[发明专利]一种超硬材料砂轮修整方法及装置

说明书

本发明公开了一种超硬材料砂轮修整方法及装置，首先，通过电火花加工对加工件的槽型初步修整，得到的初步修整后的加工件记为第一加工件：对加工件通过电火花加工模块中的第一电极、第二电极和第三电极依次进行粗加工、中加工和精加工；对第一加工件通过金刚石滚轮和修整砂轮的转印配合下进行精密修整；最后，对第二加工件采用金刚石滚轮作为修整工具，更换修锐砂轮对第二加工件进行精密修锐。本发明实现金属结合剂、复合结合剂等含金属具有导电属性的超硬材料砂轮的高效精密修整修锐，解决了超硬材料砂轮修整精度差、修锐精度差、加工效率等问题，实现了超硬材料砂轮精密槽型的槽型形状精度可控高效加工、精密修锐加工。

技术领域

本发明涉及砂轮修整技术领域，尤其涉及一种超硬材料砂轮修整方法及装置。

背景技术

超硬磨料砂轮是指以金刚石或立方氮化硼作为磨粒的砂轮。磨料硬度远远超过刚玉和碳化硅磨料的硬度，主要特点：硬度高、锋利度高、导热率高，磨削效率高，在同样使用条件下，磨削力比普通砂轮小，消耗的功率少，节约动力；由于磨削锋利，即使在磨削效率较高时，磨削区的温度也比普通磨具低，避免了工作表面烧伤、裂纹等缺陷，减少了塑性变形，保证了被加工工件的形状、尺寸、精度，并且大大提高了工件的使用寿命。金属结合剂、复合结合剂等含金属具有导电属性的超硬材料砂轮，主要有采用烧结法制造，其结合强度高，成型性好，耐高温、导热性和耐磨性好，使用寿命长，可承受较大的负荷，普遍用于玻璃、陶瓷、蓝宝石、硅片、碳化硅、砷化镓、锗晶圆、硬质合金等磨削方面。

液晶玻璃、蓝宝石、硅片、碳化硅、砷化镓、锗晶圆（后简称“工件”）倒角加工的目的是要消除工件边缘表面由于经切割等加工后所产生的棱角、毛刺、崩边、裂缝或者其他缺陷和各种边缘表面污染，保持工件边缘的几何形状一致，减少后续加工边缘崩角及破裂的机会，减少或消除尖角等形状因素造成的应力缺陷，改善工件边缘的机械形状，降低工件边缘表面的粗糙度，增加工件边缘的机械强度、减少颗粒的表面污染。经工件倒角加工后，其边缘表面（截面）一般呈现圆弧形（R-type）和梯形（T-type），倒角加工中为使工件具有较高的尺寸公差，同时边缘表面又具有较小的粗糙度Ra和不留有较深的表面应力损伤。以硅片倒角加工为例，倒角工序控制的主要技术参数有：工件的尺寸、边缘轮廓表面（表面无异样、均匀、对称）、定位面（参考面或切口）尺寸和表面质量（无凹坑、亮点、刀痕、裂纹、崩边等）等。

现有工件倒角过程中使用的主要设备为日本、韩国设备，采用的倒角砂轮也主要是日本、韩国生产制造，国内倒角砂轮加工制造落后，特别在高精度倒角砂轮加工方面，存在一定的差距。

金属结合剂、复合结合剂等含金属具有导电属性的超硬材料砂轮的磨料层主要采用金刚石400#-3000#和铜、锡、树脂、石墨、碳化硅等元素组成的结合体。其硬度高，耐磨性高，传统方式无法进行高精度、高效加工。具体的，以倒角砂轮为例，其外圆圆周布局这多道精密槽型，其具有硬度高、耐磨性高、保型性好等特点，近年来各国学者相继开展了应用特种加工方法修整金刚石砂轮的研究工作，主要有电解修整法、电火花修整法和复合修整法等。

其中，电解修整法速度快，但整形精度不高；电火花修整法整形精度高，既可整形又可修锐，但整形速度较慢；复合修整法有电解电火花复合修整法、机械化学复合修整法等，修整效果较好，但系统较复杂。但是结合目前国内市场长针对倒角砂轮的加工设备较少，较为常见的卧式电火花成型机床，该种类机床采用石墨做为电极，加工精度度，适合精度低的产品的加工，对于高精度的倒角砂轮国内没有现成的成品高精度机床，且因国外该方面处于保密状态，高精度倒角砂轮的精密加工是亟待解决的问题。