CN103192325B - 一种内冷却固结磨料研磨盘 - Google Patents
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Abstract
本发明一种内冷却固结磨料研磨盘属于固结磨料研磨加工领域，特别涉及一种用于硅片、蓝宝石、陶瓷和玻璃等材料单面或双面研磨的内冷却固结磨料研磨盘。研磨盘内部具有冷却液循环通道，研磨盘由含有磨料的多孔磨块、带有多个孔道的基板和开有中心孔及沟槽的分流板组成。每个多孔磨块均通过粘结剂固定在基板上的一个孔道的一端，多孔磨块中大气孔互相连通。分流板中心孔、分流板沟槽、分流板径向沟槽和基板孔道以及多孔磨块中的大气孔构成冷却液循环通道。本发明的研磨盘具有内冷却循环通道，可以增强冷却效果，能够有效地防止研磨盘和工件的烧伤，加工工件的尺寸精度高，表面粗糙度好。
Description
技术领域
本发明属于固结磨料研磨加工领域，特别涉及一种用于硅片、蓝宝石、陶瓷和玻璃等材料单面或双面研磨的内冷却固结磨料研磨盘。
背景技术
固结磨料研磨是指用结合剂将磨料固结在磨块中，将磨块粘接在基体上形成研磨盘，对工件进行研磨加工的工艺，主要有单面研磨和双面研磨两种方式。与游离磨料研磨相比，固结磨料研磨具有研磨效率高，表面质量好等优点，因而得到广泛应用，常被用来加工硅片、蓝宝石、陶瓷和玻璃等材料。固结磨料研磨过程中会产生大量的热量，因此需要冷却液进行冷却。目前，各种材料的单面或双面研磨多采用输送管喷射冷却液进行研磨盘和工件的冷却，这种冷却方式中冷却液由研磨盘外部的一侧喷入，造成冷却液在研磨盘与工件之间分布不均匀，冷却效果差。为改善冷却效果，中国发明专利申请号为200810219023.6，发明人王成勇等，专利名称：一种带有研磨盘冷却机构的平面研磨机，该专利公开了一种带有研磨盘冷却机构的平面研磨机，即在研磨盘底部开有冷却回路，流经研磨盘底部的冷却液能及时带走研磨盘各区域积聚的热量，这种结构的研磨盘仅适用于游离磨料研磨，冷却液很难带走固结磨料研磨磨削层产生的热量。
综上所述，现有的固结磨料研磨盘冷却方式具有以下缺点：第一，在实际研磨过程中，研磨机的高速转动和强大压力使研磨盘表面产生大量的热量，需要大量的冷却液冷却加工区域，冷却液利用率低，造成资源浪费，且冷却效果差，容易烧伤研磨盘和所研磨工件，使研磨盘寿命变短，加工工件质量变差；第二，在研磨过程中，会产生大量磨屑，现有的研磨方式不利于磨屑的排出，容易使磨屑聚集在研磨盘磨块的气孔内造成研磨盘堵塞，使研磨盘自锐性变差，加工效率降低，同时也容易造成研磨盘和工件烧伤。
发明内容
本发明专利的目的就是针对现有的固结磨料研磨工艺存在的缺点，发明一种冷却液由磨块表面气孔中流出，直接冷却磨削区域，所以，增强冷却效果，防止研磨盘堵塞，从而防止研磨盘和工件烧伤的内冷却固结磨料研磨盘。
本发明专利采用以下技术方案来实现：一种内冷却固结磨料研磨盘，研磨盘内部具有冷却液循环通道，研磨盘由含有磨料的多孔磨块3、带有多个孔道2a的基板2和开有中心孔1a及沟槽1b的分流板1组成，每个多孔磨块3均通过粘结剂4固定在基板2上的一个孔道2a的一端，孔道2a贯通基板2；多孔磨块3中大气孔3a互相连通，基板2与分流板1开有沟槽1b的一面固连，分流板1上开有一个中心孔1a，中心孔1a与沟槽1b互相连通，分流板中心孔1a、分流板沟槽1b、分流板径向沟槽1c和基板孔道2a以及多孔磨块3中的大气孔3a构成冷却液循环通道。
在内冷却固结磨料研磨盘中，多孔磨块3中的磨料为金刚石磨料、立方氮化硼磨料、碳化硅磨料、刚玉磨料或其他磨料；多孔磨块3所用结合剂为陶瓷结合剂、树脂结合剂或其他结合剂；多孔磨块3为圆形磨块、多边形磨块或其他异形磨块；孔道2a的排列方式为圆环形、螺线形或其他形状；沟槽1b为扇形，圆环形、螺线形或其他形状。
在内冷却固结磨料研磨盘中采用的冷却液是不含磨料的水或是加入所需成分的研磨液。
本发明的有益效果是研磨盘拆装方便，可以快速实现不同种类研磨盘之间的更换。由于冷却液由磨块表面气孔中流出后，直接冷却磨削区域，冷却效果明显；冷却液以相同的流量由每一个磨块表面气孔中流出，冷却效果均匀；冷却液能够及时冲出堵塞在磨块气孔中的磨屑，有效地防止研磨盘的堵塞；所以，能够有效地防止研磨盘和工件的烧伤，加工出的工件尺寸精度高，表面粗糙度好。
附图说明
图1是本发明的示意图；图2是扇形沟槽的分流板示意图；图3是圆环形沟槽的分流板示意图；图4是螺线形沟槽的分流板示意图；图5是孔道圆环形排列的基板示意图；图6是孔道螺线形排列的基板示意图；图7是圆形磨块示意图；图8是六边形磨块示意图；图9是磨块与基板粘结示意图。其中：1-分流板，1a-分流板中心孔，1b-分流板沟槽，1c-分流板径向沟槽，2-基板，2a-基板孔道，3-多孔磨块，3a-大气孔，4-粘结剂。
具体实施方式
下面参照附图和技术方案对本发明专利的具体实施方式进行说明。在附图1中，研磨盘由含有磨料的多孔磨块3、带有多个孔道2a的基板2和开有中心孔1a及沟槽1b的分流板1组成，每个磨块3均通过粘结剂4固定在基板2上一个孔道2a的一端，基板2与分流板1开有沟槽1b的一面固连，使用时，研磨盘的分流板1与研磨机固连。
图2是扇形沟槽的分流板示意图，图中的分流板1上开有一个中心孔1a和六个扇形沟槽1b，中心孔1a和扇形沟槽1b互相连通，这种结构能够适应各种结构的基板2，基板2上孔道2a的排列形状不受限制，可以为圆环形、螺线形或者其他形状。图3是圆环形沟槽的分流板示意图，图中的分流板1上开有一个中心孔1a和五个同心圆环沟槽1b，六条径向的沟槽1c将中心孔1a和圆环沟槽1b相连接，使中心孔1a和圆环沟槽1b互相连通，这种结构的分流板1对基板2的支撑面积大、刚性好。图4是螺线形沟槽的分流板示意图，图中的分流板1上开有一个中心孔1a和一个螺线形沟槽1b，五条径向沟槽1c将中心孔1a和螺线形沟槽1b相连接，使中心孔1a和螺线形沟槽1b互相贯通，这种结构适应于基板2上以螺线形排列的磨块，从而使研磨轨迹复杂，被加工工件表面均匀性提高。
图5是孔道圆环形排列的基板示意图，图中的基板2上开有多个贯通的孔道2a，该孔道2a以圆环形状排列，适用于图2和图3中的分流板1。图6是孔道螺线形排列的基板示意图，图中的基板2上开有多个贯通的孔道2a，该孔道2a以螺线形排列，适用于图2和图4中的分流板1。
图7是圆形多孔磨块示意图，图中的多孔磨块3为圆形，这种多孔磨块3便于制造和粘接，但是，多孔磨块3之间留有间隙，使加工效率降低。图8是六边形多孔磨块示意图，图中的多孔磨块3为六边形，这种多孔磨块3能够互相贴合粘接，多孔磨块3之间几乎没有间隙，加工效率较高。多孔磨块3之间的间隙不填充时，有利于磨屑的排出；填充时，可提高冷却液的利用率。
图9为多孔磨块3与基板2粘结示意图。粘结时，须将粘结剂4涂抹在基板2上孔道2a的周围，防止孔道2a及其与磨块3底部大气孔3a连通处被堵塞，从而影响冷却液流出。
本发明的研磨盘在实际使用时，将分流板1和研磨机连接在一起，研磨机配备有冷却液循环过滤***，冷却液在分流板中心孔1a、分流板沟槽1b、分流板径向沟槽1c和基板孔道2a以及多孔磨块3中的大气孔3a构成的冷却通道中循环使用，冷却液循环结构简单，能够极大的节约冷却液用量，研磨机不在需要配置传统的冷却液供给设备持续提供冷却液。冷却液在研磨过程中由多孔磨块3的大气孔3a中流出后，直接冷却加工区域，冷却效果明显；而且冷却液以相同的流量从整个研磨盘上多孔磨块3的大气孔3a中流出，加工区域冷却均匀；冷却液还能够及时冲出堵塞在多孔磨块3表面的磨屑，有效地防止研磨盘磨削层的堵塞。冷却液可以是不含磨料的水或是加入所需成分的研磨液。
实际使用时可以将基板2和多孔磨块3制造成为一个整体，更换研磨盘时，分流板1不用拆卸，只需将粘结有磨块3的基板2从分流板1上拆卸下来，更换一个新的安装上去即可。研磨盘的基板2可以反复使用，当多孔磨块3消耗完时，可以将基板2上残留的多孔磨块3和粘结剂4除去，将新多孔磨块3粘结上即可重新使用。
本发明的研磨盘用途广泛，既可以作为单面研磨的研磨盘，也可以作为双面研磨的上研磨盘和下研磨盘；适合用来加工各种材料的工件，特别适合加工硅片、蓝宝石、陶瓷、玻璃等材料。
Claims (3)
1.一种内冷却固结磨料研磨盘，其特征是，研磨盘内部具有冷却液循环通道，研磨盘由含有磨料的多孔磨块(3)、带有多个孔道(2a)的基板(2)和开有中心孔(1a)及沟槽(1b)的分流板(1)组成，每个多孔磨块(3)均通过粘结剂(4)固定在基板(2)上的一个孔道(2a)的一端，孔道(2a)贯通基板(2)；多孔磨块(3)中大气孔(3a)互相连通，基板(2)与分流板(1)开有沟槽(1b)的一面固连，分流板(1)上开有一个中心孔(1a)，中心孔(1a)与沟槽(1b)互相连通，分流板中心孔(1a)、分流板沟槽(1b)、分流板径向沟槽(1c)和基板孔道(2a)以及多孔磨块(3)中的大气孔(3a)构成冷却液循环通道。
2.如权利要求1所述一种内冷却固结磨料研磨盘，其特征是，多孔磨块(3)中的磨料为金刚石磨料、立方氮化硼磨料、碳化硅磨料或刚玉磨料；多孔磨块(3)所用结合剂为陶瓷结合剂或树脂结合剂；多孔磨块(3)为圆形磨块或多边形磨块；孔道(2a)的排列方式为圆环形或螺线形；沟槽(1b)为扇形，圆环形或螺线形。
3.如权利要求1或2所述的一种内冷却固结磨料研磨盘，其特征是，冷却液是不含磨料的水。
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