超硬磨料磨具以其優(yōu)異的磨削性能獲得機(jī)械加工領(lǐng)域普遍認(rèn)可,但制約其進(jìn)一步拓展應(yīng)用的主要原因之一是超硬砂輪修整極其困難。面對(duì)此難題,作者梳理目前超硬砂輪在工程應(yīng)用中的主要修整方法,分析其工作原理、技術(shù)演變、主要特點(diǎn)、應(yīng)用狀況,對(duì)先進(jìn)修整技術(shù)進(jìn)行闡述,后總結(jié)并展望三大結(jié)合劑超硬砂輪實(shí)用修整技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)。金屬結(jié)合劑超硬砂余量去除基本鎖定為電火花放電修整,小余量修整主要以普通磨具磨削法修整為主,細(xì)粒度超硬砂輪采用在線電解修整優(yōu)勢(shì)明顯;陶瓷結(jié)合劑超硬砂輪簡(jiǎn)單直線修整逐漸被點(diǎn)輪修整取代,高陡度成型砂輪修整仍是金剛石滾輪;樹(shù)脂結(jié)合劑超硬砂輪多以磨削法修整為主,但科學(xué)實(shí)用修整技術(shù)仍需進(jìn)一步研發(fā)。激光修整具有非接觸、高效、便利、易控、超長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn),具有更加廣闊的發(fā)展前景;集機(jī)、電、聲、熱、化等多種方法于一體的復(fù)合修整也是超硬砂輪技術(shù)人員一直關(guān)注和研發(fā)的重點(diǎn)。

超聲復(fù)合磨料振動(dòng)拋光方法對(duì)工件表面材料去除量與工件表面粗糙度的影響,分析了超聲復(fù)合磨料振動(dòng)拋光方法;并利用ANSYS Workbench軟件分別分析了超聲振動(dòng)條件下和超聲復(fù)合磨料振動(dòng)條件下工件表面結(jié)構(gòu)與應(yīng)力變化情況,同時(shí)在超聲復(fù)合磨料振動(dòng)條件下通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證超聲復(fù)合磨料振動(dòng)拋光技術(shù)對(duì)工件表面材料去除量與工件表面粗糙度的影響程度。結(jié)果表明:超聲復(fù)合磨料振動(dòng)條件下工件表面位移小于超聲振動(dòng)條件下的工件表面位移,超聲復(fù)合磨料振動(dòng)條件下工件表面應(yīng)力大于超聲振動(dòng)條件下的工件表面應(yīng)力;在超聲復(fù)合磨料振動(dòng)條件下,影響工件表面粗糙度顯著的因素是磨料質(zhì)量分?jǐn)?shù),影響工件表面材料去除量顯著的因素是拋光時(shí)間,且磨料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%、拋光時(shí)間為4 h時(shí),拋光效果。

為了提高微晶玻璃化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)的材料去除速率(MRR),降低其表面粗糙度,利用自制的拋光液對(duì)微晶玻璃進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光,研究了4種含不同磨料(Si O2、Al2O3、Fe2O3、Ce O2)的拋光液對(duì)微晶玻璃化學(xué)機(jī)械拋光MRR和表面粗糙度的影響.利用納米粒度儀檢測(cè)拋光液中磨料的粒徑分布和Zeta電位,利用原子力顯微鏡觀察微晶玻璃拋光前后的表面形貌.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在相同條件下,采用Ce O2作為磨料進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光時(shí)可以獲得的表面質(zhì)量,拋光后材料的表面粗糙度Ra=0.4 nm,MRR=100.4 nm/min.進(jìn)一步研究了拋光液中不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Ce O2磨料對(duì)微晶玻璃化學(xué)機(jī)械拋光的影響,結(jié)果表明,當(dāng)拋光液中Ce O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%時(shí),MRR達(dá)到185 nm/min,表面粗糙度Ra=1.9 nm;而當(dāng)拋光液中Ce O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%時(shí),MRR=100.4 nm/min,表面粗糙度Ra=0.4 nm.Ce O2磨料拋光后的微晶玻璃能獲得較低表面粗糙度和較高M(jìn)RR.

對(duì)InP晶片進(jìn)行了集群磁流變拋光實(shí)驗(yàn),研究了拋光過(guò)程中磨料參數(shù)（類(lèi)型、質(zhì)量分?jǐn)?shù)和粒徑）對(duì)InP材料去除速率和表面粗糙度的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,InP晶片的去除速率隨磨料硬度的增加而變大,表面粗糙度受磨料硬度和密度的綜合影響;在選取的金剛石、SiC、Al2O3和SiO2等4種磨料中,使用金剛石磨料的InP去除速率,使用SiC磨料的InP拋光后的表面質(zhì)量。隨著SiC質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,InP去除速率逐漸增加,但表面粗糙度先減小后增大。當(dāng)使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%、粒徑3μm的SiC磨料對(duì)InP晶片進(jìn)行拋光時(shí),InP去除速率達(dá)到2.38μm/h,表面粗糙度從原始的33 nm降低到0.84 nm。