[發(fā)明專利]鏡面拋光加工用超級拋光輪

有效

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• 申請日: 2001-08-09
• 公開（公告）號: CN1392823A
• 公開（公告）日: 2003-01-22
• 發(fā)明（設計）人: 平田隆洋;岡西幸緒
• 申請（專利權）人: 聯(lián)合材料公司
• 主分類號: B24D7/06
• 分類號: B24D7/06;B24D3/14;B24D3/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 劉曉峰

技術領域

本發(fā)明從廣義上講涉及到超級拋光輪，確切地講，本發(fā)明涉及到硬脆材料如硅、玻璃、陶瓷、鐵、巖石晶體、超硬合金等的鏡面拋光加工用超級拋光輪。

背景技術

近來，隨著最新迅速的技術革新，如半導體裝置高集成化，陶瓷、玻璃、鐵等材料的超高精度加工等，材料的高精度鏡面拋光已經(jīng)是必需的了。這樣的鏡面拋光一般是通過研磨完成的。更確切地說，自由的研磨顆粒混合到研磨液中，將該混合溶液加入到拋光盤和工件之間，對拋光盤和拋光工件施加壓力，自由顆粒與拋光盤和拋光工件互相摩擦，通過自由研磨顆粒的滾動運動和刮擦運動可以拋光工件，從而在工件上得到高精度鏡面拋光表面。然而，在這種拋光過程中，消耗大量自由研磨顆粒，導致形成大量混合物如淤積物、用過的自由的研磨顆粒、切削工件和拋光液引起的碎片，不可避免地導致工作環(huán)境變壞和污染。

因此，對鏡面拋光用的、固定的、超細小研磨顆粒進行了積極地研究/開發(fā)，作為對上面提到的拋光用自由研磨顆粒的一種替代方法。對于采用固定的、超細小研磨顆粒的鏡面拋光，眾所周知的是采用樹脂粘接固定的超級拋光輪，該輪中超級拋光輪將平均顆粒尺寸為幾個微米的超細顆粒彈性地粘接固定在樹脂輪上；另一種是電鍍拋光，該方法通過電解溶解一種粘接材料來電鍍另一種用金屬粘接固定的超級拋光輪，采用金屬粘接固定的超級拋光輪拋光材料。

然而，上述采用樹脂粘接固定超級拋光輪的加工方法，由于應用的是非常細小的研磨顆粒，隨著使用旋轉(zhuǎn)拋光機的銳利度明顯變差，旋轉(zhuǎn)拋光機也明顯磨損，導致工件加工表面發(fā)生變化，工件形狀也發(fā)生變化，且加工精度下降，另外，旋轉(zhuǎn)拋光機也必須頻繁進行校正和更新。

上述采用金屬粘接固定超級拋光輪的加工方法，金屬粘接材料的硬度很高，必須使用比樹脂粘接固定的超級拋光輪中更細小的研磨顆粒，才能得到實際上與用樹脂粘接固定的超級拋光輪拋光得到的工件加工表面一樣的鏡面拋光狀態(tài)，從而也導致旋轉(zhuǎn)拋光機的銳利度進一步變差。

為了解決上述的銳利度問題，可以使用玻璃態(tài)的粘接劑作為粘接材料，同時可以減小超級拋光層的面積。例如，采用玻璃態(tài)粘接劑作為粘接材料，可以在超級拋光層上形成大量的凹槽，從而形成彼此有一定間隔的、對拋光起作用的超級拋光層。當使用具有這種超級拋光層的超級拋光輪時，不但傳統(tǒng)的采用自由研磨顆粒的拋光可以變?yōu)椴捎霉潭ǔ氀心ヮw粒的拋光，而且采用玻璃態(tài)粘接劑的用于鏡面拋光的超級拋光輪，具有極好的銳利度，另外，可以采用轉(zhuǎn)動的金剛石修整器(在下文中稱之為RD)校正和修整來延長該種拋光輪的使用壽命。這主要是因為玻璃態(tài)粘接劑孔隙所占體積百分比很高，該孔隙在加工過程中起到儲存碎片的作用，使得碎片可以流暢地排出，從而提高加工效率，因此也可以對表面硬度很低的工件完成鏡面拋光。

在上述的鏡面拋光用玻璃態(tài)粘接劑的超級拋光輪上，大量超級拋光層沿圓形基盤圓周方向以一定間隔斷續(xù)分布。然而，在鏡面拋光過程中，超細研磨顆粒會破碎和脫落，這取決于超級拋光層的尺寸和形狀。這些脫落的研磨顆粒會在超級拋光層和工件間引起切削，導致工件表面出現(xiàn)劃痕。而且，為了消除這種劃痕需要很長時間。

例如，日本的專利號為No.2976806的專利，提出一種拋光層間隔分布型旋轉(zhuǎn)拋光輪結(jié)構。在該拋光層間隔分布的旋轉(zhuǎn)拋光輪中，間隔分布的拋光層形成固定凹槽，因此大量間隔分布的拋光層分別構成間隔分布的固定凹槽。然而，當使用具有這種結(jié)構的旋轉(zhuǎn)拋光輪拋光時，間隔分布的固定凹槽內(nèi)被大量切削屑塞滿，使得這些切削屑的可排出性能大大減弱。

日本的專利公開號為No.54-137789(1979)的專利提出一種用于表面拋光的拋光層間隔分布型旋轉(zhuǎn)拋光輪結(jié)構。在公報上公開的該型拋光層間隔分布時，分布的旋轉(zhuǎn)拋光輪中，超級拋光層是通過將超細研磨顆粒與粘接劑如金屬粘接劑或樹脂粘接劑燒結(jié)而成。當超級拋光層沿著圓形基盤圓周方向以一定間隔如公報中圖4或圖6所示分布時，由于采用的是金屬或樹脂粘接劑，雖然切削屑的可排出性能得到改善，但同時研磨阻力不可避免地增加了。因此，拋光過程中，銳利度下降，超級拋光層隨時可能從基盤上脫離。隨拋光量的增加，超級拋光層頻繁脫離，導致劃痕。結(jié)果，不可避免地縮短旋轉(zhuǎn)拋光輪的使用壽命。

上述公報進一步提出一種用于表面拋光用的間隔型旋轉(zhuǎn)拋光輪結(jié)構。該結(jié)構中，末端為圓柱形的超級拋光層沿著圓形基盤圓周方向如圖1所示間隔分布。盡管這種圓柱型超級拋光層在拋光過程中很難從基盤上脫離，這種圓柱型超級拋光層的內(nèi)部很容易切削屑塞滿，這種切削屑的可排出性能明顯減弱。

發(fā)明內(nèi)容