固结硅基聚集体金刚石磨料垫的研磨性能

盛鑫; 朱永伟; 任闯; 任泽; 董彦辉

doi:10.37188/OPE.20233106.0839

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固结硅基聚集体金刚石磨料垫的研磨性能

微纳技术与精密机械 | 更新时间：2023-03-25

- 固结硅基聚集体金刚石磨料垫的研磨性能
- Lapping performance of fixed silicon-based agglomerated diamond abrasive pad
- 光学精密工程 2023年31卷第6期页码：839-848
- 作者机构：
  
  南京航空航天大学机电学院江苏省精密与微细制造技术重点实验室，江苏南京 210016
- 作者简介：
  
  [ "盛鑫（1998-），男，江苏泰州人，硕士研究生，2020年于中国矿业大学获得学士学位，主要研究方向为精密超精密加工。E-mail: shengxin@nuaa.edu.cn" ]
  [ "朱永伟（1967-），男，浙江平湖人，博士，教授，博士生导师，1988年于中南大学获得学士学位，1991年于长沙矿冶研究院获得硕士学位，2002年于中南大学获得博士学位，主要从事纳米材料的制备与应用、精密超精密加工、表面工程等方面的研究。E-mail:meeywzhu@nuaa.edu.cn" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金联合基金资助项目(U20A20293)
- DOI：10.37188/OPE.20233106.0839
  中图分类号： O786
- 收稿日期：2022-08-16，
  
  修回日期：2022-09-28，
  
  纸质出版日期：2023-03-25
- 稿件说明：
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盛鑫,朱永伟,任闯等.固结硅基聚集体金刚石磨料垫的研磨性能[J].光学精密工程,2023,31(06):839-848.

SHENG Xin,ZHU Yongwei,REN Chuang,et al.Lapping performance of fixed silicon-based agglomerated diamond abrasive pad[J].Optics and Precision Engineering,2023,31(06):839-848.
盛鑫,朱永伟,任闯等.固结硅基聚集体金刚石磨料垫的研磨性能[J].光学精密工程,2023,31(06):839-848. DOI： 10.37188/OPE.20233106.0839.

SHENG Xin,ZHU Yongwei,REN Chuang,et al.Lapping performance of fixed silicon-based agglomerated diamond abrasive pad[J].Optics and Precision Engineering,2023,31(06):839-848. DOI： 10.37188/OPE.20233106.0839.

摘要

磨粒的微破碎是影响固结磨料垫研磨性能的主要因素，结合剂的组成与强度影响其微破碎行为。为实现高效研磨加工，探索不同组份的硅基结合剂聚集体磨粒的制备工艺及其研磨加工性能。在840 ℃，880 ℃，920 ℃温度下采用硅含量不同的结合剂制备聚集体金刚石磨粒，观察其微观形貌，并用其制备固结磨料垫，比较其在7 kPa，14 kPa，21 kPa研磨压力下固结硅基聚集体磨料垫研磨K9玻璃的研磨性能。结合剂中硅含量越高、烧结温度越高，结合剂填充越均匀、孔隙分布越合理，聚集体磨粒研磨加工时微破碎越明显，加工性能随之提升；在21 kPa研磨压力下，结合剂中硅含量最高、烧结温度为920 ℃制得的硅基聚集体金刚石磨料所制成的亲水性固结磨料垫研磨K9玻璃效率最高，材料去除率达到63.32 μm/min，表面粗糙度

值为0.515 μm。采用固结硅基聚集体金刚石磨料垫可以实现K9光学玻璃的高效研磨。

Abstract

Typically， abrasive microfracture is a predominant factor affecting fixed abrasive （FA） pad performance. Moreover， the compositions and bonding strengths of the binder determine its microfracture behavior. To realize a highly efficient lapping process， the preparation of silicon-based agglomerated diamond （SAD） abrasives and the effect of the binder composition on lapping performance were investigated. SAD abrasives with various silicon content binders were prepared at 840 ℃， 880 ℃， and 920 ℃， and their micromorphologies were observed using a scanning electron microscope. Lapping tests were conducted on a K9 specimen， and the lapping performance of the aforementioned FA pads at loads of 7， 14， and 21 kPa was compared. The higher the sintering temperature and silicon content of the binder， the more uniform the binder filling， the more reasonable the pore distribution， and the more evident the microbreakage during the SAD grinding process. Under the 21 kPa load， the material removal rate （MRR） of the FA pad with SAD abrasives possessing the highest silicon content and sintered at 920 ℃ was the highest reaching 63.32 μm/min， while the Ra was approximately 0.515 μm. Under the 7 kPa lapping load， the average surface roughness of a workpiece lapped by an FA pad with SAD abrasives possessing the lowest silicon content and sintered at 920 ℃ was the lowest reaching approximately 0.182 μm， while the MRR was 7.89 μm/min. Efficient lapping of K9 optical glass can be achieved using a consolidated SAD abrasive pad.

关键词

Keywords

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