CN107336148A - 一种快速制备磨粒图案分布磨盘的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种快速制备磨粒图案分布磨盘的方法，所述的磨盘为包括但不限于磨轮、砂轮、钻头、端面磨盘、滚轮、修整器、CMP修整器、磨垫，包含以下步骤：1)依据所需结合剂厚度确定临时覆盖层的厚度；2)根据磨粒图案的分布对临时覆盖层进行镂空处理；3)将临时覆盖层覆于磨盘基体上；4)将磨粒与结合剂填充进镂空处；5)将磨粒固定于基体，包括以下两种方法：5.1)先移除临时覆盖层，加热使磨粒固定于基体；5.2)临时覆盖层与磨粒一同加热，磨粒固定于基体后，移除临时覆盖层。
Description
技术领域
本发明涉及研磨材料领域，尤其涉及能够快速制备磨粒图案分布磨盘的方法。
背景技术
磨削加工是机械零件精密成型与高质量表面获得的主要加工方式，广泛应用于金属，陶瓷，光学晶体等材料的高效精密加工。对磨削加工而言，磨轮对加工过程及加工后工件表面质量以及加工成本极为重要，是构成高效、精密磨削技术的关键。由于磨削技实际上是通过固定在磨轮表面的众多磨料对材料的微量去除从而实现工件材料的整体去除加工，因此磨轮表面磨粒的分布对磨轮性能影响巨大。一直以来，人们都在努力如何使得磨料或者微磨粒群能够按照一定的方式分布在磨轮表面，以确保磨粒间能够均匀的承担切削载荷，从而有效的提高磨粒的磨削性能，如中国发明专利公开号CN1528565A中公布了一种基于壳膜布料的带图案优化的磨料制备技术，中国发明专利CN101073882公布了一种磨料三维多层可控优化排布电镀工具制备方法等。这些方法从不同方面上针对磨粒图案排布磨轮制作中的磨料的排布实施问题进行了突破，但是所制工具依然与预期的设计目的相差甚远。究其原因，在于现有方法大都只是针对磨粒排布方式，而忽略了高性能磨轮的另一个重要问题——磨轮轮廓精度问题。磨轮轮廓的高精度是高精度工件成型的基本保证，但受结合剂层厚度的影响很大。CN105965408A公开了一种单层磨粒砂轮的制作方法，其核心点在于通过跳动补偿机构间接控制结合剂均匀涂敷以解决磨粒等高性问题，但是其设备复杂，操作繁琐。另一方面，现有的网筛，孔板，模板法材料主要是金属，陶瓷等，成本高且难加工，排布图案样式少，而且也仅是起到动磨粒位置限制的作用，并没有起到控制结合剂厚度的作用。
发明内容
本发明目的在于提供一种能够便捷高效实现磨粒定位又能实现结合剂厚度控制的磨粒图案分布磨盘制备的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种快速制备磨粒图案分布磨盘的方法，包括以下步骤：
1)首先根据所需结合剂层的厚度确定临时覆盖层的厚度；
2)根据磨粒排布图案对临时覆盖层进行镂空，即在将要设置磨粒的位置进行镂空处理；
3)将镂空处理后的临时覆盖层粘附在磨轮基体上；
4)将结合剂和磨粒充分混合后填入临时覆盖层的镂空处，形成与磨粒排布图案一致的镂空填充层，并使得填充层与临时覆盖层外沿平齐，以达到通过临时覆盖层厚度来控制填充层厚度的效果，也可以先将结合剂填入镂空处形成结合剂层，再将磨粒填充入内，也可先将磨粒填入镂空处，再将结合剂填入向；
5)待镂空填充层干燥后，去除临时覆盖层，将带有镂空填充层的基体进行加热处理，通过结合剂将磨粒牢固的连接在基体上，停止加热并冷却后得到所需的磨料图案排布的磨盘；也可以将带有临时覆盖层的基体进行加热处理，在此期间，一方面通过结合剂将磨粒牢固的连接在基体上，另一方面临时覆盖层在加热过程烧蚀消失或变软，停止加热清除临时覆盖层得到所需的磨粒图案排布磨盘
在一较佳的实施例当中，所述磨粒材料包括不限于金刚石、立方碳化硼、氧化锆、氧化铝、硬质合金、氮化硅、碳化硅，直径为1-2000um。
在一较佳的实施例当中，所述结合剂是加热可熔化的金属合金焊料，其组分至少包括铬(Cr)、钴(Co)、钛(Ti)、铁(Fe)、铝(Al)金属元素中的一种；所述金属合金焊料包括但不限于NiCrP,NiCrBSi,AgCuTi,CuSnTi,FeCoNi,SnTi。
在一较佳的实施例当中，所述基体为金属，或陶瓷，或复合材料。
在一较佳的实施例当中，所述临时覆盖层由面材，不干黏胶层，以及底纸构成。
在一较佳的实施例中，所述面材材料包括但不限于：铜版纸，PVC，PET，镭射纸，耐温纸，聚丙烯，聚碳酸酯，牛皮纸，荧光纸，镀金纸，镀银纸，合成纸，铝箔纸，易碎纸，防伪纸，美纹纸，布标纸，珠光纸，夹心铜版纸，热敏纸；所述面材厚度为25-500um；
所述黏胶层层具有胶黏剂，所述胶黏剂可为丙烯酸乳胶，或热熔胶，或橡胶基类乳胶，或溶剂型丙烯酸；
所述底纸为涂有硅保护的底纸，可为格拉辛纸、蒜皮纸、牛皮纸、聚酯pet、铜版纸、聚乙烯、塑料薄膜。
本发明的有益效果为：1)临时覆盖层以及其图案的镂空处理成本低且速度快。2)磨粒表面图案更换自由。3)可以依据临时覆盖层的厚度来确定后续填充的厚度，从而控制结合剂的等高性。
附图说明
图1为临时覆盖层横截面示意图；
图2为镂空临时覆盖层横截面示意图；
图3为镂空后临时覆盖层粘附在基体上横截面示意图；
图4为填充完结合剂和磨粒横截面示意图；
图5为去除临时覆盖层示意图；
图6为另一实施例临时覆盖层横截面示意图；
图7为另一实施例镂空临时覆盖层横截面示意图；
图8为另一实施例镂空临时覆盖层粘附基体横截面示意图；
图9为另一实施例填充结合剂示意图；
图10为另一实施例填充磨粒示意图；
图11为另一实施例去除临时覆盖层后示意图。
具体实施方式
为了使本发明技术方案更加清楚，现将本发明结合实施例和附图做进一步详细说明：
实施例一如图1-5所示，本发明为一种能够快速制备磨粒图案分布磨盘的方法，主要过程如下：
如图1所示，首先确定临时覆盖层1，在本实施例中，临时覆盖层由3层组成，分别是面材11，其材料为铜版纸，胶层12具有粘合剂，材料为丙烯酸乳胶，底纸13，为涂有硅涂层的格拉辛纸，在其他实施例中，面材11可以为PVC，PET，镭射纸，耐温纸，聚丙烯，聚碳酸酯，牛皮纸，荧光纸，镀金纸，镀银纸，合成纸，铝箔纸，易碎纸，防伪纸，美纹纸，布标纸，珠光纸，夹心铜版纸，热敏纸；所述面材厚度为25-500um；
在其他实施例中所述黏胶层12的胶黏剂可为热熔胶，或橡胶基类乳胶，或溶剂型丙烯酸；
在其他实施例中所述底纸13可为蒜皮纸、牛皮纸、聚酯pet、铜版纸、聚乙烯、塑料薄膜。
所述临时覆盖层1的厚度是根据后续所需结合剂层的厚度来确定的，在本实施例中，临时覆盖层1的面材厚度为0.125mm。
之后如图2所示，在临时覆盖层1上进行镂空处理，镂空空间2贯通面材11,胶层12,底纸13。接着如图3所示，将底纸13去除，然后将经过镂空处理的临时覆盖层1粘附在磨轮基体3上，本实施例中，所述磨轮基体3为45号钢，在其他实施例中，基体3的材料可以为陶瓷或复合材料。
之后如图4所示，将结合剂41与磨粒42混合后填入镂空处2，形成填充层，并且使得填充层与临时覆盖层1外沿平齐，从而实现磨粒图案分布并且可以通过临时覆盖层来控制结合剂层厚度的效果，所述结合剂41为加热可融化的金属合金焊料，其组分至少包括铬、钴、钛、铁、铝金属合金中的一种，在本实施例中，所述结合剂41为NiCrP。磨粒42在本实施例中为金刚石颗粒，直径为250-350um，在其他实施例中，磨粒可为方碳化硼、氧化锆、氧化铝、硬质合金、氮化硅、碳化硅，直径为1-2000um。
如图5所示，待镂空处的填充层干燥后，去除临时覆盖层1，将带有填充层的基体进行加热至970-1050摄氏度并保温5-10分钟，通过结合剂将磨粒牢固的连接在基体上，停止加热并且冷却后得到所磨粒图案排布的磨盘。根据本方法所制得的磨盘磨粒等高性比传统方法提高至少23％。
实施例二如图6-11所示，本实施例中，临时覆盖层1的面材11为聚酯膜(PET)，其他同实施例一；基体材料为40CrMo钢。
如图6，图7所示，取临时覆盖层1进行镂空处理，临时覆盖层面材11的厚度为0.150mm，依据预设的磨粒图案排布对临时覆盖层1进行激光雕刻镂空处理，之后如图8所示，去除底纸13将镂空后的临时覆盖层1粘附于基体3上。
如图9所示，将结合剂41先填入镂空处，并且形成与磨粒排布图案一致的镂空填充层，并且外沿与临时覆盖层1平齐，本实施例中，结合剂41为AgCuTi，之后如图10将磨粒42覆盖在填充好的结合剂41上，本实施例中，磨粒42为CBN，直径为140-255um。
最后待填充层干燥后，将带有临时覆盖层1，结合剂41与磨粒42的填充层的基体进行加热至890摄氏度并保温15分钟处理，通过结合剂将磨粒牢固的连接在基体上，停止加热并冷却后去除临时覆盖层1后便得到所需图案排布的磨盘如图11。
Claims (10)
1.一种快速制备磨粒图案分布磨盘的方法，所述的磨盘为包括但不限于磨轮、砂轮、钻头、端面磨盘、滚轮、修整器、CMP修整器、磨垫，其特征在于包含以下步骤：
1)依据所需结合剂厚度确定临时覆盖层的厚度；
2)根据磨粒图案的分布对临时覆盖层进行镂空处理；
3)将临时覆盖层覆于磨盘基体上；
4)将磨粒与结合剂填充进镂空处；
5)将磨粒固定于基体，包括以下两种方法：
5.1)先移除临时覆盖层，加热使磨粒固定于基体；
5.2)临时覆盖层与磨粒一同加热，磨粒固定于基体后，移除临时覆盖层。
2.如权利要求1所述的快速制备磨粒图案分布磨盘的方法，其特征在于：在步骤4)中磨粒与结合剂混合后填充进镂空处，磨粒占混合后体积为0-50％。
3.如权利要求1所述的快速制备磨粒图案分布磨盘的方法，其特征在于：在步骤4)中，结合剂先填充进镂空处，之后在填充磨粒。
4.如权利要求1所述的快速制备磨粒图案分布磨盘的方法，其特征在于：在步骤4)中，磨粒先植入镂空处，再填充入结合剂。
5.如权利要求1所述的快速制备磨粒图案分布磨盘的方法，其特征在于：所述结合剂是加热可熔化的金属合金焊料，其组分至少包括铬(Cr)、钴(Co)、钛(Ti)、铁(Fe)、铝(Al)金属元素中的一种；所述金属合金焊料包括但不限于NiCrP,NiCrBSi,AgCuTi,CuSnTi,FeCoNi,SnTi。
6.如权利要求1所述的快速制备磨粒图案分布磨盘的方法，其特征在于：所述基体为金属，或陶瓷，或复合材料。
7.如权利要求1所述的快速制备磨粒图案分布磨盘的方法，其特征在于：所述临时覆盖层由面材，不干黏胶层，以及底纸构成。
8.如权利要求7所述的快速制备磨粒图案分布磨盘的方法，其特征在于：所述面材材料包括但不限于：铜版纸，PVC，PET，镭射纸，耐温纸，聚丙烯，聚碳酸酯，牛皮纸，荧光纸，镀金纸，镀银纸，合成纸，铝箔纸，易碎纸，防伪纸，美纹纸，布标纸，珠光纸，夹心铜版纸，热敏纸；所述面材厚度为25-500um；
所述黏胶层层具有胶黏剂，所述胶黏剂可为丙烯酸乳胶，或热熔胶，或橡胶基类乳胶，或溶剂型丙烯酸；
所述底纸为涂有硅保护的底纸，可为格拉辛纸、蒜皮纸、牛皮纸、聚酯pet、铜版纸、聚乙烯、塑料薄膜。
9.如权利要求1所述的快速制备磨粒图案分布磨盘的方法，其特征在于：所述磨粒材料包括不限于金刚石、立方碳化硼、氧化锆、氧化铝、硬质合金、氮化硅、碳化硅。
10.如权利要求9所述的快速制备磨粒图案分布磨盘的方法，其特征在于：所述磨粒直径为1-2000um。
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