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(de)(de)性(xing)能的(de)(de)關鍵因素。所(suo)以引起了眾多研究者們的(de)(de)高度(du)關注。
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)磨料墊,聚集(ji)的(de)(de)粒徑(jing)及(ji)其加(jia)工性能影響的(de)(de)研(yan)究(jiu)仍是(shi)空白。于是(shi)凌順志(zhi)等探索金剛石聚集(ji)體磨料中一(yi)次顆粒尺寸和二次顆粒尺寸,研(yan)磨壓(ya)力(li)和研(yan)磨液流量(liang)等對固結(jie)磨料研(yan)磨石英玻璃(li)特性的(de)(de)影響。
為此(ci)選取金剛石聚集體(ti)磨粒(li)(li)的(de)原(yuan)始(shi)粒(li)(li)徑(jing)(一次(ci)(ci)顆粒(li)(li)尺(chi)寸)和(he)燒(shao)結后的(de)粒(li)(li)徑(jing)(二次(ci)(ci)顆粒(li)(li)尺(chi)寸)兩個影響因素。
(1)金剛(gang)石聚(ju)集體磨(mo)粒一(yi)次尺(chi)寸(cun)圖1,當(dang)金剛(gang)石聚(ju)集體磨(mo)粒一(yi)次顆粒尺(chi)寸(cun)由(you)水平(0.5--1um)變化到水平(1.0--2.0)時,工件材料的去除率(lv)由(you)393.2nm/min增加(jia)到2541nm/min,去除率(lv)提高(gao)了5.2倍,表面粗(cu)糙度Ra由(you)0.077um增加(jia)到0.087um。
初始顆粒為0.5--1.0um的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)是通過破碎工(gong)藝制(zhi)造(zao)的(de)(de)(de)(de),過小的(de)(de)(de)(de)顆粒棱角的(de)(de)(de)(de)穩定(ding)性差,雜質(zhi)含量(liang)通常(chang)較高,使用(yong)該粒度金(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)制(zhi)備的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)聚(ju)集磨料墊加(jia)工(gong)石(shi)英玻璃時(shi),對石(shi)英玻璃的(de)(de)(de)(de)切削作(zuo)用(yong)弱(ruo),工(gong)件(jian)表(biao)(biao)面的(de)(de)(de)(de)劃痕較淺,去除量(liang)少。當采(cai)用(yong)初始粒徑為1.0--2.0um的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)顆粒時(shi),其棱角和晶體(ti)完整性優于(yu)前(qian)者,用(yong)其制(zhi)備的(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)(jin)剛(gang)石(shi)聚(ju)集體(ti)磨料墊加(jia)工(gong)石(shi)英玻璃時(shi),工(gong)件(jian)的(de)(de)(de)(de)材料去除率顯著增加(jia),同(tong)時(shi)磨料切入工(gong)件(jian)的(de)(de)(de)(de)深度增加(jia),工(gong)件(jian)的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面粗糙度變(bian)大(da)。
(2)金剛石(shi)聚集體磨粒(li)二次顆粒(li)尺(chi)寸由(you)圖1a可知,因素B由(you)水(shui)平1向水(shui)平3變化時,即隨著二次顆粒(li)尺(chi)寸的增加,工(gong)件的材料(liao)去除(chu)率(lv)先增加后減少。
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(jing)磨(mo)(mo)料(liao)制(zhi)作球形(xing)固結磨(mo)(mo)料(liao)磨(mo)(mo)頭對(dui)鈦合金研(yan)磨(mo)(mo)材料(liao)去除(chu)率及(ji)表面質量(liang)等的(de)影響進行了研(yan)究分析,發現(xian):
(1)金剛(gang)石磨頭研(yan)磨后工件表(biao)(biao)面(mian)劃痕(hen)的寬度更寬,工件表(biao)(biao)面(mian)存(cun)在一定的研(yan)磨凹(ao)(ao)坑,金剛(gang)石磨料(liao)的粒(li)徑越(yue)大,工件表(biao)(biao)面(mian)的凹(ao)(ao)坑越(yue)明顯。由于(yu)金剛(gang)石的硬度較(jiao)高(gao),研(yan)磨時不易發生(sheng)磨損及破(po)碎,整顆脫落的金剛(gang)石磨粒(li)尺寸較(jiao)大,容易在工件表(biao)(biao)面(mian)發生(sheng)滾壓作用,產生(sheng)一定的研(yan)磨凹(ao)(ao)坑。
(2)金剛石與碳化硅磨料的(de)(de)粒(li)徑(jing)越大,材(cai)料的(de)(de)去除率越高,同時相同的(de)(de)粒(li)徑(jing)時,金剛石(shi)和碳化硅引起的(de)(de)材(cai)料的(de)(de)去除率差別不大。
(3)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)與碳化硅磨(mo)料(liao)粒(li)徑越(yue)(yue)大,研磨(mo)后(hou)工件(jian)表(biao)面(mian)(mian)的粗(cu)糙度(du)值(zhi)越(yue)(yue)大。這是(shi)因(yin)為磨(mo)料(liao)粒(li)徑越(yue)(yue)大,研磨(mo)時磨(mo)粒(li)的壓入深(shen)度(du)越(yue)(yue)深(shen),研磨(mo)的劃也越(yue)(yue)寬,因(yin)此粗(cu)糙度(du)值(zhi)也越(yue)(yue)大。同時相同的粒(li)徑時金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)引起的表(biao)面(mian)(mian)粗(cu)糙度(du)值(zhi)較大,表(biao)面(mian)(mian)質量(liang)差。
綜(zong)合(he)TC4鈦合(he)金研(yan)磨后(hou)的材(cai)料去除(chu)率(lv),表(biao)面(mian)粗糙度等指(zhi)標(biao),研(yan)磨選(xuan)擇粒(li)徑(jing)20--30um的碳化硅磨料較好,此(ci)時(shi)研(yan)磨后(hou)工件表(biao)面(mian)凹(ao)坑少,劃(hua)痕較細,去除(chu)率(lv)最高,表(biao)面(mian)粗糙度較小。
3、不同拋光液組分對銅加工性能的影響
銅(tong)材的拋光(guang)主要有化學(xue)拋光(guang),電化學(xue)拋光(guang),機械(xie)拋光(guang)等。
化學拋光(guang)在(zai)加工(gong)時會(hui)出現NO、NO2等有害(hai)氣體,對操作人員及環境危害(hai)嚴重;電化學拋光(guang)后的工(gong)件表面光(guang)亮度(du)不均勻,表面會(hui)殘留(liu)有凹(ao)坑和條紋(wen);而(er)機械拋光(guang)容易(yi)引起金(jin)屬表面扭曲和組織性(xing),構造性(xing)的不規范。
化(hua)學(xue)(xue)機械拋(pao)光技術(CMP)作為(wei)新型拋(pao)光技術,利用(yong)機械與(yu)化(hua)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)(de)復合(he)作用(yong)實現對材料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)微(wei)量(liang)去除。化(hua)學(xue)(xue)機制拋(pao)光主要有游(you)離(li)的(de)(de)(de)(de)磨(mo)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)拋(pao)光和固(gu)結(jie)磨(mo)料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)拋(pao)光。游(you)離(li)磨(mo)料(liao)(liao)(liao)加(jia)(jia)工(gong)(gong)過程(cheng)中磨(mo)粒分散(san)不均勻(yun),磨(mo)粒運動具有不可控性(xing)(xing),造成工(gong)(gong)件面型精度難以(yi)保(bao)證(zheng);同時,有磨(mo)粒利用(yong)率(lv)低(di),污(wu)染嚴重,加(jia)(jia)工(gong)(gong)成本高等缺點(dian)。固(gu)結(jie)磨(mo)料(liao)(liao)(liao)加(jia)(jia)工(gong)(gong)技術則克(ke)服(fu)了(le)以(yi)上缺點(dian),將磨(mo)料(liao)(liao)(liao)固(gu)結(jie)在拋(pao)光盤上,磨(mo)料(liao)(liao)(liao)分散(san)均勻(yun),保(bao)證(zheng)了(le)材料(liao)(liao)(liao)去除的(de)(de)(de)(de)均勻(yun)性(xing)(xing),拋(pao)光液中只加(jia)(jia)少量(liang)的(de)(de)(de)(de)簡(jian)單化(hua)的(de)(de)(de)(de)試(shi)劑,大大減少了(le)對環境的(de)(de)(de)(de)污(wu)染。
3.1 雙氧水體積(ji)分(fen)數對(dui)銅材(cai)料加(jia)工性能的影響
試驗結果顯示:不加(jia)雙(shuang)氧水時(shi),即加(jia)工過程中只有磨(mo)粒(li)對工件(jian)的機械去除作(zuo)用(yong),摩擦(ca)系數呈(cheng)現出增大的趨勢并逐漸穩定(ding)。
主要是由(you)于拋光(guang)(guang)墊表面有大量的(de)(de)細小孔隙(xi),降低了(le)樹脂的(de)(de)連續性,增強了(le)銅屑對拋光(guang)(guang)墊的(de)(de)磨(mo)蝕性,確保(bao)拋光(guang)(guang)過程連續穩定(ding)進行(xing),同(tong)時,磨(mo)鈍的(de)(de)金(jin)剛石,由(you)于出露(lu)高(gao)度(du)過高(gao)及時脫落,拋光(guang)(guang)墊表現出良好的(de)(de)自(zi)修整性能。拋光(guang)(guang)液中(zhong)加入(ru)雙氧(yang)水后(hou),摩擦系(xi)(xi)數(shu)(shu)隨(sui)著(zhu)時間(jian)的(de)(de)變(bian)化逐漸(jian)減(jian)小,且雙氧(yang)水體(ti)積分(fen)數(shu)(shu)越大摩擦系(xi)(xi)數(shu)(shu)越小。
雙(shuang)氧(yang)水(shui)具有較強的(de)(de)(de)氧(yang)化性(xing),在(zai)銅片表面(mian)(mian)形(xing)成一層氧(yang)化膜,在(zai)磨(mo)(mo)(mo)粒的(de)(de)(de)剪切(qie)作用下被去(qu)除的(de)(de)(de)銅的(de)(de)(de)氧(yang)化物磨(mo)(mo)(mo)屑較純銅屑對研磨(mo)(mo)(mo)墊(dian)的(de)(de)(de)磨(mo)(mo)(mo)蝕性(xing)稍(shao)差,拋光(guang)墊(dian)的(de)(de)(de)表面(mian)(mian)孔隙被一部(bu)分廢屑所堵塞,使拋光(guang)表面(mian)(mian)鈍(dun)化,當時的(de)(de)(de)切(qie)入深度減(jian)(jian)小(xiao)(xiao),剪切(qie)的(de)(de)(de)減(jian)(jian)小(xiao)(xiao),摩(mo)(mo)擦系數減(jian)(jian)小(xiao)(xiao),隨著雙(shuang)氧(yang)水(shui),體積(ji)分數在(zai)的(de)(de)(de)提(ti)高,上述過程得(de)到加強,拋光(guang)墊(dian)鈍(dun)化越嚴重,摩(mo)(mo)擦系數減(jian)(jian)小(xiao)(xiao),雙(shuang)氧(yang)水(shui)體積(ji)分數為0時,材(cai)料去(qu)除 速率達到了278nm/min,明顯大于(yu)添(tian)加雙(shuang)氧(yang)水(shui)的(de)(de)(de)材(cai)料去(qu)除率。
使用雙氧(yang)水(shui)拋(pao)光(guang)過程(cheng)中(zhong),拋(pao)光(guang)墊表面發生了鈍化(hua)現(xian)象,且(qie)金剛石的出露高度減小,材料去除(chu)(chu)率(lv)降低,隨著雙氧(yang)水(shui)體積的增加,雙氧(yang)水(shui)體積分數越(yue)大(da)(da),銅(tong)片表面氧(yang)化(hua)物厚度越(yue)大(da)(da),而氧(yang)化(hua)膜(mo)與鋼基(ji)體之間(jian)的結合力差,且(qie)該層氧(yang)化(hua)物的硬度較基(ji)體有較大(da)(da)程(cheng)度的下降,易于被磨粒去除(chu)(chu),因此,去除(chu)(chu)效率(lv)反而有增大(da)(da)趨勢。
3.2 乙二胺體積(ji)分數(shu)對材(cai)料(liao)加工(gong)性能的(de)影響
(1)拋光液中(zhong)添加乙二(er)胺(an)后(hou)表面粗(cu)糙(cao)度值增大(da),且隨(sui)著(zhu)乙二(er)胺(an)體積(ji)分(fen)(fen)數(shu)的(de)(de)(de)增大(da)略為下降。乙二(er)胺(an)對(dui)(dui)銅的(de)(de)(de)氧物的(de)(de)(de)腐蝕作用使得(de)工件表面變得(de)凹凸不平;致密的(de)(de)(de)氧化物薄膜變得(de)疏(shu)松有(you)(you)孔(kong)洞,金(jin)剛石(shi)磨粒(li)切(qie)入工件的(de)(de)(de)深度增大(da),表面粗(cu)糙(cao)度增大(da)。不同體積(ji)分(fen)(fen)數(shu)乙二(er)胺(an)拋光后(hou)銅片表面都有(you)(you)很(hen)明顯的(de)(de)(de)劃痕(hen)出(chu)且凹凸不平,說(shuo)明乙二(er)胺(an)對(dui)(dui)銅離子的(de)(de)(de)絡合作用明顯。
(2)乙二胺(an)體(ti)積分數(shu)(shu)(shu)(shu)為(wei)0.3%和0.5%時(shi),摩擦系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)變化趨勢一致(zhi)。乙二胺(an)體(ti)積分數(shu)(shu)(shu)(shu)較低時(shi),雙氧水(shui)的(de)(de)氧化能力(li)強(qiang)(qiang)于(yu)乙二胺(an)對銅(tong)離子(zi)的(de)(de)絡(luo)合能力(li),使(shi)得氧化物(wu)磨(mo)(mo)屑的(de)(de)表(biao)面變得疏松下,對拋光墊的(de)(de)磨(mo)(mo)蝕性增(zeng)強(qiang)(qiang),但仍低于(yu)純(chun)銅(tong)屑對拋光墊的(de)(de)磨(mo)(mo)蝕性。隨著時(shi)間(jian)的(de)(de)延長,拋光墊表(biao)面出(chu)現(xian)(xian)了鈍化--自(zi)(zi)修整--鈍化的(de)(de)特點,對應地,摩擦系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)呈現(xian)(xian)出(chu)先增(zeng)大后減小(xiao)的(de)(de)現(xian)(xian)象(xiang)。乙二胺(an)體(ti)積分數(shu)(shu)(shu)(shu)為(wei)0.8%時(shi),摩擦系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)隨時(shi)間(jian)的(de)(de)變化基本趨于(yu)穩(wen)定(ding)。此時(shi),乙二胺(an)對銅(tong)離子(zi)的(de)(de)絡(luo)合作用(yong)與雙氧水(shui)對銅(tong)屑的(de)(de)氧化作用(yong)基本保(bao)持平衡(heng),使(shi)得氧化物(wu)磨(mo)(mo)屑的(de)(de)數(shu)(shu)(shu)(shu)量(liang)(liang)減少,純(chun)銅(tong)屑的(de)(de)數(shu)(shu)(shu)(shu)量(liang)(liang)遞增(zeng),磨(mo)(mo)屑對樹脂基體(ti)的(de)(de)磨(mo)(mo)蝕性增(zeng)強(qiang)(qiang),拋光墊表(biao)現(xian)(xian)出(chu)優越的(de)(de)自(zi)(zi)修整性,摩擦系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)基本保(bao)持穩(wen)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)晶體(ti)的透光(guang)性(xing)好,熔點(dian)高,熱導率高,光(guang)轉效率高,長時間(jian)工(gong)作(zuo)不產生色心,吸收系數(shu)大,可進(jin)行高濃度(du)摻雜等(deng)。YAG晶體(ti)固態激(ji)光(guang)器(qi)在雷達測(ce)風,激(ji)光(guang)測(ce)距,導彈(dan)攔(lan)截,軌道空間(jian)碎片清除,氫美能量循(xun)環(huan),激(ji)光(guang)核聚變(bian),激(ji)光(guang)點(dian)火等(deng)領域具有廣闊的應(ying)用前(qian)景。但YAG晶體(ti)硬度(du)高,脆性(xing)大,是典型的難加(jia)工(gong)材料,加(jia)工(gong)過程中易(yi)出現去除率低(di),加(jia)工(gong)表面不均(jun)勻,崩邊(bian)等(deng)現象。然而,應(ying)用于(yu)高能激(ji)光(guang)器(qi)的YAG晶體(ti)表面則要求超光(guang)滑,無損傷(shang)。
固(gu)結磨料拋光技術(shu)具有選擇性(xing)強,平坦化效率高,工件表面不易釉化,環保等優(you)點,代表著光整(zheng)技術(shu)加工未來的發(fa)展(zhan)方向。
明舜等(deng)對不同基體(ti)硬度(du)(du)的固(gu)結磨料(liao)墊拋光(guang)YAG晶體(ti)后的材(cai)料(liao)去除(chu)率和表面粗糙度(du)(du)時得到(dao)以(yi)下結果:由圖(tu)2a可(ke)以(yi)看出,固(gu)結磨料(liao)墊硬度(du)(du)越大,YAG晶體(ti)的材(cai)料(liao)去除(chu)率越高。
隨著基體硬度的(de)增大,彈(dan)性(xing)基體的(de)退讓(rang)性(xing)下(xia)降,相同(tong)尺寸的(de)金(jin)(jin)剛石(shi)磨粒(li)切入工件(jian)的(de)深度變大,同(tong)時基體對金(jin)(jin)剛石(shi)的(de)把持力隨之增大,金(jin)(jin)剛石(shi)磨粒(li)脫落減少(shao),拋光中有效磨粒(li)數(shu)增加,磨粒(li)對工件(jian)表面的(de)機(ji)械作(zuo)用越(yue)來(lai)越(yue)顯著,材料去(qu)除(chu)率(lv)也持續變大。
由(you)圖2b可以看出(chu),隨著基(ji)(ji)體(ti)(ti)(ti)硬(ying)(ying)度(du)(du)的(de)增大,YAG晶(jing)體(ti)(ti)(ti)的(de)表面(mian)(mian)粗(cu)糙(cao)度(du)(du)先減小后增大。當(dang)基(ji)(ji)體(ti)(ti)(ti)硬(ying)(ying)度(du)(du)較(jiao)小時(shi),拋(pao)(pao)光過程中(zhong)(zhong)的(de)機械作(zuo)用以摩擦和(he)耕犁為主。由(you)于親水性基(ji)(ji)體(ti)(ti)(ti)的(de)損失(shi),拋(pao)(pao)光過程中(zhong)(zhong)的(de)有效顆粒數(shu)量減少(shao),拋(pao)(pao)光去除(chu)不均勻。所以當(dang)基(ji)(ji)體(ti)(ti)(ti)硬(ying)(ying)度(du)(du)較(jiao)小時(shi),工(gong)件的(de)表面(mian)(mian)粗(cu)糙(cao)度(du)(du)Ra值(zhi)反(fan)而不小。當(dang)基(ji)(ji)體(ti)(ti)(ti)硬(ying)(ying)度(du)(du)偏大時(shi),隨著基(ji)(ji)體(ti)(ti)(ti)硬(ying)(ying)度(du)(du)的(de)增大,磨粒切入工(gong)件深度(du)(du)增加,工(gong)件表面(mian)(mian)產生脆性斷裂(lie),劃(hua)痕和(he)凹坑(keng)的(de)數(shu)量不斷增加,YAG晶(jing)體(ti)(ti)(ti)表面(mian)(mian)粗(cu)糙(cao)度(du)(du)變大。當(dang)硬(ying)(ying)度(du)(du)適中(zhong)(zhong)時(shi),在磨粒的(de)切削作(zuo)用下,磨粒切入工(gong)件的(de)深度(du)(du)適中(zhong)(zhong),此時(shi)工(gong)件表面(mian)(mian)劃(hua)痕少(shao)且淺,表面(mian)(mian)粗(cu)糙(cao)度(du)(du)Ra值(zhi)最小。
5、砂漿對研磨SiC工件的影響
5.1 材料去除率
SiC是一種典(dian)型的(de)耐磨(mo)(mo)和耐腐蝕材(cai)料(liao)。添加砂(sha)漿對精研(yan)(yan)SiC時材(cai)料(liao)去除(chu)(chu)率的(de)影(ying)響如圖3所示。從圖3可以看出(chu),A組(zu)使(shi)(shi)用(yong)未加砂(sha)漿的(de)研(yan)(yan)磨(mo)(mo)液(ye),材(cai)料(liao)去除(chu)(chu)率下降明顯,由0.26μm/min迅速(su)下降至0.02μm/min基本失去研(yan)(yan)磨(mo)(mo)能(neng)力:B組(zu)使(shi)(shi)用(yong)添加砂(sha)漿研(yan)(yan)磨(mo)(mo)液(ye),其(qi)材(cai)料(liao)去除(chu)(chu)率提高了5倍左右,且整(zheng)個實驗過程的(de)材(cai)料(liao)去除(chu)(chu)率穩定在1.42um/min左右。
5.2 表面質量加工后SiC表面容易產(chan)生微裂紋。
添(tian)加砂漿精研SiC時表(biao)(biao)(biao)面(mian)粗糙(cao)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響如圖4所示(shi)。從(cong)圖4中(zhong)可以看出(chu),在2組實驗(yan)中(zhong),工(gong)(gong)件表(biao)(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)粗糙(cao)度(du)(du)都呈下降(jiang)(jiang)趨勢。其中(zhong),A組的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)粗糙(cao)度(du)(du)從(cong)開(kai)始(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)75.3nm下降(jiang)(jiang)到64.1nm。B組的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)粗糙(cao)度(du)(du)從(cong)開(kai)始(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)93.2nm下降(jiang)(jiang)到81.5nm,A組的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)質(zhi)量比B組的(de)(de)(de)(de)(de)(de)好。這是因為未添(tian)加砂漿的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研磨(mo)(mo)墊,其金(jin)(jin)剛石(shi)磨(mo)(mo)料磨(mo)(mo)鈍后(hou)(hou)切入深(shen)(shen)度(du)(du)小(xiao),造成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)劃痕(hen)(hen)淺(qian),鈍化的(de)(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)(jin)剛石(shi)磨(mo)(mo)粒起到部分拋光效果,得到的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)件表(biao)(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)粗糙(cao)度(du)(du)小(xiao),而加砂漿的(de)(de)(de)(de)(de)(de)精研過程中(zhong),研磨(mo)(mo)墊具(ju)有自(zi)修(xiu)整能力,金(jin)(jin)剛石(shi)磨(mo)(mo)料更新快,可有效保持磨(mo)(mo)粒鋒利(li),劃痕(hen)(hen)較(jiao)深(shen)(shen),表(biao)(biao)(biao)面(mian)粗糙(cao)度(du)(du)較(jiao)大。當(dang)受(shou)上道工(gong)(gong)序影(ying)(ying)響的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)被去除后(hou)(hou),工(gong)(gong)件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)(biao)面(mian)質(zhi)量基本上穩定。
6、對YAG晶體表面質量的影響
當(dang)(dang)固(gu)結磨(mo)(mo)(mo)(mo)料(liao)墊基(ji)(ji)(ji)(ji)體(ti)硬度較小(xiao)(xiao)時,在拋(pao)光(guang)液的(de)浸泡下(xia),親水性樹脂基(ji)(ji)(ji)(ji)體(ti)網格的(de)結合力偏小(xiao)(xiao),在與工件(jian)的(de)摩(mo)擦和拋(pao)光(guang)液的(de)沖刷下(xia),基(ji)(ji)(ji)(ji)體(ti)磨(mo)(mo)(mo)(mo)損的(de)速(su)度較快,基(ji)(ji)(ji)(ji)體(ti)包裹的(de)磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)(li)比例下(xia)降,此(ci)時基(ji)(ji)(ji)(ji)體(ti)對(dui)(dui)金剛石磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)(li)的(de)把持(chi)(chi)力下(xia)降,脫落的(de)金剛石磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)(li)隨(sui)著拋(pao)光(guang)液直接從(cong)拋(pao)光(guang)的(de)溝槽(cao)中(zhong)流出,使有效(xiao)磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)(li)數減少,同時由(you)于(yu)彈(dan)性基(ji)(ji)(ji)(ji)體(ti)的(de)退讓性,磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)(li)在接觸到工件(jian)后,會(hui)出現下(xia)陷和向(xiang)后傾斜的(de)現象,磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)(li)切深(shen)(shen)減小(xiao)(xiao),此(ci)時的(de)材料(liao)去除以(yi)(yi)(yi)耕犁(li)作(zuo)用為主(zhu)(zhu),材料(liao)在劃痕兩側(ce)形成堆積,所以(yi)(yi)(yi)拋(pao)光(guang)后的(de)表面(mian)劃痕數量較多,且較寬。基(ji)(ji)(ji)(ji)體(ti)硬度適中(zhong),基(ji)(ji)(ji)(ji)體(ti)對(dui)(dui)磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)(li)的(de)把持(chi)(chi)力適中(zhong),磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)(li)對(dui)(dui)工件(jian)表面(mian)的(de)機(ji)(ji)械(xie)作(zuo)用以(yi)(yi)(yi)切削為主(zhu)(zhu),有利于(yu)YAG晶(jing)(jing)體(ti)表面(mian)軟化層的(de)去除,工作(zuo)表面(mian)劃痕少且淺。當(dang)(dang)基(ji)(ji)(ji)(ji)體(ti)硬度較大時,基(ji)(ji)(ji)(ji)體(ti)不易磨(mo)(mo)(mo)(mo)損,對(dui)(dui)磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)(li)的(de)把持(chi)(chi)力變(bian)大,磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)(li)對(dui)(dui)工件(jian)表面(mian)的(de)機(ji)(ji)械(xie)作(zuo)用增強,而(er)被拋(pao)光(guang)表面(mian)的(de)化學軟化層不能(neng)及時產(chan)(chan)生,從(cong)而(er)致使YAG晶(jing)(jing)體(ti)表面(mian)劃痕變(bian)多且深(shen)(shen),當(dang)(dang)基(ji)(ji)(ji)(ji)體(ti)硬度最大時,磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)(li)的(de)機(ji)(ji)械(xie)作(zuo)用進一(yi)步增強,磨(mo)(mo)(mo)(mo)粒(li)(li)(li)(li)切入工件(jian)的(de)深(shen)(shen)度變(bian)深(shen)(shen),在拋(pao)光(guang)過程中(zhong),發生脆性去除,部分材料(liao)產(chan)(chan)生崩碎現象,從(cong)工件(jian)表面(mian)剝落,產(chan)(chan)生小(xiao)(xiao)凹坑。
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(guo)中金(jin)剛石不能(neng)及時脫落,過(guo)多(duo)的結合劑將代替(ti)部分(fen)金(jin)剛石參與拋光,因此拋光速率會有(you)所(suo)減小。
從圖6可以看出(chu),當(dang)結(jie)合(he)(he)劑(ji)(ji)量(liang)(liang)較少時,結(jie)合(he)(he)劑(ji)(ji)對(dui)磨(mo)料(liao)的(de)(de)把持力較弱,在拋(pao)光過程中(zhong)堆積(ji)(ji)磨(mo)料(liao)易破碎,脫落(luo)的(de)(de)磨(mo)料(liao)會(hui)對(dui)玻(bo)璃表(biao)(biao)(biao)面(mian)產生(sheng)劃(hua)痕(hen),使得玻(bo)璃表(biao)(biao)(biao)面(mian)粗糙(cao)度(du)變大,隨著結(jie)合(he)(he)劑(ji)(ji)的(de)(de)增加(jia)(jia)玻(bo)璃表(biao)(biao)(biao)面(mian)粗糙(cao)度(du)逐漸減小(xiao),當(dang)結(jie)合(he)(he)劑(ji)(ji)量(liang)(liang)在55%(質(zhi)量(liang)(liang)分數)左右(you)時,所(suo)加(jia)(jia)工的(de)(de)工件(jian)(jian)表(biao)(biao)(biao)面(mian)粗糙(cao)度(du)最低,Ra0.095um,隨著結(jie)合(he)(he)劑(ji)(ji)量(liang)(liang)的(de)(de)繼續增加(jia)(jia),達到60%(質(zhi)量(liang)(liang)分數),結(jie)合(he)(he)劑(ji)(ji)對(dui)磨(mo)粒產生(sheng)較強的(de)(de)包覆,導致堆積(ji)(ji)磨(mo)料(liao)的(de)(de)自(zi)銳性(xing)下降,磨(mo)粒被(bei)磨(mo)鈍后,不能及時破碎出(chu)新的(de)(de)切削刃,且過多(duo)的(de)(de)結(jie)合(he)(he)劑(ji)(ji)將形成較硬的(de)(de)結(jie)合(he)(he)劑(ji)(ji)層而(er)參與磨(mo)削,引起被(bei)拋(pao)光工件(jian)(jian)表(biao)(biao)(biao)面(mian)粗糙(cao)度(du)的(de)(de)增大。