精密金刚石砂轮的制造

人气：145发表时间：2018-10-23【大中小】

    精密金刚石砂轮被广泛应用于各种硬脆性材料，如石材、玻璃、陶瓷、磁性材料、半导体材料等各种晶体材料的精密加工。各种硬脆性材料的精密磨削加工需要很高的表面质量以及低的表面损伤，因此需要各种高性能的精密金刚石砂轮进行精密磨削加工。但金刚石的粒度降低到一定程度，精密金刚石砂轮的制造就存在很大的困难。本文主要介绍精密金刚石砂轮制造中磨料的分散与表面处理、结合剂的种类、砂轮结构设计等。
    一、磨料的分散与表面处理
      精密金刚石砂轮所使用的磨料都是金刚石超细粉体，由于静电作用，在砂轮制造过程中会发生团聚现象，使磨料非均匀分布，以致影响砂轮的磨削质量。此外，超细粉体与结合剂的附着能力不强。导致磨料容易脱落，为解决这两个问题，学者们对磨料的分散、增强磨料与结合剂的附着能力分别做了大量研究。
      为了解决金刚石微粉的分散问题，学者们有的用机械化学方法研究了水介质中纳米金刚石的分散方法，有的用石墨化、氧化法来解决纳米金刚石的团聚问题，有的用超细粉碎机械化学法进行纳米金刚石硬团聚体的解聚研究，最终制得了粒度分布在100nm以内、平均40nm可长期稳定的水介质纳米金刚石悬浮液。另外，学者们发现金刚石磨料经过表面处理后，可以提高磨粒与结合剂的附着力，同时砂轮的自锐性也有所提高，从而提高砂轮的磨削效率和寿命。
    二、结合剂的种类常用的结合剂有树脂、陶瓷、金属结合剂。
       树脂结合剂砂轮具有自锐性好、有弹性、抛光性能优良等优点，其种类有环氧树脂、酚醛树脂、聚乙烯醇、氨基甲酸乙酯树脂等，学者们采用高流动性耐热树脂研制出具有独立气孔的高浓度低损伤树脂结合剂精密金刚石砂轮，日本某专利产品提出以液体环氧树脂作为结合剂制造多孔树脂结合剂砂轮，可以提高砂轮的磨削性能。陶瓷结合剂精密金刚石砂轮具有刚性强、耐热性好、耐腐蚀性强、不易堵塞发热、磨削效率高、修整方便等优点，曾经有学者采用低熔点结合剂通过低温加热来防止金刚石磨粒在烧结过程中出现石墨化，成功制出了多孔陶瓷结合剂金刚石砂轮。金属结合剂精密金刚石砂轮具有硬度高、对磨料把持力好等优点。
    三、精密金刚石砂轮结构的设计
      近年来，学者们为了提高加工效率，节省生产时间，对砂轮的结构作了一些创新设计。日本三菱公司为改善硅片的平面度，在磨粒层上设立切缝，并采用花瓣型磨粒层，从而改善了磨削过程中硅片中心部分的冷却效果，提高了砂轮的使用寿命。德国某公司研制了如下图所示的牙形排列的伸缩式组合砂轮结构，A、B分别是细粒度和粗粒度砂轮块，通过砂轮块A的伸缩实现精磨和粗磨，相应提高了硅片的加工效率和加工精度。