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随着科学技术的不断发展,硬脆性材料的应用日益广泛,但由于材料的高的硬度和脆性,其加工技术成为重要的研究课题。在脆性材料的切割方法中,金刚石线锯切割技术以其较高的切片表面质量、锯缝窄、对环境污染小和不易碎片等优点适用于硬脆材料如单晶硅、各种宝贵宝石和碳化硅单晶的加工。作为加工过程中的首道工序,切割工序直接影响其加工质量、成本和效率。本文主要对金刚石线锯切割SiC单晶过程中的锯切力进行分析和研究,获得了切割过程中切割力的解析模型和试验模型,并对影响切割力的工艺参数进行了优化,为实际的切割过程提供理论依据。 分析了切割过程中,金刚石线锯的两种失效形式:线锯磨损和线锯断裂;分析了线锯断裂的原因,研究了工艺参数与线锯断裂之间的关系,获得线锯防断裂的条件。确定出在单晶SiC切割过程中的工艺参数如线锯速度、工件进给速度、工件转速以及线锯张力的范围。 从单颗磨粒在切割过程中的受力进行分析,建立了金刚石线锯单颗磨粒的锯切力模型,进而获得金刚石线锯切割过程锯切力的数学模型,对金刚石线锯切割过程中线锯与工件的接触弧长进行了研究,最后通过实验的方法对切割过程中的锯切力进行验证。 通过中心复合试验,采用响应曲面法,建立了切割过程最大切向锯切力关于各个工艺参数(线锯速度、工件进给、工件转速和线锯张紧力)的响应面模型,并对模型进行响应面分析,然后通过模型对加工过程中最大切向锯切力进行预测。