專利名稱：冰凍固結磨料拋光墊承載裝置及其拋光墊的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種精密加工裝置，尤其是冰凍固結磨料拋光墊的承載裝置及其拋光 墊，具體地說是一種既能夠為冰凍固結磨料拋光墊提供足夠的剛度，又能使得冰凍固結磨 料拋光墊融化速率得到均勻控制的冰凍固結磨料拋光墊承載裝置及其拋光墊。
背景技術：
冰凍固結磨料拋光盤是使用冰作為結合劑，將拋光磨料制備成膠體凍結，屬于低 溫拋光技術。在低溫環境中，可以減少已加工表面的殘余應力、微觀裂紋和表面損傷等。由 于冰凍固結磨料的特殊性質，不能直接將冰凍磨料置于拋光機上直接對材料進行加工。因 此需要一個承載裝置將冰凍固結磨料拋光盤凍制在其之上。承載裝置主要有兩種形式，一 種為由鑄鐵制成，另一種為聚四氟乙烯。而這兩種承載裝置都有著自己不可避免的缺陷。鑄 鐵制成的冰凍固結磨料拋光盤承載裝置雖然有較大的剛度，但是由于鑄鐵是熱的良導體， 使得冰凍固結磨料拋光盤的融化速率過快且不穩定。另外，普通的聚四氟乙烯制成的冰凍 固結磨料拋光盤的承載裝置雖然傳熱慢，但是由于剛度差，當冰凍固結磨料拋光墊的偏心 距大到一定程度時，由于壓頭壓力的作用，使得整個拋光盤發生翹曲，使得拋光效果變差。綜上所述，對于冰凍固結磨料拋光工藝中冰盤承載裝置存在的問題，急需一種既 能夠提供足夠的剛性，又可以使得冰凍固結磨料拋光墊不至于快速融化的新型承載裝置。
發明內容
本發明的目的是針對現有的利用鑄鐵制造的承載裝置存在融化速度過快壽命短， 而非金屬材料制造的承載裝置存在剛度差，拋光效率差的問題，設計一種既能延長冰凍固 結磨料拋光墊使用壽命又能保證一定剛度的冰凍固結磨料拋光墊承載裝置，同時設計一種 兼具剛度和散熱均勻的拋光墊，以適應冰凍固結磨料拋光工藝的要求。本發明的技術方案之一是一種冰凍固結磨料拋光墊承載裝置，其特征是它由剛度提供層ι和隔熱層2組成，隔熱 層2的一面與剛度提供層1相連，隔熱層2的另一面與形成拋光盤3的冰凍固結磨料層相 連，隔熱層2的導熱系數小于剛度提供層1的導熱系數。所述的剛度提供層1和隔熱層2的直徑相同。所述的剛度提供層1為金屬材料制品，它的整體形狀呈“翼形”結構。所述的隔熱層2為高分子隔熱材料制品。所述的隔熱層2與拋光盤3相連的一面上設有直徑呈等差分布的多個環形燕尾型 溝槽4或者均勻對稱布置的圓孔陣5，形成拋光盤3的冰凍固結磨料層充填伸入所述的環形 燕尾型溝槽4或圓孔陣5中。所述的隔熱層2通過螺栓與剛度提供層1相連；剛度提供層1設有與動力軸相連 的連接螺孔。所述的隔熱層2與剛度提供層1通過相配的燕尾形結構相連；剛度提供層1設有與動力軸相連的連接螺孔。本發明的技術方案之二是一種帶有隔熱層的冰凍固結磨料拋光墊，其特征是它主要由剛度提供層1、隔熱層2及 拋光盤3組成，所述的隔熱層2位于剛度提供層1和拋光盤3之間，隔熱層2的一面與剛度 提供層1相連，隔熱層2的另一面與形成拋光盤3的冰凍固結磨料層凍結相連，在隔熱層2 與拋光盤3相連的一面上設有供冰凍固結磨料層滲入以便通過凍結使隔熱層2與拋光盤3 相連的直徑呈等差分布的多個環形燕尾型溝槽4或者均勻對稱布置的圓孔陣5。本發明的有益效果1、在冰凍固結磨料拋光過程中，由于剛度提供層1提供所需要的剛度，即使隨著偏心 距的增大，也不會產生冰凍固結磨料拋光盤發生翹曲和震蕩，保證了拋光的效果。2、在冰凍固結磨料拋光過程中，由于隔熱層的導熱系數小、傳熱慢等特點，使得冰 凍固結磨料拋光墊的融化速率減慢，得以均勻控制，可減少冰凍固結磨料拋光的材料浪費， 提高拋光效率。3、剛度提供層整體形狀為“翼形”，而并沒有采用傳統的圓柱形，這樣既節省了材 料又增加了支撐的穩定性，且易于去除外膜。4、隔熱層上加工有燕尾形溝槽，解決了冰凍固結磨料拋光墊在凍制過程中定位問 題，并且能夠防止拋光墊在加工過程中發生自轉，延長冰凍固結磨料拋光盤的使用時間。5、剛度提供層和隔熱層之間的固定方式較為簡單，不需要復雜的工藝，既保證了 可靠性，又保證了經濟性。
圖1是本發明的冰凍固結磨料拋光墊及其承載裝置的結構示意圖。圖2是本發明的承載裝置剛度提供層的結構示意圖。圖3是本發明的同心圓式隔熱層的表面示意圖。圖4是本發明的具有圓孔陣的隔熱層表面示意圖。圖5是使用鑄鐵盤作為拋光墊承載裝置與采用本發明裝置的拋光盤融化曲線對 比。圖6是使用本發明的拋光裝置加工微晶玻璃的ADE形貌示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。實施例一。如圖1、2、3、4 所示。—種冰凍固結磨料拋光墊承載裝置，目的是為了使得冰凍固結磨料拋光盤承載裝 置具有一定的剛度，又使得冰凍固結磨料拋光盤的融化速率得以均勻控制。承載裝置主要 由剛度提供層1以及隔熱層2組成，剛度提供層1和隔熱層2的導熱系數相差越大越好，且 剛度提供層1和隔熱層2的直徑相同，如圖1所示，隔熱層2在剛度提供層1之上，剛度提 供層1和隔熱層2可通過螺紋結構相連，也可通過類似于燕尾槽結構的形式進行連接，如圖 2所示。剛度提供層1的整體形狀為“翼形”，這樣既節省了材料又增加了支撐的穩定性，而且為冰凍固結磨料的脫模提供了便利，剛度提供層1應采用具有較大剛度的金屬材料，如 鑄鐵加以制造，如圖2所示。隔熱層2應采用隔熱性能較好的高分子材料，如聚四氟乙烯等 隔熱材料制成，并且在其表面之上可加工出環形燕尾型溝槽4，各環形燕尾槽的直徑最好是 呈等差分布，如圖3所示，圖3中的“十”字形溝槽是為了便于環形燕尾槽的加工而形成的 工藝槽，隔熱層2的表面也可以做成如圖4所示的圓孔陣，這樣的設計解決了冰凍固結磨料 拋光盤的定位問題，防止拋光加工中冰盤發生滑移。在進行固結磨料冰凍時，液態的磨料會 流入所述的環形燕尾槽4或圓孔5中最后與拋光盤形成一個整體從而將拋光盤3與隔熱層 2加以連接。拋光工作時，剛度提供層1為冰盤拋光提供了足夠的剛度，使得在拋光過程中不 發生震蕩現象，保證拋光質量。隔熱層2延緩了冰凍固結磨料拋光盤與周圍環境的熱量交 換，使得冰盤融化速率減慢，延長了拋光時間，減少了磨料的浪費，提高了經濟效益。實施例二。如圖1所示。一種帶有隔熱層的冰凍固結磨料拋光墊，它主要由實施例一的承載裝置和拋光盤 3組成，如圖1所法，承載裝置主要由鑄鐵制造的剛度提供層1和聚四氟乙烯制造的隔熱層 2組成，所述的隔熱層2位于剛度提供層1和拋光盤3之間，隔熱層2的一面與剛度提供層 1相連，隔熱層2的另一面與形成拋光盤3的冰凍固結磨料層凍結相連，在隔熱層2與拋光 盤3相連的一面上設有供冰凍固結磨料層滲入以便通過凍結使隔熱層2與拋光盤3相連的 直徑呈等差分布的多個環形燕尾型溝槽4 (圖3)或者均勻對稱布置的圓孔陣5 (圖4)。剛 度提供層和隔熱層2可通過螺紋結構相連，也可通過圖2所示的燕尾結構相連。下面是本發明設計的冰凍固結磨料拋光盤承載裝置和傳統承載裝置的對比效果。實例1。采用傳統鑄鐵盤與本發明的拋光墊承載裝置的冰盤融化厚度曲線如圖4所示。可 以看出，傳統的鑄鐵盤由于與周圍環境的熱量交換，使得冰盤的融化速率非常快，60分鐘時 融化厚度達11. 5mm，而一般冰凍固結磨料拋光盤的凍制厚度在15mm左右，因此，基本上采 用冰凍固結磨料拋光盤的使用壽命在60分鐘左右。而采用本發明的拋光墊承載裝置后，由 于隔熱層的存在，60分鐘后拋光盤的融化厚度僅為6mm。使得冰凍固結磨料拋光盤的使用 壽命提高了 100%以上。同時，采用所發明的拋光墊承載裝置，所得到的融化速率也十分穩定，便于加工自 動化控制，同時也為分層冰凍固結磨料拋光盤的實現提供了可能。實例2。以使用冰凍( 磨料拋光微晶玻璃為例。單純使用聚四氟乙烯制成的冰凍固結磨料拋光墊承載裝置，當拋光的偏心距大于 60cm時，由于聚四氟乙烯的拋光盤的剛度問題，使得整個拋光墊產生嚴重的翹曲，由于拋光 的質量取決與拋光墊的形狀，因此，使得拋光的質量無法保證，甚至拋光無法正常進行。使用本發明的承載裝置后，拋光墊的偏心距在90cm時可以得到最優的拋光效果， 其中使用微米級CeA的&的值為2. 90nm,而采用納米級( 微晶玻璃的Μ值為0. 532nm。 如圖6所示。
權利要求
1.一種冰凍固結磨料拋光墊承載裝置，其特征是它由剛度提供層(1)和隔熱層(2)組 成，隔熱層(2)的一面與剛度提供層(1)相連，隔熱層(2)的另一面與形成拋光盤(3)的冰 凍固結磨料層相連，隔熱層(2)的導熱系數小于剛度提供層(1)的導熱系數。
2.根據權利要求1所述的冰凍固結磨料拋光墊承載裝置，其特征是所述的剛度提供層 (1)和隔熱層(2)的直徑相同。
3.根據權利要求1所述的冰凍固結磨料拋光墊承載裝置，其特征是所述的剛度提供層 (1)為金屬材料制品，它的整體形狀呈“翼形”結構。
4.根據權利要求1所述的冰凍固結磨料拋光墊承載裝置，其特征是所述的隔熱層(2) 為高分子隔熱材料制品。
5.根據權利要求1所述的冰凍固結磨料拋光墊承載裝置，其特征是所述的隔熱層(2) 與拋光盤(3)相連的一面上設有直徑呈等差分布的多個環形燕尾型溝槽(4)或者均勻對稱 布置的圓孔陣(5)，形成拋光盤(3)的冰凍固結磨料層充填伸入所述的環形燕尾型溝槽(4) 或圓孔陣(5)中。
6.根據權利要求1所述的冰凍固結磨料拋光墊承載裝置，其特征是所述的隔熱層(2) 通過螺栓與剛度提供層(1)相連；剛度提供層(1)設有與動力軸相連的連接螺孔。
7.根據權利要求1所述的冰凍固結磨料拋光墊承載裝置，其特征是所述的隔熱層(2) 與剛度提供層(1)通過相配的燕尾形結構相連；剛度提供層(1)設有與動力軸相連的連接 螺孔。
8.一種帶有隔熱層的冰凍固結磨料拋光墊，其特征是它主要由剛度提供層(1)、隔熱 層(2)及拋光盤(3)組成，所述的隔熱層(2)位于剛度提供層(1)和拋光盤(3)之間，隔熱 層(2)的一面與剛度提供層(1)相連，隔熱層(2)的另一面與形成拋光盤(3)的冰凍固結磨 料層凍結相連，在隔熱層(2)與拋光盤(3)相連的一面上設有供冰凍固結磨料層滲入以便 通過凍結使隔熱層(2)與拋光盤(3)相連的直徑呈等差分布的多個環形燕尾型溝槽(4)或 者均勻對稱布置的圓孔陣(5)。
全文摘要
一種冰凍固結磨料拋光墊承載裝置及其拋光墊，包括剛度提供層(1)和隔熱層(2)，其特征是隔熱層(2)在剛度提供層之上(1)，并且兩者的直徑相同。剛度提供層(1)整體形狀為“翼形”，隔熱層(2)使用聚四氟乙烯等隔熱材料，并且在其表面開有燕尾槽。本發明的目的是為了使得冰凍固結磨料拋光盤承載裝置具有一定的剛度，又使得冰凍固結磨料拋光盤的融化速率得以均勻控制。
文檔編號B24D13/20GK102049739SQ20101050278
公開日2011年5月11日 申請日期2010年10月11日 優先權日2010年10月11日
發明者盧文壯, 史晨紅, 孫玉利, 左敦穩, 張國家, 曹連靜, 朱永偉, 李軍, 祝曉亮 申請人:南京航空航天大學