[发明专利]一种用于加工硬脆材料的抛光轮及其制备方法

说明书

本发明提供一种用于加工硬脆材料的抛光轮及其制备方法。本发明方法包括如下步骤：取无纺布作为抛光层基体，利用表面活性剂清洗无纺布，之后依次经过去离子水、无水乙醇洗涤，最后烘干；将已筛好磨粒、分散剂、添加剂、去离子水中混合、搅拌后加入偶联剂，并放入一定温度的水浴中持续搅拌、振动；将烘干的无纺布放入基液中浸渍，在一定温度的水浴状态下缓慢均匀搅拌一定时间，烘干；将烘干后的无纺布放入模具中，压制一定时间，制得抛光层。本方法工艺简单，成本低廉，易于实现和推广。

技术领域

本发明涉及一种精加工工具，尤其是一种抛光加工用的含磨料抛光轮，具体地说是一种用于加工硬脆材料的抛光轮及其制备方法。

背景技术

工程陶瓷、光学玻璃、半导体晶片等硬脆材料有高硬度、高强度、高脆性、低密度、耐磨损、耐腐蚀、化学稳定性好等特点，广泛应用于航空航天、精密光学仪器等军民仪器装备和半导体领域中。无论是用于国防领域的仪器设备的工程陶瓷、光学玻璃，还是用于半导体行业的晶片，对其表面加工完整性和加工精度都有很高的要求。将硬脆材料加工出理想的表面质量，通常由游离磨料抛光工艺保证。在游离磨料抛光时，所采用的抛光垫中无磨料，不能对工件进行材料去除，需配合游离的磨料使用。然而，游离磨料抛光存在加工效率低、磨料损耗量大、加工成本高等问题。固结磨料抛光技术是在传统游离磨料抛光技术上改进和发展起来的，通过结合剂将离散磨料制成具有一定形状和强度的抛光垫，采用抛光垫抛光工件的方法。现有的固结磨料抛光垫是将磨料混合于高聚物以及分散介质中，通过高聚物的固化技术，制备成所需的抛光垫。

申请公布号为CN 102267105A的中国发明专利申请公开一种含铁固结磨料研磨抛光垫，其中，游离磨料采用树脂结合剂把持，通过改变抛光垫中铁粉的含量调节抛光垫的硬度和自锐性。然而抛光垫中未考虑到气孔的设置，在抛光过程中无法排屑，容易造成工件的划伤。申请公布号为CN 111216037A的中国发明专利申请公开一种固结磨料抛光垫结构及其制备方法，磨料被树脂结合剂包裹形成磨料层，在磨料层添加碳酸氢钠作为造孔剂，添加少量细丝纤维作为磨料层的骨架，支撑磨料层强度。然而当磨料粒径达到微米亚微米尺度时，磨料大部分被树脂结合剂包裹，抛光能力弱，材料去除率低。上述固结磨料抛光垫均存在气孔率低、易堵塞、工艺制备复杂，细粒度磨料抛光垫材料去除率低等问题，亟需解决。

发明内容

本发明的目的是针对现有固结磨料抛光垫气孔率低、易堵塞、无法制备细粒度磨料抛光垫等技术问题，而提供一种用于加工硬脆材料的抛光轮的制备方法。发明一种用于加工硬脆材料的抛光轮及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种用于加工硬脆材料的抛光轮，包括抛光层、抛光轮基底。所述抛光轮基底其下表面与机床相连，上表面与抛光层通过胶水粘结相连；抛光层，用于抛光硬脆材料，包含磨料、无纺布、添加剂、气孔。

本发明的抛光轮由于无纺布中的纤维随机分布交错形成大量的气孔，具有较大的排屑空间，避免工件在抛光过程中造成划伤。磨料由偶联剂固结在无纺布的纤维表面，都可有效参与工件抛光，抛光轮中磨料利用率高。添加剂可促使工件在抛光高温、高压的环境下发生化学反应，提高加工效率、工件表面加工质量。本发明可制备纳米级固结磨料抛光轮，加工后的工件表面质量高，亚表面损伤低。

本发明抛光轮的制备方法的具体技术方案为：

S1、无纺布清洗：将无纺布作为抛光层基体，使用表面活性剂对其进行清洗，之后依次经过去离子水洗涤，无水乙醇洗涤，最后热烘箱烘干；

S2、基液制备：将一定比例的磨料、分散剂、去离子水、添加剂混合均匀后加入一定比例的偶联剂，之后在一定温度的水浴中持续振动、搅拌一定时间，得到基液；

S3、无纺布浸渍：将S2制得的基液放入一定温度的水浴中，再将S1所得无纺布放入所述基液中浸渍且缓慢均匀搅拌一定时间，最后热烘箱烘干；