超硬磨料磨具以其優(yōu)異的磨削性能獲得機械加工領(lǐng)域普遍認(rèn)可,但制約其進一步拓展應(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、應(yīng)用狀況,對先進修整技術(shù)進行闡述,后總結(jié)并展望三大結(jié)合劑超硬砂輪實用修整技術(shù)及發(fā)展趨勢。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,細粒度超硬砂輪采用在線電解修整優(yōu)勢明顯;陶瓷結(jié)合劑超硬砂輪簡單直線修整逐漸被點輪修整取代,高陡度成型砂輪修整仍是金剛石滾輪;樹脂結(jié)合劑超硬砂輪多以磨削法修整為主,但科學(xué)實用修整技術(shù)仍需進一步研發(fā)。激光修整具有非接觸、高效、便利、易控、超長壽命等優(yōu)點,具有更加廣闊的發(fā)展前景;集機、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。

超聲復(fù)合磨料振動拋光方法對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)合磨料振動拋光方法;并利用ANSYS Workbench軟件分別分析了超聲振動條件下和超聲復(fù)合磨料振動條件下工件表面結(jié)構(gòu)與應(yīng)力變化情況,同時在超聲復(fù)合磨料振動條件下通過實驗驗證超聲復(fù)合磨料振動拋光技術(shù)對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)合磨料振動條件下工件表面位移小于超聲振動條件下的工件表面位移,超聲復(fù)合磨料振動條件下工件表面應(yīng)力大于超聲振動條件下的工件表面應(yīng)力;在超聲復(fù)合磨料振動條件下,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間,且磨料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%、拋光時間為4 h時,拋光效果。

為了提高微晶玻璃化學(xué)機械拋光(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微晶玻璃進行化學(xué)機械拋光,研究了4種含不同磨料(Si O2、Al2O3、Fe2O3、Ce O2)的拋光液對微晶玻璃化學(xué)機械拋光MRR和表面粗糙度的影響.利用納米粒度儀檢測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.實驗結(jié)果表明,在相同條件下,采用Ce O2作為磨料進行化學(xué)機械拋光時可以獲得的表面質(zhì)量,拋光后材料的表面粗糙度Ra=0.4 nm,MRR=100.4 nm/min.進一步研究了拋光液中不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的Ce O2磨料對微晶玻璃化學(xué)機械拋光的影響,結(jié)果表明,當(dāng)拋光液中Ce O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%時,MRR達到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,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MRR.

對InP晶片進行了集群磁流變拋光實驗,研究了拋光過程中磨料參數(shù)（類型、質(zhì)量分?jǐn)?shù)和粒徑）對InP材料去除速率和表面粗糙度的影響。實驗結(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InP晶片進行拋光時,InP去除速率達到2.38μm/h,表面粗糙度從原始的33 nm降低到0.84 nm。