将颗粒添加剂掺入金属工作表面制造技术

本发明专利技术提供一种用于磨光金属工作表面的机械装置和方法，所述装置包括：（ａ）工件，其具有所述金属工作表面；（ｂ）接触表面，其与所述工作表面大致对置设置，用于以与所述工作表面相对运动的方式移动；（ｃ）多个研磨颗粒，其设置在所述接触表面与所述工作表面之间，以及（ｄ）机构，其与所述表面中的至少一者相关联，用于施加所述相对运动，且用于在所述接触表面和工作表面上施加载荷，所述接触表面用于提供与所述研磨颗粒之间至少部分弹性的交互作用，其中，与所述接触表面相关联的是颗粒添加剂材料，且其中在致动所述机构时，所述载荷下的相对运动使所述研磨颗粒的一部分磨光所述工作表面，且其中在所述载荷下的所述相对运动实现所述颗粒添加剂材料的一部分掺入所述工作表面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
和
技术介绍
本专利技术涉及具有颗粒添加剂材料(例如，固体润滑剂)的金属工作表面， 以及涉及用于将该材料掺入金属工作面的装置和方法。为减小以机械方式交互作用的表面中的摩擦和磨损，将润滑剂引导至交互作用区域。如附图1A中示意性绘示，对置表面32和34以相对速度V移动。 在理想润滑条件下，这些表面之间的润滑剂薄膜20形成一原封不动的层，该原 封不动的层使移动的表面能够与润滑剂交互作用。在这些情况下，表面32与34 之间根本不会发生接触，且润滑剂层将承受对置表面之间存在的载荷P。如果润 滑剂的供应不足，则会随着润滑的功效降低，使表面与表面之间发生交互作用。如图1B中示意性显示，在低于特定的润滑剂供应水平时，由于载荷P，对 置的、相对移动的表面32和34之间的距离会减小，以致表面粗糙度(即，自 表面突出的表面材料的尖峰)可能发生交互作用。因此，例如，表面34的粗糙 物36可与表面32的粗糙物38发生物理接触和交互作用。在极端情况下，表面 32和34的粗糙物承受存在于交互作用表面之间的所有载荷。这种情况通常被称 为边界润滑，润滑剂是无效的，且摩擦和磨损很高。研磨(grinding)和磨光(lapping)是改良表面粗糙度以及用于针对(尤其 是)摩擦学应用产生工作表面的传统方法。图1C (i) - (ii)示意性显示在普通 的磨光工艺中修整工作表面。在图1C(i)中，工件31的工作表面32面向磨光 工具34的接触表面35。将含有研磨颗粒的研磨膏设置在工作表面32与接触表 面35之间，其中显示一典型的研磨颗粒36:磨光工具34的接触表面35由相对 于工作表面32具有较低硬度的材料制作。将研磨颗粒的成份和尺寸分布选择为 可根据计划(例如减小表面粗糙度以实现预定的光洁度)容易地磨平工作表面 32。以与大体上垂直于表面32和35的方向施加载荷，使研磨颗粒36渗入工作 表面32和接触表面35,并导致压力P被施加至嵌入工作表面32的研磨颗粒36 的一部分上。研磨颗粒36渗入工作表面32的深度通过h^表示；研磨颗粒36 渗入接触表面35的深度通过hw表示。通常，研磨颗粒36渗入磨光工具34的 程度大于渗入工件31的程度，因而hbl hal。在图1C (ii)中，使工件31和磨光工具34以相对速度V移动。压力P以 及工件31与磨光工具34之间的相对速度V的幅度使研磨颗粒36的作用类似于刀，以从工件31挖出一片表面材料。在很低的相对速度下，研磨颗粒36是大体上静止的。然而，通常，如图1C(ii)中所示，将相对速度V选择为使相应的剪切力Q很大。因为与研磨颗粒 36接触的磨光工具34的材料相对于研磨膏中的颗粒大体上是不屈服的(即，弹 性很低)，所以这些颗粒通常被相当迅速地磨碎，因而必须频繁地补充研磨膏。在已知技术中，使用粘合磨料(例如，研磨盘、涂附磨料、散布磨料和研 磨切削工具)对材料(例如，金属、陶瓷、玻璃、塑料和木头等等)实施研磨(grinding )、磨光(lapping )、抛光(polishing )、切削(cutting)。研磨颗粒-即 研磨工艺的切削工具-是自然存在的材料或合成材料，所述材料的硬度通常大 于其要切削的材料的硬度。粘合、涂附和散布研磨应用中最常使用的磨料是金 刚砂、ot-氧化铝、碳化硅、碳化硼、立方氮化硼和金刚石。各材料的相对硬度 在表l中提供。磨料的选择通常由经济性、所期望的光洁度以及被研磨的材料决定。以上 提供的研磨材料清单采用硬度递增的顺序，但同时也按照成本递增的顺序，其 中金刚砂是最便宜的研磨材料，而金刚石是最昂贵的研磨材料。表1材料努普硬度值；金刚砂1360ot-氧化铝2100碳化硅2480碳化硼2750立方氮化硼4500金刚石(单晶)7000通常，考虑到各种研磨材料的成本，选择软磨料来研磨软材料以及硬磨料来研磨较硬的材料类型。当然，也有例外情况，例如对于极胶质的材料，较硬的材料实际上可更有效地对其进行切削。另外，研磨颗粒越硬，每单位体积或重量的磨料可移除的材料将越多。超硬材料包括金刚石和立方氮化硼，两者都 用于各种各样的用途中。已知的磨光方法和系统具有多个明显的不足之处，包括 磨光工具的接触表面最终被研磨材料消耗而需要更换。在一些典型的应用中，磨光工具的接触表面在已加工大约50个工件后要更换。磨光加工通常必须在多个离散的磨光阶段实施，每一阶段均使用具有不同物理性能的研磨膏。7 对研磨膏的性能的敏感性，包括膏成份、研磨颗粒的硬度以及研磨颗粒的粒度分布(PSD)。对磨光工艺中的各个加工参数的敏感性。因此，人们需要且相当有利的是，具有一种克服已知磨光技术的明显不足 的磨光系统。更为有利的是，具有一种可制作摩擦学性能得到改良的工作表面 的磨光系统。
技术实现思路
根据对本专利技术的说明，提供一种用于磨光金属工作表面的机械装置，该装 置包括(a)具有所述金属工作表面的工件；(b)接触表面，其大致与工作表 面相对设置，接触表面用于以与工作表面相对运动的方式移动；(c)多个研磨 颗粒，其设置在接触表面与工作表面之间，以及(d)—机构，其与工作表面和 接触表面中的至少一个相关联，用于施加相对运动，以及用于在工作表面和接 触表面上施加载荷，接触表面用于提供与多个研磨颗粒之间至少部分弹性的交 互作用，其中，在致动该机构时，在载荷下的相对运动使一部分研磨颗粒研磨 工作表面，且其中在载荷下的相对运动实现颗粒添加剂材料的一部分掺入金属 工作表面。才艮据本专利技术的另一方面，提供一种用于磨光工件的金属工作表面的机械装 置，所述装置包括接触表面，其用于大致与所述金属工作表面相对设置，接 触表面用于以与工作表面相对运动的方式移动，接触表面包括(a)至少一种 聚合物材料，以及(b)颗粒物质，其分散在聚合物材料内，接触表面具有介于 65-90之间的肖氏D级硬度，所述接触表面设计和构造成在研磨工件的金属工作 表面期间，颗粒物质以机械的方式自接触表面输送并掺入金属工作表面内。根据本专利技术的再一方面，提供一种磨光方法，其包括如下步骤(a)提供 一系统，其包括(i)具有金属工作表面的金属工件；(ii)接触表面，其大致与 工作表面相对设置，接触表面用于以与所述工作表面相对运动的方式移动；(iii) 多个研磨颗粒，其设置在所述接触表面与工作表面之间，以及(iv)多个固体颗 粒，其与所述接触表面相关联；(b)以与所述接触表面和金属工作表面大体上 垂直的方向施加载荷，(c)通过在所述金属工作表面与接触表面之间施加相对 运动来磨光工件，以便(i)在所述接触表面与研磨颗粒之间实施至少部分弹性 的交互作用，从而使研磨颗粒的至少一部分接触所述工作表面和接触表面两者， 以及(ii)将颗粒添加剂掺入金属工作表面内。根据所描述的较佳实施例中的其他特征，接触表面具有介于40-90之间的肖 氏D级硬度。根据所描述的较佳实施例中更多的其他特征，肖氏D级硬度介于65-85之间。根据所描述的较佳实施例中更多的其他特征，研磨颗粒的至少一部分同时 接触工作表面和接触表面两者。根据所描述的较佳实施例中更多的其他特征，研磨颗粒的至少一部分渗入 工作表面。根据所描述的较佳实施例中更多的其他特征，颗粒添加剂材料包括固体润 滑剂。根据所描述的较佳实施例中更多的其他特征，研磨颗粒自由地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于磨光金属工作表面的机械装置，所述装置包括：　（ａ）工件，其具有所述金属工作表面；　（ｂ）接触表面，其与所述工作表面大致对置设置，所述接触表面用于以与所述工作表面相对运动的方式移动；　（ｃ）多个研磨颗粒，所述颗粒设置 在所述接触表面与所述工作表面之间，以及　（ｄ）机构，所述机构与所述工作表面和所述接触表面中的至少一者相关联，用于施加所述相对运动，且用于在所述接触表面和所述工作表面上施加载荷，　所述接触表面用于提供与所述多个研磨颗粒之间的至少部 分弹性的交互作用，　其中，与所述接触表面相关联的是颗粒添加剂材料，　且其中，在致动所述机构时，所述载荷使所述研磨颗粒的一部分接触所述工作表面，且其中在所述载荷下的所述相对运动实现所述颗粒添加剂材料的一部分掺入所述金属工作表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：B史丹尼沃斯，S梅拉梅德，K曼德尔，
申请(专利权)人：福瑞克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：IL[以色列]