微尺度硬脆晶体材料超精密磨削机理与先进加工方法研究

The demand for micro-structured functional component with hard brittle crystalline materials is growing fast worldwide in many fields such as telecommunications, defense, aerospace and biomedical engineering. Ultra-precision micro-grinding is a main solution to carry out that. Therefore it is significant to the national interest to research precision micro-grinding materials removal mechanism and advanced manufacturing methods of hard brittle crystalline materials, finally achieve the manufacturing of high precision and surface quality micro parts. This research focuses on several aspects in micro-structured grinding including high depth creep feed grinding technology, “brittle-ductile” transition mechanism, modeling and experimental investigation of micro-structural grinding force, special new advanced manufacturing methods, development of a novel micro drill-grinding tool and its processing technology. Finally the high precision micro-grinding technology of hard brittle crystalline materials could be investigated through theoretical analysis and experimental study. The achievements of this research could give original theoretical creativity contributions to national high precision micro-grinding research field of hard brittle crystalline materials. And endeavor to achieve the international advanced level. Some achievements could accelerate the manufacturing and applying process of national micro structured functional components, meanwhile improves national micro-machining technology level.

硬脆晶体材料高精度微结构功能元件广泛应用于世界各国的国防、航空航天、生物工程、微电子等重要领域，而微尺度超精密磨削（微磨削）是实现其加工的重要途径以及先进制造技术研究的热点方向。因此，研究硬脆晶体材料超精密微磨削材料机理及其对应的先进加工方法，实现高精度硬脆晶体材料微结构功能元件的高效加工，对我国极具战略意义。本项目针对硬脆晶体材料功能元件超精密微磨削中遇到的深切缓进给加工方法、材料去除模式“脆-塑”转变机理、微结构磨削力建模与试验分析、特种新型微磨削加工方法研发，以及由本课题提出的一种新型微孔特征加工方法及对应磨具的开发等问题，拟进行深入研究。通过理论分析与试验探索，得出多种硬脆晶体材料超精密微磨削加工机理。研究成果将会对国内硬脆晶体材料超精密微磨削加工领域提供原创性成果贡献，争取相关研究达到国际先进水平，部分研究成果有望加速国内重要微结构元件制造与应用进程。

硬脆晶体材料高精度微结构功能元件广泛应用于世界各国的国防、航空航天、生物工程、微电子等重要领域，而超精密微磨削是实现其加工的重要途径以及先进制造技术研究的热点方向。因此，研究微尺度下硬脆晶体材料超精密磨削（微磨削）材料机理及其对应的先进加工方法，实现高精度硬脆晶体材料微结构功能元件的高效加工，对我国极具战略意义。本项目针对硬脆晶体材料功能元件超精密微磨削中遇到的深切缓进给加工方法、材料去除模式“脆-塑”转变机理、微结构磨削力建模与试验分析、特种新型微磨削加工方法研发，以及由本课题提出的一种新型微孔特征加工方法及对应磨具的开发等问题进行了深入研究。通过理论分析与试验探索，得出了多种硬脆晶体材料超精密微磨削加工机理。研究成果会对国内硬脆晶体材料超精密微磨削加工领域提供原创性成果贡献，相关研究达到国际先进水平，部分研究成果已实现对国内相关重要微结构元件制造与应用进程的促进。