摘要
随着航空航天，医疗器械，精密仪器等领域对微小精密零件的需求不断增大，微加工方法已经受到了广大研究人员的关注。微磨削所加工出的表面质量更好而且效率更高，因此其在微加工领域有着重要的地位。除了对微加工工艺的研究以外，微加工工具制备工艺也是很重要的研究内容。本文对传统微磨具制备工艺的特点进行分析，提出了一种新的金刚石磨具制备方法，并且对其材料去除机理进行了深入研究，最后将其应用于硬脆材料微钻磨工艺研究。 首先，本文在对现有微基体加工方法的总结分析基础上，提出了一种名为可控倾角磨削的新型微基体加工方法，该方法主要是在基体工件与砂轮之间加入倾角以便提高微基体的精度。此外，基于对外圆磨削及平面磨削等理论的深入学习，建立了可控倾角磨削方法的材料去除机理模型，包括未变形切屑厚度模型和表面粗糙度模型，并根据几何关系建立起相应的表达式。通过设计单因素实验探究倾角，加工位置以及磨削方式等因素对基体加工结果的影响，此外还将其与传统外圆磨削方法进行了对比，最终采用该方法加工出了许多直径位于8μm到120μm之间并且长径比大于50的基体。经过对实验数据的分析，最终得出最佳倾角为0.5°，拟合出了所搭建实验平台下倾角和所加工基体偏差之间的关系表达式，得到了基体加工的最好组合方式是逆磨&位置“a”。此外，得到了外圆磨削方式冲击大并且不平稳，可控倾角磨削方法加工平稳且表面光滑的结论。 其次，通过大量磨粒涂覆实验最终得到200μm尺度下的最佳电镀参数:预镀的电流密度为1A/dm3，电镀时间为5min，上砂的电流密度为1A/dm3，电镀时间为26min，增厚的电流密度为1.5A/dm3，电镀时间为24min。 最后，提出了使用涂层胶对单晶硅工件表面进行处理进而改进单晶硅微钻磨打孔质量的工艺方法，并阐述了此种改进方法的机理，通过设计单因素实验进行了微钻磨打孔实验。最终通过对实验数据统计分析得出加涂层胶能够有效抑制硬脆材料打孔崩边现象，并且崩边大小随着转速的增大而减小，随着进给速度的减小而减小。本研究得出的结论为微细基体制备及硬脆材料微磨削打孔工艺技术提供了理论参考和实验依据。
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