蓝宝石晶体的双面研磨加工VIP免费

第l7卷第lO期2009年1O月光学精密工程OpticsandPrecisionEngineeringVo1．17N0．100et．2009文章编号1004—924X(2009)10—2493—06蓝宝石晶体的双面研磨加工文东辉，洪滔，张克华，鲁聪达(浙江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室，浙江杭州31OO32)摘要：为了实现对蓝宝石晶体的高效低损伤研磨加工，对蓝宝石晶体的双面研磨加工表面粗糙度、研磨均匀性和亚表面损伤层的深度进行实验研究。采用280#碳化硼磨粒双面研磨(0001)面蓝宝石晶体，考察了研磨时间对材料去除速率、表面粗糙度的作用规律，根据蓝宝石晶体切割表面状态确定了双面研磨的加工余量；通过WYKO粗糙度仪从微观上分析了蓝宝石晶体表面的研磨均匀性；最后，应用纳米压人测试分析了亚表面损伤层的深度。实验结果表明：蓝宝石晶体经过120min的双面研磨加工后可以获得R为0．523m，R。<6．0m的表面；其深度损伤层约为460nm，亚表面损伤层<1m。关键词：蓝宝石晶体；双面研磨；均匀性；亚表层损伤中图分类号：0786文献标识码：ADual··lappingprocessforsapphirecrystalWENDong—hui，H0NGTao，ZHANGKe—hua，LUCong—da(KeyLaboratoryofMechanicalManufactureandAutomation，MinistryofEducation，ZhejiangUniversityofTechnology，Hangzhou，310032，China)Abstract：Inordertoachievehighefficiencyandlowdamagedlayersduringasapphirecrystallappingprocess，anexperimentalresearchontherougness，lappinguniformityandsub—surfacedamagedlayerwerestudiedinthispaper．Thesapphirewith(0001)orientationwaslappedby280meshboroncar—bideabrasivegrits．Theeffectsoflappingtimeonthematerialremovalratesandsurfaceroughnesswereinvestigated，andtheprocessingremaindersbythedual—lappingweredeterminedinaccordancewiththesurfacestatesofthesapphire．Thenmicro—surfaceuniformityofthesapphirewasalsopresen—tedbyusingWYKOlaserequipment．Finally，anano—indentationtestwascarriedouttomeasurethedepthofdamagedlayeraccordingtothehardnessormodulusvariances．ExperimentalresultsshowthatthesapphirecrystalcanoffertheRin0．523btm，R<6．0“m，thedepthofheavydamagedlayerof460nm，andthedepthofsub—surfacedamagedlayernomorethan1／,m，afteritislappedbytheab—rasivewith280meshboroncarbidegritsin120min．Keywords：sapphirecrystal；dual—lapping；uniformity；sub—surfacedamage收稿日期：2008—07—15：修订日期：2008—10—15．基金项目：国家重大科学研究计划资助项目(No．2006CB932607)；国家自然科学基金重点资助项目(No．50535040；No．50705088)；浙江省科技计划重点资助项目(No．2007C21061)；清华大学摩擦学国家重点实验室开放基金资助项目；浙江工业大学重中之中人才基金资助项目光学精密工程第l7卷引言早在原始社会，我们的祖先就用研磨的方法来加工石制工具，最早有记载的研磨加工出现在公元前2000年左右，埃及人已经开始研磨他们的金属工具u]。双面研磨加工是一种以磨粒的微小塑性切削、滚轧等形式为主体的材料去除方式]，在材料去除过程中由于上、下研磨盘同时作用，使得局部高温、高压对称作用在工件的两个平行平面，有利于消除热变形或机械作用引发并破坏材料的平面度、平行度]。采用两个平行平面同时进行研磨加工，效率要比分别研磨加工两个平面高出很多，因此，双面研磨已成为晶体超精密表面加工的主要方法[4]。蓝宝石晶体双面研磨的主要作用有l5]：(1)去除蓝宝石表面由切片过程引起的切痕和凹凸不平；(2)使表面加工损伤达到一致，以便在化学腐蚀过程中确保腐蚀的速度达到均匀一致；(3)修正蓝宝石的几何厚度，使片与片之间的厚度差缩小；(4)提高平行度，使蓝宝石各处的厚度均匀；(5)改善表面平整度。蓝宝石晶体生长后需要进行切片，切片后的蓝宝石表面十分粗糙且不平整，测试结果表明蓝宝石表面粗糙度不均匀，R范围为4～6m，个别甚至高达17．4m_7]，为此需要进行双面研磨加工，以便为后续工序做好准备]。不过双面研磨过程复杂且不可视，往往需要特定的实验来说...