粘结的磨料物品、此类物品的形成方法、以及此类物品的研磨性能技术

在此披露了一种具有粘结的磨料本体的研磨工具，该本体包括在一种含金属的粘结剂材料中包含的磨料颗粒。在一个研磨操作过程中，该粘结的磨料本体具有的功率变化[(Po-Pn)/Po]×100%为不大于约40%，其中Po代表在一个初始研磨周期中用该粘结的磨料本体研磨一个工件所用的功率，并且Pn代表在第n个研磨周期中研磨该工件所用的功率，其中n>4。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
以下内容是针对粘结的磨料物品，并且更具体地说是此类结合了在一种粘结剂材料中包含的磨料颗粒的粘结的磨料物品的性能，其中该粘结剂材料包括一种金属或金属合金。
技术介绍
用于机加工应用的磨料典型地包括粘结的磨料物品以及涂覆的磨料物品。涂覆的磨料物品通常是分层的物品，具有一个背衬和一个磨料涂层以将磨料颗粒固定在背衬上，其最常见的例子是砂纸。粘结的研磨工具由处于轮状、盘状、段状、镶嵌针状、磨石状以及其他工具形状(它们可以被安装在一个机加工装置上，例如一个磨床或抛光装置)的形式的硬的、并且典型是整体的、三维的磨料复合材料组成。粘结的研磨工具通常具有至少两个相，包括磨料颗粒和粘结剂材料。某些粘结的磨料物品可以具有一个孔隙率形式的另外的相。粘结的研磨工具可以按各种‘等级’和‘结构’来制造，它们是根据本领域中的实践由该磨料复合材料的相对硬度和密度(等级)并且由该复合材料内的磨料颗粒、粘结剂、以及孔隙率(结构)来限定。一些粘结的研磨工具可能特别有用于研磨和成型在电子和光学行业中使用的某些类型的工件，包括例如，金属、陶瓷以及结晶材料。在其他情况下，某些粘结的研磨工具可以用于成型用在工业应用中的超级磨料材料。在用金属粘结的磨料物品研磨和成型某些工件的情况下，一般该过程涉及大量的针对维护该粘结的磨料物品的时间和劳动。即，一般而言，金属粘结的磨料物品要求定期的修正(t r u i n g )和整修(dr e s s i n g )操作以保持该磨料物品的研磨能力。工业上继续要求改进的能够进行研磨的方法及物品。专利技术的披露根据一个方面，一种磨料物品包括一个粘结的磨料本体，该本体具有在一种粘结剂材料中包含的磨料颗粒，该粘结剂材料包括一种金属或金属合金，并且其中该粘结的磨料本体与一种常规的金属粘结的磨料物品相比以至少快约5%的研磨速率在一个工件上进行研磨操作。在另一个方面，一种磨料物品包括一个粘结的磨料本体，该本体具有在一种粘结剂材料中包含的磨料颗粒，该粘结剂材料包括一种金属或金属合金，并且其中该粘结的磨料本体在一个工件上进行研磨操作并且与一种常规的金属粘结的磨料物品相比具有研磨效率上的增大，如通过研磨磨损率所测得的，该研磨效率的增大是小至少约5%的磨损。在又一个方面，一种磨料物品包括一个粘结的磨料本体，该本体具有在一种粘结剂材料中包含的磨料颗粒，该粘结剂材料包括一种金属或金属合金，并且其中该粘结的磨料本体在一个工件上进行研磨操作并且与一种常规的金属粘结的磨料物品相比具有研磨效率上的增大，如通过部件数/整修(parts/dress)所测得的，该研磨效率的增大是至少约10%。在又一个方面，操作一种研磨工具的方法包括用一个粘结的磨料本体来研磨一个工件，该粘结的磨料本体包括在一种金属粘结剂材料中包含的磨料颗粒，并且该工件包括具有至少约5GPa的平均维氏硬度的一种碳化物材料。该粘结的磨料工件进行了至少17个连贯的研磨周期而不超过一个研磨机器的最大转轴功率。根据另一个方面，操作研磨工具的方法包括在用一个金刚石辊轮修正一个粘结的磨料本体之后用该粘结的磨料本体研磨一个工件，其中在研磨过程中，该工件具有至少约5GPa的平均维氏硬度并且该粘结的磨料本体证实了在初始研磨功率上的增大是不大于约40%，该初始研磨功率的增大由等式[(Pn-Po)/Po] X 100%来定义，其中Po代表在一个初始研磨周期中用该粘结的磨料本体研磨该工件所用的初始研磨功率，并且Pn代表在第η个连贯的研磨周期中用该粘结的磨料本体研磨该工件所用的研磨功率，其中n ^ 16。在又一个方面，操作研磨工具的方法包括用一个磨料修正轮修正一个粘结的磨料本体，该粘结的磨料本体包括在一种金属粘结剂材料中包含的磨料颗粒，其中该粘结剂材料包括不大于约4.0MPa m°_5的平均韧性(Klc;)。该方法进一步包括用修正后的粘结的磨料本体直接研磨一个 工件，其中在一个金属工件的研磨操作过程中，该粘结的磨料本体在至少约1.0in3/min/in,的材料去除率下具有至少约1200的G比率，其中该G比率被定义为从该工件上去除的材料体积除以从该粘结的磨料本体上通过磨损而损失的材料体积。根据另一个方面，操作研磨工具的方法包括用一个磨料修正轮修正一个粘结的磨料本体，该粘结的磨料本体包括在一种金属粘结剂材料中包含的磨料颗粒。该方法包括在修正之后不对该粘结的磨料本体进行棒整修的情况下用该粘结的磨料本体研磨一个工件，其中在研磨过程中，该粘结的磨料本体具有的功率变化[(Po-Pn)/Po] X 100%为不大于约40%,其中Po代表在一个初始研磨周期中用该粘结的磨料本体研磨一个工件所用的研磨功率，并且Pn代表在第η个研磨周期中研磨该工件所用的研磨功率，其中η > 4。另一方面包括一种研磨工具,该研磨工具包括一个粘结的磨料本体,该本体具有在一种粘结剂材料中包含的磨料颗粒，该粘结剂材料包括一种金属，其中该本体包括至少约1.3的VAe/VBM之比，其中VAe是该本体的总体积内磨料颗粒的体积百分比，并且Vbm是该本体的总体积内粘结剂材料的体积百分比。在一个具有至少约5GPa的平均维氏硬度的工件的研磨操作中，该粘结的磨料本体在至少约3inches/minute的最小给进速率下对于至少约400秒得研磨时间而言具有的初始研磨功率的增大是不大于10%，其中该初始研磨功率的增大是由等式[(P.-Po)/Po] X 100%来定义的，其中Po代表在第一个研磨周期中用该粘结的磨料本体初始研磨该工件所用的初始研磨功率，并且Pn代表在研磨400秒之后用该粘结的磨料本体研磨该工件所用的研磨功率。根据另一个方面，一种研磨工具包括一个粘结的磨料本体，该本体具有在一种粘结剂材料中包含的磨料颗粒，该粘结剂材料包括一种金属或金属合金，其中在具有至少约5GPa的平均维氏硬度的一个工件的研磨过程中，该粘结的磨料本体具有的初始研磨功率上的增大是不大于约40%，该初始研磨功率的增大由等式[(Pn-Po)/Po] X 100%来定义，其中Po代表在一个初始研磨周期中用该粘结的磨料本体研磨该工件所用的初始研磨功率，并且Pn代表在第η个研磨周期中用该粘结的磨料本体研磨该工件所用的研磨功率，其中n ^ 16。根据又一个方面，一种研磨工具包括一个粘结的磨料本体，该本体具有在一种粘结剂材料中包含的磨料颗粒，该粘结剂材料包括一种金属或金属合金，其中该本体包括至少约1.3的VAe/VBM之比，其中Vm是该本体的总体积内磨料颗粒的体积百分比，并且Vbm是该本体的总体积内粘结剂材料的体积百分比。在一个金属工件的研磨操作中，该粘结的磨料本体在至少约1.0in3/min/in,的材料去除率下具有至少约1200的G比率，其中该G比率被定义为从该工件上去除的材料的体积除以从该粘结的磨料本体上通过磨损而损失的材料体积。根据一个特定的方面，一种研磨工具包括一个粘结的磨料本体，该本体具有在一种粘结剂材料中包含的磨料颗粒，该粘结剂材料包括一种金属或金属合金，其中在一个未整修的研磨操作中，该粘结的磨料本体具有的功率变化[(Po-Pn)/Po] X 100%为不大于约40%，其中Po代表在一个初始周期中用该粘结的磨料本体研磨一个工具所用的功率，并且Pn代表在第η个周期中研磨该工件所用的研本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.03 US 61/379,9231.一种研磨工具,包括: 一个粘结的磨料本体，该本体具有在一种粘结剂材料中包含的磨料颗粒，该粘结剂材料包括一种金属；并且 其中在一个未整修的研磨操作过程中，该粘结的磨料本体具有的功率变化[(Po-Pn)/Po] X 100%为不大于约40%,其中Po代表在一个初始研磨周期中用该粘结的磨料本体研磨一个工件所用的研磨功率，并且Pn代表在第η个研磨周期中研磨该工件所用的研磨功率，其中η>4。2.—种研磨工具,包括: 一个粘结的磨料本体，该本体具有在一种粘结剂材料中包含的磨料颗粒，该粘结剂材料包括一种金属,其中该本体包括至少约1.3的VAe/VBM之比，其中Vm是该本体的总体积内磨料颗粒的体积百分比，并且Vbm是该本体的总体积内粘结剂材料的体积百分比；并且 其中在一个金属工件的研磨操作过程中，该粘结的磨料本体在至少约1.0in3/min/in的材料去除率下具有至少约1200的G比率，其中该G比率被定义为从该工件上去除的材料的体积除以从该粘结的磨料本体上通过磨损而损失的材料体积。3.—种研磨工具,包括: 一个粘结的磨料本体，该本体具有在一种粘结剂材料中包含的磨料颗粒，该粘结剂材料包括一种金属；以及 其中在一个具有至少约5GPa的平均维氏硬度的工件的研磨操作过程中，该粘结的磨料本体具有的初始研磨功率的增大是不大于4 O %，该初始研磨功率的增大由等式[(Pn-Po)/Po] X 100%来定义，其中Po代表在一个初始研磨周期中用该粘结的磨料本体研磨该工件所用的初始研磨功率，并且Pn代表在第η个研磨周期中用该粘结的磨料本体研磨该工件所用的研磨功率，其中η>16。4.一种研磨工具,包括: 一个粘结的磨料本体，该本体具有在一种粘结剂材料中包含的磨料颗粒，该粘结剂材料包括一种金属,其中该本体包括至少约1.3的VAe/VBM之比，其中Vm是该本体的总体积内磨料颗粒的体积百分比，并且Vbm是该本体的总体积内粘结剂材料的体积百分比；并且 其中在一个具有至少约5GPa的平均维氏硬度的工件的研磨操作过程中，该粘结的磨料本体在至少约3inches/minute的最小给进速率下对于至少约400秒得研磨时间而言具有的初始研磨功率的增大是不大于约10%，其中该初始研磨功率的增大是由等式[( 400- 0)外0]\100%来定义的，其中Po代表在第一个研磨周期中用该粘结的磨料本体初始研磨该工件所用的初始研磨功率，并且Pn代表在研磨400秒之后用该粘结的磨料本体研磨该工件所用的研磨功率。5.—种磨料物品,包括: 一个粘结的磨料本体，该本体具有在一种粘结剂材料中包含的磨料颗粒，该粘结剂材料包括一种金属或金属合金；并且 其中该粘结的磨料本体在一个工件上进行了一个研磨操作并且与一种常规的金属粘结的磨料物品相比具有至少约10%的研磨效率的增大，如由部件数/整修所测定的。6.—种磨料物品，包括: 一个粘结的磨料本体，该本体具有在一种粘结剂材料中包含的磨料颗粒，该粘结剂材料包括一种金属或金属合金；并且 其中该粘结的磨料本体在一个工件上进行了一个研磨操作并且与一种常规的金属粘结的磨料物品相比具有一个研磨效率的增大，如由研磨磨损率测定的，该研磨效率的增大是小至少约5%的磨损。7.—种磨料物品,包括: 一个粘结的磨料本体，该本体具有在一种粘结剂材料中包含的磨料颗粒，该粘结剂材料包括一种金属或金属合金；并且 其中该粘结的磨料本体与一种常规的金属粘结的磨料物品相比以至少快约5%的研磨速度在一个工件上进行一个研磨操作。8.如权利要求1、3、5、6或7中任一项所述的磨料物品，其中该本体包括至少约1.3的VAG/VBM之比，其中VAe是该本体的总体积内磨料颗粒的体积百分比，并且Vbm是该本体的总体积内粘结剂材料的体积百分比。9.根据权利要求1所述的磨料物品，其中该功率变化[(Po-Pn)/Po]xlOO%为不大于约30%、不大于约20%、不大于约15%、或不大于约12%。10.如权利要求2、3、4、5、6、或7所述的磨料物品，其中该粘结的磨料本体具有的功率变化[(Po-Pn)/Po] X 100%为不大于约40%、不大于约30%、不大于约20%、不大于约15%、或不大于约12%,其中Po代表在一个初始研磨周期中用该粘结的磨料本体研磨一个工件所用的研磨功率，并且Pn代表在第η个研磨周期中研磨该工件所用的研磨功率，其中η>4。11.如权利要求1所述的磨料物品，其中η>6或η>10。12.如权利要求10所述的磨料物品，其中η>6或η>10。13.如权利要求1、2、3、4、5、6、或7中任一项所述的磨料物品，其中该研磨操作包括在该粘结的磨料本体未经修正的情况下至少5个连贯的研磨周期。14.如权利要求1、2、3、4、5、6、或7中任一项所述的磨料物品，其中该研磨操作是以至少约1.0in3/min/in、至少约 4.0in3/min/in、至少约 5.0in3/min/in、至少约 6.0in3/min/in或至少约7.0in3/min/in的材料去除率(MRR’ )进行的。15.如权利要求14所述的磨料物品，其中该研磨操作是以在约1.0in3/min/in与约20in3/min/in之间或在约5.0in3/min/in与约18in3/min/in之间的范围内的材料去除率(MRR’)进行的。16.如权利要求1、2、3、4、5、6、或7中任一项所述的磨料物品，其中在研磨过程中，该粘结的磨料本体是以至少约1500sfpm、至少约2000sfpm、至少约5000sfpm、或至少约IOOOOsfpm的速度运行的。17.如权利要求1、2、3、4、5、6或7中任一项所述的磨料物品，其中该研磨操作是一种切入研磨操作。18.如权利要求1、2、3、4、5、6或7中任一项所述的磨料物品，其中在研磨过程中总的给进量是至少约0.1mm。19.如权利要求1、2、3、4、5、6、或7中任一项所述的磨料物品，其中该工件在进行η个研磨周期后包括的平均表面粗糙度(Ra)为不大于约50微米或不大于约40微米。20.如权利要求1、2、3、4、5、6、或7中任一项所述的磨料物品，其中该工件在至少三个连续的研磨操作后包括的平均表面粗糙度(Ra)变化为不大于约35%、不大于约25%或不大于约10%。21.如权利要求2所述的磨料物品，其中该G比率是至少约1300、至少约1400、至少约1500、至少约1600、或至少约1700。22.如权利要求1、3、4、5、6、或7中任一项所述的磨料物品，其中在研磨操作过程中，该粘结的磨料本体在至少约1.0in3/min/in的材料去除率下具有至少约1200、至少约1300、至少约1400、至少约1500、至少约1600、或至少约1700的G比率，其中该G比率被定义为从该工件上去除的材料的体积除以从该粘结的磨料本体上通过磨损而损失的材料体积。23.如权利要求2所述的磨料物品，其中该G比率是在约1200与约2500之间、约1200与约2300之间、或约1400与约2300之间的范围内。24.如权利要求1、3、4、5、6、或7中任一项所述的磨料物品，其中在研磨操作过程中，该粘结的磨料本体具有在约1200与约2500之间、约1200与约2300之间、或约1400与约2300之间的G比率，其中该G比率被定义为从该工件上去除的材料的体积除以从该粘结的磨料本体上通过磨损而损失的材料体积。25.如权利要求1、2、3、4、5、6、或7中任一项所述的磨料物品，其中该粘结的磨料本体包括至少约5vol%的孔隙率，其中该孔隙率的大部分是连通孔隙率，限定了延伸穿过该本体的体积的一个连通孔网络。26.如权利要求1、2、3、4、5、6或7中任一项所述的磨料物品，其中该工件包括钢。27.如权利要求3所述的磨料物品，其中该粘结的磨料本体具有的初始研磨功率的增大是不大于约35%、不大于约30%、不大于约25%、不大于约20%、或不大于约15%。28.如权利要求1、2、4、5、6或7所述的磨料物品，其中该粘结的磨料本体具有的初始研磨功率的增大是不大于约35%、不大于约30%、不大于约25%、不大于约20%、或不大于约15%。29.如权利要求3所述的磨料物品，其中该粘结的磨料本体具有的初始研磨功率的增大是在约0.1%与约40%之间、约0.1%与约30%之间、或约1%与约15%之间的范围内。30.如权利要求1、2、4、5、6或7所述的磨料物品，其中该粘结的磨料本体具有的初始研磨功率的增大是在约0.1%与约40%之间、约0.1%与约30%之间、或约1%与约15%之间的范围内。31.如权利要求3或4中任一项所述的磨料物品，其中该平均维氏硬度为至少约IOGPa或至少约15GPa。32.如权利要求1、2、5、6或7中任一项所述的磨料物品，其中该工件包括的平均维氏硬度为至少约5Gpa、至少约IOGPa或至少约15GPa。33.如权利要求1、2、3、4、5、6或7中任一项所述的磨料物品，其中该工件包括一种选自下组的材料，该组由以下各项组成:金属、金属合金、氮化物、硼化物、碳化物、氧化物、氧氮化合物、氧硼化合物、氧氮化合物、以及它们的组合。34.如权利要求33所述的磨料物品，其中该工件包括金属碳化物。35.如权利要求33所述的磨料物品，其中该工件包括碳化钨。36.如权利要求35所述的磨料物品，其中该工件包括在约5%与约12%之间的范围内的量的钴。37.如权利要求1、2、3、4 、5、6、或7中任一项所述的磨料物品，其中该粘结的磨料本体是以研磨过程中至少约1800sfpm、研磨过程中至少约2000sfpm、或研磨过程中至少约2200sfpm的速率运行的。38.如权利要求37所述的磨料物品，其中该粘结的磨料本体旋转时的速度是在研磨过程中在约2000sfpm与约15000sfpm之间的范围内、或在研磨过程中在约2000sfpm与12000sfpm 之间。39.如权利要求4所述的磨料物品，其中该给进速率为至少约3.5英寸/分钟。40.如权利要求1、2、3、5、6或7中任一项所述的磨料物品，其中在研磨操作过程中，给进速率为至少约2英寸/分钟、至少约3英寸/分钟、或至少约3.5英寸/分钟。41.如权利要求4所述的磨料物品，其中该给进速率是在约3英寸/分钟与约10英寸/分钟之间的范围内。42.如权利要求1、2、3、5、6或7中任一项所述的磨料物品，其中在研磨操作过程中，给进速率是在约2英寸/分钟与约10英寸/分钟之间、或约3英寸/分钟与约10英寸/分钟之间的范围内。43.如权利要求1、2、3、4、5、6或7中任一项所述的磨料物品，其中该工件是一种端铣刀。44.如权利要求4所述的磨料物品，其中该粘结的磨料本体具有的初始研磨功率的增大是不大于约8%、不大于约6%、不大于约4%、或不大于约2%。45.如权利要求1、2、3、5、6或7所述的磨料物品，其中该粘结的磨料本体具有的初始研磨功率的增大是不大于约10%、不大于约8%、不大于约6%、不大于约4%、或不大于约2%。46.如权利要求4所述 的磨料物品，其中该粘结的磨料本体具有的初始研磨功率的增大是在约0.1%与约10%之间、约0.1%与约8%之间、约0.1%与约6%之间、或约0.1%与约4%之间的范围内。47.如权利要求1、2、3、5、6或7所述的磨料物品，其中该粘结的磨料本体具有的初始研磨功率的增大是在约0.1%与约10%之间、约0.1%与约8%之间、约0.1%与约6%之间、或约0.1%与约4%之间的范围内。48.如权利要求4所述的磨料物品，其中该粘结的磨料本体在至少约3英寸/分钟的最小给进速率下在至少约800秒的研磨时间内具有的初始研磨功率的增大是不大于约20%、不大于约15%、或不大于约10%。49.如权利要求1、2、3、5、6或7所述的磨料物品，其中该粘结的磨料本体在至少约3英寸/分钟的最小给进速率下在至少约800秒的研磨时间内具有的初始研磨功率的增大是不大于约20%、不大于约15%、或不大于约10%。50.如权利要求4所述的磨料物品，其中该粘结的磨料本体在至少约6英寸/分钟的最小给进速率下在至少约800秒的研磨时间内具有的初始研磨功率的增大是不大于约20%、或不大于约15%。51.如权利要求1、2、3、5、6或7所述的磨料物品，其中该粘结的磨料本体在至少约6英寸/分钟的最小给进速率下在至少约800秒的研磨时间内具有的初始研磨功率的增大是不大于约20%、或不大于约15%。52.如权利要求1、2、3、4、5、6或7中任一项所述的磨料物品，其中该粘结剂材料包括占该粘结剂材料总体积的至少10vol%的活性粘结剂组合物。53.如权利要求52所述的磨料物品，其中该活性粘结剂组合物包括一种含金属的化合物。54.如权利要求53所述的磨料物品，其中该活性粘结剂组合物包括一种选自下组的金属元素，该组由以下各项组成:钛、钒、铬、以及它们的组合。55.如权利要求53所述的磨料物品，其中该活性粘结剂组合物主要由钛组成。56.如权利要求52所述的磨料物品，其中该活性粘结剂组合物包括一种选自下组的化合物，该组由以下各项组成:碳化物、氮化物、氧化物、以及它们的组合。57.如权利要求1、2、3、4、5、6或7中任一项所述的磨料物品，其中这些磨料颗粒包括一种超级磨料材料。58.如权利要求1、2、3、4、5、6或7中任一项所述的磨料物品，其中该粘结剂材料包括至少一种过渡金属兀素。59.如权利要求1、2、3、4、5、6或7中任一项所述的磨料物品，其中该粘结剂材料包括一种选自下组的金属中的金属，该组由以下各项组成:铜、锡、...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·拉曼斯，K·A·索西埃，R·乌帕德亚雅，
申请(专利权)人：圣戈班磨料磨具有限公司，法国圣戈班磨料磨具公司，
类型：
国别省市：