[实用新型]一种具有梯度功能的研抛盘的制备装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及研抛盘制备领域，更具体的说，尤其涉及一种具有梯度功能的研抛盘的制备装置。

背景技术

传统的利用研磨盘或研抛盘的加工方法将研磨和抛光工艺分开，使得由研磨过度到抛光时需要更换研抛盘，加工效率难以提高。同时，当前对研磨盘或研抛盘的制备都是一次性制成圆盘，且盘面磨削性质单一，加工很难达到所需的材料表面质量。

过去的几十年里，对材料的研究和发展主要集中在均匀材料上，即其整体结构和性能并不随空间位置而变化。随着学科的不断交叉发展，一种梯度功能材料的概念飞速兴起。所谓的梯度功能材料，(Functionally Gradient Materials，简称FGM)是在材料的制备过程中，选择两种或两种以上性质不同的材料，通过连续地控制材料的微观要素(包括组成、结构和空隙在内的形态与结合方式等)使其成分和组织都呈连续变化的新型材料。

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的中国实用新型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。

这些都表明了设计一种采用梯度式分布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。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决梯度研抛盘的制备问题，提供了一种具有梯度功能的研抛盘的制备装置，其制备效率高，制备效果好。

本实用新型通过以下技术方案实现上述目的：一种具有梯度功能的研抛盘的制备方法，包括如下步骤：

1)对研抛盘的表面进行梯度划分，将研抛盘表面划分成多个磨粒体积比相等的梯度区域，确定研抛盘表面梯度分布中的最大磨粒体积比和最小磨粒体积比；

2)分别配制出最大磨粒体积比的磨粒混合物和最小磨粒体积比的磨粒混合物；将最大磨粒体积比的磨粒混合物放置在第一混合装置中进行充分均匀搅拌，将最小磨粒体积比的磨粒混合物放置在第二混合装置中进行充分均匀搅拌；

3)分别通过连接第一混合装置出料口和第二混合装置出料口的导流管将混合料导入第三混合装置中，并且在分别两根导流管上设置用于控制第一混合装置出料口和第二混合装置出料口流量大小的第一流量阀和第二流量阀，通过控制两根导流管上第一流量阀和第二流量阀的开口大小控制第三混合装置中磨粒体积比；

4)首先确定第一个需要制备的梯度区域，并将该梯度区域内的磨粒体积比换算成最大磨粒体积比的磨粒混合物和最小磨粒体积比的磨粒混合物的比例，通过控制两根导流管上第一流量阀和第二流量阀的开口大小控制相应质量的两种磨粒混合物进入第三混合装置中；

5)将第三混合装置中的混合料进行充分均匀搅拌；并在第三混合装置的出料口下方设置制备台，将需要制备的研抛盘的基体放置于制备台内，并在制备台内设置分别控制研抛盘在X轴向移动、控制研抛盘在Y轴向移动和控制研抛盘的基体绕Z轴转动的三台电机；

6)第三混合装置的出料口处设置有用于控制该出料口流量和流速的第三流量控制阀；第三混合装置内的混合料经第三流量控制阀控制流量和流速后经过出料口注塑到研抛盘的基体上，并按照该梯度区域的形状分别控制三台电机移动，使得第三混合装置内的混合料均匀注塑到该梯度区域内，从而完成该梯度区域的制备；