Non-conventional approach in single-sided lapping process: kinematic analysis and parameters optimization - Publikacja - MOST Wiedzy

Twoje konto

zaloguj

Wyszukiwarka

Non-conventional approach in single-sided lapping process: kinematic analysis and parameters optimization

Abstrakt

The lapping process is strongly affected by a number of input parameters. One of the fundamental mechanical processes in lapping is the abrasive effect of particles. In order to examine the influence of the kinematic parameters on the lapping uniformity of unconventional single-sided machine, numerical simulations of particles sliding trajectories are performed. Changing the kinematic parameters, e.g., rotational velocities or position of the conditioning rings together with the workpieces can be used for correcting the profile of an active surface of the lap. This paper provides a basic guide to the kinematic parameter settings of single-sided lapping process. Furthermore, an unconventional single-sided lapping system, where a conditioning ring performs additional motion during the machining, is described. Simulation results show that the rotational speed ratio of the conditioning ring to the lapping plate k1 and the period ratio of the reciprocating motion to the lapping plate rotary motion k2 represent the relationships among the three basic motions of unconventional lapping systems and are major factors affecting trajectory distribution. Material removal rate and trajectory density parameter are proposed to optimize the kinematic parameters for better uniformity of lapping plate wear. The preferred kinematic parameter values for single-sided lapping system with reciprocating motions and the assumed size of the machine are k1=0,78 and k2=2. The general results were validated on a specially designed test stand.

Cytowania

  • 1 7

    CrossRef

  • 0

    Web of Science

  • 1 7

    Scopus

Autorzy (2)

Cytuj jako

Pełna treść

pobierz publikację
pobrano 118 razy
Wersja publikacji
Accepted albo Published Version
Licencja
Creative Commons: CC-BY otwiera się w nowej karcie

Słowa kluczowe

Informacje szczegółowe

Kategoria:
Publikacja w czasopiśmie
Typ:
artykuł w czasopiśmie wyróżnionym w JCR
Opublikowano w:
INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY nr 100, strony 589 - 598,
ISSN: 0268-3768
Język:
angielski
Rok wydania:
2019
Opis bibliograficzny:
Barylski A., Piotrowski N.: Non-conventional approach in single-sided lapping process: kinematic analysis and parameters optimization// INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY. -Vol. 100, iss. 1-4 (2019), s.589-598
DOI:
Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.1007/s00170-018-2644-z
Bibliografia: test
  1. Uhlmann E, Ardelt T, Spur G (1999) Influence of kinematics on the face grinding process on lapping machines. Ann CIRP 48(1):281-284 otwiera się w nowej karcie
  2. Deshpande LS, Raman S, Sunanta O, Agbaraji C (2008) Observations in the flat lapping of stainless steel and bronze. Wear 265(1-2):105-116 otwiera się w nowej karcie
  3. Belkhir N, Bouzid D, Herold V (2009) Surface behavior during abrasive grain action in the glass lapping process. Appl Surf Sci 255(18):7951-7958 otwiera się w nowej karcie
  4. Liu JH, Pei ZJ, Fisher GR (2007) Grinding wheels for manufacturing of silicon wafers: a literature review. Int J Mach Tools Manuf 47(1):1-13 otwiera się w nowej karcie
  5. Liu H-K, Chen C-CA, Chen W-C (2017) Diamond lapping of sapphire wafer with addition of graphene in slurry. Procedia Eng 184:156-162 otwiera się w nowej karcie
  6. Zong WJ, Li D, Cheng K, Sun T, Wang HX, Liang YC (2005) The material removal mechanism in mechanical lapping of diamond cutting tools. Int J Mach Tools Manuf 45(7-8):783-788 otwiera się w nowej karcie
  7. Barylski A (1992) Podstawy docierania jednotarczowego powierzchni płaskich. Zeszyty Naukowe Politechniki Gdańskiej, Mechanika 67, Gdańsk otwiera się w nowej karcie
  8. Klocke F (2009) Manufacturing processes 2: grinding, honing, lapping. Springer, Berlin
  9. Ardelt T (2001) Verfahrensvergleich Planschleifen mit Planetenk- inematik -Planparallelläppen. IDR 35(3):214-224
  10. Neauport J, Destribats J, Maunier C, Ambard C, Cormont P et al (2010) Loose abrasive slurries for optical glass lapping. J Opt A Purek Appl Opt 49:5736-5745 otwiera się w nowej karcie
  11. Heisel U, Jakob P (2012) Research on the workpiece kinematics in face lapping with friction drive. Adv Mater Res 565:318-323 otwiera się w nowej karcie
  12. Marinescu ID, Uhlmann E, Doi T (2007) Handbook of lapping and polishing. Taylor & Francis Publishing House, New York otwiera się w nowej karcie
  13. Barylski A, Deja M (2002) Calculation of flatness errors formed on the tool during finishing machining by lapping. Int J Appl Mech Eng 7:291-296 otwiera się w nowej karcie
  14. Ishikawa K, Ichikawa K, Suwabe H (1988) A basic study on corrective techniques to recovering accuracy of deteriorated lapping plate. Int J Jpn Soc Precis Eng (3):234-236 otwiera się w nowej karcie
  15. Lu LY, Fang CF, Shen JY, Lu J, Xu XP (2014) Analysis of path distribution in lapping and polishing with single fixed abrasive. Key Eng Mater 589-590:475-479 otwiera się w nowej karcie
  16. Ichikawa S, Ona H, Yoshimoto I, Kobayashi A (1993) Proposal of new lapping method for ceramic balls. CIRP Ann 42(1):421-424 otwiera się w nowej karcie
  17. Chang YP, Hashimura MM, Dornfeld DA (2000) An investigation of material removal mechanisms in lapping with grain size transition. J Manuf Sci Eng 122(3):413-419 otwiera się w nowej karcie
  18. Kling J, Matthias E (1986) Workpiece material removal and lapping wheel wear in plane and plane-parallel lapping. CIRP Ann 35(1):219-222 otwiera się w nowej karcie
  19. Spur G, Eichhorn H (1997) Kinematisches Simulationsmodell des Läppscheibenverschleißes. IDR 2:169-178
  20. Simpfendorfer D (1988) Entwicklung und Verifizierung eines Prozeßmodells beim Planläppen mit Zwangsführung. Produktion- stechnik -Berlin 71. Hanser-Verlag, München
  21. Hu Z, Fang C, Deng W, Zhao Z, Lin Y, Xu X (2017) Speed ratio optimization for ceramic lapping with fixed diamond pellets. Int J Adv Manuf Technol 90(9-12):3159-3169 otwiera się w nowej karcie
  22. Satake U, Enomoto T, Fujii K, Hirose K (2016) Optimization method for double-sided polishing process based on kinematical analysis. Procedia CIRP 41L:870-874 otwiera się w nowej karcie
  23. Mahamad Sahab AR, Saad NH, Rashid AA, Noriah YF, Said NM, Zubair AF, Jaffar A (2013) Effect of double sided process parameters in lapping silicon wafer. Appl Mech Mater 393:259- 265
  24. Fiocchi AA, Fortulan CA, Sanchez LEA (2015) Ultra-precision face grinding with constant pressure, lapping kinematics, and SiC grinding wheels dressed with overlap factor. Int J Adv Manuf Technol 79(9-12):1531-1543 otwiera się w nowej karcie
  25. Pei ZJ, Fisher GR, Bhagavat M, Kassir S (2005) A grinding- based manufacturing method for silicon wafers: an experimental investigation. Int J Mach Tools Manuf 45(10):1140-1151 otwiera się w nowej karcie
  26. Qin N, Guo DM, Kang RK, Huo FW (2009) Effect of conditioning parameters on surface non-uniformity of polishing pad in chemical mechanical planarization. Key Eng Mater 389-390(1):498-503 otwiera się w nowej karcie
  27. Li ZC, Baisie EA, Zhang XH (2012) Diamond disc pad conditioning in chemical mechanical planarization (CMP): a surface element method to predict pad surface shape. Precis Eng 36(2):356-363 otwiera się w nowej karcie
  28. Hocheng H, Tsai HY, Tsai MS (2000) Effects of kinematic variables on nonuniformity in chemical mechanical planarization. Int J Mach Tools Manuf 40(11):1651-1669 otwiera się w nowej karcie
  29. Lee H, Lee S (2017) Investigation of pad wear in CMP with swing- arm conditioning and uniformity of material removal. Precis Eng 49:85-91 otwiera się w nowej karcie
  30. Nguyen NY, Zhong ZW, Tian Y (2015) An analytical investi- gation of pad wear caused by the conditioner in fixed abrasive chemical-mechanical polishing. Int J Adv Manuf Technol 77(5- 8):897-905 otwiera się w nowej karcie
  31. Barylski A, Piotrowski N (2014) Koncepcje niekonwencjonalnych układów kinematycznych docierania jednotarczowego z wyko- rzystaniem robota. Mechanik 78(8-9):36-33 otwiera się w nowej karcie
  32. Barylski A, Piotrowski N (2016) Multi-criteria robot selection problem for an automated single-sided lapping system. Mecha- tronics: Ideas, Challenges, Solutions and Applications Advances in Intelligent Systems and Computing 414:1-13
  33. Evans J, Paul E, Dornfeld D, Lucca D, Byrne G, Tricard M, Klocke F, Dambon O, Mullany B (2003) Material removal mechanisms in lapping and polishing. STC "G"? Keynote. CIRP Ann 52(2):611-633 otwiera się w nowej karcie
  34. Tseng WT (1999) Comparative study on the roles of velocity in the material removal rate during chemical mechanical polishing. J Electrochem Soc 146(5):1952-1959 otwiera się w nowej karcie
  35. Wen D, Qi H, Ma L, Lu C, Li G (2016) Kinematics and trajectory analysis of the fixed abrasive lapping process in machining of interdigitated micro-channels on bipolar plates. Precis Eng 44:192-202 otwiera się w nowej karcie
  36. Zhao D, Wang T, He Y, Lu X (2013) Kinematic optimization for chemical mechanical polishing based on statistical analysis of particle trajectories. IEEE Trans Semicond Manuf 26(4):556-563 otwiera się w nowej karcie
  37. Li X (2010) Optimize S-Curve Velocity for Motion Control. Far East Journal of Applied Mathematics (48): 1-15
  38. Nguyen KD, Ng T-C, Chen I-M (2008) On algorithms for planning S-curve motion profiles. Int J Adv Robot Syst 5(1):99-106 otwiera się w nowej karcie
Weryfikacja:
Politechnika Gdańska

wyświetlono 200 razy

Publikacje, które mogą cię zainteresować

Optimization of Single-Sided Lapping Kinematics Based on Statistical Analysis of Abrasive Particles Trajectories

2017

Analysis of abrasive particle trajectories during single-sided lapping process with driven conditioning ring

2016

Influence and development of new kinematic systems in flat surface lapping

2015

Modeling of lapping plate wear and conditioning in single-sided lapping

2017
Meta Tagi