粘结研磨制品和碾磨方法_5

文档序号:9277643阅读:来源:国知局
如通过部件数/修整所估量。根据另一实施例,相比于常规金属粘结研磨制品,碾磨效率的增加为至少约20%,如至少约30%,至少约40%,或甚至至少约50%。特别地,这种常规金属粘结研磨制品可包括最先进的制品,如可得自圣戈班公司(Saint-Gobain Corporat1n)的 G-Force and Spector 牌研磨制品。在特定情况中,如通过部件数/修整所估量的碾磨效率的增加可在约10%至约200%之间,如大约20%至约200%之间,约50%至约200%之间,或甚至约50%至约150%之间的范围内。在特定实施例中,当碾磨具有低断裂韧性的工件(例如氮化硅)时,本文所述的研磨制品可具有至少约5,至少约10,至少约15,至少约20,至少约25,或甚至至少约30部件/修整的如通过部件数/修整所估量的碾磨效率。应了解,在本文所述的碾磨条件下在本文所述的工件上可获得这种改进。特别地,可在保持本文所述的其他碾磨参数的同时获得碾磨效率的这种改进。例如,也可在具有如本文所述的降低的最大碎片尺寸的同时获得碾磨效率的改进。
[0091]另外,本文的实施例的粘结研磨制品可具有通过磨损速率而在工业中估量的碾磨性能的改进,所述磨损速率为研磨制品在碾磨过程中经历的磨损的量度。根据一个实施例,本文的实施例的粘结研磨本体可具有磨损速率的改进,使得研磨制品以比常规金属粘结研磨制品的磨损速率低至少5%的速率磨损。根据另一实施例,相比于常规金属粘结研磨制品,磨损速率低至少约8%,如至少约10%,至少约12%,或甚至至少约15%。在特定情况中,磨损速率的改进可在约5%至约100%之间,如约5%至约75%之间,约5%至约60%之间,或甚至约5%至约50%之间的范围内。应了解,在本文所述的碾磨条件下在本文所述的工件上可获得这种改进。
[0092]本文的实施例的研磨制品所显示的碾磨性能的另一显著改进包括保持或甚至增加可用碾磨速率,并同时改进工件品质,如本文所述。碾磨速率为在不牺牲表面光洁度或超过机器或粘结研磨制品的碾磨功率的情况下将工件成形的速度。根据一个实施例,本文的实施例的粘结研磨本体可具有碾磨速率的改进,使得研磨制品以比常规金属粘结研磨制品快至少5%的速率碾磨。在其他情况中,相比于常规金属粘结研磨制品,碾磨速率可更大,如大至少约8%,至少约10%,至少约12%,至少约15%,至少约20%,或甚至至少约25%。对于本文的某些粘结研磨制品,碾磨速率的改进可在约5%至约100%之间,如大约5%至约75%之间,约5%至约60%之间,或甚至约5%至约50%之间的范围内。应了解,在本文所述的碾磨条件下在本文所述的工件上可获得这种改进。
[0093]特别地,可在保持本文所述的其他碾磨参数的同时获得碾磨速率的这种改进。例如,可在也具有如本文所述的初始碾磨功率的有限增加、如本文所述的表面光洁度的有限变化,以及如本文所述的有限磨损速率的同时获得碾磨速率的改进。
[0094]应注意如本文所述的性能特性可根据周边插入碾磨测试操作获得。如本文所用,周边插入碾磨操作在Agathon 400Combi CNC机上在2英寸/min的粗料(rough)进料速率和1.0英寸/min的精修(finish)进料速率下使用氮化娃工件进行。研磨本体被置于杯状形状的碾磨轮上。轮在85003??11下操作,切割深度为0.025英寸。当在周边插入碾磨测试操作的条件下操作时,可获得本文描述的所有碾磨特性和性能参数。
[0095]本文的粘结研磨本体显示出与常规金属粘结研磨制品不同的组成和碾磨性质。本文的实施例的粘结研磨本体显示出有效碾磨的改进寿命,需要比其他常规金属粘结研磨本体显著更少的修整,并具有相比于最先进的金属粘结研磨本体改进的磨损性质。此外,本文的实施例涉及磨粒的特定方面。应注意,磨粒的尺寸和/或浓度可对本文的实施例的粘结研磨体系的性能和可成型性具有显著影响。例如,在某些情况中,如果磨粒的尺寸过大,则粘结研磨体系的可成型性可为不利的,且研磨制品的性能降低(即在碾磨过程中和碾磨之后的高碾磨力、振动和差的工件表面品质)。而且,如果磨粒的尺寸过小,则粘结研磨体系的性能也可受限。同样地,如果粘结研磨本体中的磨粒的含量过大,则体系可能难以成型为粘结研磨本体。此外,如果磨粒的含量过小,则性能可能受限。
[0096]此外,据信本文的粘结研磨本体的形成过程的特定方面是某些组成和微结构特征的原因。本文的实施例的粘结研磨本体包括可归因于形成过程的特征组合,并促进改进的碾磨性能,包括例如活性粘结组合物、活性粘结组合物的特定相和这些相的特定位置、孔隙的类型和量、磨粒的类型和量和尺寸、填料的类型和量、颗粒与粘结剂的比例、磨料与粘结剂的比例,和某些组分的机械性质(例如断裂韧性)。在特定实施例中,已出乎意料地发现,如本文所述的粘结研磨本体在周边碾磨(甚至包括K-刃背操作)之后显示出显著改进的工件品质,即降低的碎片数和尺寸。例如,通过具有如本文所述的磨粒的临界平均尺寸,断裂韧性小于6MPa m0.5的脆性工件可在周边插入碾磨操作过程中显示出碎片数或碎片尺寸的显著改进,并同时保持和甚至改进碾磨性能(如碾磨效率和磨损速率)。完全预料不到且出乎意料的是临界磨粒尺寸产生这些结果。例如,预期使用比美国专利申请公布N0.20120055098的实施例更小的磨粒尺寸会不成功,因为这会降低研磨本体所显示的力/粒子,从而当施加足够的力以显示例如可接受的材料去除速率、进料速率或其他加工特性时,研磨本体将粉碎或工件将从其固定器中被推动。此外,在更细的磨粒尺寸的情况下,更少的磨粒暴露于粘结材料。当存在不足的砂粒暴露时,由接触工件的粘结材料所导致的另外的摩擦分量可能变得显著。
[0097]在上文中,对具体实施例和某些组件的连接的提及为示例性的。应了解,提及组件为联接或连接的旨在公开所述组件之间的直接连接或通过一个或多个中间组件的间接连接以进行本文所述的方法。同样,如上公开的主题被认为是说明性的而非限制性的,所附权利要求书旨在涵盖落入本发明的真实范围内的所有这种修改、增强和其他实施例。因此,在法律允许的最大程度内,本发明的范围将由如下权利要求和它们的等同形式的最广允许解释确定,不应由如上【具体实施方式】限制或限定。
[0098]本公开不用于解释或限制权利要求的范围或含义。另外,在前述描述中,为了简化本公开,各个特征可在单个实施例中组合在一起或进行描述。本公开不解释为反映如下意图:所要求保护的实施例需要除了在每个权利要求中明确记载之外的更多的特征。相反,如如下权利要求所反映的,本发明的主题可涉及比所公开的实施例中的任意者的全部特征更少的特征。
[0099]项目1.一种构造为碾磨断裂韧性小于约6MPa.m°_5的工件的研磨制品,其包括本体,所述本体包括包含于粘结材料内的磨粒,所述粘结材料包括金属,其中所述本体包括至少约1.3的VAe/VBMK,其中VAe为本体的总体积内的磨粒的体积百分比,Vbm为本体的总体积内的粘结材料的体积百分比,其中所述磨粒具有约I至约45微米的平均粒度。
[0100]项目2.—种构造为在周边碾磨操作中碾磨工件的研磨制品,其包括本体,所述本体包括包含于粘结材料内的磨粒,所述粘结材料包括金属,其中所述本体包括至少约1.3的VAe/VBMK,其中VAe为本体的总体积内的磨粒的体积百分比,Vbm为本体的总体积内的粘结材料的体积百分比,其中所述磨粒具有约I至约45微米的平均粒度,且其中所述研磨制品具有杯状形状。
[0101]项目3.—种构造为碾磨断裂韧性小于约6MPa.m°_5的工件的研磨制品,其包括本体,所述本体包括包含于粘结材料内的磨粒,所述粘结材料包括金属,其中所述本体包括至少约1.3的VAe/VBMK,其中VAe为本体的总体积内的磨粒的体积百分比,Vbm为本体的总体积内的粘结材料的体积百分比,其中在工件的至少边缘上的周边插入碾磨测试操作之后,工件的边缘具有小于约0.0025英寸的最大碎片尺寸。
[0102]项目4.一种从工件上去除材料的方法,其包括提供断裂韧性小于约6MPa.πι°_5的工件;使用研磨制品从工件的至少边缘上去除材料,其中所述研磨制品包括本体,所述本体包括包含于粘结材料内的磨粒,所述粘结材料包括金属,其中所述本体包括至少约1.3的vAe/vBMK,其中V Ae为本体的总体积内的磨粒的体积百分比,V BM为本体的总体积内的粘结材料的体积百分比,其中所述磨粒具有I至45微米的平均粒度。
[0103]项目5.—种从多个工件上去除材料的方法,其包括提供断裂韧性小于约6MPa.m°_5的多个工件;使用研磨制品在至少5个工件上进行连续周边碾磨操作,其中在连续周边碾磨操作之间不修整研磨制品的情况下进行所述连续周边碾磨操作,其中在进行周边碾磨操作之后,所述多个工件具有小于约0.0025英寸的在工件边缘上的平均最大碎片尺寸。
[0104]项目6.根据前述权利要求中任一项所述的研磨制品或方法,其中所述粘结材料包含粘结材料的总体积的至少Ivol %,至少5vol %,至少14vol %,至少15vol %,或甚至至少18vol%的活性粘结组合物。
[0105]项目7.根据前述权利要求中任一项所述的研磨制品或方法,其中所述活性粘结组合物包含化合物,所述化合物包括金属或金属合金。
[0106]项目8.根据前述权利要求中任一项所述的研磨制品或方法,其中所述活性粘结组合物包含选自由如下组成的金属元素组的金属元素:钛、钒、铬、锆、铪、钨,和它们的组入口 ο
[0107]项目9.根据前述权利要求中任一项所述的研磨制品或方法,其中所述磨粒基本上由超磨料,特别是CBN或金刚石或它们的组合组成。
[0108]项目10.根据前述权利要求中任一项所述的研磨制品或方法,其中所述活性粘结组合物包含选自碳化物、氮化物、氧化物和它们的组合的化合物。
[0109]项目11.根据前述权利要求中任一项所述的研磨制品或方法,其中所述活性粘结组合物基本上由碳化钛组成。
[0110]项目12.根据前述权利要求中任一项所述的研磨制品或方法,其中所述活性粘结组合物设置于磨粒与粘结材料的界面处。
[0111]项目13.根据前述权利要求中任一项所述的研磨制品或方法,其中在所述粘结材料内的活性粘结组合物的一部分在磨粒与粘结材料之间的界面处至少部分围绕磨粒。
[0112]项目14.根据前述权利要求中任一项所述的研磨制品或方法,其中所述粘结材料包含在磨粒之间延伸的粘结柱(bond post),其中所述活性粘结组合物分布于所述粘结柱内。
[0113]项目15.根据前述权利要求中任一项所述的研磨制品或方法,其中所述磨粒包含超磨料材料。
[0114]项目16.根据权利要求15所述的研磨制品,其中所述磨粒基本上由金刚石组成。
[0115]项目17.根据前述权利要求中任一项所述的研磨制品或方法,其中所述磨粒具有不大于约44微米,不大于约40微米,不大于约38微米,不大于约36微米,不大于约34微米,不大于约32微米,不大于约30微米,不大于约28微米,不大于约26微米,不大于约24微米,不大于约22微米,或甚至不大于约20微米的平均粒度。
[0116]项目18.根据前
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