[发明专利]自粘结的泡沫磨料物品以及使用此类物品的机加工

说明书

技术领域

以下内容涉及用于机加工的磨料物品并且更具体地涉及泡沫物品在机加工过程中的用途。

背景技术

用于机加工应用的磨料典型地包括粘结的磨料物品以及涂覆的磨料物品。涂覆的磨料物品通常包括一种分层的物品，该物品包括一个背衬和一个磨料涂层以将磨料颗粒固定在背衬上，其最常见的例子是砂纸。粘结的研磨工具由处于轮状、盘状、段状、镶嵌针状、磨石状以及其他工具形状(它们可以被安装在一个机加工装置上，例如一个磨床或抛光装置)的形式的硬的、并且典型是整体的、三维的磨料复合材料组成。此类粘结的研磨工具通常具有三个相，包括磨料颗粒、粘结剂材料、以及孔隙性。

已经显示在粘结的磨料结构内某些量值的孔隙性可以改善机加工效率并且保护被机加工的工件免于热或机械的损伤。然而，制造限制以及机械特性的要求(例如，强度)限制了孔隙性的百分比，它进一步取决于砂砾的尺寸、附聚的磨料颗粒的存在、以及粘结剂材料的类型。

制造技术包括在粘结的磨料的形成中使用成孔物，如玻璃泡、有机物、以及类似物，因为由磨料颗粒的规则填装所产生的自然孔隙性一般不足以实现高的孔隙性。然而，此类成孔物趋向于形成闭合的孔而不是适合用于改善机加工效率的开放的孔隙性。实际上，过度的闭合孔隙性的产生可能增大了为了有效的材料去除所必须的机加工的力并且增加了对工件的热损伤。此外，使用某些成孔物可能要求一个减法(subtractive)过程，其中这些成孔物是成型过程中磨料物品的“烧尽物”，这引起了其他制造障碍。

发明内容

根据一个实施方案，一种机加工方法包括提供一种具有工作表面的工件，并且通过使一种磨料相对该工作表面移动来从该工作表面上去除材料，其中该磨料包括一个泡沫磨料本体，该本体由多个磨料颗粒以及至少约66vol％的孔隙性组成。该孔隙性可以是在75vol％与95vol％之间的范围内，或者更特别是在约77vol％与约90vol％之间的范围内。在某些实施方案中，该孔隙性为至少约75vol％、至少约80vol％、或至少85vol％。另外，这些孔可以具有至少约1微米的平均尺寸，并且在尺寸上在约10微米与约2000微米之间的大范围上变化。在某些例子中，该自粘结的泡沫磨料本体可以具有大的孔分数PF_x(代表在该泡沫磨料物品内具有的平均直径大于“x”微米的孔的分数)意义上的特征。在具体的实例中，该自粘结的泡沫磨料物品具有的PF₃₀₀在约15％与约50％之间的范围内。在一种这样的情况下，该PF₃₀₀为至少约20％、或至少约25％、或甚至至少约30％。在其他示例性的物品中，该自粘结的泡沫磨料本体具有的PF₄₅₀(即，具有的平均大小大于450微米的孔的分数)在约5％与约30％之间的范围内。在更特别的例子中，PF₄₅₀为至少约10％，如至少约12％、或甚至至少约15％。在一种具体的构型中，该泡沫磨料物品具有的PF₇₅₀在约1％与约10％之间的范围内。在某些其他的实施方案中，PF₇₅₀是不大于约8％、不大于约5％、或甚至不大于约2％。

这些磨料颗粒可以选自下组的材料，该组的构成为：氧化物类、硼化物类、氮化物类、碳化物类、以及它们的任何组合。在某些其他的情况下，这些磨料颗粒是氧化铝和碳化硅，并且在一些情况下该泡沫磨料本体可以必要地由氧化铝或碳化硅组成。

该自粘结的泡沫磨料本体可以具有不大于约60mm的厚度。此外，该自粘结的泡沫磨料本体可以具有在约0.3g/cm³与1.35g/cm³之间的范围内的密度，例如该密度为不大于约1.2g/cm³、或不大于约1.0g/cm³。该磨料本体还可以对其孔隙性体积而言是强的，使得例如该自粘结泡沫的磨料本体的破裂模量(MOR)是在约1MPa与约20MPa之间的范围内。例如，在某些构型中，该MOR为至少约5MPa、或至少约8MPa。