间的磨料及切削液,在工件和研具间产生机械摩擦或机械化学作用去除余量,使工件达到所需要的加工精度和表面质量。硬脆材料的研磨与金属的研磨不同,它是通过磨料在外力的作用下,使工件表面产生微小龟裂,并逐渐扩张和崩碎,从母体材料上脱离而进行加工的。但是随着加工去除单位的减小,加工机理也不同。开始粗粒度磨料研磨时,主要是脆性破坏。改用细微磨料(W5以下)时,研磨则是以塑性破坏为主。一般用硬质研具的加工方法称为研磨,用软质材料作研具的称为抛光。在精密加工中,研磨和抛光是难于区分的。常用研磨和抛光的硬脆材料见表14-5。

9.研磨和抛光硬脆材料的工艺参数有哪些？在研磨和抛光中,研磨压力、相对速度与加工精度、研磨工具的硬度、磨料的粒径与研磨表面质量有着密切的关系。研磨压力小,相对速度低,加工精度就高。磨料粒度小,研具的材料软,加工后的表面粗糙度就小。研具的压力高,相对速度高,磨料的粒径大,研具的材质硬,加工的效率就高。研磨和抛光的工艺参数见表14-6。

10.常用的研磨抛光的磨料有哪些？常用来研磨和抛光的磨料可分为一般磨料和特殊用途磨料。一般磨料有:二氧化硅( SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)、氧化铈(CeO2)、三氧化二铁(Fe2O3)、氧化铬(Cr2O3)、金刚石(C)。特殊用途的磨料有:氧化镁(MgO)、氧化钍(ThO2)、氧化锌(ZnO2)、氧化钛(TiO2)、氧化锰(MnO2)、碳酸钙(CaCO3)等。

超精密研磨机11.超精密研磨与抛光的方法和特点有哪些？一般情况下,加工去除的单位越小或机械的作用越小,被加工表面质量就越高。如果研磨能以原子或分子为单位去除材料,表面的粗糙度就能达到纳米(nm)级,加工的变质层很微小或没有。各种超精密研磨与抛光的磨料粒径一般在数微米以下,对半导体材料的超精密加工,多用粒径为0.02μm的磨料。为了防止工件氧化和研磨液中的杂质,引起加工表面的划伤,一般使用蒸馏水或离子水。各种超精密研磨方法和特点如下:(1)超精密研磨与抛光:它的机理是以磨料的机械作用为主去除材料。研磨时采用各种细微磨料和软质磨料。研磨工具采用铸铁、玻璃、陶瓷、软金属,抛光时采用软质研具或沥青。研磨液采用机油、煤油、水溶液,抛光时采用过滤水或蒸馏水。研磨方式有手工研磨和机械研磨。主要加工对象为各种硬脆材料。(2)液中研磨与抛光:它是浸在含有磨料的工作液中进行的,以磨料的机械作用为主,加上液体的冷却与分散磨料的作用,被加工工件是浮动的,在液中运动进行。研磨液是过滤水或蒸馏水。研磨工具采用合成树脂或锡等软质材料。主要加工对象是硅片等电子材料。(3)化学研磨与抛光:它是在工件被加工的过程中,伴随着化学反应或水合反应,将化学反应或水合反应的生成物去掉,其目的是为了提高加工的效率。它的原理是以机械作用去除化学反应的生成物。采用细微磨料和水溶液或纯水及无纺布或玻璃板等研具。主要用来加工硅和蓝宝石基板。(4)EEM加工:它的加工原理是高速旋转的树脂球对工件产生一定的压力和气流,并在它们之间加上含有磨料的工作液,使树脂球冲击或擦过工件表面进行加工。这种加工方法可以加工任何形状的表面,而且质量很高,但是效率很低。(5)浮动研磨:它是利用滑动轴承的动压效应原理,将研具做成容易产生动压效应的形状,在工件与转盘作相对运动时,由于动压效应工件浮起而脱离接触,再通过间隙进入磨料和切削液而进行加工的。这种方法可以获得很高的表面质量。

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