一种具有梯度功能的柱状棒料组合式研抛盘制造技术

本发明专利技术公开了一种具有梯度功能的柱状棒料组合式研抛盘，包括研磨基座和制备出的一系列弹性模量不同的细长的圆柱状的磨料棒，这些圆柱状的磨料棒的尺寸形状完全一致，将这些圆柱状的按照加工工件的要求排列在研磨基座上，形成一个磨料棒紧密排布的研抛盘。本发明专利技术结构简单、制备方便，加工质量高，加工效率高；本发明专利技术制备出的研抛盘不仅能够在研抛盘表面具备梯度式分布，在研抛盘的轴向也具有弹性模量的梯度式分布，便于各种不同的工件的加工。

A column with gradient function bar combined abrasive disk

The invention discloses a column with gradient function bar combined abrasive disk comprises an elongated, cylindrical series elastic modulus were prepared for different grinding base and the abrasive rod, exactly the same size and shape of the cylindrical abrasive rod, the cylindrical workpiece according to the requirements arranged in the grinding base, forming an abrasive abrasive disk rod compact. The invention has the advantages of simple structure, easy fabrication, high processing quality, high processing efficiency; prepared by the invention can not only in the abrasive disk abrasive disk surface with gradient distribution, the gradient distribution also has the elastic modulus in the axial direction of the abrasive disk, for different workpiece processing.

【技术实现步骤摘要】
一种具有梯度功能的柱状棒料组合式研抛盘
本专利技术涉及超精密加工
，更具体的说，尤其涉及一种具有梯度功能的柱状棒料组合式研抛盘。
技术介绍
传统的利用研磨盘或研抛盘的加工方法将研磨和抛光工艺分开，使得由研磨过度到抛光时需要更换研抛盘，加工效率难以提高。同时，当前对研磨盘或研抛盘的制备都是一次性制成圆盘，且盘面磨削性质单一，加工很难达到所需的材料表面质量。过去的几十年里，对材料的研究和发展主要集中在均匀材料上，即其整体结构和性能并不随空间位置而变化。随着学科的不断交叉发展，一种梯度功能材料的概念飞速兴起。所谓的梯度功能材料，(FunctionallyGradientMaterials，简称FGM)是在材料的制备过程中，选择两种或两种以上性质不同的材料，通过连续地控制材料的微观要素(包括组成、结构和空隙在内的形态与结合方式等)使其成分和组织都呈连续变化的新型材料。安徽工业大学的研究团队在2014年发表的SiO2/CeO2复合磨料的制备及在蓝宝石晶片抛光中的应用中提出了一种采用均相沉淀法制备了SiO2/CeO2复合磨料，并用于蓝宝石晶片的化学机械抛光，研究结果表明，采用复合磨料抛光虽然材料去除速率略低于单一SiO2磨料，但抛光后的蓝宝石晶片表面质量得到明显的改善，能满足蓝宝石作发光二极管衬底的工艺要求。中国兵器工业第五二研究所烟台分所研究团队在2014年发表的功能梯度材料的制备技术及其研发现状中提出了功能梯度材料的研究进展，重点总结了功能梯度材料的制备方法和性能评价，其中特别指出功能梯度材料的弹性模量、热导率、热膨胀系数及成分在厚度方向上呈连续变化，并具有可设计性，可针对性地改变各组分材料体积含量的空间分布规律，优化结构内部应力分布。西安理工大学的研究团队在2014年发表的增强铁基梯度复合材料的原位生成及其磨粒磨损特性中提出了采用原位反应法在HT300表面制备了碳化钽增强表面梯度复合材料，并对复合层的微观结构、物相组成、显微硬度以及磨粒磨损性能进行了表征，从表面致密层到基体，其组织、成分、硬度分布均呈梯度变化。同时，授权公告号CN103432948B的中国专利技术专利一种用于软固结磨粒群生产的封闭式搅拌装置提出了一种为更好的均匀搅拌高聚物、磨料、固化剂、引发剂等混合物，保证了制备具有梯度功能研磨盘的实现。这些都表明了设计一种采用梯度式分布的研抛盘对工件进行加工是研磨抛光加工发展的必然趋势。但是现有的梯度式研抛盘往往都是固定的梯度，在梯度固定下来后任意位置磨损过多都会对接下来的加工产生影响，且这些梯度式研抛盘都无法变更的进行更换和组合，从而导致了梯度式研抛盘仅能够适应一种工件的加工，很难针对不同的工件适应性的更改研抛盘的梯度分布。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有的梯度式研磨盘仅存在单一的弹性模量、研磨盘的功能单一、研磨盘修复繁琐、更换不方便以及无法适应多种不同工件进行研磨抛光加工的问题，提供了一种具有梯度功能的柱棒状料组合式研抛盘，能实现研抛盘表面以及上下的梯度式分布，方便不同工件的加工使用；实现研抛盘高效的加工效率、应用范围广泛，实现了精密加工领域的一大创新。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种具有梯度功能的柱状棒料组合式研抛盘，包括研磨基座和制备出的一系列弹性模量不同的细长的圆柱状的磨料棒，这些圆柱状的磨料棒的尺寸形状完全一致，将这些圆柱状的按照加工工件的要求排列在研磨基座上，形成一个磨料棒紧密排布的研抛盘。进一步的，不同的加工工件有着不同的磨料棒排列，通过确定加工工件的加工要求，确定在研抛盘上每个位置所需完成的加工效果，匹配排列出最适合弹性模量分布的磨料棒的排列。进一步的，所述磨料棒堆积成多级环形区域，每级环形区域内所有磨料棒的弹性模量相同，多级环形区域的弹性模量呈梯度式分布。进一步的，所述磨料棒堆积成多个扇形区域，每个扇形区域内所有磨料棒的弹性模量相同，多级扇区域的弹性模量呈梯度式分布。进一步的，所述磨料棒之间的间隙作为研磨液的流道存在。进一步的，每根磨料棒的弹性模料在轴向上呈现出弹性模量的梯度式变化。本专利技术的有益效果在于：本专利技术结构简单紧凑，生产成本低，研抛盘的制备简单，只要制备出的磨料棒直径足够小，磨料棒之间的间隙就会无限减小，微小的间隙还可以作为研磨液的流道存在；通过对加工工件的分析，可以有针对性的排列出不同组合的磨料棒，从而更加适应工件的加工，使工件的加工可以由粗磨到精抛连续进行，无需使用多个盘进行多次研抛；磨料棒安装及更换方便，只需更换磨料棒即可完成对研抛盘的维修或安装，从而方便随时对研抛盘进行维修以及方便快速排列出针对不同加工工件的研抛盘；由于可以采用研抛盘不转动，加工工件转动和运动的加工方式，因此可以给研抛盘不同位置设置不同的弹性模量分布，在同一个研抛盘上可以实现多个不同种类加工工件的同时加工；磨料棒在轴向上呈现出弹性模量的梯度式变化，在磨料棒的表层被磨去指定高度后，可以直接采用磨料棒的下一层进行研磨，且由于磨料棒的下一层的弹性模量与上一层的弹性模量不同，且其弹性模量从上至下的分布是根据工件的实际加工需求制备出的，因此即使在任意一个指定位置工件也可以实现从粗抛到精抛的过程，从而更加适应工件的加工。附图说明图1是本专利技术一种具有梯度功能的柱棒状料组合式研抛盘的俯视图。图2是本专利技术单个磨料棒的制备底座的结构示意图。图3是本专利技术研抛盘基座分隔示意图。图中，1-研抛盘基座、2-磨料棒的制备底座、3-分层块、4-定位条。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明：如图1～3所示，本专利技术的一种具有梯度功能的柱状棒料组合式研抛盘，包括研磨基座和制备出的一系列弹性模量不同的细长的圆柱状的磨料棒，将这些圆柱状的磨料棒的尺寸形状完全一致，将这些圆柱状的按照加工工件的要求排列在研磨基座上，形成一个磨料棒紧密排布的研抛盘。磨料棒的弹性模量分布从低到高分布不等，且在最低到最高的弹性模量范围内任意一个弹性模量的磨料棒均制备多根，所有的磨料棒构成磨料棒库。在确定加工工件的加工要求后，再根据加工工件的加工要求确定在研抛盘上每个位置所需完成的加工效果，匹配排列出最适合弹性模量分布的磨料棒的排列。根据匹配出的最适合的磨料棒的排列在磨料棒库内取出相应数量和弹性模量的磨料棒，并排列在研磨基座的对应位置处，形成适用于该加工工件的研抛盘。在使用时，磨料棒之间的间隙足够小，可以作为研磨液的流道存在，研磨基座底部设有与这些间隙连通的回收通道，可以将研磨液回收再次使用。每根磨料棒的弹性模料在轴向上呈现出弹性模量的梯度式变化，每个磨料棒的弹性磨料的梯度式变化表现既可以为从上至下弹性模量逐渐变大，也可以为从上至下弹性模量逐渐变小，也可以为从上至下弹性模量不规则变化。在磨料棒上层完全磨损后，可以直接利用磨料棒的下一层进行研抛操作。磨料棒的制备采用将不同磨粒体积比的混合料直接注入单个磨料棒的制备底座中，并在制备底座注入多次不同磨粒体积比的混合料来实现。实施例一：针对需要从粗磨到细磨到精磨再到抛光的加工工件，需要四个连续分布的弹性模量的区域，可以将磨料棒堆积成四级环形区域，每级环形区域内所有磨料棒的弹性模量相同，四级环形区域的弹性模量呈梯度式分布，并满足从粗磨到细磨到精磨再到抛光的加工要求，这种情况下研抛盘转动，加工工件自转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有梯度功能的柱状棒料组合式研抛盘，其特征在于：包括研磨基座和制备出的一系列弹性模量不同的细长的圆柱状的磨料棒，这些圆柱状的磨料棒的尺寸形状完全一致，将这些圆柱状的按照加工工件的要求排列在研磨基座上，形成一个磨料棒紧密排布的研抛盘。

【技术特征摘要】
1.一种具有梯度功能的柱状棒料组合式研抛盘，其特征在于：包括研磨基座和制备出的一系列弹性模量不同的细长的圆柱状的磨料棒，这些圆柱状的磨料棒的尺寸形状完全一致，将这些圆柱状的按照加工工件的要求排列在研磨基座上，形成一个磨料棒紧密排布的研抛盘。2.根据权利要求1所述的一种具有梯度功能的柱状棒料组合式研抛盘，其特征在于：不同的加工工件有着不同的磨料棒排列，通过确定加工工件的加工要求，确定在研抛盘上每个位置所需完成的加工效果，匹配排列出最适合弹性模量分布的磨料棒的排列。3.根据权利要求2所述的一种具有梯度功能的柱状棒料组合式研抛盘，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：金明生，康杰，计时鸣，张利，潘烨，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33