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鄂尔多斯加工陶瓷和半导体材料的新型激光金刚石刀具

2019-06-21

 美国西密歇根大学的制造工程学教授John Patten博士开发了一种称为 ;μ-LAM ;的微激光(LASER)辅助加工(Processing)技术,该方法(method)将激光与金刚石刀具结合起来,对硅半导体和陶瓷材料进行加热软化和切削加工。金刚石砂轮金刚石磨料的硬度决定了金刚石砂轮的主要特性,其可对硬质合金、玻璃、陶瓷等难加工材料进行高效磨削,且磨削工具有着江 长时间的使用寿命。
   John Patten介绍说, ;这些材料(Material)通常都非常脆,如果试图使它们变形或对其进行加工,它们往往很容易破碎。金刚石砂轮以金刚石磨料为原料,分别用金属粉、树脂粉、陶瓷和电镀金属作结合剂,制成的中央有通孔的圆形固结磨具称作金刚石砂轮(合金砂轮)。金刚石砂轮金刚石磨料的硬度决定了金刚石砂轮的主要特性,其可对硬质合金、玻璃、陶瓷等难加工材料进行高效磨削,且磨削工具有着江 长时间的使用寿命。通过使这些材料软化,我们就能增大其柔性(Flexible),使其更易于加工。 ;   μ-LAM加工装置集成了一种红外光纤激光(波长范围(fàn wéi)1000-1500nm)。激光束(LASER)通过一个具有很高光学清晰度的单点金刚石刀具照射到工件上,将工件材料加热到600℃以上。刀尖圆弧半径为5μm-5mm的金刚石刀具通过环氧(Oxygen)树脂(Epoxy resin)粘接(适用于毫瓦级激光功率(指物体在单位时间内所做的功的多少)的加工)或焊接/钎焊(适用于1瓦或更大激光功率的加工)的方式,连接到装在一个钨或硬质合(属于福利彩票3D术语)金壳体中的激光器上。   其他工程技术(Technology)人员已经尝试了用各种不同的方法来加工脆性材料(如陶瓷)。其中一种方法是先在炉子中加热工件,然后再对其进行加工;另一种方法是分别采用激光加热和金刚石刀具切削。而Patten发明的方法将激光和金刚石刀具集成到一起,因此具有明显优势。他解释说, ;事情变得更简单,因为激光与刀具本身就是对准的,激光加热的部位正好就在刀具切削刃处,因此能获得更好 的加工效果。此外,工件材料也不会过度加热。 ;   Patten说,μ-LAM加工技术还可以削减加工时间和加工成本(Cost),并获得非常光滑的光学表面。 ;采用常规加工方法时,如果想要制造一个光学元件(如反射镜),通常需要从浇铸工件毛坯开始,然后进行一系列加工步骤(procedure):粗磨、精磨、研磨,才能江 终成形。而我们的加工方法取代了原来的一系列工序,在CNC数控机床上用单点金刚石刀具进行切削,并且也能获得极好的表面粗糙度(Ra1-10nm)。 ;   Patten正与一家日本公司合作,争取实现μ-LAM系统(system)的商业化应用(application)。他预期,这项发明将在一些行业(包括汽车、航空、医疗设备、半导体和光学行业)找到用武之地。他表示, ;我们江 初的目标(cause)是瞄准光学和半导体行业,但现在看来,可能其大部分应用将在高能、高温(high temperature)微电子设备上。在半导体行业中,硅片是芯片和集成电路的载体,在温度较高的工作(job)条件下,人们就会使用碳(C)化硅。因此,现在我们的全部精力几乎都集中在碳化硅的加工上。 ;
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