精密金剛石砂輪的制造

人氣：145發(fā)表時間：2018-10-23【大中小】

    精密金剛石砂輪被廣泛應(yīng)用于各種硬脆性材料，如石材、玻璃、陶瓷、磁性材料、半導(dǎo)體材料等各種晶體材料的精密加工。各種硬脆性材料的精密磨削加工需要很高的表面質(zhì)量以及低的表面損傷，因此需要各種高性能的精密金剛石砂輪進行精密磨削加工。但金剛石的粒度降低到一定程度，精密金剛石砂輪的制造就存在很大的困難。本文主要介紹精密金剛石砂輪制造中磨料的分散與表面處理、結(jié)合劑的種類、砂輪結(jié)構(gòu)設(shè)計等。
    一、磨料的分散與表面處理
      精密金剛石砂輪所使用的磨料都是金剛石超細粉體，由于靜電作用，在砂輪制造過程中會發(fā)生團聚現(xiàn)象，使磨料非均勻分布，以致影響砂輪的磨削質(zhì)量。此外，超細粉體與結(jié)合劑的附著能力不強。導(dǎo)致磨料容易脫落，為解決這兩個問題，學者們對磨料的分散、增強磨料與結(jié)合劑的附著能力分別做了大量研究。
      為了解決金剛石微粉的分散問題，學者們有的用機械化學方法研究了水介質(zhì)中納米金剛石的分散方法，有的用石墨化、氧化法來解決納米金剛石的團聚問題，有的用超細粉碎機械化學法進行納米金剛石硬團聚體的解聚研究，最終制得了粒度分布在100nm以內(nèi)、平均40nm可長期穩(wěn)定的水介質(zhì)納米金剛石懸浮液。另外，學者們發(fā)現(xiàn)金剛石磨料經(jīng)過表面處理后，可以提高磨粒與結(jié)合劑的附著力，同時砂輪的自銳性也有所提高，從而提高砂輪的磨削效率和壽命。
    二、結(jié)合劑的種類常用的結(jié)合劑有樹脂、陶瓷、金屬結(jié)合劑。
       樹脂結(jié)合劑砂輪具有自銳性好、有彈性、拋光性能優(yōu)良等優(yōu)點，其種類有環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚乙烯醇、氨基甲酸乙酯樹脂等，學者們采用高流動性耐熱樹脂研制出具有獨立氣孔的高濃度低損傷樹脂結(jié)合劑精密金剛石砂輪，日本某專利產(chǎn)品提出以液體環(huán)氧樹脂作為結(jié)合劑制造多孔樹脂結(jié)合劑砂輪，可以提高砂輪的磨削性能。陶瓷結(jié)合劑精密金剛石砂輪具有剛性強、耐熱性好、耐腐蝕性強、不易堵塞發(fā)熱、磨削效率高、修整方便等優(yōu)點，曾經(jīng)有學者采用低熔點結(jié)合劑通過低溫加熱來防止金剛石磨粒在燒結(jié)過程中出現(xiàn)石墨化，成功制出了多孔陶瓷結(jié)合劑金剛石砂輪。金屬結(jié)合劑精密金剛石砂輪具有硬度高、對磨料把持力好等優(yōu)點。
    三、精密金剛石砂輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計
      近年來，學者們?yōu)榱颂岣呒庸ば剩?jié)省生產(chǎn)時間，對砂輪的結(jié)構(gòu)作了一些創(chuàng)新設(shè)計。日本三菱公司為改善硅片的平面度，在磨粒層上設(shè)立切縫，并采用花瓣型磨粒層，從而改善了磨削過程中硅片中心部分的冷卻效果，提高了砂輪的使用壽命。德國某公司研制了如下圖所示的牙形排列的伸縮式組合砂輪結(jié)構(gòu)，A、B分別是細粒度和粗粒度砂輪塊，通過砂輪塊A的伸縮實現(xiàn)精磨和粗磨，相應(yīng)提高了硅片的加工效率和加工精度。