本发明属于超硬材料砂轮均质烧结，特别涉及一种超硬材料砂轮均质烧结模具及烧结方法。
背景技术：
1、在半导体材料、液晶玻璃、蓝宝石等边缘倒边磨削加工过程中，随着工件厚度越来越薄，边缘表面质量的提高对于工件在后道工序（腐蚀、电镀、热处理等）的成品率起到了至关重要的作用。同时，随着市场竞争日趋白热化，用于倒边的金属结合剂、金属-树脂结合剂、金属-陶瓷结合剂等以金属为主结合剂的超硬材料砂轮的稳定性、一致性及寿命要求也越来越高。
2、倒边类砂轮均是圆周回转结构类砂轮，磨料层外圆主要负责参与实际磨削加工工作，磨料层主要采用烧结压机热压成型制程。砂轮环具有大厚度、窄环宽的特点，对于热压烧结工序很不友好。随着磨削质量要求的提高，采用传统烧结压机的烧制工艺生产的砂轮环磨料层圆周的密度、硬度、晶向结构存在一定的差异，该差异造成磨削晶圆过程中产生磨削力异常变化、磨削共振等问题，进而造成晶圆崩边、毛边、贝壳裂，砂轮超硬磨料过早脱落，寿命短等一系列问题。因此，超硬材料的大厚度、窄环宽砂轮环的材质均匀性成为一个亟待解决的难点和痛点。
3、传统烧结工艺主要存在以下问题：
4、传统热压烧结压机上一般采用单柱液压缸，如图1和图2所示，在热压烧结过程中，液压缸直接作用于上压环（下压环）。烧结有两种方式：定压热压烧结、定模热压烧结。在采用定压热压烧结模式下，外模套、内模柱在整个工艺过程中均不与散热板接触，不受压力，处于自由状态；在定模热压烧结模式下，外模套、内模柱在前期不与散热板接触，在上、下压环被压制至和外模套、内模柱端面齐平时，外模套和内模套与散热板接触。因散热板和外模套、内模柱不接触或在压制最后才受压接触，在砂轮环烧结过程中，易产生因辅助压环摩擦力不均或配合不一致产生上下压制不均的问题，同时，烧结压机采用上下散热板接触辅助压环带走热量来调整烧结温度区域，在烧结过程中外模套和内模腔只有在定模烧结后期才与散热板接触，烧结区域存在辅助压环降温速率和外模套、内模腔降温速率存在一定差异，进而辅助压环易受力不均产生崩裂等问题，造成砂轮环的受压不均、密度不一致，模具损耗严重等问题，造成产品质量差，资源浪费。
5、问题1：传统热压机液压缸对砂轮环整环施加一定的压力，因砂轮环不同位置投放的粉体体积存在一定的差异，经热压成型后，砂轮环毛坯不同位置的密度、硬度等属性存在一定的差异；
6、问题2：烧结压机采用的是电阻效应进行加热，砂轮环密度的不同导致各处的电阻存在梯度差，电阻加热时的温度场易存在一定的差异，同时，烧结压机采用水冷散热板接触压环带走热量的方式来调整烧结温度区域，在烧结过程中外模套和内模腔只有在烧结后期才与散热板接触，导致烧结区域的辅助压环降温速率和外模套、内模腔全过程降温速率存在一定差异，进而造成烧结毛坯的内部组织晶粒度、相结构、相分布、合金成分的分布产生一定的差异。
7、故需要设计一种关于金属结合剂、金属基复合结合剂砂轮环均质热压烧结方法，解决因压制密度不均、受热不均等产生的砂轮环圆周材质异常的问题。
技术实现思路
1、本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种超硬材料砂轮均质烧结模具及烧结方法，解决了因压制密度不均、受热不均等产生的砂轮环圆周材质异常的问题，避免了磨削受力不均、磨削共振、磨料层脱落异常等系列问题，同时保证了晶圆的稳定磨削，保证了晶圆表面质量和砂轮寿命。
2、为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：
3、一种超硬材料砂轮均质烧结模具，包括外模套、内模柱以及配设在模腔中的分体活块压环和辅助压环，且分体活块压环和辅助压环均对称布设在模腔的上下两端形成双缸双端面压制，粉料装填在两分体活块压环之间的模腔中；
4、而分体活块压环和辅助压环之间还均设有高强球状均压组织；
5、所述分体活块压环包括n个扇形块并组成完整的圆柱环体，且各扇形块沿轴向可移动；
6、压制时，采用上下成对配设的同向分式三杆液压缸分别对模具的上下端面施压压制。
7、所述同向分式三杆液压缸包括由外至内依次环形嵌套的第一液压缸、第二液压缸和第三液压缸以及相应配设在第一液压缸活塞杆末端的第一承压散热阀块和配设在第三液压缸活塞杆末端的第二承压散热阀块，且三个液压缸的进液、回液均独立控制；
8、第一液压缸用于对外模套施压，第二液压缸用于对辅助压环施压，第三液压缸用于对内模柱施压；
9、所述第一承压散热阀块和第二承压散热阀块上还均开设有用于散热的冷却回路，且二者的冷却液采取同一支路。
10、所述第一液压缸和第二液压缸结构等同设置，且均包括缸筒、配设在缸筒中的活塞组件和环形活塞杆以及进油口和出油口；
11、环形活塞杆和活塞组件连接处开有分油均压腔，且分油均压腔将缸筒中通过环形活塞杆隔开的油缸形成联通空间。
12、所述第二液压缸和第三液压缸出油口出接设的高压油管经开设在第一承压散热阀块上的承压供油连接管道引出。
13、所述冷却回路在第一承压散热阀块和第二承压散热阀块上均呈环形水道分布。
14、所述外模套内壁上套接有高强环形过渡套，所述内模柱外壁上也套接有高强环形过渡套。
15、所述第一承压散热阀块和第二承压散热阀块上还均设有隔热板，且隔热板布设于冷却回路上方并邻近活塞杆端。
16、一种超硬材料砂轮均质烧结模具的烧结方法，包括以下步骤：
17、a、装膜
18、（1）组装模具，将外模套和内模柱套接，并安装模具下面的辅助压环；
19、（2）将外模套、内模柱放置于垫块上，随后将高强球状均压组织放置于辅助压环上部；
20、（3）采用超声波震动器对高强球状均压组织进行均匀振实操作，并采用工装将下分体活块压环放置于模腔底部，称取粉体并均匀放置于模腔中，采用工装对磨料层取平均布；
21、（4）用工装将上分体活块压环放置于粉体上，放置高强球状均压组织并均布，最后放置上方的辅助压环；
22、b、热压烧结
23、（5）将组装好的模具放置于第二液压缸的工作台面上，
24、首先启动模具上下方的第一液压缸、第三液压缸，并设定压力p，待压力到达后，第一液压缸、第三液压缸停止工作，在压力作用下，外模套和第一液压缸活塞杆末端的第一承压散热阀块稳定接触，内模柱与第三液压缸活塞杆末端的第二承压散热阀块稳定接触；
25、（6）启动第二液压缸，在上下第二液压缸作用下带动上下辅助压环相向移动，作用力经过辅助压环传导至高强球状均压组织，高强球状均压组织将作用力分解至分体活块压环；
26、（7）压制完成后，上下第二液压缸的活塞杆回收，随后上下第一液压缸和第三液压缸启动回收，待到达设定位置后，取下模具，卸模，完成整个工序。
27、步骤（5）中第一液压缸和第三液压缸均采用双向自锁阀锁紧。
28、本发明的有益效果是：
29、（1）本发明公开了一种超硬材料砂轮均质烧结模具及烧结方法，通过对烧结模具的分体活块压环进行“微积分化”处理，采用上下成对配设的同向分式三杆液压缸分别对模具的上下端面施压压制，开发了砂轮环均匀密度、均匀受热的烧结工艺，实现金属结合剂、金属基复合超硬材料大厚度、窄环宽砂轮环的圆周均质烧结制造，解决了金属结合剂、金属基复合材料砂轮因圆周材质属性不均产生的磨削力不均、磨削共振，磨料脱落异常，晶圆表面质量差、砂轮不稳定、寿命短等系列问题。
30、（2）对分体活块压环进行“微积分化”划分，将整体压环分解成n个均布的活块，从单一整环受力面转变为n个受力面，保证每个受力面在压制过程中受力一致，传递至粉体的压强一致；因在实际实施过程中，每个受力面对应的磨料层的重量存在差异，对于重量较小的地方，压缩量就大，对于重量大的地方，压缩量就对应的小，n个均布的活块，可以保证每个受力面下对应的磨料层的密度保持一致；同时保证不同位置的感应电阻相对一致，继而烧结压机在每个位置形成的局部温度场保持一致。
31、（3）采用双缸双端面压制，采用上下液压缸对模具外模套和内模柱施加恒定压力，然后对粉体进行加压烧结工作的工艺流程，并将传统一端单杆液压缸改造成为同向分式三杆液压缸，内外圈缸杆用于模具外圈的固定和布局散热板的工作，中圈缸杆主要用于磨料层的加压压制工作，保证烧结过程中散热板和模具的紧密接触，形成稳定均布的温度循环路径。