M4480刀片研磨机结构设计文献综述

XXX大学本科生毕业设计（论文）文献综述M4480刀片研磨机结构设计学 院 XXXXXXXX 专业班级 XXXXXXXXXX 姓 名 XXXXXX 学生学号 XXXXXXXX 指导教师 XXXX 填表日期 XXXXXXXXXXX 姓 名XXX开题时间2015年3月学 院XXXXX专业班级指导教师（导师组）论文题目M4480刀片研磨机结构设计一、 文献综述(3000字以上）1.1研磨技术发展状况研磨是一种重要的精密和超精密加工方法。它是指利用磨具通过磨料作用于工件表面，进行微量加工的过程。研磨加工的特征是加工精度和质量高。并且加工材料广，几乎可以加工任何固态材料。近年来，随着人们对产品性能的要求日益提高，研磨加工以其加工精度和加工质量高再次受到人们的关注。尤其近几年信息技术和光学技术的发展，对光学零件不仅需求量增大，而且对其质量和精度都提出很高要求，而研磨作为光学加工中一种非常重要的加工方法，起到了不可替代的作用。许多人从事研磨加工技术的研究，目的都是进一步提高研磨加工效率和加工精度，降低加工成本。目前国内外研磨加工普遍采用散粒磨料在慢速研磨机上研磨，存在的缺点主要有：1. 磨料散置于磨盘上，为避免磨料飞溅，磨盘转速不能太高，因此加工效率低；2. 磨料与从工件上磨下的碎屑混淆在一起，不能充分发挥切削作用，而且还要与这些碎屑一起被清洗掉，浪费能源、浪费磨料；3. 磨料在磨盘上是随机分布的，其分布密度不均，造成对工件研磨切削量不均，工件面形精度不易控制。特别是磨料与工件间的相对运动具有随机性，这也增加了工件面形精度的不确定因素；4. 在研磨加工中要严格控制冷却液的流量，以避免冲走磨料，这使得冷却效果变差，容易引起工件升温，造成加工精度下降；5. 大颗粒磨料起主要切削作用，易划伤工件表面，所以对磨料尺寸均匀性要求高；6. 磨料能嵌入软材质的工件表面，影响工件的使用性能；7. 在研磨中磨料之间相互切削，浪费磨料；8. 磨盘磨损后修整难，需要三个磨盘对研；9. 各道工序间清洗工件要严格；10. 工人劳动强度大，对工人操作技术水平要求高。由于传统研磨存在上述缺点，所以许多人在研究如何改进这种研磨技术。有人研究新型研磨液，有人研究不同磨料和不同材料磨盘的研磨效果，以寻求对应于不同工件的最佳磨料和磨盘。刀具的质量直接影响着被加工工件的质量。为提高工件的质量，人们对刀具提出了较高的要求，特别是用于精密和超精密加工的金刚石刀具都要采用研磨加工。所以国内外一些人专门研究刀具加工技术的研究。为了提高加工效率，有人研究可以同时加工工件两个表面的双面研磨机。最近人们也探索了许多新的研磨技术，如施加特殊研磨力研磨，有振动研磨、磁性流体研磨和磁力研磨。采用微粒子冲击去除材料研磨，有弹性发射加工、非接触研磨和利用电泳动研磨。用特殊工具研磨有砂带研磨、液体结合剂砂轮研磨、采用研磨膜研磨和固着磨料研磨，复合研磨有机械化学研磨和电解研磨法等。随着时代的发展和科技的进步，人们研究出来了高速研磨机变速控制方法，这种技术属于机械加工技术中的超精密加工技术，在研磨加工开始及结束两个阶段控制磨具转速的变化，使之有一个缓慢、迅速、缓慢的提速和降速过程。其效果在于大为减轻磨具与工件表面的冲击，从而提高加工精度和加工效率。随着技术的发展,人们对加工精度的要求越来越高，加工技术水平也在不断提高,由原来的精密、超精密加工,发展到现在的纳米级加工。但是目前的纳米级加工技术普遍存在着加工效率低、成本高的问题,这就限制了纳米加工技术的推广应用。1.2 研磨机的发展情况研磨机是用涂上或嵌入磨料的研具对工件表面进行研磨的磨床。主要用于研磨工件中的高精度平面、内外圆柱面、圆锥面、球面、螺纹面和其他型面。研磨机是保证研磨加工的重要条件，因此人们专门研究了各种不同的研磨机。目前国内生产高速研磨机的厂家不少，但由于研磨加工的针对性较强,对不同的工件，研磨加工的方法也有很大的差别，所以人们研究开发出了许多专用的研磨机。研磨机从加工精度上基本分为两种：一种是加工不仅对精度要求较高并对面形精度也有所要求的工件。另外一种是加工只要求表面粗糙度的零件, 例如各种材质的机械密封环、陶瓷片、气缸活塞环、油泵叶片轴承端面及硅、锗、石英晶体、石墨、蓝宝石、光学水晶、玻璃、铌酸锂、硬质合金、不锈钢、粉灰冶金等金属材料的平面研磨。这种研磨机适合加工一些尺寸较小，而且数量较大的零件。在研磨中将工件与磨料一起置入一容器内，加以振动，进行研磨抛光。还有人专门研制出相应的振动研磨机。目前这种振动研磨机国内外都有厂家生产，而且这种研磨加工技术比较成熟，应用也日趋广泛。目前国内外生产后一种的厂家较多。我国在八十年代研究出来第一台PJM320型平面研磨机。曾获得国家科学大会奖。现在西安秦川发展有限公司生产的PJM320B就是以它为原型改进的。在光学加工中研磨又称精磨，所以研磨机也称为精磨机。目前还有南京仪机股份有限公司生产的PLM-400精密抛光机。以及我国台湾高钰精密有限公司生产的各种精磨机。其中平面精磨机有DL-380和CDL-600和及CDL-900型号和双面精磨机有CDL-4B-4L和CDL-6B-6L及CDL-9B-5L等型号。其中CDL-380型研磨机研磨精度高，可达到的平面度为0.2m0.5m,表面粗糙度Ra0.1m，它可加工各种材质。为提高加工效率人们研制出双面研磨机，如兰州东胜机械制造有限责任公司生产的DSL9B-5P型双平面研磨机,它加工出的产品精度为10微米级，平面度及平行度在千分之一毫米。还有深圳宏达公司生产的双平面研磨机，其平行度及平面度也为千分之一毫米。球面高速研磨机按加工工件表面的曲率半径不同，分为大球面、中球面和小球面三种，其中Q875型高速精磨机和QJM-40小球面高速精磨机和QJM-100中球高速研机应用较为普遍。国外高品质的研磨机床已实现系列化，而且加工精度已达到很高的水平。如SPEEDFAM高速平面研磨机，具有粗研磨及精研磨的广泛研磨能力，能以短时间和低成本获得较高的平行度、平面度以及表面粗糙度。即使不熟练的操作人员，亦能达到尺寸公差3m、平面度0.3m、平行度3m,表面粗糙度Ra0.2m以内的高精度加工水平。又如Takao NAKAMURA等人研制的硅片研磨机，可同时加工5片直径为125mm的硅片，当硅片厚度在500515m时，经过2430min的抛光，尺寸可达到480士3m，平均材料去除率0.510.57m/min。目前国内外生产的研磨机基本上都是中大型的。对于小型便携式高速研磨机的研究有限。而目前便携式的研磨机只有专门维修阀门的维修机具。目前国内外的高速研磨机的发展方向主要是进一步提高研磨加工质量和加工效率,提高研磨机的自动化程度,以减轻操作者的劳动强度。而对维修设备现场使用的便携式研磨机还没有人进行研究和开发。1.3常用研磨机研磨是一种重要的精密、超精密加工技术，几乎适合于各种材料的加工，研磨加工可以得到很高的尺寸精度和形状精度，甚至可以达到加工精度的极限，早期的一些研磨机研磨装置简单，不需要大量复杂的机械并且不苛求设备的精度条件。作为超精加工的一种方法，研磨机主要用于研磨工件中的高精度平面、内外圆柱面、圆锥面、球面、螺纹面和其他型面。其主要类型有圆盘式研磨机、转轴式研磨机、磁力研磨机和各种专用研磨机。1.3.1圆盘式研磨机 图1.1 圆盘式研磨机这种研磨机分单盘和双盘两种，以双盘研磨机应用最为普通。在双盘研磨机图1.1 2上，多个工件同时放入位于上、下研磨盘之间的保持架内，保持架和工件由偏心或行星机构带动作平面平行运动。下研磨盘旋转，与之平行的上研磨盘可以不转，或与下研磨盘反向旋转，并可上下移动以压紧工件（压力可调）。此外，上研磨盘还可随摇臂绕立柱转动一角度，以便装卸工件。双盘研磨机主要用于加工两平行面、一个平面(需增加压紧工件的附件)、外圆柱面和球面（采用带V形槽的研磨盘）等。加工外圆柱面时,因工件既要滑动又要滚动，须合理选择保持架孔槽型式和排列角度。单盘研磨机只有一个下研磨盘，用于研磨工件的下平面，可使形状和尺寸各异的工件同盘加工，研磨精度较高。有些研磨机还带有能在研磨过程中自动校正研磨盘的机构。 1.3.2转轴式研磨机 由正、反向旋转的主轴带动工件或研具（可调式研磨环或研磨棒）旋转，结构比较简单，用于研磨内、外圆柱面。 如图21.2所示:图1.2 转轴式研磨机1.3.3磁力研磨机 磁力研磨机是通过采用磁场力量传导至不锈钢磨针使工件作高频率旋转运动；可对精密工件内孔、死角、细小夹缝起到明显较好的抛光研磨去除毛刺的效果。 1.3.4专用研磨机 依被研磨工件的不同，有中心孔研磨机、钢球研磨机和齿轮研磨机等。 此外，还有一种采用类似无心磨削原理的无心研磨机，用于研磨圆柱形工件。 参考文献1Su J X，Guo D M，Kang R K，et a1Modeling and Analyzing on Nonuniformityof Materia Removal in Chemical Mechanical Polishing of Silicon WaferJScience Material Forum，2004，471472：26312 裴庆魁. 平面高速精磨中的均匀磨削M. 光学机械，1991.23靳永吉CMP抛光运动机理研究JIC 制造设备，2005，128：37424Tso P L，Wang Y Y，Tsai M JA study of cattier motion on a dualface CMP machine Journal of Materials Processing Technology，2001，1 16(23)：1945田业冰，金洙吉，康仁科等硅片自旋转磨削的运动几何学分析J中国机械工程，2005，16(20)：179818026苏建修，郭东明，康仁科等硅片化学机械抛光时运动形式对片内非均匀性的影响分析J中国机械工程，2005，16(9)：8l58197Castillo-Mejia D，Beaudoin SA Locally RelevantPrestonian Model for Wafer Polishing l J1Journal of The Electrochemical Society，2003，150(2)：96-1028郑文摇摆式圆盘研磨机研磨轨迹型态的研究J重型机械科技2005，2：1-39杨昌镇平面研磨加工路径分析研究D中国台湾：国立云林科技大学200210吴宏基，曹利新，刘健基于行星式平面研磨机研抛过程的运动几何学分析J机械工程学报，2002，38(6)：144-14711冯连东，吕玉山，哈兰涛硬磁盘基片研磨的运动分析J沈阳工业学院学报，2004，23(4)：141912佐佐木重夫. 微分几何学M. 上海: 上海科学技术出版社, 2003.13王启华, 孙军.晶片行星式研磨抛光机运动模拟的研究J.机械设计与制造, 2000 (2) : 55256.14Hansen.W.Deep Drilling Automayic machining J.1958.2.31wang li jingetal Investigation on gero-phase-difference vibration chip breaking Chinese Journal of Mechanical Engineering 1990.3(1) 50-5715孙桓, 陈作模、葛文杰.机械原理M第7版.北京：高等教育出版社.2006.16李国英.表面工程手册M.北京:机械工业出版社,2001.17北京冶金设计研究总院.机械设计手册.第二版.北京：冶金工业出版社，1982.1018袁巨龙，王志伟，文东辉，吕冰海，戴勇超精密加工现状综述J机械工程学报，2000，43(1)，3548指导教师（导师组）意见：签 名： 年 月 日审查小组意见：审查小组负责人（签 名）： 年 月 日