基于量块理念的梯度功能研抛盘的制备方法与流程

本发明涉及研抛盘的制备领域，更具体的说，尤其涉及一种基于量块理念的梯度功能研抛盘的制备方法。

背景技术：

量块是在长度计量工作中经常使用的计量器具。通过量块可以进行长度的量值传递，量块又可以作为计量标准器对长度计量测试仪器、量具、量规等进行检定，还可以直接测量和调整精密机床的夹具、刀具在加工中的定位尺寸或对精密机械零件尺寸的测量。

量块的分级是以量块长度相对于标称长度的偏差(即量块的长度偏差)划分的。在我国量块检定规程JJG146-2003中，按《长度计量器具(量块部分)检定系统JJG2056-90》的规定分为00、0、K、1、2、3共六级。量块的等主要是根据量块长度的测量不确定度划分的。在我国量块检定规程JJG146-2003中，按《长度计量器具(量块部分)检定系统JJG2056-90》的规定分为1、2、3、4、5、6共六等。

由我国量块检定规程JJG146-2003可见:0、1(K)、2、3级量块的长度偏差分别与3、4、5、6等量块长度的测量不确定度相当，因此在量块的使用中，一定‘等’的量块可以用相应‘级’的量块来代替。

同时，在制造领域，研磨和抛光作为精密加工工序，能实现光学元件、非晶薄膜衬底等高精密工件的高精度表面质量，但是相对于目前研磨和抛光的磨具，绝大多数还是保持着单一梯度分布，存在着很大的缺陷。磨料分布不均和材料去除不均等因素，使研磨后的工件面型精度较差，增加了后续工序的去除量，生产耗时耗力，且难以控制，维护成本较高；同时，在研磨和抛光不断转换的工序中，所能达到的加工效率较低，且很多经过加工之后的工件由于表面划痕较重，批量加工的蓝宝石基片很大一部分表面有粗、深划痕，需重新研磨抛光，从而导致返工，效率难以提高。

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的中国发明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。

因此，设计一种表面也采用梯度式分布且更换方便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。

技术实现要素：

本发明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，提出了一种基于量块理念的梯度功能研抛盘的制备方法，能够针对不同的工件实现研抛盘的快速制备，从而能够实现加工的高效性，同时提高表面加工的质量。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种基于量块理念的梯度功能研抛盘的制备方法，将传统的研磨盘分隔成多个一级环，并且将所有分割出的一级环分割成多个等级的二级环，所有的一级环和二级环形成具有多个梯度的等级库，根据加工工件的加工要求，从等级库中取出相应等级的环组合形成具有梯度分布的研抛盘。

进一步的，所述的一级环或二级环均在加工前提前制备好，加工时根据加工工件的加工要求，确定研抛盘上弹性模量的分布，在对应的位置放置相应等级的环制成连续的具有梯度分布的研抛盘。

进一步的，任意一个环在径向上呈现出弹性模量的梯度分布。

进一步的，所有的一级环的宽度相等。

进一步的，所有的二级环的宽度相等。

进一步的，所有环的厚度均相等。

进一步的，所述等级库中每个一级环和二级环均设有不同弹性模量的多个，且所有单个二级环的弹性模量呈梯度式分布。

本发明的有益效果在于：本发明实现了在一个研抛盘上可以同时完成研磨和抛光工序，提高了加工的效率；研抛盘的弹性模量在轴向和径向上都存在弹性模量的梯度式分布，工件更容易实现按需去除，提高加工表面的质量；基于量块的等级理念，创新的构建了一个研抛盘的等级库，可以实现抛光盘等级的实时和组合，替换方便，适应性好，能够针对任意工件组合出相应的研抛盘进行加工。

附图说明

图1是本发明梯度功能研抛盘的分级分等示意图。

图2是本发明单个一级环分等示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1和图2所示，一种基于量块理念的梯度功能研抛盘的制备方法，将传统的研磨盘分隔成多个一级环，并且将所有分割出的环分割成多个等级的二级环，所有的二级环形成具有多个梯度的等级库，根据加工工件的加工要求，从等级库中取出相应等级的环组合形成具有梯度分布的研抛盘。

所述的一级环或二级环均在加工前提前制备好，加工时根据加工工件的加工要求，确定研抛盘上弹性模量的分布，在对应的位置放置相应等级的环制成连续的具有梯度分布的研抛盘。

任意一个环在径向上呈现出弹性模量的梯度分布。

所有的一级环的宽度相等；所有的二级环的宽度相等；所有环的厚度均相等。所述等级库中每个二级环均设有不同弹性模量的多个，且所有单个二级环的弹性模量呈梯度式分布。

每个二级环分隔成多个宽度相等的三级环，并以此类推对每级环进行分割，根据分等概念，可以对整个研抛盘进行多次分级。

制造领域通常将研磨分为粗磨、细磨和精磨，将研磨与抛光两道工序集于一体后形成研抛盘后，就可以将研抛盘沿径向划分为四个级。在制备的研抛盘的时候，依照本发明的等级理念，将完整盘分割成环，制备出一个个环。

又由于加工材料为小尺寸蓝宝石，从满足蓝宝石的按需去除的要求角度，将每一级的环的宽度四等分，使得每一级对应四个等。同时，每一级对应下的等的细分环的弹性模量可以是不一样的，并且对等、级环批量制备，形成一个有规划的庞大等级库。

根据加工材料，在等级库里取出对应弹性模量的二级环组成相应的一级环，可以快速的形成具有满足加工材料所需的最匹配的梯度功能的研抛盘。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。