摘要：根据磁感应游离磨粒线锯切割技术要求,设计了能在锯丝周围产生辅助匀强磁场的磁系.利用ANSYS有限元软件,分别建立了磁系的磁轭、磁极接头的有限元仿真模型,仿真确定了磁轭的截面尺寸和磁极接头形状.根据磁轭、磁极接头仿真结果并依据磁路设计原理组建磁系,对置于磁系中的锯丝周围的高梯度磁场特性进行了仿真研究,结果表明:所设计的磁系产生了匀强磁场并具有一定的聚磁效果;锯丝在所设计的磁系中能够形成高梯度磁场并按规律分布.搭建磨粒吸附观测实验平台,观测磁性磨粒在锯丝表面的吸附,实验结果表明:磁性磨粒吸附于锯丝表面,所设计的磁系能够产生良好的磨粒吸附效果.

摘要：光学玻璃、工程陶瓷以及硅基材料等硬脆材料因其良好的物理性质和化学性质而广泛应用于光学工程及集成电路等高尖端技术领域,但低塑性、高脆性的物理特性会导致其切片在切割过程中易出现效率低和表面质量较差等问题。为提高切片表面质量,建立了金刚石线锯切割过程中线锯速度与切割力的模型,设计最小方差自校正控制器对切割力进行在线实时控制。实验结果表明:所设计的最小方差自校正器能够降低线锯切割系统中切片所受的切割力波动,使切割力趋于稳定;与定参数切割条件下所得的切片进行比较,采用最小方差自校正控制策略切割完成的工件表面形貌较为平整,表面粗糙度值降低约30%.

摘要：传统游离磨粒线锯切割过程中,磨粒难以进入到切割区域,这使得切割区域工况变差,线锯切割效率降低,切缝损失增大。提出了一种磁感应游离磨粒线锯切割的新方法,通过磁场力的作用将磁性磨粒吸附于锯丝表面顺磁区,使更多磁性磨粒进入切割区域,从而提高线锯切割性能。通过分析锯丝在不同磁场强度下的吸附磁性磨粒情况,验证了磁感应游离磨粒吸附机理的正确性。最后,进行磁感应游离磨粒线锯切割实验。结果表明,磁场强度的变化对游离磨粒线锯的切割效率、表面粗糙度和切缝宽度都会产生显著的影响。

摘要：SiC单晶具有优良的物理和机械性能,在微电子和光电领域得到了广泛应用,然而由于其高硬度和脆性,晶片的制造非常困难、效率低下。为提高SiC单晶片的加工质量和加工效率,分析了SiC单晶片线锯切割过程中的受力情况;从切屑变形和摩擦两个方面,建立单颗磨粒的法向和切向受力模型,进而得到线锯切割力与工艺参数及线锯物理属性的关系模型;设计了切割力的试验装置,通过不同加工参数下的试验研究,确定了关系模型中的应力系数;通过理论值与试验值的对比校验,法向力和切向力预测值的误差小于9.18%,并对误差产生原因作了分析。结果表明,该切割力理论模型可以对SiC单晶片在同等线锯切割环境下的切割力进行有效预测,为切削力的优化控制提供了理论依据。

摘要：为了进一步揭示磁性磨粒在锯丝四周的排布规律和磁性磨粒聚集形状,开展了吸附于锯丝表面的磁性磨粒层形成机理研究。根据磁性磨粒的受力特性,建立了磁性磨粒层形成的数学模型,并仿真研究磁场强度对磁性磨粒层的影响规律;结合高速摄影和磁场发生装置设计并搭建观测实验平台,微观研究了磁性磨粒层的形成过程。结果表明:镀镍碳化硅磁性磨粒仅在顺磁区吸附,形成磁性磨粒层,其轮廓近似扇环形;磁场强度增大,磁性磨粒层堆积厚度增大。