[发明专利]一种化学机械-机械化学协同微细磨削加工方法与复合磨粒型微小磨具

摘要

本发明公开了一种针对硅、碳化硅、K9光学玻璃等硅及硅基硬脆材料复杂结构微小零件的化学机械‑机械化学协同微细磨削加工方法及所使用的复合磨粒型微小磨具。所述加工方法的步骤是：1)磨削液腐蚀改性加工层；2)磨具粗磨粒磨削去除改性层；3)重复步骤1)～2)；4)停止供给磨削液；5)磨具细磨粒磨削去除余量层；6)清洗去除表面杂物。所述磨具由不同粒度、不同种类磨粒构成的二级复合磨粒型微小磨具，加工过程无需更滑磨具。本发明结合化学机械、机械化学和微细磨削加工优势，能够实现硅及硅基材料复杂结构微小零件的高几何精度、高表面质量及高效率加工，且加工方法简单方便，成本低廉，完全满足工业化生产要求。

主权项

1.一种化学机械‑机械化学协同微细磨削加工方法与复合磨粒型微小磨具，其特征在于，所述的复合磨粒型微小磨具表面固结有粗细两种不同粒度、不同种类的磨粒，粗磨粒粒径大，其平均出刃高度大于细磨粒的平均出刃高度，用于所述的化学机械‑机械化学协同微细磨削加工方法包括如下步骤：1)通过磨削液将硅及硅基硬脆材料微小零件加工表面层腐蚀改性，生成1～1000μm厚的硅酸盐层，硅酸盐层硬度远小于零件材料；2)通过微小磨具表面固结的粗磨粒进行粗加工，磨削去除硅酸盐层，磨削加工深度或厚度小于或等于硅酸盐层厚度；3)腐蚀改性步骤1)与磨削去除步骤2)反复进行，直至加工成型但留有0.1～10μm的加工余量层，即借助化学机械作用实现零件的粗加工；4)停止供给磨削液；5)继续采用该磨具进行精加工，磨削去除加工余量层。磨具中的粗磨粒由于磨损或脱落，露出另一种不同种类的细磨粒，该细磨粒与少数残留磨钝的粗磨粒磨削去除加工余量层。该加工余量层含有硅酸盐及零件本身材料。对于硅酸盐，可直接去除；对于零件材料，细磨粒在摩擦力及摩擦热的作用下可与其发生固相反应生成硅酸盐(即发生机械化学反应)，随后在磨粒的机械作用下去除，从而借助机械化学作用实现零件的精加工；6)加工完成后采用丙酮溶液、FH溶液、去离子水等清洗所加工零件，去除表面的有机物、尘埃及残留氧化物等。