[發(fā)明專利]一種具有梯度功能的扇形組合式研拋盤

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710010649.5
• 申請日: 2017-01-06
• 公開（公告）號: CN107053030A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金明生;康杰;文東輝;潘燁;張利
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B24D13/14
• 分類號: B24D13/14;B24B37/22;B24B37/24;B24B37/26
• 代理公司: 杭州浙科專利事務(wù)所(普通合伙)33213
• 代理人: 吳秉中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超精密加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，尤其涉及一種具有梯度功能的扇形組合式研拋盤。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的利用研磨盤或研拋盤的加工方法將研磨和拋光工藝分開，使得由研磨過度到拋光時需要更換研拋盤，加工效率難以提高。同時，當(dāng)前對研磨盤或研拋盤的制備都是一次性制成圓盤，且盤面磨削性質(zhì)單一，加工很難達(dá)到所需的材料表面質(zhì)量。

過去的幾十年里，對材料的研究和發(fā)展主要集中在均勻材料上，即其整體結(jié)構(gòu)和性能并不隨空間位置而變化。隨著學(xué)科的不斷交叉發(fā)展，一種梯度功能材料的概念飛速興起。所謂的梯度功能材料，(Functionally Gradient Materials，簡稱FGM)是在材料的制備過程中，選擇兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料，通過連續(xù)地控制材料的微觀要素(包括組成、結(jié)構(gòu)和空隙在內(nèi)的形態(tài)與結(jié)合方式等)使其成分和組織都呈連續(xù)變化的新型材料。

安徽工業(yè)大學(xué)的研究團隊在2014年發(fā)表的SiO₂/CeO₂復(fù)合磨料的制備及在藍(lán)寶石晶片拋光中的應(yīng)用中提出了一種采用均相沉淀法制備了SiO₂/CeO₂復(fù)合磨料，并用于藍(lán)寶石晶片的化學(xué)機械拋光，研究結(jié)果表明，采用復(fù)合磨料拋光雖然材料去除速率略低于單一SiO₂磨料，但拋光后的藍(lán)寶石晶片表面質(zhì)量得到明顯的改善，能滿足藍(lán)寶石作發(fā)光二極管襯底的工藝要求。中國兵器工業(yè)第五二研究所煙臺分所研究團隊在2014年發(fā)表的功能梯度材料的制備技術(shù)及其研發(fā)現(xiàn)狀中提出了功能梯度材料的研究進展，重點總結(jié)了功能梯度材料的制備方法和性能評價，其中特別指出功能梯度材料的彈性模量、熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)及成分在厚度方向上呈連續(xù)變化，并具有可設(shè)計性，可針對性地改變各組分材料體積含量的空間分布規(guī)律，優(yōu)化結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力分布。西安理工大學(xué)的研究團隊在2014年發(fā)表的增強鐵基梯度復(fù)合材料的原位生成及其磨粒磨損特性中提出了采用原位反應(yīng)法在HT300表面制備了碳化鉭增強表面梯度復(fù)合材料，并對復(fù)合層的微觀結(jié)構(gòu)、物相組成、顯微硬度以及磨粒磨損性能進行了表征，從表面致密層到基體，其組織、成分、硬度分布均呈梯度變化。同時，授權(quán)公告號CN103432948B的中國發(fā)明專利一種用于軟固結(jié)磨粒群生產(chǎn)的封閉式攪拌裝置提出了一種為更好的均勻攪拌高聚物、磨料、固化劑、引發(fā)劑等混合物，保證了制備具有梯度功能研磨盤的實現(xiàn)。

因此，設(shè)計一種表面也采用梯度式分布且更換方便的研拋盤對工件進行加工是研磨拋光加工發(fā)展的必然趨勢。但是現(xiàn)有的梯度式研拋盤往往都是固定的梯度，在梯度固定下來后任意位置磨損過多都會對接下來的加工產(chǎn)生影響，且這些梯度式研拋盤都無法變更的進行更換和組合，從而導(dǎo)致了梯度式研拋盤僅能夠適應(yīng)一種工件的加工，很難針對不同的工件適應(yīng)性的更改研拋盤的梯度分布。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有的梯度式研磨盤僅存在從表層到里層呈梯度變化，更換不方便以及無法適應(yīng)多種不同工件進行研磨拋光加工的問題，提供了一種具有梯度功能的扇形組合式研拋盤，能實現(xiàn)研拋盤表面的梯度式分布，同時實現(xiàn)研拋盤軸向的梯度式分布，方便加工不同的工件，同時更換磨損部位非常方便。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的：一種具有梯度功能的扇形組合式研拋盤，包括研拋盤基座、將研拋盤本體分割成的一級扇形模塊和二級扇形模塊，所有的一級扇形模塊和二級扇形模塊形成具有多個梯度的等級庫，等級庫內(nèi)一級扇形模塊和二級扇形模塊均具有彈性模量從加工需求最低的彈性模量到加工要求最高的彈性模量的多組，由數(shù)個一級扇形模塊和數(shù)個二級扇形模塊組合拼接在研拋盤基座上形成完整的研拋盤。

進一步的，上述任意一個一級扇形模塊或二級扇形模塊在徑向上呈現(xiàn)出彈性模量的梯度式分布。

進一步的，上述任意一個一級扇形模塊或二級扇形模塊均由若干層粘磨層堆積而成，且每層粘磨層的彈性模量均不相同。

進一步的，所述二級扇形模塊分割成若干三級扇形模塊，所有的三級扇形模塊并入所述等級庫內(nèi)形成更加細(xì)化的等級庫，所述三級扇形模塊的彈性模量在徑向或軸向呈現(xiàn)出彈性模量的梯度式分布。

進一步的，所述等級庫內(nèi)所有一級扇形模塊的大小尺寸完全相同，所有二級扇形模塊的大小尺寸完全相同，所有三級扇形模塊的大小尺寸完全相同。