冯伟博士答辩公告

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冯伟博士答辩公告

发布时间:2017-12-13浏览次数:914作者:来源:机电学院供图:审核:

答辩博士：冯伟

指导教师：卢文壮教授

论文题目：金刚石工具高效加工蓝宝石球罩基础研究

答辩委员会：

主席：李迎教授/博导南京理工大学

委员：宋胜利教授/博导中国人民解放军陆军工程大学

左敦稳教授/博导南京航空航天大学

朱永伟教授/博导南京航空航天大学

卢文壮教授/博导南京航空航天大学

孙玉利教授/博导南京航空航天大学

徐锋教授/博导南京航空航天大学

秘书：李军副教授/硕导南京航空航天大学

答辩时间：2017年12月17日15:00

地点：南航明故宫校区6#-201

蓝宝石因其具有高硬度、机械强度、耐热冲击性能好、散射系数低等优点，是现代整流罩材料最为理想的选择。但由于其是典型的脆硬性难加工材料，球罩加工效率的提高是现如今急需解决的问题，即如何实现高效的蓝宝石球罩的成型及精密加工。本文选用蓝宝石晶体作为研究对象，探索采用新的设备、方法、工艺对其进行加工，并对各种加工方式的机理以及工艺技术问题进行探讨，为蓝宝石整流罩加工的研究奠定基础，为其他脆硬性材料的延伸研究提供依据。

主要完成工作如下：

（1）研发了适合于晶体材料球罩加工的设备。对主要运动部件进行了运动学及动力学研究，建立了系统运动学模型以及多体动力学模型。基于模糊数学的综合评价法对设备的健康性进行了评判，设备状态优良。

（2）建立了钎焊金刚石工具铣磨蓝宝石球罩的铣磨力及粗糙度模型，对工艺参数与铣磨力及粗糙度关系进行讨论，得到参数选择交集。完成铣磨成型蓝宝石球罩工艺，分析加工后的蓝宝石表面，得到高效成型蓝宝石球罩的方法应用机制。

（3）提出了基于织构金刚石膜工具的蓝宝石球罩研磨方法，建立了研磨工具用金刚石膜生长模型，并根据生长模型制备出了TMCD、SMDF、FMDF及YNDF膜。研究了在不同液体环境下金刚石厚膜及三种不同织构金刚石薄膜与蓝宝石材料作用的摩擦磨损特性与机理。结果显示CVD金刚石膜是良好的耐磨材料，适用于制备在工具表面并应用于加工。

（4）建立了织构金刚石膜工具单颗晶粒研磨运动轨迹模型，基于大跨结构原理对研磨轨迹的分布性进行了探讨。分析了加工工艺参数对研磨工件表面质量的影响，得到具有良好表面精度及质量的基于金刚石膜工具的研磨加工工艺。

（5）分析了采用化学复合镀法制备金刚石磁性磨料的制备方法。建立了金刚石磁控抛光过程中，磁性磨料的溅出模型，对磁性磨料在抛光过程中的状态进行控制。研究了工艺参数对蓝宝石球罩表面质量的影响。蓝宝石球罩的材料去除率可达2.21μm/min，抛光效率较高。三个工艺结合，实现了蓝宝石球罩的高效加工。

主要创新点：

（1）提出了基于金刚石工具的高效加工蓝宝石球罩方法，采用钎焊金刚石工具铣磨成型、织构金刚石固结工具研磨、磁控金刚石工具抛光蓝宝石球罩，三个加工工艺相结合，实现了蓝宝石球罩的高效加工。

（2）提出了碗型钎焊金刚石工具高效铣磨蓝宝石球罩的加工方法，建立了铣磨力及粗糙度模型。研发出新型蓝宝石球罩加工设备，建立了设备主要运动部件的动力学及运动学模型，该方法已获得国家专利授权。

（3）提出了织构金刚石工具高效研磨蓝宝石球罩的方法，建立了CVD金刚石膜的生长模型，首次实现了研磨工具用织构金刚石膜生长的有效控制，研发出新型织构金刚石研磨工具。建立了新型工具上金刚石晶粒研磨蓝宝石球罩的轨迹模型，揭示了研磨加工机制，获得了织构金刚石工具高效研磨蓝宝石球罩的加工技术。

（4）提出了采用磁控金刚石磨料抛光蓝宝石球罩的方法，建立抛光过程的磁性磨料控制模型并对其进行控制，实现了蓝宝石球罩的高效抛光。

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