[发明专利]一种具有梯度功能的柱状棒料组合式研抛盘

说明书

本发明公开了一种具有梯度功能的柱状棒料组合式研抛盘，包括研磨基座和制备出的一系列弹性模量不同的细长的圆柱状的磨料棒，这些圆柱状的磨料棒的尺寸形状完全一致，将这些圆柱状的按照加工工件的要求排列在研磨基座上，形成一个磨料棒紧密排布的研抛盘。本发明结构简单、制备方便，加工质量高，加工效率高；本发明制备出的研抛盘不仅能够在研抛盘表面具备梯度式分布，在研抛盘的轴向也具有弹性模量的梯度式分布，便于各种不同的工件的加工。

技术领域

本发明涉及超精密加工技术领域，更具体的说，尤其涉及一种具有梯度功能的柱状棒料组合式研抛盘。

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的中国发明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。但是现有的梯度式研抛盘往往都是固定的梯度，在梯度固定下来后任意位置磨损过多都会对接下来的加工产生影响，且这些梯度式研抛盘都无法变更的进行更换和组合，从而导致了梯度式研抛盘仅能够适应一种工件的加工，很难针对不同的工件适应性的更改研抛盘的梯度分布。

发明内容

本发明的目的在于解决现有的梯度式研磨盘仅存在单一的弹性模量、研磨盘的功能单一、研磨盘修复繁琐、更换不方便以及无法适应多种不同工件进行研磨抛光加工的问题，提供了一种具有梯度功能的柱棒状料组合式研抛盘，能实现研抛盘表面以及上下的梯度式分布，方便不同工件的加工使用；实现研抛盘高效的加工效率、应用范围广泛，实现了精密加工领域的一大创新。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：一种具有梯度功能的柱状棒料组合式研抛盘，包括研磨基座和制备出的一系列弹性模量不同的细长的圆柱状的磨料棒，这些圆柱状的磨料棒的尺寸形状完全一致，将这些圆柱状的磨料棒按照加工工件的要求排列在研磨基座上，形成一个磨料棒紧密排布的研抛盘。