为了实现对金刚石砂轮表面形貌的非接触精密测量,开发了基于干涉原理的金刚石砂轮表面形貌专用测量系统,研究了该系统的测量原理和关键技术。根据垂直扫描白光干涉显微测量原理以及被测对象的特征,提出了适用于砂轮测量的方法,研究了系统的自动扫描范围、垂直方向的扫描方法、单次测量三维表面的恢复算法和磨粒的识别算法。结合自行设计的夹具搭建了砂轮测量系统,并对多次测量拼接算法进行了实验分析。实验结果表明:基于区域重合大小(重合度为30%~50%)的拼接算法获得的拼接前后重合区域的相关系数均大于0.8,拼接后重合区域的高度差均小于0.4μm。得到的结果显示所搭建的系统可以恢复砂轮的形貌,其测量范围和精度满足砂轮磨粒评定和分析的要求。
针对金刚石砂轮V形尖端的微细修整困难的问题,开发出一种对磨成型的V形尖端修整技术。在数控修整中,砂轮作V形的直线插补运动与修整工具对磨,逐渐被修整成V形尖端。本实验中修整工具分别是#600和#180绿碳化硅(GC)油石,砂轮分别为SD 400和SD 600金刚石砂轮。实验结果表明,较细粒度的修整工具不仅可以将砂轮V形尖端修整出更小的圆弧半径,而且也能够将微小磨粒修锐得更锋利,从而使加工的单晶硅微沟槽形状更加整齐。此外,采用修整后的圆弧半径小于20μm的SD 600金刚石砂轮V形尖端可以实现光纤石英微阵列沟槽的微细加工,也可以在SiC陶瓷和WC合金基板上加工出微锥塔阵列空间的功能表面。因此,数控对磨在位修整的工艺可以用于金刚石砂轮V形尖端的微细修整,实现硬脆性基板的微细磨削加工。
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