固结金刚石磨粒线锯振动对切片表面形貌影响的研究

摘要

固结金刚石磨粒线锯(Fixed Diamond Abrasive Wire Saw，FDAW)是SiC单晶加工的首选刀具，同时线锯切片也是SiC单晶材料加工工艺中的关键工序。为了降低后续工艺中的废品率，提高经济效益，需要切割出表面损伤层小、表面粗糙度低的切片。由于线锯具有较大的柔性，其振动对切片微观几何形状影响显著，因此本文通过线锯动力学特性分析与实验研究线锯振动对切片表面粗糙度的影响规律。 基于轴向运动弦理论构建了线锯的振动模型，并利用多尺度法求解了张力波动的振动模型，分析了张力波动、线锯速度及阻尼对线锯系统稳态性区域的影响，结果显示，张力波动大，系统的参数共振幅值大，参数振动稳态响应区域亦变大；而增加线锯速度和阻尼系数则会减小系统的参数共振幅值及其稳态响应区域。 构建线锯振动的外激励随机量模型。基于磨粒在金属丝纵向上的分布随机性建立了线锯加工的切削力随机量模型，分析了不同的加工参数对切削力随机量模型主要参数的影响趋势，提高工件的进给速度和张紧压强增加了单颗磨粒的受力，而增加线锯速度提高了磨粒的参与数目，降低了单颗磨粒的受力。实验结果验证了切削力随机量模型的可靠性。 运用多元回归法建立了进给速度、线锯速度及线锯张紧压强三因素作用的切片表面粗糙度模型，完成了线锯振动对表面粗糙度间接作用的定量分析。通过极差分析获得了实验的最优参数以及不同的加工参数对切片表面粗糙度的影响比重，并利用实验验证了粗糙度模型的正确性。 通过实验法分析了线锯的振动及其对切片表面粗糙度的影响规律，完成了线锯振动对切割质量直接作用的定性研究。线锯速度升高或工件进给速度降低，线锯振动的主频无明显变化，而振幅呈降低趋势；线锯张紧压强是影响线锯振动主频的关键因素，而线锯振动主频的提高、幅值的降低有利于切片的表面粗糙度。

目录

第一个书签之前