專利名稱：冰凍固結(jié)磨料拋光墊承載裝置及其拋光墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種精密加工裝置，尤其是冰凍固結(jié)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(jié)磨料拋光墊提供足夠的剛度，又能使得冰凍固結(jié)磨 料拋光墊融化速率得到均勻控制的冰凍固結(jié)磨料拋光墊承載裝置及其拋光墊。
背景技術(shù)：
冰凍固結(jié)磨料拋光盤是使用冰作為結(jié)合劑，將拋光磨料制備成膠體凍結(jié)，屬于低 溫拋光技術(shù)。在低溫環(huán)境中，可以減少已加工表面的殘余應(yīng)力、微觀裂紋和表面損傷等。由 于冰凍固結(jié)磨料的特殊性質(zhì)，不能直接將冰凍磨料置于拋光機上直接對材料進(jìn)行加工。因 此需要一個承載裝置將冰凍固結(jié)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(jié)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(dǎo)體， 使得冰凍固結(jié)磨料拋光盤的融化速率過快且不穩(wěn)定。另外，普通的聚四氟乙烯制成的冰凍 固結(jié)磨料拋光盤的承載裝置雖然傳熱慢，但是由于剛度差，當(dāng)冰凍固結(jié)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(fā)生翹曲，使得拋光效果變差。綜上所述，對于冰凍固結(jié)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(jié)磨料拋光墊不至于快速融化的新型承載裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)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(shè)計一種既能延長冰凍固 結(jié)磨料拋光墊使用壽命又能保證一定剛度的冰凍固結(jié)磨料拋光墊承載裝置，同時設(shè)計一種 兼具剛度和散熱均勻的拋光墊，以適應(yīng)冰凍固結(jié)磨料拋光工藝的要求。本發(fā)明的技術(shù)方案之一是一種冰凍固結(jié)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(jié)磨料層相 連，隔熱層2的導(dǎo)熱系數(shù)小于剛度提供層1的導(dǎo)熱系數(shù)。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(jié)構(gòu)。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(shè)有直徑呈等差分布的多個環(huán)形燕尾型 溝槽4或者均勻?qū)ΨQ布置的圓孔陣5，形成拋光盤3的冰凍固結(jié)磨料層充填伸入所述的環(huán)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(shè)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(jié)構(gòu)相連；剛度提供層1設(shè)有與動力軸相連的連接螺孔。本發(fā)明的技術(shù)方案之二是一種帶有隔熱層的冰凍固結(jié)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(jié)磨料層凍結(jié)相連，在隔熱層2 與拋光盤3相連的一面上設(shè)有供冰凍固結(jié)磨料層滲入以便通過凍結(jié)使隔熱層2與拋光盤3 相連的直徑呈等差分布的多個環(huán)形燕尾型溝槽4或者均勻?qū)ΨQ布置的圓孔陣5。本發(fā)明的有益效果1、在冰凍固結(jié)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(chǎn)生冰凍固結(jié)磨料拋光盤發(fā)生翹曲和震蕩，保證了拋光的效果。2、在冰凍固結(jié)磨料拋光過程中，由于隔熱層的導(dǎo)熱系數(shù)小、傳熱慢等特點，使得冰 凍固結(jié)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(jié)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(tǒng)的圓柱形，這樣既節(jié)省了材 料又增加了支撐的穩(wěn)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(jié)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(fā)生自轉(zhuǎn)，延長冰凍固結(jié)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(fù)雜的工藝，既保證了 可靠性，又保證了經(jīng)濟(jì)性。


圖1是本發(fā)明的冰凍固結(jié)磨料拋光墊及其承載裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的承載裝置剛度提供層的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的同心圓式隔熱層的表面示意圖。圖4是本發(fā)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(fā)明裝置的拋光盤融化曲線對 比。圖6是使用本發(fā)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(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。實施例一。如圖1、2、3、4 所示。—種冰凍固結(jié)磨料拋光墊承載裝置，目的是為了使得冰凍固結(jié)磨料拋光盤承載裝 置具有一定的剛度，又使得冰凍固結(jié)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(dǎo)熱系數(shù)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(jié)構(gòu)相連，也可通過類似于燕尾槽結(jié)構(gòu)的形式進(jìn)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(jié)省了材料又增加了支撐的穩(wěn)定性，而且為冰凍固結(jié)磨料的脫模提供了便利，剛度提供層1應(yīng)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(yīng)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(huán)形燕尾型溝槽4，各環(huán)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(huán)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(shè)計解決了冰凍固結(jié)磨料 拋光盤的定位問題，防止拋光加工中冰盤發(fā)生滑移。在進(jìn)行固結(jié)磨料冰凍時，液態(tài)的磨料會 流入所述的環(huán)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(fā)生震蕩現(xiàn)象，保證拋光質(zhì)量。隔熱層2延緩了冰凍固結(jié)磨料拋光盤與周圍環(huán)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(jīng)濟(jì)效益。實施例二。如圖1所示。一種帶有隔熱層的冰凍固結(jié)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(jié)磨料層凍結(jié)相連，在隔熱層2與拋光 盤3相連的一面上設(shè)有供冰凍固結(jié)磨料層滲入以便通過凍結(jié)使隔熱層2與拋光盤3相連的 直徑呈等差分布的多個環(huán)形燕尾型溝槽4 (圖3)或者均勻?qū)ΨQ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(jié)構(gòu)相連，也可通過圖2所示的燕尾結(jié)構(gòu)相連。下面是本發(fā)明設(shè)計的冰凍固結(jié)磨料拋光盤承載裝置和傳統(tǒng)承載裝置的對比效果。實例1。采用傳統(tǒng)鑄鐵盤與本發(fā)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(tǒng)的鑄鐵盤由于與周圍環(huán)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(dá)11. 5mm，而一般冰凍固結(jié)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(jié)磨料拋光盤的使用壽命在60分鐘左右。而采用本發(fā)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(jié)磨料拋光盤的使用 壽命提高了 100%以上。同時，采用所發(fā)明的拋光墊承載裝置，所得到的融化速率也十分穩(wěn)定，便于加工自 動化控制，同時也為分層冰凍固結(jié)磨料拋光盤的實現(xiàn)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(jié)磨料拋光墊承載裝置，當(dāng)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(chǎn)生嚴(yán)重的翹曲，由于拋光 的質(zhì)量取決與拋光墊的形狀，因此，使得拋光的質(zhì)量無法保證，甚至拋光無法正常進(jìn)行。使用本發(fā)明的承載裝置后，拋光墊的偏心距在90cm時可以得到最優(yōu)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(quán)利要求
1.一種冰凍固結(jié)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(jié)磨料層相連，隔熱層(2)的導(dǎo)熱系數(shù)小于剛度提供層(1)的導(dǎo)熱系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冰凍固結(jié)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(jù)權(quán)利要求1所述的冰凍固結(jié)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(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冰凍固結(jié)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(jù)權(quán)利要求1所述的冰凍固結(jié)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(shè)有直徑呈等差分布的多個環(huán)形燕尾型溝槽(4)或者均勻?qū)ΨQ 布置的圓孔陣(5)，形成拋光盤(3)的冰凍固結(jié)磨料層充填伸入所述的環(huán)形燕尾型溝槽(4) 或圓孔陣(5)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冰凍固結(jié)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(shè)有與動力軸相連的連接螺孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冰凍固結(jié)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(jié)構(gòu)相連；剛度提供層(1)設(shè)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(jié)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(jié)磨 料層凍結(jié)相連，在隔熱層(2)與拋光盤(3)相連的一面上設(shè)有供冰凍固結(jié)磨料層滲入以便 通過凍結(jié)使隔熱層(2)與拋光盤(3)相連的直徑呈等差分布的多個環(huán)形燕尾型溝槽(4)或 者均勻?qū)ΨQ布置的圓孔陣(5)。
全文摘要
一種冰凍固結(jié)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(fā)明的目的是為了使得冰凍固結(jié)磨料拋光盤承載裝置具有一定的剛度，又使得冰凍固結(jié)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(yōu)先權(quán)日2010年10月11日
發(fā)明者盧文壯, 史晨紅, 孫玉利, 左敦穩(wěn), 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(xué)