国家自然科学基金(51075093)
- 作品数：9 被引量：71H指数：6
- 相关作者：赵清亮郭兵陈冰郭冰武昌壕更多>>
- 相关机构：哈尔滨工业大学普渡大学中国航天科技集团更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家科技重大专项中国博士后科学基金更多>>
- 相关领域：金属学及工艺机械工程化学工程更多>>
- 热压硫化锌的超精密磨削加工被引量：8
- 2014年
- 针对用传统车削或研磨抛光方法加工大尺寸非球面热压硫化锌透镜存在的不足,采用金刚石砂轮磨削加工方法对热压硫化锌材料进行了加工实验.通过压痕、单颗粒金刚石刻划和磨削正交实验,研究了该方法在磨削加工过程中的塑性域去除机理及其亚表面损伤情况,并优化了超精密磨削加工工艺参数.压痕实验发现热压硫化锌材料在载荷作用下易于出现径向裂纹和微裂纹,其断裂韧性为2.643842 MPa/m1/2,临界切削深度为1.808 μm.单颗粒金刚石刻划实验结果表明,热压硫化锌材料在较小的切削深度下可以实现塑性域去除,但在机械去除过程中易出现多种形式的亚表层损伤.磨削实验结果表明,磨削深度是影响表面光洁度的主要因素,随着磨削深度的增大表面光洁度降低,最佳表面粗糙度为7.6 nm.工作台进给速度是影响面形精度的主要因素,且平面磨削的面形精度PV值为0.185～0.395 μm.研究结果表明,磨削加工热压硫化锌材料可以获得纳米级表面粗糙度.
- 陈冰郭兵赵清亮饶志敏姚光
- 超硬微结构表面模具的精密磨削加工技术被引量：13
- 2011年
- 针对超硬模具材料,研究磨削方式(顺磨和逆磨)、进给率和主轴转速等磨削参数对磨削后微结构表面的表面粗糙度和尖锐部分完整性的影响规律。基于磨削结果,对微结构表面质量不均一现象以及微结构表面磨削过程中的砂轮磨损分布进行研究。试验结果表明磨削后的微结构侧表面粗糙度小于底面粗糙度。采用逆磨可以获得更低的粗糙度和更加完整、锋利的尖锐部分。磨削后的表面粗糙度随着进给率的降低而减小,当进给率为0.2 mm.min–1时,微结构底面平均表面粗糙度Ra89 nm,侧面为Ra 60 nm。磨削后,尖锐部分圆弧半径随进给率的降低呈现减小趋势,当进给率为0.5 mm.min–1时,其平均圆弧半径最小,为0.67μm。主轴转速对表面粗糙度和尖锐部分圆弧半径的影响不大。由阶梯光栅表面结构性引起的,相对于其各个表面的磨削轨迹不相同,是导致磨削后阶梯光栅表面质量不均一现象主要原因。在微结构表面的磨削加工过程中,相对于砂轮的径向和轴向磨损,砂轮的形貌磨损更为严重。
- 郭兵赵清亮JACKSON Mark J赵玲玲
- 关键词：超硬材料砂轮磨损
- 微结构光学功能元件模具的超精密磨削加工技术被引量：14
- 2011年
- 微结构光学功能元件在航空航天、机械电子、光学以及光电子领域都具有非常重要的应用价值和极其广阔的应用前景,针对其大批量复制用模具的超精密磨削加工技术也越来越受到重视。微结构光学功能元件模具的超精密磨削加工技术不同于传统的磨削加工技术,是在模具表面加工制造出各种不同形貌、不同尺度、不同维数并具有不同光学功能的微小几何结构。结合目前国内外微结构表面超精密制造技术的研究和发展,对微结构光学功能元件模具的超精密磨削加工技术进行综述。介绍超精密磨削加工技术在微结构表面制造中的应用,分析目前微结构光学功能元件模具超精密磨削加工中存在的关键技术问题,并对微结构光学功能元件模具的超精密磨削加工发展趋势进行预测。
- 赵清亮郭兵
- 关键词：超精密磨削
- 单点金刚石车削中刀具—工件相对振动的研究被引量：2
- 2011年
- 在纳米级车削表面形成中刀具和工件间的相对振动为主要影响因素之一。现有相对振动的研究方法包括谱分析法、直接测量法和切削力分析法,均不能同时满足真实反映切削过程中的相对振动和很好地预测表面粗糙度的要求,致使纳米级表面粗糙度的预测精度较低。针对上述问题,通过分析和提取单点金刚石车削已加工表面轮廓数据、定义等效振幅的概念和计算方法,提出一种新的刀具和工件间的相对振动提取和检测方法用于预测表面粗糙度。分析结果表明实际加工中的相对振动不是恒定的,它主要受主轴转速和材料特性的影响,其中加工非均质材料时的相对振动取决于夹杂相的尺度及刀具和工件间接触长度的相对大小且大于加工均质材料时的相对振动。最后通过预测表面粗糙度来验证提出的检测方法,较高的预测精度说明该方法可得到更接近于真实情况的相对振动信息。
- 陈俊云赵清亮罗健
- 关键词：表面粗糙度单点金刚石车削
- 光学玻璃的激光微结构化砂轮精密磨削被引量：6
- 2014年
- 为了降低大磨粒金刚石砂轮磨削光学玻璃时的亚表层损伤,利用纳秒脉冲激光对金刚石砂轮进行了表面微结构化加工,并采用该砂轮研究了光学玻璃的精密磨削加工。首先,计算了金刚石磨粒在纳秒脉冲激光辐射下的烧蚀阈值和激光束腰半径;然后,分析了纳秒脉冲激光在金刚石磨粒上加工的微结构形貌以及微结构化过程中的热损伤;最后,采用微结构化大磨粒金刚石砂轮进行光学玻璃的磨削实验,并分析了亚表层的损伤情况。实验结果表明:金刚石磨粒在纳秒脉冲激光辐射下的烧蚀阈值为0.89J/cm,激光束腰半径为17.16μm。在粒度为150μm的大磨粒电镀金刚石砂轮上可以实现结构尺寸为20μm的微结构表面加工。与传统金刚石砂轮相比,微结构化砂轮磨削后的光学玻璃亚表层损伤深度降低了40%,达到了降低光学玻璃磨削亚表层损伤的目的。
- 郭兵赵清亮陈冰于欣
- 关键词：光学玻璃金刚石砂轮纳秒激光
- 无结合剂碳化钨非球面模具的超精密磨削加工被引量：10
- 2014年
- 针对无结合剂碳化钨材料,进行非球面模具的法向磨削试验研究。分析法向磨削非球面时的砂轮对刀误差对磨削精度的影响,研究无结合剂碳化钨非球面模具的磨削表面形貌特征和最终表面质量,优化误差补偿工艺,并利用聚焦离子束对磨削后的非球面亚表层损伤进行成像分析。研究结果表明利用推导的砂轮对刀误差方程,可以在磨削加工前对砂轮的初始位置进行精确调整,提高磨削加工精度。磨削后无结合剂碳化钨非球面模具不同区域的表面质量不同,距非球面中心越近,磨削质量越好,距中心越远,磨削质量越差。经过3次误差补偿磨削加工后,最终的无结合剂碳化钨非球面模具的面形精度误差均小于0.3μm(PV值),表面粗糙度平均值小于8 nm(Ra值),亚表层没有明显的裂纹产生。
- 郭兵赵清亮李洪亮
- 关键词：超精密磨削误差分析
- 硬脆材料的化学机械抛光机理研究被引量：14
- 2014年
- 化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,简称CMP)技术是目前唯一可提供全局平面化的超精密表面加工技术,加工后无表面和亚表面损伤。该技术广泛应用于光学元件、微机电系统、集成电路芯片等表面的处理,可达到纳米级的表面粗糙度和微米级的面形精度。目前的研究主要集中在化学机械抛光工艺上,抛光机理尚未形成统一的学说。针对硬脆材料(Si、SiC)的CMP技术进行综述,介绍了CMP技术的发展现状,并对加工过程中存在的材料去除机理做了可能性解释,最后对CMP技术的发展和研究重点做了预测和建议。
- 武昌壕郭冰姚光赵清亮
- 关键词：化学机械抛光影响因素
- 碳化硅圆柱槽微结构表面的化学机械抛光被引量：7
- 2015年
- 目前工业界对高精度微结构功能表面玻璃元件,比如作为高性能二极管激光器准直透镜关键元件的圆柱槽阵列微结构功能表面玻璃元件的需求日趋增加,而其微结构表面质量的优劣也会直接影响激光器输出功率的大小。该类元件能否很好的实现其特定的光学功能取决于玻璃模压用具有微结构表面的模具(如碳化硅陶瓷等)最终加工质量,但由于碳化硅等陶瓷的超硬材料属性导致其微结构表面在精密磨削后还需要进行后续的抛光加工以达到使用精度要求。因此针对精密磨削后的无压烧结碳化硅(SSi C)微结构表面展开原位化学机械抛光(CMP)试验,试验结果表明,微结构表面粗糙度Ra及面形精度PV由磨削后的71.8 nm和2.14μm降低到了抛光后的7.7 nm和0.46μm;抛光后微结构尖角处形貌完整无破损,但尖角圆弧半径R有所扩大,由磨削后的8.082μm增大到9.294μm;微结构亚表面裂纹深度经抛光后由磨削后的5μm左右降低至1μm左右,从而有效地提高了模具精度。
- 赵清亮孙智源郭兵
- 关键词：微结构化学机械抛光
- 超硬微结构光学功能表面的ELID磨削加工技术
- 2013年
- 针对超硬微结构功能表面的ELID磨削技术研究现状进行综述,介绍了超精密磨削技术在超硬微结构光学功能表面加工方面的研究进展,同时也介绍了ELID磨削技术应用于微结构加工方面的研究现状,探讨了采用ELID对超硬微结构光学功能表面进行磨削加工的可行性及面临的问题,并对微结构光学功能表面的ELID加工技术的发展和应用进行预测和建议。
- 张海南郭兵赵清亮
- 关键词：微结构ELID磨削超硬材料
