超声切割SiC单晶时金刚石线锯磨损特性的研究.pdf

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1、2015年2月机床与液压Feb．2015第43卷第3期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．43No．3DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2015．03．034超声切割SiC单晶时金刚石线锯磨损特性的研究王肖烨(宝鸡文理学院机电工程系，陕西宝鸡721007)摘要：超声线锯切割SiC单晶时，金刚石线锯的成本仅次于SiC单晶材料本身的成本。建立了超声辅助切割SiC单晶时线锯受力模型，对线锯受力和失效形式进行了理论分析，并进行了相关试验，研究了工件进给速度对线锯偏角、切割方式

2、对线锯磨损、切削液对线锯磨损以及磨粒破坏形式对线锯切割性能的影响规律。结果表明：工件进给速率及超声振幅增大，线锯易被拉断，但过小，切割效率会降低，要想通过增大工件进给速率提高效率，必须提高线锯强度，增大导轮直径，降低线速；超声辅助切割时线锯磨损可降低约40％；与自来水相比，使用EcocoolResistEP微乳化液后线锯表面堵塞较严重；金刚石磨粒的微小破碎、有利于切割。关键词：超声切割；SiC单晶；金刚石线锯；磨损特性中图分类号：TG506．5文献标志码：A文章编号：1001-3881(2015)3-129

3、—5StudyonCharacteristicsofDiamondWireSawWearonUltrasonic．assistedCutting0fSiCWaferWANGXiaoye(ElectronicandMechanicalEngineeringDepartment，Ba@UniversityofArtsandScience，BaliShaanxi721007，China)Abstract：CostofthediamondwiresawisthesecondonlytoSiCsin~ecrystal

4、materialitselfwhenultrasonicwiresawcuttingofSiCwafer．Theforcemodelwasestablishedontheconditionofultrasonic—assistedwiresawcutting．Theoreticalanalysisandrelatedex—perimentofforcesandfailureformsofthediamondwiresawweredone．Theinfluenceruleswerestudiedonthefe

5、edspeedofthework·piecetowiresawslantingaJ1e，cuttingwaytowiresawwear，cuttingfluidtowiresawwearandabrasivefailuremodestotheproper—tiesofwiresawcutting．Theresultsshowthatthewiresawiseasytobepulledapartwiththeworkpiecefeedrateortheultrasonicam—plitudeincreasin

6、g．However，ifitistoosmall，thecuttingefficiencymaybedecreased．Inordertoimproveeficiencybyincreasingtheworkpiecefeedrate，itisamusttoincreasethestrengthofwiresaworrollerdiameter，ortoreducethewiresawspeed．Wiresawwearisreducedabout40％whenultrasound—assistedcutti

7、ng．ThewiresawsurfaceblockismoreseriouswhenusingEcocoolResistEPmi—croemulsionascomparedwithrunningwater；andslightbrokenofdiamondgritsarebenefittocutting．Keywords：Ultrasoniccutting；SiCWafer；Diamondwiresaw；Wearcharacteristics0前言宏观失效形式主要有基体拉断和疲劳断裂两种。附加超声线锯切割Si

8、C单晶时，必然受到工件的反作超声振动后。线锯失效及磨损机制不同于一般的金刚用力。从经济角度考虑．除了工件材料外，金刚石线石刀具，为了提高线锯使用寿命和加工效率并降低加锯的寿命对切割加工的影响最大。徐西鹏等¨对金工成本．本文作者对超声辅助切割SiC单晶时工件进刚石圆盘锯锯切花岗岩时金刚石磨粒的磨损机制和形给速度对线锯偏角的影响、切割方式对线锯磨损的影态进行了研究发现，锯切硬脆材料时．将会产生磨粒响、切削液对线锯磨损