专利名称：抛光工具及制造所述工具的组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及生产制作加工各种材料的金刚石抛光工具以及涉及有关其他抛光工具的工艺。
本发明可以适用于各种生产部门加工蓝宝石、石英、陶瓷、玻璃、半导体材料以及各种金属制成的产品。在加工微小零件和规格较大却又很薄的产品，当然也包括预先对被加工的零件不需要进行粘贴，在机器上两面同时进行加工等方面，本发明的使用效果非常好。
通常，用于加工零件的抛光工具是装有加固了的片状抛光器件(1)的一个平面卡盘。这种抛光工具的弊端是加工起来很困难，而一些规格较大却又很薄的零件(相对厚度为h/D≤1/50)，如果预先不把它粘贴到垫板上，常常就根本无法进行加工。这一点可以用下面的这个例子来解释清楚。因为相关的抛光工具都是在压强相当大的状态下靠自动刃磨来工作，这样一来，安装有片状抛光器件的平面卡盘的表层密度就必须特别大。但是，如此安装着片状抛光器件的平面卡盘却无法加工小规格的零件，因为那些微小的零件会丢失在片状抛光器件里。从另一方面来看，加工相对厚度不超过h/D≤1/50的很薄的零件时，安装有片状抛光器件的平面卡盘的表层密度如果过低的话，就会导致加工的零件被塞进薄薄的隔离板载体的榫眼里，使用时在压力的作用下这些薄薄的隔离板载体就会发生变形。变形的结果是隔离板和零件卡住落在后面的片状抛光器件，造成隔离板和零件的损害，甚至还会损害抛光工具。为了避免发生这类事情，需要经常使用各种填充料来装填片状抛光器件之间的空隙，譬如，用环氧树脂来灌装片状抛光器件之间的空隙。但是，用环氧树脂来进行灌装的话却又会造成腻塞抛光工具，致使该抛光工具以后无法再使用。
就技术实质而言，与本发明比较接近的是那种抛光器件已被加固了的且用掺有磨料的填充物(2)将其中的空隙添塞好了的平面卡盘式的抛光工具。它的抛光器件是制成扁平薄板状，用填充率为0.05-0.15的端面来固定在平面卡盘上的，然后再用环氧树脂来灌装薄板状抛光器件之间的空隙。在这种情况下，环氧树脂中就掺有有粒度的磨料，其粒度与扁平的磨料薄板的粒度相等或者是比它还低1-2号，就比例来看，磨料的数量是环氧树脂量的10％-15％。
这种抛光工具可以用于某些材料的初步粗加工或者仅仅是粗糙打磨，且进行加工时需要非常大的压强。
这种抛光工具的弊端是打磨的效率很低，因为磨料薄板之间添加了环氧树脂。下列原因可以进一步来解释它。首先，由于抛光工具的工作面整个面积急剧加大，造成切削工具的压强减少了许多倍，譬如，规定区域的填充密度要达到7倍至20倍。所以需要大大加大对抛光工具和被加工的零件的整个负载量。这自然会造成被加工零件的变形，结果导致加工产品的几何参数失常。当加工很薄的零件时，由于在加工区实行了超大高负荷，因此常常在抛光过程中发生损坏现象。其次，众所周知，环氧树脂会造成腻塞抛光工具。环氧树脂中加有磨料，这就不可能完全保障抛光工具在自动刃磨状态下工作，因为环氧树脂腻塞薄板状抛光器件的切削表面的因素，大大超过由于填充料的磨耗形成开封磨料的因素。
众所周知，抛光工具的组合物包括起粘合作用的环氧树脂、硬化剂、磨料、填充物以及成孔剂(3)。具备了上述组合物的抛光工具就可以效率相当高地用于生产粗糙的磨沙玻璃。但是，这样的抛光工具在加工强度相当高的难加工的材料时是很难派上用场的，而且也无法适用于产品的最后微加工抛光及其初抛光工艺。
就技术实质而言，与本项发明比较接近的组合物有起粘合剂作用的含有硬化剂的环氧树脂、含金刚石的磨料以及填充物(2)。
上述组合物的弊端是用这些组合物制成的抛光工具只能在压强相当大的状态下才能工作，由此可见，正像上文已经说明的那样，这就要求平面卡盘表面的填充密度不能太大。正如上文所说，这会导致这种抛光工具无法适用于加工很薄的零件或规格小的零件。
而本发明解决了该技术难题。本项发明研制的抛光工具及其组合物，不仅能迅速提高生产率并能提高加工质量，尤其是用那种很难加工的材料制成的产品，如蓝宝石、石英、陶瓷、半导体材料等，而且还能保障有效地适用于加工小规格的零件和相对厚度不超过h/D≤1/50的很薄的零件，这种零件用传统的抛光工具是很难进行加工的。
解决该技术难题靠的是那种装有加固了的磨料器件且其间的空隙已用掺有磨料的填充物添塞好的平面卡盘式抛光工具，其特点是磨料器件是片状，填充物的密度为片状抛光器件的密度的0.2-0.8，填充物中的磨料的粒度为片状抛光器件的磨料的粒度的0.01-0.5。可以把用于填充片状抛光器件之间的空隙的填充物制成辅助片状抛光器件，固定在平面卡盘的表面。主要片状抛光器件与辅助片状抛光器件的比例最好选择在1∶6至1∶4之间的范围。也可以把片状抛光器件之间的所有空隙都用填充物添塞好，用来作填充物的是一种环氧泡沫，掺有磨料混合物和细散粉末状的聚酰胺塑料或与酚醛塑料。这时填充物中的磨料的重量和聚酰胺塑料或与酚醛塑料的重量相应地占环氧泡沫总量的15％-30％和10％-40％。在这种情况下，填充物的密度可以是片状抛光器件密度的0.05-0.5。
解决上文提到的技术难题还涉及有赖于抛光工具中的环氧树脂、含金刚石的磨料、硬度剂和填充物等组合物，这些组合物的特点是补充了聚氢化硅氧烷，其成分之间的比例如下成分名称 单位量环氧树脂 100硬化剂 5.0-10含金刚石的磨料 0.1-60填充物 5.0-80聚氢化硅氧烷 0.2-5.0为了起到补充机能的作用，也可以添加甲酸作为补充组合物，其量为1.0-10.0个单位。
可以用一种聚合物作为填充物，它主要是由二氧化铈(其与总量的比值为不少于70％)、二氧化硅(尺寸为10-100内米的微小圆颗粒状)、粉末状石墨、以及细散的金属粉末混合而成。
作为填充物，还可以用掺有聚酰胺塑料的二氧化铈混合物——以碳酰胺甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂或与碳酰胺三聚氰胺甲醛树脂或与含酚醛塑料等为主的热固性良好的压缩物，——以甲醛树脂为主的热固性良好的压缩物，这时的二氧化铈和聚酰胺塑料或与酚醛塑料在混合物中的比例为1∶(0.1-10)。
作为磨料最好使用金刚石粉末和辅助磨料的混合物，辅助磨料的成分有刚玉或碳化硅或碳化硼或亚硝酸硼或它们的混合物，这时金刚石粉末和磨料的辅助成分在混合物中的比例为(0.01-10)∶(50-0.5)(单位量)。
下面采用附图来解释本发明，其中
图1所示的是装有制成片状的辅助填充物的抛光工具。
图2所示的是整个磨料器件中间的空隙都塞满填充物的抛光工具。
图1所示的抛光工具包括平面卡盘1、以及在卡盘的表面固定有用于替换用的主要片状抛光器件2和辅助片状抛光器件3组成。本图上选取的抛光工具中的主要片状抛光器件和辅助片状抛光器件的数量比例是相等，即1∶1。
如图2所示，抛光工具包括三部分平面卡盘1、固定在卡盘表面的片状抛光器件2以及填塞在片状抛光器件之间空隙的填充物4。
该抛光工具还可以用于单面和双面的加工，无论是平面的还是其他表面的产品。
用类似的含金刚石磨料的工具进行加工时，无论是加工小尺寸的零件，还是加工相对厚度不超过h/D≤1/50的很薄的表面平平的零件，都会遇到下列难题。一方面，必须用片状抛光器件最大限度地密密地填充平面卡盘的表面；但另一方面，这种填充会造成抛光工具对所加工零件的压强被降低，从而容易造成腻塞抛光工具，以及使产品的单位出产率下降。这个难题的解决主要依靠使用辅助片状抛光器件或者是密实的填充物，其密度和坚固性都大大低于主要片状抛光器件的数据。辅助片状抛光器件的松疏性被制作得很高，其孔隙含量为20％至80％。当辅助片状抛光器件的密度比主要片状抛光器件的密度低0.2时，也就是说，片状抛光器件中所含的气相量超过80％时，就会发生其磨损率极高现象，并会出现片状抛光器件的有大块脱落现象，这会造成被加工产品的表面出现划痕。若使用比主要片状抛光器件的密度高0.8的辅助片状抛光器件的话，也不会产生预想的正面效果。
当压强很低时会造成辅助片状抛光器件的损耗。所以，用辅助片状抛光器件来填充平面卡盘的表面，就是达50％或者更高都不会造成压强的骤然降低，也不会造成腻塞抛光工具。
在填充物或者辅助片状抛光器件中，使用更微小的磨料颗粒(小2至100倍)就能保障进一步强制开封主要片状抛光器件的工作层表面的效果。它能允许这些片状抛光器件在压强相当低的时候仍能工作。这意味着，用辅助片状抛光器件来填充，由于密度很高所造成对主要片状抛光器件的某些压强的降低，可以用辅助片状抛光器件或者密实的填充物的更微小的磨料颗粒来补偿主要片状抛光器件的补充开封效果。此外，压强的降低还会提高被加工产品的表面造型的准确度，在加工区里有补充的细散磨料能保障降低被加工产品的表面的粗糙度。与此同时，也应该指出，填充物中的磨料的主要颗粒组的粒度，与主要片状抛光器件的主要颗粒组的粒度的比值不能超过0.5，因为，如果比值超过0.5的话，就会造成被加工零件的表面粗糙度明显地加重，并会造成被加工零件的表面出现某些很深的划痕；但当填充物中的磨料的主要颗粒组的粒度，与主要片状抛光器件的主要颗粒组的粒度的比值小于0.01时，就无法保障抛光工具的工作层表面的开封效果。譬如，使用带有金刚石粉末(其颗粒度为100/80微米)的主要片状抛光器件的抛光工具时，使用颗粒度为5微米的刚玉作为磨料，这样，辅助片状抛光器件的使用效率就会很高。
主要片状抛光器件与辅助片状抛光器件之间的数量比例关系是相当宽泛的，在1∶6至4∶1的范围内部可以。这样一来，选择主要片状抛光器件与辅助片状抛光器件的最佳比例关系，需要根据每个具体情形考虑到下列因素。比如，加工像蓝宝石、合成石英、碳化硅等坚硬的难加工的材料时，就需要使用压强大的。因此，在这种情况下，主要片状抛光器件与辅助片状抛光器件的最佳比例是在1∶1至1∶4的范围内。在制作用来加工任何材料的抛光工具时，主要片状抛光器件与辅助片状抛光器件的比例关系都不应该少于1∶6，因为按照此比例制作出来的抛光工具，其切削能力将会很差。
当制作用填充物塞满片状抛光器件之间空隙的抛光工具时，环氧泡沫可以是主要填充物，它是一种以环氧树脂为主的充气物质。同时它是一利带有封闭结构网孔的硬性很强的材料，具有很高的机械强度和化学稳定性，就是在高温下作业使用也仍然可以达到这样的效果。考虑到它还对大部分材料都有很强的附着力，因此，可以得出这样的结论，掺有补充磨料及其他成分的环氧泡沫，可以称得上是用于添塞片状抛光器件之间空隙的理想填充物。环氧泡沫的起泡沫过程和凝固过程，在技术方面都很简单，这一点可以允许在很宽的范围内调节已取得的充气材料的密度。
环氧泡沫本身的密度可以在0.02至0.4克/每立方厘米的范围内，用起泡沫的方法和状态来控制调节。此外，可以用于制作抛光工具的片状抛光器件的密度，也同样可以有很宽的范围，譬如，从对于用金属粘合剂固定的金刚石片状抛光器件的密度为几克/每立方厘米，到对于用有机粘合剂固定的松疏的金刚石片状抛光器件的密度为几个多利亚/每立方厘米(译注多利亚为采用公制前俄国的重量单位，等于0.044克，几个多利亚即几个0.044克)。所以，填充物的密度应该与片状抛光器件的密度协调一致。
对于装有密实的填充物的抛光工具来说，可以视片状抛光器件的密度，来有所改变填充物的密度范围。我们研制的抛光工具所选择的填充物密度为片状抛光器件密度的0.05至0.8的范围，这是由下列条件所决定的——填充物密度与片状抛光器件密度的最低限度的比值为0.05，能够确保在压强极小的情况下加工材料，因为这样的填充物不大会减小对正在作业的工具的压强。但是，继续扩大细孔可能就会造成填充物的大部分脱落，造成被加工零件上面出现划痕。
确定用作填充物的磨料的最佳粒度时，惟一能够确定的标准是不能使用与片状抛光器件同样粒度的磨料，因为这会对抛光工具造成过大损耗，会出现粗糙的划痕，并且无法按要求达到表面很低的粗糙度。
在填充物中使用细晶粒状的磨料，其粒度为片状抛光器件上的磨料粒度的0.01-0.5，这样可以确保抛光工具能达到最好的使用效果。最主要的是，细小的磨料能够很好地附着在环氧泡沫的网孔的薄壁上，在正常损耗范围内，可以确保片状抛光器件的工作层表面的柔软的开封效果。
当用作填充物的磨料粒度为片状抛光器件上的磨料粒度的0.5时，可以用于生产粗糙的抛光工具或者在特别困难条件下使用的抛光工具。当用作填充物的磨料使用该种粒度时，甚至会造成抛光工具的表面粗糙度的加重并且会增大损耗。当用作填充物的磨料粒度与片状抛光器件上的磨料粒度的比值小于0.01时，就无法保障抛光工具的工作层表面能得到有效的开封。
进行试验研究的结果表明，在制作靠片状抛光器件上的粒度为100微米甚至更高来进行粗糙抛光的抛光工具时，其填充物的磨料可以使用10-20微米的粒度。
往环氧泡沫里掺入细散粉末状聚酰胺塑料是对磨料的补充——以碳酰胺甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂或与碳酰胺三聚氰胺甲醛树脂或与含酚醛塑料等为主的热固性良好的压缩物，——以甲醛树脂为主的热固性良好的压缩物，在数量上占环氧泡沫总量的10％至40％，就能提高填充物的坚固性，并能提供抛光工具的补充开封效果。此外，当研磨时这种粉末与被加工零件的表面发生接触，会使被加工零件的表面出现微观不平，并能使被加工零件的表面粗糙度加大一级。
考虑到上述事实，在使用总的游离面很大的微小粒度的磨料、细散粉末状的聚酰胺塑料或与酚醛塑料来加工制作填充物时，磨料和聚酰胺塑料或与酚醛塑料的数量不应该超过相应的环氧泡沫总量的30％-40％。否则的话，环氧泡沫中就可能会出现游离的小磨料块儿和粉末块，它们在抛光工具作业过程中会脱落出来，并会对抛光工具的工作条件造成损坏。
在抛光工具作业过程中，被释放出来的磨料和粉末的微粒确保片状抛光器件的工作层表面的开封情况，决定了磨料和细散粉末状聚酰胺塑料或与酚醛塑料的最小量应该占相应的环氧泡沫总量的15％-10％。
为了完成本发明所提出来的技术任务，除了制作生产前面所描述的抛光工具以外，还必须制作生产其组合物。该种抛光工具的组合物包括起粘合剂作用的环氧树脂和硬化剂，比如聚乙烯聚胺。补充使用的有机硅液体——聚氢化硅氧烷，当环氧树脂的比例是100个单位量时，聚氢化硅氧烷的用量是0.2至5个单位量的话，就能生产出松疏的充气材料。聚乙烯聚胺与聚氢化硅氧烷发生化学反应，结果会产生细孔，还会飞快地分解出氢，在环氧树脂里形成小气泡。环氧树脂的起泡沫过程共分三个阶段产生细孔阶段、细孔膨胀阶段和稳定阶段。根据补充到环氧树脂中的聚氢化硅氧烷的量，还有形成细孔的情况和聚合作用的情况，可以对所产生的材料中的细孔的数量和规格加以控制调节，调节的范围非常宽。周围环境的温度、环氧树脂的温度以及所使用的模具的温度，都会对形成细孔的过程产生非常重要的影响。所以，为了能生产出适用于具有规定的稳定性能的抛光工具的环氧树脂，就必须使用专门的模具和专门的调温箱对环氧树脂的起泡沫过程进行非常严格的监督。环氧树脂中的所具有的气相对抛光工具的机械性能会产生促进作用，充气材料的缓冲性能使它具有很高的动态的防撞击特性。需要加以说明的还有，在制作生产松疏的片状抛光器件的时候，片状抛光器件的密度对它们的强度会产生非常重要的影响。譬如，当对搅起泡沫的密度为0.1克/每立方厘米的片状抛光器件进行压缩时，其强度大约是4千克力/每平方厘米，而对密度为0.4克/每立方厘米的片状抛光器件进行压缩时，其强度已经超过80千克力/每平方厘米。所以，在制作生产松疏的片状抛光器件的时候，由于所生产的片状抛光器件的强度很低，如果环氧树脂的比例是100个单位量，那么聚氢化硅氧烷的用量就不要超过5个单位量。
需要强调的是，当充满氢气的细孔被切开时，在抛光工具的切割区里就会出现游离氢，它具有特殊作用。
众所周知，氢是一种理想的还原剂。在分解的临界时刻(用英语说是“...in stade nascent...”，注在尚未成熟的状态下，在初生的状态下)，氢与各种物质的相互干扰常常起到一定的作用。当加工金属时，在氧的作用下，氢的还原能力会阻碍生成很难加工处理的氧化薄膜。当加工硅时，氢作为一种还原剂与氧紧密连结在一起，阻碍在接触区内产生二氧化硅。这样一来，氢就会预防整块硅上面的亚微细粒的破裂和细微裂纹的加大。当加工含二氧化硅的材料时，譬如，合成石英和石英玻璃以及其他各种类型的玻璃等，有氢的存在，它会阻碍在接触区内生成硅酸凝胶薄膜，很难对机械造成大的破坏。氢的这种作用促使加工区的压强急剧降低，结果，在对材料进行加工时也能减少破坏层。
此外，在剩余压力的作用下产生的充氢的细孔还有一个正面效果。当通常细孔被分解时会对抛光工具的临近出现缝隙的加工区产生微小的磨损，这会对抛光工具产生补充自动磨锐的效果。
在金刚石抛光工具切割区内，其组合物中存在甲酸会进一步增强游离氢的正面作用。众所周知，当甲酸受热时能分解产生氢和二氧化碳。所以，在切割区内，局部温度大大超过甲酸分解所需要的温度，于是，产生分解出氢，加强和补充它对被加工材料的还原作用。此外，甲酸溶于在润滑冷却液的水溶液中，它能促进金刚石抛光工具的工作层表面的松软和修复。
还应该指出，在所述的金刚石抛光工具的组合物中，填充物的特殊作用。
大家知道，过去在组合物中把二氧化铈的作用只是视作辅助磨料。但是，只是视二氧化铈为填充物或者“辅助磨料”，就会造成金刚石抛光工具只有在提高负载量时且在自动磨锐状态下才能工作。这与二氧化铈的片状微粒结构有关，一方面，按照它们的磨损规格来讲，填充物中的会划破被加工材料的较大微粒，不会发生分离，但另一方面，二氧化铈的片状结构又会加快抛光工具的腻塞。
所以，在金刚石抛光工具的组合物中，作为填充物可以使用一种聚合物，它主要由二氧化铈(其与总量的比值为不少于70％)、二氧化硅(尺寸为10-100纳米的微小圆颗粒状)、粉末状石墨以及细散的金属粉末混合而成，这样可以大大提高抛光工具的使用特性。这主要是由下例因素所决定，在填充物中含尺寸为10-100纳米的微小圆颗状的二氧化硅和尺寸为1-8微米的片状微粒的聚合物，会促使聚合物的微粒稍稍破裂，这会阻碍在作业过程中发生腻塞抛光工具的现象。填充物的这种组合对制作生产金刚石抛光工具特别重要，该种金刚石抛光工具主要用于靠使用小于10微米的金刚石微小颗粒粉末来对被加工零件作最后抛光和最初抛光。
把片状结构的石墨粉末填充物作为组合物，会促进金刚石抛光工具的润滑性能的改善。使用石墨粉末来作金刚石抛光工具的填充物，是非常富有成效，尤其是制作生产那种用于加工像高强度的陶瓷和钢以及其他一些坚固性很强的材料的金刚石抛光工具，更是如此。
由于上述的金刚石抛光工具的主要组成部分是导热性能非常差的成分，使金刚石工具在高比压、高运行速度的硬工况下工作，导致了工具运行困难。因此，为了提高金刚石工具的运行性能，在填充料中增添了细金属末。这些金属沫可以使加工区的散热状况得到改善。
在抛光工具构成的另一种方案中，填充料使用的是份重(质量单位)为5至8 0的二氧化铈与胺基塑料-热固性模压塑料(以脲素甲荃树脂、碳酸胺甲荃树脂、密胺甲荃树脂或碳酸胺密胺甲荃树脂为基础)的混合物和/或二氧化铈与酚荃塑料-热固性模压塑料(以甲荃树脂为基础)的混合物，同时二氧化铈与胺基塑料和/或酚荃塑料的比例为1∶(0.1-10)。单独使用二氧化铈、胺基塑料或酚荃塑料作为填充料不能达到预期的结果。仅使用二氧化铈作为填充料制造金刚石抛光工具会导致工具切削能力下降和表面腻塞。此外，由于二氧化铈在制造金刚石抛光工具的材料中容易板结，结成的砾块会使工具的运行性能下降。如果仅使用胺基塑料或酚荃塑料作为填充料，则会导致金刚石料片的骨架强度变得非常高，这就要求工具运行时需要有较高的比压(单位压力)。最理想的结果是使用的数量为5-80的二氧化铈与胺基塑料和/或酚荃塑料的混合物，同时混合物中的比率为1∶(0.1-10)。使用这种混合物作为填充料以后，在提高抛光工具生产率的同时，还可以通过降低加工区比压大大提高加工质量。在使用这种混合物时，完全不会在各种成分混合过程中形成砾块。
在制造抛光工具的材料中，使用金刚石粉作为磨料和使用刚玉、碳化硅、碳化硼、氮化硼或其混合物作为辅助磨料可以从根本上提高工具的运行性能。同时，根据所要完成的任务的不同，金刚石粉与辅助性磨料在全部混合物中所占的比重可以在(0.01-10)∶(50-0.5)的范围内变化。这种广阔的变化范围使抛光工具能够满足各种不同的需要。在制造辅助片状抛光器件时，应当使用尽可能少的金刚石粉，而尽可能多地使用辅助磨料。相反，在制造主要片状抛光器件时，应主要使用金刚石粉，只用少量的辅助磨料。如上所述，可用作辅助磨料的材料有刚玉、碳化硅、碳化硼、氮化硼或它们的混合物。同时，所加工的材料硬度越大，所使用的辅助磨料强度就应越高。
料片形式的金刚石工具是按以下方式制造的。在对材料进行精心混合的同时，按下列顺序往环氧树脂中加入各种成分金刚石粉、填充料、甲酸、聚氢化硅氧烷和硬化剂。然后将这些材料进行混合，达到均匀的稠度。根据材料的总量和聚氢化硅氧烷的含量，将物料静置1-15分钟。然后按照配料加填到泡沫塑料铸模中。将物料在铸模中静置12-24小时，之后将金刚石料片从模子中倒出。其后将所得到的金刚石料片在60-110℃的温度下热处理0.5-4小时。
利用上述成分金刚石料片做成的抛光工具在实验室和生产条件下进行了试验，将其安装在cдп-100牌双面加工机床上对各种材料进行了加工。
现在以按上述构成制造的金刚石工具加工直径100毫米的硅质板的试验结果为例进行说明。抛光工具是外径500毫米、内径187毫米的金属平面卡板，上面使用二元胶粘着了直径16毫米、高6毫米的金刚石料片，每块板上粘着了210件金刚石料片。根据此项成果所做的金刚石料片是按照表1中的成分比例制成的表1
环氧树脂 100100 100 100 100 100 100 100 100 100硬化剂 7 7 7 7 6.5 6.510 5 6.5 6.5金刚石粉 0.1 30 5 533 5 5 3 5填充料玻璃磨料 20 20 20 50 105703030 30二氧化硅微粒- - 5 10 1.5- 5 5 - -石墨粉末2 2 5 51- 3 - 5 -铜粉2 - - 52- 2 - - -甲酸2 2 - -5 10 2 1 2 2聚氢化硅氧烷 0.4 4 2 223 3 3 1 1
材料单位产量(微米/分) 0.3 1.52 2.2 1.5 0.8 0.91 1.4 1.2表面粗糙度(纳米粗糙度) 25 20 157 10 2118 2224 22破坏层深度(微米) 3 22 0.5 0.5 1.5 1.8 1.7 1.4 1.6在我们的金刚石工具的构成中，对于份重为100的环氧树脂，聚氢化硅氧烷的量在0.44份重之间进行选择，在使用份重不足0.4的这种泡沫剂时，产生的泡沫非常少，这不能保证在使用这种构造的金刚石工具时达到预期效果。与此同时，在制造大孔隙金刚石工具时，不应采用份重超过4的聚氢化硅氧烷，因为这会导致金刚石工具的强度降低，使其抗磨性能严重下降。
在金刚石工具的组成中，叶酸理想的用量范围是1-10份重。如使用最低量的叶酸，释放出来的氢量也最少，而氢则在加工过程中对所加工的材料产生积极作用。如使用超过10份重的叶酸，就会导致环氧树脂聚合不充分，会命名制造出来的金刚石工具失去效能。
上述工具的试验是在以下的工作状态下进行的----平面卡盘转动速度(转/秒) 35----单位压力(千克力/平方厘米) 0.03使用文中所述的材料制成的金刚石工具(序号1)与传统构成的工具(序号2)在加工硅质板时的试验结果的对比如下
备注*在对传统构成的金刚石工具进行试验时，发现工具发生表面腻塞，并在加工时出现很深的划痕。这种情况在使用本文所述构成的工具进行试验时完全没有出现。
在发明描述第4和第5点所描述的复合式研磨料片的制造过程如下。单独准备和精心混合金刚石粉和辅助磨料。在室温下，按下列顺序向环氧树脂中加入仔细混合的成分金刚石粉与辅助磨料的混合物，二氧化铈与胺基塑料和/或酚荃塑料的混合物，聚氢化硅氧烷和聚乙烯聚胺。将材料混合到均匀稠度，使用计量器严格按照份量填入铸模。将盛有物料的铸模放置到气泡产生。在将盛有物料的铸模在室温下静置超过12个小时以后，将研磨料片从铸模中倒出，将其在摄氏70-90度的温度下热处理0.5-4个小时。
已经将使用这种成分制成的抛光工具已经装在CДП-100型双面研磨机床上，在实验室和生产条件下进行了试验，用其研磨了各种材料。现将使用这种抛光工具加工直径为100毫米的蓝宝石(青玉)盘的试验结果列在下面。这种抛光工具是外径500毫米、内径287毫米的铝质平面卡盘，在其表面使用二元环氧树脂胶粘着了直径16毫米、高6毫米的主要片状抛光器件和辅助片状抛光器件，每个平面卡盘上有420个料片。使用金刚石料片作为主要片状抛光器件，用“精密工序”有限责任公司(莫斯科市)生产的PT100P1型有机粘合剂粘着在平面卡盘上。这种料片金刚石粉的粒度为100/80微米。辅助片状抛光器件用的是根据本成果制成的研磨料片，其中各种成分的比例如表-2所示。
表2
环氧树脂 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100硬化剂 7 7 77 5 6.510 7 6.5 6.5含金刚石磨料 0.160 25 37 30 6155512 12其中金刚石粉 0.1 - 22 3 1 5 5 2 2刚玉 -60 20 20 - 20102510 10碳化硅 - - 3 15 15 20 -25 - -碳化硼 - - -- 12 10 - - - -氮化硼 - - -- - 10 - - - -填充料玻璃磨料20 1 20 20 - 4.51010 - -胺基塑料1010 20 20 40 0.540 52.5 -酚荃塑料10 - -- 20 - -15 25 45甲酸 - - -- - - - 1 - 2聚氢化硅氧烷 0.2 3 44 3 5 3 3 2 2
研磨成分的密度(克/立方厘米) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.0 1.0 1.0 1.0填充料的密度(克/立方厘米) 1.2 0.9 0.5 0.7 0.9 0.3 0.5 0.6 0.5 0.7
材料单位生产率(微米/分) 0.5 60 52 80 34284244 42.2表面粗糙度(纳米)0.02 0.280.300.32 0.12 0.14 0.1 0.12 0.03 0.04
备注1.在样本1、9和10中，主要片状抛光器件用的是ACM牌金刚石合成粉末，粒度为5/3微米，在样本2、3和4中，主要片状抛光器件中用的是粒度为50/40微米的AC4金刚石粉，在样本5、8中用的是粒度为20/14微米的AC4金刚石粉。表-2中所涉及的辅助磨料的粒度根据主要片状抛光器件的粒度，为0.01-0.5不等。
2.在样本2、5、6中，主要片状抛光器件与辅助片状抛光器件的比例为1∶1，在样本4、7、8、9中，主要研磨绽片与辅助片状抛光器件的比例为4∶1，在样本1、3、10中，比例为1∶6。
以上的结果表明，根据此项成果制成的抛光工具具有很高的切削性能和优异的加工质量。
信息来源1. 1994年8月18日《国际发明分类法》B24B7/16，WO94/17956，优先权2. 1987年《国际发明分类法》B24D7/14，苏联作者证明书13119213. 1990年《国际发明分类法》B24D3/34，苏联作者证明书NO1465439
权利要求
1.一种抛光工具，该抛光工具带有固定着抛光器件的平面卡盘，各抛光器件之间含有磨料的填充料，该抛光工具的特征在于抛光器件采用的是料片形式，填充料的密度根据研磨料片的密度确定，在0.2-0.8之间，而填充料中磨料的粒度则根据研磨料片磨料的粒度确定，在0.01-0.5之间。
2.如权利要求1所述的抛光工具，其特征在于，各个研磨料片间的填充料采用了辅助片状抛光器件的形式，料片固定在平面卡盘表面。
3.如权利要求2所述的抛光工具，其特征在于，主要片状抛光器件和辅助片状抛光器件数量的比例在1∶6到4∶1范围内选定.
4.如权利要求1所述的抛光工具，其特征在于，在研磨料片中的所有空隙中都放有填充料，填充料用的是加有磨料与细分散胺基塑料和/或酚荃塑料混合物的泡沫环氧树脂，而磨料与胺基塑料和/或酚荃塑料的数量比则根据泡沫环氧树脂的量确定，分别为15％-30％和10％-40％。
5.如权利要求4所述的抛光工具，其特征在于，填充料的密度根据研磨料片的密度，在0.05-0.2之间确定。
6.一种用于抛光工具的组合物，该组合含有环氧树脂、含金刚石的磨料、硬化剂和填充料，该组合物还含有聚氢化硅氧烷，各种成分的含量(份重)如下环氧树脂 100硬化剂5.0-10含金刚石磨料 0.1-60填充料5.0-80聚氢化硅氧烷 0.2-5.0
7.如权利要求6所述的用于抛光工具的组合物，其特征在于，它另外含有1.0-10.0份重作为功能添加剂的叶酸。
8.如权利要求6或7所述的用于抛光工具的组合物，其特征在于，使用玻璃磨料混合物作为填充料，这种混合物是用不低于70％的二氧化铈、10-100纳米的二氧化硅微粒、石墨粉和细分散金属粉制成的。
9.如权利要求6所述的用于抛光工具的组合物，其特征在于，填充料使用的是二氧化铈与胺基塑料—热固性模压塑料(以脲素甲荃树脂、碳酸胺甲荃树脂、密胺甲荃树脂和/或碳酸胺密胺甲荃树脂为基础)的混合物和/或二氧化铈与酚荃塑料—热固性模压塑料(以甲荃树脂为基础)的混合物，同时二氧化铈与胺基塑料和/或酚荃塑料的比例为1∶(0.1-10)。
10.如权利要求6所述的用于抛光工具的组合物，其特征在于，磨料用的是金刚石粉和辅助性磨料(刚玉或碳化硅或碳化硼或氮化硼或它们的混合物)的混合物，同时金刚石粉与辅助性磨料在混合物中的比例关系是(0.01-10)∶(50-0.5)(份重)。
全文摘要
本发明涉及一种抛光工具和用于制造所述工具的组合物。本发明可用于各个产业，用以加工蓝宝石、水晶、陶瓷、玻璃制品、半导体以及其它难以加工的材料构成的微型和大型物品，可以在无须预先附着待加工零件的情况下在双面加工机床上进行加工。本发明的工具包含有平面卡盘，该卡盘上固定着一些小球状的研磨部件，各研磨部件的空隙间放有研磨剂。所述研磨剂的密度和粒度根据研磨部件的密度和粒度的不同相应为0.2－0.8和0.01－0.5。本发明的组合物包括环氧树脂、含金刚石磨料、硬化剂、填充料和聚氢化硅氧烷。其中聚氢化硅氧烷是为了在制造工具时与硬化剂反应而形成气泡。采用本发明可以制成具有高度切削性能和保障优良加工质量的抛光工具。
文档编号B24D7/06GK1473094SQ01817877
公开日2004年2月4日 申请日期2001年10月17日 优先权日2000年10月24日
发明者弗拉基米尔·斯杰潘诺维奇·孔德拉坚科夫, 弗拉基米尔 斯杰潘诺维奇 孔德拉坚科夫 申请人:弗拉基米尔·斯杰潘诺维奇·孔德拉坚科夫, 格兰德技术有限公司, 弗拉基米尔 斯杰潘诺维奇 孔德拉坚