(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210819841.X (22)申请日 2022.07.12 (71)申请人 上海工程 技术大学 地址 201620 上海市松江区龙腾路3 33号 (72)发明人 陈佳鹏　吴霖　彭亚男　郝晓东　 林杰　何安捷　 (74)专利代理 机构 上海唯智赢专利代理事务所 (普通合伙) 31293 专利代理师 刘朵朵 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种确定固结磨料研抛脆性工件中有效切 削磨料量的方法 (57)摘要 本发明提供了一种确定固结磨料研抛脆性 工件中有效切削磨料量的方法， 属于磨粒加工技 术领域。 该方法包括： 首先根据磨粒划刻工件深 度确定磨料垫基体中的退让量； 然后根据固结磨 料垫和工件的几何位置关系， 确定参与加工的有 效磨料数； 最后根据参与加工的有效磨料数， 建 立固结磨料与工件的全局接触模 型， 确定参与切 削的有效磨料数量。 本发明明确了不同载荷下的 固结磨料垫与工件接触状态， 强调了参与加工的 磨料实际作用， 相比只关注磨料出露概率的有效 磨料数量计算方法更能全面、 准确。 通过准确的 有效切削磨料数量可以预测 固结磨料垫研抛脆 性工件的材料去除率， 进而根据加工要求反向设 计固结磨料垫 。 权利要求书3页 说明书8页 附图2页 CN 115203844 A 2022.10.18 CN 115203844 A 1.一种确定固结磨料研抛脆性工件中有效切削磨料量的方法， 应用于电子装置， 其特 征在于， 包括如下步骤： (1)根据磨粒划刻工件深度确定磨料垫基 体中的退 让量； (2)根据固结磨料垫和工件的几何位置关系， 确定参与加工的有效磨料 数； (3)根据所述参与加工的有效磨料数， 建立固结磨料与工件的全局接触模型， 确定参与 切削的有效磨料 数量。 2.根据权利要求1所述的一种确定固结磨料研抛脆性工件中有效切削磨料量的方法， 其特征在于， 所述 步骤1中根据磨粒划刻工件深度 δw确定磨料垫基 体中的退 让量dp公式为： 其中： 为基体的当量弹性模量， Ea为基体的杨氏弹性模量， va为基体的泊 松比； 为工件的当量弹性模量， Ew为工件的杨氏弹性模量， vw为工件的泊松 比； R为磨粒半径； σy,w为工件的屈服强度； δw为磨粒划刻工件深度， δy,w为工件初始屈服变形 量， 当所述磨粒划刻工件深度达 到 δy,w时， 工件表面发生 不可恢复变形； 为工件的屈服应 变系数； 当所述磨粒划刻工件深度为 δy,w时， 所述磨料垫基 体中的退 让量dy,p具体为： 3.根据权利要求2所述的一种确定固结磨料研抛脆性工件中有效切削磨料量的方法， 其特征在于， 所述 步骤2具体为： (2.1)工件几何表面与 磨料垫基体几何基准间距为 s， 磨料垫表面磨粒出露高度为hp， 根 据所述磨粒划 刻工件深度 δw和所述磨料垫基体中 的退让量dp确定两者关系满足： δw＝hp‑s‑ dp； (2.2)不考虑磨料脱落， 磨粒出露高度hp在0～D上服从均匀分布， 故其出露高度概率密 度函数f(hp)：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115203844 A 2(2.3)工件半径为Rw， 磨料垫凸起面积占其总面积比例为 λ， 磨料垫与晶片名义接触面积 Aw‑p： (2.4)根据定量金相学 可知磨料垫中磨料的体积分数VV和面积分数AA相等： 其中： Mp、 Ma分别为磨料和基 体的质量， ρp、 ρa分别为磨料和基 体的密度； (2.5)研抛过程中磨粒的出露高度hp>kR时， 磨粒从基体表面脱落， s≤hp≤kR为参与划 刻的磨粒 出露高度， 由步骤2.1至2.4可 得出参与划刻的有效磨料 数量Npr： 4.根据权利要求3所述的一种确定固结磨料研抛脆性工件中有效切削磨料量的方法， 其特征在于， 所述 步骤3包括： (3.1)磨粒实际出露高度hp在s～kR上服从均匀分布， 磨粒出露高度概率密度函数g (hp)： (3.2)参与加工的有效磨料刻划工件切 深不超过脆性材料初始屈服变形量δy,w时， 工件 表面只发生弹性变形， 所以， 磨料与工件最大 纯弹性总接触载荷Fpetotalmax： (3.3)参与加工的有效磨料刻划工件切 深超过脆性材料初始屈服变形量δy,w时， 引起工 件表面弹 ‑塑/弹‑塑‑脆性变形， 因此有效切削磨料 数量Npp： 5.一种确定固结磨料研抛脆 性工件中有效切削磨料量的装置， 其特 征在于， 包括： 退让量确定模块： 用于根据磨粒划刻工件深度确定磨料垫基 体中的退 让量； 有效磨料数确定模块： 用于根据固结磨料垫和工件的几何位置关系， 确定参与加工的 有效磨料 数； 有效削切磨料数确定模块： 用于根据所述参与加工的有效磨料数， 建立固结磨料与工 件的全局接触模型， 确定参与切削的有效磨料 数量。 6.一种设备， 包括存储器、 处理器以及存储在存储器中并能在存储器上执行的计算机 程序， 其特征在于： 所述处理器执行计算机程序时实现如权利要求 1‑4中任一项 所述的确定 固结磨料研抛脆 性工件中有效切削磨料量的方法。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115203844 A 3