自修式液态金属研磨盘及其制备方法技术

本发明专利技术公开了自修式液态金属研磨盘及其制备方法，包括旋转驱动底座、研磨盘、直线进给装置、储液槽、抽液泵、抽液管道、喷液管道和喷液喷头，所述研磨盘安装在旋转驱动底座上方，直线进给装置设置在研磨盘的一侧，所述喷液喷头设置在研磨盘的上方，直线进给装置工作时带动喷液喷头沿着研磨盘的一条半径做直线往复运动，抽液泵利用抽液管道将储液槽中的液态金属抛光液抽出，并通过喷液管道送入喷液喷头的喷出，由喷液喷头喷到研磨盘的表面；本发明专利技术能够在研磨盘上生成液态金属抛光液固化后的抛光层，制作研磨盘的工艺简单，不会对材料产生浪费，磨损的研磨盘也可以回收再次使用，制作出的研磨盘精度更高。

Self repairing liquid metal lapping plate and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
自修式液态金属研磨盘及其制备方法
本专利技术涉及液态金属抛光领域，更具体的说，尤其涉及一种自修式液态金属研磨盘及其制备方法。
技术介绍
研磨是利用涂敷或压嵌在研具上的磨料颗粒，通过研具与工件在一定压力下的相对运动对加工表面进行的精整加工(如切削加工)。研磨盘磨料颗粒压入到研磨盘表面，用露出的磨粒尖端对工件表面进行刻划，实现微切削加工。当磨料颗粒尖锐部分磨秃了之后，需要更换新的研磨片，被替换的研磨片直接废弃处理，浪费材料，不利于材料回收与利用。现有研磨片在研磨工件时会与工件表面摩擦，产生大量的热，大量的热容易导致工件表面软化与变形，破坏工件结构，会产生许多废弃件。现有研磨片的制作一般采用磨料、填料和胶液作为混合液，经过烧制或者压制制成研磨片。加工环境差，加工温度高，加工设备要求高，研磨盘的生长制作时间长，导致制作出来的研磨盘精度差，偏差较高。液态金属通常是指是一种低熔点合金材料。液态金属强度很高，其强度为不锈钢的3倍，铝、镁合金的10倍以上，钛合金的1.5倍以上。液态金属有很强的硬度，使得液态金属在耐磨或抗划痕的领域能够得到广泛的应用。液态金属通常是指在常温下呈液态的合金功能材料，如熔点在30℃以下的金属及其合金材料，也包括在40℃～300℃工作温区内呈液态的低熔点合金材料。液态金属研磨盘指使用液态金属制作的研磨盘，由液态金属制成的研磨盘熔点低，研磨盘上磨料颗粒磨秃后，可融化研磨盘回收液态金属再制成新的研磨盘。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有研磨盘制作过程中加工工艺复杂、浪费材料、不可回收以及精度差的问题，提出了一种具有高精度研抛能力的自修式液态金属研磨盘及其制备方法，制作研磨盘的工艺简单，不会对材料产生浪费，磨损的研磨盘也可以回收再次使用，制作出的研磨盘精度更高。本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种自修式液态金属研磨盘，包括旋转驱动底座、研磨盘、直线进给装置、储液槽、抽液泵、抽液管道、喷液管道和喷液喷头，所述研磨盘安装在旋转驱动底座上方，直线进给装置设置在研磨盘的一侧，抽液管道、抽液泵、喷液管道、喷液喷头和储液槽均安装在直线进给装置的直线滑块上并随着直线滑块的运动进行直线进给；所述抽液泵的输入端连接抽液管道，抽液管道的一端伸入装有液态金属抛光液的储液槽内，抽液泵的输出端连接喷液管道的一端，喷液管道的另一端连接喷液喷头；所述喷液喷头设置在研磨盘的上方，直线进给装置工作时带动喷液喷头沿着研磨盘的一条半径做直线往复运动，抽液泵利用抽液管道将储液槽中的液态金属抛光液抽出，并通过喷液管道送入喷液喷头的喷出，由喷液喷头喷到研磨盘的表面；所述旋转驱动底座包括底部基座、支撑架、旋转轴和旋转电机，底部基座内部设置有用于容纳支撑架和旋转电机的空腔，旋转电机通过支撑架固定在所述底部基座内部，旋转电机的输出轴连接竖直设置的旋转轴的下端，旋转轴的上端穿过底部基座的上表面并连接水平设置研磨盘的底部；所述研磨盘整体呈圆柱状，研磨盘包括带底的圆柱状外壳和从上至下依次设置在圆柱状外壳内部的研磨层、电极层、导热层、制冷层和加热层，所述圆柱状外壳的底部连接旋转轴的上端，且旋转轴上固定有平面轴承，平面轴承设置在圆柱状外壳的下表面和底部基座的上表面之间；所述研磨层、电极层、导热层、制冷层和加热层之间分别通过隔板隔开，所述研磨层的上表面呈开口凹槽状，开口凹槽的侧面设置有均布的横向凸起，开口凹槽的底部均布纵向凸起；所述电极层设置在研磨层下方，所述电极层内设置有电极组，所述电极组包括带有正电极的扇形正电极和带有负电极的扇形负电极，扇形正电极和扇形负电极的数量相等，扇形正电极和扇形负电极依次交替分布组成整个电极组；所述导热层设置在电极层下方，所述导热层内注满导热性能良好的导热液；所述制冷层设置在导热层下方，所述制冷层内部设置有制冷装置，所述制冷层侧面的研磨盘的圆柱状外壳上设置有制冷装置的散热管出口；所述加热层设置在制冷层的下方，加热层内部设置有电热丝，电热丝呈蚊香盘状固定在加热层内部，所述加热层和制冷层之间的隔板上设置有用于散热的散热孔。进一步的，所述研磨层、电极层、导热层、制冷层和加热层之间的隔板采用导热功能良好的圆盘状材料制成。隔板材料采用玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐、真空板或者铜板、铝板和金刚石板等。进一步的，所述直线进给装置为直线模组或直线气缸或由滚珠丝杠和直线导轨组成的丝杠驱动系统。进一步的，所述研磨层的横向凸起为沿着研磨层外侧内壁均匀分布的多个，横向凸起为矩形凸起；所述研磨层的纵向凸起为沿着研磨层底部均布的多个，纵向凸起为形状一致的不规则凸起。进一步的，所述所述研磨层、电极层、导热层、制冷层和加热层的层与层之间密封连接，所述研磨层、电极层、导热层、制冷层和加热层之间的隔板均固定连接在圆柱状外壳的内壁上。隔板与圆柱状外壳直接通过焊接密封或者通过密封圈密封，也可以通过螺栓连接的方式连接，方便拆卸和更换。进一步的，所述制冷层内部的制冷装置包括压缩机、蒸发器、冷凝器、毛细管、制冷剂和制冷管，压缩机固定在制冷层下端的隔板上，压缩机的一端通过制冷管连接蒸发器，压缩器的另一端端通过制冷管连接毛细管，毛细管的另一端连接冷凝器，所述制冷管内部装有制冷剂。制冷装置工作时实现制冷层内部的制冷操作，同时利用导热层良好的导热性能实现电极层和研磨层的制冷。进一步的，所述电热丝采用内置蓄电池或者电刷的方式进行供电。进一步的，所述自修式液态金属研磨盘及其制备方法还包括回收装置，所述回收装置包括回收仓、回收泵和回收管，旋转驱动底座和研磨盘整体置于回收仓中，回收仓底部设置有回收泵，回收泵通过回收管将回收仓中的液态金属抛光液输送到储液槽中。进一步的，所述研磨盘的硬度根据需要进行调整。即调整撒入液态金属抛光液中的磨粒比例即可调整研磨盘的最终硬度。这样可以实现研磨盘硬度的自调整。一种基于自修式液态金属研磨盘的自修式液态金属研磨盘的制备方法，具体包括如下步骤：步骤一：将整个装置安装好，启动研磨盘中加热层的电热丝，使整个研磨盘中的温度大于液态金属抛光液的熔点；步骤二：启动抽液泵，抽液泵将利用抽液管道将储液槽中的液态金属抛光液抽出，并通过喷液管道送入喷液喷头的喷出，由喷液喷头喷到研磨盘的表面，液态金属抛光液停留在研磨盘的研磨层中，启动研磨盘中电极层的电极组，调整电极组中的扇形正电极和扇形负电极的电压，使液态金属抛光液中的金属离子沿着扇形正电极和扇形负电极共同作用形成的磁场运动；步骤三：等待研磨层中的液态金属抛光液自动平整后，在研磨层的液态金属抛光液中撒入磨粒，再关闭研磨盘加热层中的电热丝，并启动制冷层的制冷装置，实现研磨层中液态金属抛光液的冷却，直至整个研磨层中的液态金属抛光液冷却凝固后，关闭电极组和制冷装置，完成研磨盘的制作。本专利技术的具体工作流程如下：初始制作研磨盘时，将整个装置安装好后，启动旋转电机，旋转电机利用旋转轴带动研磨盘整体进行转动；抽液泵启动，抽液泵利用抽液管道将储液槽中的液态金属抛光液抽出，并通过喷液管道送入喷液喷头的喷出，由喷液喷头喷到研磨盘的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自修式液态金属研磨盘，其特征在于：包括旋转驱动底座(1)、研磨盘(2)、直线进给装置(12)、储液槽(4)、抽液泵(3)、抽液管道(13)、喷液管道(14)和喷液喷头(15)，所述研磨盘(2)安装在旋转驱动底座(1)上方，直线进给装置(12)设置在研磨盘(2)的一侧，抽液管道(13)、抽液泵(3)、喷液管道(14)、喷液喷头(15)和储液槽(4)均安装在直线进给装置(12)的直线滑块上并随着直线滑块的运动进行直线进给；所述抽液泵(3)的输入端连接抽液管道(13)，抽液管道(13)的一端伸入装有液态金属抛光液的储液槽(4)内，抽液泵(3)的输出端连接喷液管道(14)的一端，喷液管道(14)的另一端连接喷液喷头(15)；所述喷液喷头(15)设置在研磨盘(2)的上方，直线进给装置(12)工作时带动喷液喷头(15)沿着研磨盘(2)的一条半径做直线往复运动，抽液泵(3)利用抽液管道(13)将储液槽(4)中的液态金属抛光液抽出，并通过喷液管道(14)送入喷液喷头(15)的喷出，由喷液喷头(15)喷到研磨盘(2)的表面；/n所述旋转驱动底座(1)包括底部基座(19)、支撑架(16)、旋转轴(20)和旋转电机(6)，底部基座(19)内部设置有用于容纳支撑架(16)和旋转电机(6)的空腔，旋转电机(6)通过支撑架(16)固定在所述底部基座(19)内部，旋转电机(6)的输出轴连接竖直设置的旋转轴(20)的下端，旋转轴(20)的上端穿过底部基座(19)的上表面并连接水平设置研磨盘(2)的底部；/n所述研磨盘(2)整体呈圆柱状，研磨盘(2)包括带底的圆柱状外壳(17)和从上至下依次设置在圆柱状外壳(17)内部的研磨层、电极层、导热层、制冷层和加热层，所述圆柱状外壳(17)的底部连接旋转轴(20)的上端，且旋转轴(20)上固定有平面轴承(5)，平面轴承(5)设置在圆柱状外壳(17)的下表面和底部基座(19)的上表面之间；所述研磨层、电极层、导热层、制冷层和加热层之间分别通过隔板(18)隔开，所述研磨层的上表面呈开口凹槽状，开口凹槽的侧面设置有均布的横向凸起，开口凹槽的底部均布纵向凸起(11)；所述电极层设置在研磨层下方，所述电极层内设置有电极组(10)，所述电极组(10)包括带有正电极的扇形正电极和带有负电极的扇形负电极，扇形正电极和扇形负电极的数量相等，扇形正电极和扇形负电极依次交替分布组成整个电极组(10)；所述导热层设置在电极层下方，所述导热层内注满导热性能良好的导热液(9)；所述制冷层设置在导热层下方，所述制冷层内部设置有制冷装置(8)，所述制冷层侧面的研磨盘(2)的圆柱状外壳(17)上设置有制冷装置(8)的散热管出口；所述加热层设置在制冷层的下方，加热层内部设置有电热丝(7)，电热丝(7)呈蚊香盘状固定在加热层内部，所述加热层和制冷层之间的隔板(18)上设置有用于散热的散热孔。/n...

【技术特征摘要】
1.一种自修式液态金属研磨盘，其特征在于：包括旋转驱动底座(1)、研磨盘(2)、直线进给装置(12)、储液槽(4)、抽液泵(3)、抽液管道(13)、喷液管道(14)和喷液喷头(15)，所述研磨盘(2)安装在旋转驱动底座(1)上方，直线进给装置(12)设置在研磨盘(2)的一侧，抽液管道(13)、抽液泵(3)、喷液管道(14)、喷液喷头(15)和储液槽(4)均安装在直线进给装置(12)的直线滑块上并随着直线滑块的运动进行直线进给；所述抽液泵(3)的输入端连接抽液管道(13)，抽液管道(13)的一端伸入装有液态金属抛光液的储液槽(4)内，抽液泵(3)的输出端连接喷液管道(14)的一端，喷液管道(14)的另一端连接喷液喷头(15)；所述喷液喷头(15)设置在研磨盘(2)的上方，直线进给装置(12)工作时带动喷液喷头(15)沿着研磨盘(2)的一条半径做直线往复运动，抽液泵(3)利用抽液管道(13)将储液槽(4)中的液态金属抛光液抽出，并通过喷液管道(14)送入喷液喷头(15)的喷出，由喷液喷头(15)喷到研磨盘(2)的表面；
所述旋转驱动底座(1)包括底部基座(19)、支撑架(16)、旋转轴(20)和旋转电机(6)，底部基座(19)内部设置有用于容纳支撑架(16)和旋转电机(6)的空腔，旋转电机(6)通过支撑架(16)固定在所述底部基座(19)内部，旋转电机(6)的输出轴连接竖直设置的旋转轴(20)的下端，旋转轴(20)的上端穿过底部基座(19)的上表面并连接水平设置研磨盘(2)的底部；
所述研磨盘(2)整体呈圆柱状，研磨盘(2)包括带底的圆柱状外壳(17)和从上至下依次设置在圆柱状外壳(17)内部的研磨层、电极层、导热层、制冷层和加热层，所述圆柱状外壳(17)的底部连接旋转轴(20)的上端，且旋转轴(20)上固定有平面轴承(5)，平面轴承(5)设置在圆柱状外壳(17)的下表面和底部基座(19)的上表面之间；所述研磨层、电极层、导热层、制冷层和加热层之间分别通过隔板(18)隔开，所述研磨层的上表面呈开口凹槽状，开口凹槽的侧面设置有均布的横向凸起，开口凹槽的底部均布纵向凸起(11)；所述电极层设置在研磨层下方，所述电极层内设置有电极组(10)，所述电极组(10)包括带有正电极的扇形正电极和带有负电极的扇形负电极，扇形正电极和扇形负电极的数量相等，扇形正电极和扇形负电极依次交替分布组成整个电极组(10)；所述导热层设置在电极层下方，所述导热层内注满导热性能良好的导热液(9)；所述制冷层设置在导热层下方，所述制冷层内部设置有制冷装置(8)，所述制冷层侧面的研磨盘(2)的圆柱状外壳(17)上设置有制冷装置(8)的散热管出口；所述加热层设置在制冷层的下方，加热层内部设置有电热丝(7)，电热丝(7)呈蚊香盘状固定在加热层内部，所述加热层和制冷层之间的隔板(18)上设置有用于散热的散热孔。


2.根据权利要求1所述的自修式液态金属研磨盘，其特征在于：所述研磨层、电极层、导热层、制冷层和加热层之...

【专利技术属性】
技术研发人员：张利，单晓杭，叶必卿，计时鸣，张丽阳，邱婷婷，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33