精密金剛石砂輪的制造

人氣：145發(fā)表時間：2018-10-23【大中小】

    精密金剛石砂輪被廣泛應(yīng)用于各種硬脆性材料，如石材、玻璃、陶瓷、磁性材料、半導(dǎo)體材料等各種晶體材料的精密加工。各種硬脆性材料的精密磨削加工需要很高的表面質(zhì)量以及低的表面損傷，因此需要各種高性能的精密金剛石砂輪進(jìn)行精密磨削加工。但金剛石的粒度降低到一定程度，精密金剛石砂輪的制造就存在很大的困難。本文主要介紹精密金剛石砂輪制造中磨料的分散與表面處理、結(jié)合劑的種類、砂輪結(jié)構(gòu)設(shè)計等。
    一、磨料的分散與表面處理
      精密金剛石砂輪所使用的磨料都是金剛石超細(xì)粉體，由于靜電作用，在砂輪制造過程中會發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，使磨料非均勻分布，以致影響砂輪的磨削質(zhì)量。此外，超細(xì)粉體與結(jié)合劑的附著能力不強(qiáng)。導(dǎo)致磨料容易脫落，為解決這兩個問題，學(xué)者們對磨料的分散、增強(qiáng)磨料與結(jié)合劑的附著能力分別做了大量研究。
      為了解決金剛石微粉的分散問題，學(xué)者們有的用機(jī)械化學(xué)方法研究了水介質(zhì)中納米金剛石的分散方法，有的用石墨化、氧化法來解決納米金剛石的團(tuán)聚問題，有的用超細(xì)粉碎機(jī)械化學(xué)法進(jìn)行納米金剛石硬團(tuán)聚體的解聚研究，最終制得了粒度分布在100nm以內(nèi)、平均40nm可長期穩(wěn)定的水介質(zhì)納米金剛石懸浮液。另外，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)金剛石磨料經(jīng)過表面處理后，可以提高磨粒與結(jié)合劑的附著力，同時砂輪的自銳性也有所提高，從而提高砂輪的磨削效率和壽命。
    二、結(jié)合劑的種類常用的結(jié)合劑有樹脂、陶瓷、金屬結(jié)合劑。
       樹脂結(jié)合劑砂輪具有自銳性好、有彈性、拋光性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，其種類有環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚乙烯醇、氨基甲酸乙酯樹脂等，學(xué)者們采用高流動性耐熱樹脂研制出具有獨(dú)立氣孔的高濃度低損傷樹脂結(jié)合劑精密金剛石砂輪，日本某專利產(chǎn)品提出以液體環(huán)氧樹脂作為結(jié)合劑制造多孔樹脂結(jié)合劑砂輪，可以提高砂輪的磨削性能。陶瓷結(jié)合劑精密金剛石砂輪具有剛性強(qiáng)、耐熱性好、耐腐蝕性強(qiáng)、不易堵塞發(fā)熱、磨削效率高、修整方便等優(yōu)點(diǎn)，曾經(jīng)有學(xué)者采用低熔點(diǎn)結(jié)合劑通過低溫加熱來防止金剛石磨粒在燒結(jié)過程中出現(xiàn)石墨化，成功制出了多孔陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪。金屬結(jié)合劑精密金剛石砂輪具有硬度高、對磨料把持力好等優(yōu)點(diǎn)。
    三、精密金剛石砂輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計
      近年來，學(xué)者們?yōu)榱颂岣呒庸ば?，?jié)省生產(chǎn)時間，對砂輪的結(jié)構(gòu)作了一些創(chuàng)新設(shè)計。日本三菱公司為改善硅片的平面度，在磨粒層上設(shè)立切縫，并采用花瓣型磨粒層，從而改善了磨削過程中硅片中心部分的冷卻效果，提高了砂輪的使用壽命。德國某公司研制了如下圖所示的牙形排列的伸縮式組合砂輪結(jié)構(gòu)，A、B分別是細(xì)粒度和粗粒度砂輪塊，通過砂輪塊A的伸縮實(shí)現(xiàn)精磨和粗磨，相應(yīng)提高了硅片的加工效率和加工精度。