[发明专利]在加工件上形成光滑表面的方法

说明书

1.发明领域

本发明涉及一种用磨料制品对加工件表面进行精加工的方法。这类精加工对多种工业应用中如印刷、发动机零部件制造、机床、涂覆工具和切割工具等等的表面来讲是很重要的。

2.已有技术的说明

许多技术需要工件有精加工的表面，以使利用该工件的设备能够进行正常的工作。诸如轴颈、曲轴销、曲轴及凸轮轴等的发动机零件以及手术刀和印刷辊筒等等都需要精加工表面。精加工表面使切削精确、运行无振动、表面与表面的摩擦低以及零件寿命长。这种表面可以是平的或基本上是平的，也可是具有简单曲率即圆形、抛物形的、双曲线的或椭圆形的横截面，也可以是具有复杂曲率的如螺旋桨表面，或者这种表面有角形的边缘，比加工件可以有立体、棱锥形、刀刃等等的形状。人们已研制出了种种能把磨料对准表面的形状，使表面变得光滑的机器。已有技术的磨削设备和磨料成分公开在朗格的3,710,514号美国专利、韦伯的4,963,164号美国专利、苏朱基等人的4,984,394号美国专利、斯皮里托等人的5,040,337号美国专利、摩根的5,093,180号美国专利以及赖斯托科等人的5,131,926美国专利。在约翰逊的5,042,204号美国专利中，揭示了一种具有先进摆动头的精加工机床，摆动头用一种能产生连续一致的精密加工而不会磨损磨削工具无需重新排列磨削工具的磨削膜片材料。这些专利总的涉及用在超精加工旋转曲柄销、曲轴、凸轮轴或用在精加工切削刀具、航空发动机叶片、印刷辊筒等以在其上提供光整表面的装置和磨料。

用于精加工的两种常用类型的磨料制品包括粘结磨料和涂覆磨料。粘结磨料通过把磨料粒子结合在一起而形成，一般是通过模制工艺形成刚性磨料制品的。涂覆磨料用一种或一种以上的粘结剂把磨料粒子粘于基体之上。用在精加工工序的涂覆磨料一般是以环带、带或以盒形式提供的磨料卷带。市场上供应的精加工制品的例子包括“IMPERIAL”精密加工膜片(以下称IMFF)和“IMPERIAL”金刚石研磨膜片(以下简称IDLF)，这两种膜片均可从明尼苏达州圣保罗的3M公司购得。

结构式磨料制品已发展成为应用较广的磨料制品。皮珀等人的5,152,917号美国专利揭示了一种含有精确成形的磨料组合物的结构式磨料制品。这些磨料组合物包括许多磨粒和一种粘结剂。马西的5,107,626号美国专利揭示了一种用结构式磨料制品把一种构形加到工件表面的方法。

已有技术的精加工方法包含用一系列磨料制品磨削表面。最初，磨料制品用的是大尺寸的磨粒粒子，接下来磨料制品用的是小尺寸的磨料粒子。为了逐渐降低表面精加工的划痕的大小以达到所需要的标准，系列制品中磨料粒子的尺寸的这种降低通常是必须的。不同的初始划痕的大小需要用不同次数的磨料粒子尺寸的递减。对20微米左右大小的初始划痕，需要多达七个其磨料粒子尺寸递减的不同磨料制品才能加工成精加工表面。因此人们希望发展一种不用系列磨料制品而同样能得到光滑表面的较为简单的精加工方法。

                     发明概要

本发明提供一种精制或精加工工件的工艺。

本发明的工艺包括步骤：

(a)把一至少在其一个主要表面上具有精确成形的磨料组合物的结构式磨料制品与一工件表面相接触，所述工件表面是一个其上具有初始Ra值的划痕构形的表面，从而使得所述具有组合物的表面与所述工件表面接触；

(b)至少使所述工件或所述结构式磨料制品中的一个相对于另一个在第一磨削方向运动，而同时至少所述工件或所述结构式磨料制品中的一个相对于另一个在不平行于所述第一磨削方向的第二磨削方向运动，使得所述第二磨削方向与所述第一磨削方向交叉，而所述具有组合物的表面与所述工件表面之间保持接触，从而降低所述初始Ra值。

工件一般是圆柱形的，但也可以是其它形状的，比如棱镜形、叶形轮、板状、球形抛物面、锥体、截头锥体等等。一般来讲，工件表面的特点在于表面有初始Ra值的划痕构形，Ra小于20微米左右是比较好的，小于10微米左右更好，小于5微米左右最好。

结构式磨料制品包括一基体，在该基体上结合有至少一种磨料组合物，比较好的是一个阵列的磨料组合物。各磨料组合物包含许多形成精确确定形状的磨料粒子。附图简述

图1和2是用在本发明工艺的结构式磨料制品的截面图。

图3和4是用在本发明工艺的结构式磨料制品的扫描电子显微镜明片。图3是20倍照片，图4是100倍照片。

图5是结构式磨料制品在工件表面上进行精加工的一种设备的示意图。