蓝宝石晶体的双面研磨加工

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1、第l7卷第lO期光学精密工程Vo1．17N0．102009年1O月OpticsandPrecisionEngineering0et．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

2、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，H0N

3、GTao，ZHANGKe—hua，LUCong—da(KeyLaboratoryofMechanicalManufactureandAutomation，MinistryofEducation，ZhejiangUniversityofTechnology，Hangzhou，310032，China)Abstract：Inordertoachievehighefficiencyandlowdamagedlayersduringasapphirecrystallappingprocess，anexperimentalresear

4、chontherougness，lappinguniformityandsub—surfacedamagedlayerwerestudiedinthispaper．Thesapphirewith(0001)orientationwaslappedby280meshboroncar—bideabrasivegrits．Theeffectsoflappingtimeonthematerialremovalratesandsurfaceroughnesswereinvestigated，andtheprocessingremain

5、dersbythedual—lappingweredeterminedinaccordancewiththesurfacestatesofthesapphire．Thenmicro—surfaceuniformityofthesapphirewasalsopresen—tedbyusingWYKOlaserequipment．Finally，anano—indentationtestwascarriedouttomeasurethedepthofdamagedlayeraccordingtothehardnessormodu

6、lusvariances．ExperimentalresultsshowthatthesapphirecrystalcanoffertheRin0．523btm，R<6．0“m，thedepthofheavydamagedlayerof460nm，andthedepthofsub—surfacedamagedlayernomorethan1／,m，afteritislappedbytheab—rasivewith280meshboroncarbidegritsin120min．Keywords：sapphirecrystal

7、；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卷机，上、下盘为中38Omm铸铁十字槽研磨盘，由引言于蓝宝石为典型的硬

8、脆陶瓷材料，故选用较低的线速度进行加工，研磨盘转速一7．5r／rain，气压早在原始社会，我们的祖先就用研磨的方法为0．1MPa，压力调节器处于轻压状态，每批次加来加工石制工具，最早有记载的研磨加工出现在工12片的蓝宝石晶体。蓝宝石晶体原始质量为公元前2000年左右，埃及人已经开始研磨他们