CN108025416B - 柔性研磨旋转工具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种研磨旋转工具，所述研磨旋转工具包括工具柄部、柔性平面区段，所述柔性平面区段与所述工具柄部相反的定位。所述柔性平面区段在所述柔性平面区段的第一侧上形成第一研磨外表面，并且在所述柔性平面区段的第二侧上形成第二研磨外表面。当将所述研磨外表面施加到工件的拐角时，所述柔性平面区段有助于通过所述柔性平面区段的弯曲跨越相对于所述旋转工具的旋转轴线的多个角度来研磨工件的拐角。

Description

柔性研磨旋转工具
技术领域
本发明涉及磨料和研磨工具。
背景技术
手持电子器件(诸如触摸屏智能电话和平板电脑)通常包括盖玻片以为设备提供耐久性和光学清晰度。盖玻片的生产可使用计算机数字控制(CNC)加工来实现盖玻片中的特征部和大批量生产的一致性。盖玻片的周边以及加工特征部(诸如盖玻片中的孔)的边缘修整对于强度和外表外观是重要的。
发明内容
本公开涉及磨料和研磨工具。所公开的技术对于表面修整可能特别有用，诸如在作为盖玻片制造工艺的一部分的边缘磨削步骤之后的边缘修整或抛光。
在一个示例中，本公开涉及研磨旋转工具，该研磨旋转工具包括限定旋转工具的旋转轴线的工具柄部，以及由研磨材料形成的研磨外表面。研磨材料包括树脂和分散在树脂中的多种陶瓷磨料附聚物，该陶瓷磨料附聚物包含分散在多孔陶瓷基体中的各个磨料颗粒。多孔陶瓷基体的至少一部分包含玻璃陶瓷材料。陶瓷磨料附聚物限定附聚物尺寸并且各个磨料颗粒限定磨料尺寸。附聚物尺寸与磨料尺寸的比率不大于15比1。
在另外的示例中，本公开涉及使用先前段落的研磨旋转工具对电子设备的部分完成的盖玻片的边缘进行修整的方法，该方法包括连续旋转研磨旋转工具，以及使边缘与连续旋转的研磨旋转工具的研磨外表面接触以研磨边缘。
在另一个示例中，本公开涉及研磨旋转工具，该研磨旋转工具包括限定旋转工具的旋转轴线的工具柄部，以及与工具柄部相反地定位的柔性平面区段。
柔性平面区段在柔性平面区段的第一侧上形成第一研磨外表面，柔性平面区段的第一侧通常背离工具柄部。柔性平面区段在柔性平面区段的第二侧上形成第二研磨外表面，柔性平面区段的第二侧面向工具柄部的大致方向。当将第一研磨外表面施加到工件的第一拐角时，柔性平面区段有助于通过柔性平面区段的弯曲用第一研磨外表面，跨越相对于旋转工具的旋转轴线的多个角度，来研磨与工件的第一侧相邻的第一拐角。当将第二研磨外表面施加到工件的第二拐角时，柔性平面区段有助于通过柔性平面区段的弯曲用第二研磨外表面，跨越相对于旋转工具的旋转轴线的多个角度，来研磨与工件的第二侧相邻的第二拐角，工件的第二侧与工件的第一侧相反。
本公开的一个或多个示例的细节示出于附图和以下说明中。从说明、附图、以及从权利要求书中，本公开的其他特征、目标和优点将显而易见。
附图说明
图1示出用于用旋转研磨工具研磨工件(诸如用于电子设备的盖玻片)的系统。
图2示出示例性旋转研磨工具，该旋转研磨工具包括具有研磨外表面的一组柔性阀瓣，该研磨外表面有助于通过柔性阀瓣的弯曲跨越多个角度来研磨工件的边缘。
图3示出用于电子设备的部分完成的盖玻片。
图4A-图4C示出正在用于研磨部分完成的盖玻片的图2的旋转研磨工具。
图5示出示例性旋转研磨工具，该旋转研磨工具包括具有研磨外表面的两组柔性阀瓣，并且不同柔性阀瓣可包括不同水平的研磨。
图6示出示例性旋转研磨工具，该旋转研磨工具包括形成与旋转工具的旋转轴线同轴对准的圆柱形形状的研磨外表面。
图7示出示例性旋转研磨工具，该旋转研磨工具包括形成与旋转工具的旋转轴线同轴对准的圆柱形形状的研磨外表面，以及包括用于研磨工件的倾斜边缘的研磨外表面的成角度表面。
图8示出示例性旋转研磨工具，该旋转研磨工具包括形成与旋转工具的旋转轴线同轴对准的圆柱形形状的第一研磨外表面，以及包括用于研磨工件的倾斜边缘的研磨外表面的第一成角度表面和第二成角度表面。
图9示出示例性旋转研磨工具，该旋转研磨工具包括形成与旋转工具的旋转轴线垂直的平面表面的研磨外表面。
图10是示出用于制造具有环氧树脂磨料片的旋转工具的示例性技术的流程图。
具体实施方式
金刚石研磨工具可用于改善周边边缘的表面光洁度并且赋予盖玻片加工工艺的周边边缘特征部。此类金刚石研磨工具包括金属粘结的金刚石工具，诸如电镀、烧结和钎焊的金属粘结的金刚石工具。金属粘结的金刚石工具可提供相对较高的耐久性和有效的切割速率，但在玻璃中留下可能成为破裂起始点的应力点的微裂缝，从而将成品盖玻片的强度显著降低到低于其可能的抗断裂性。
为了改善盖破片的强度和/或外观，可以在磨削加工边缘后使用例如氧化铈(CeO)浆液来抛光边缘以移除盖玻片中的磨削和加工痕迹。然而，这样的边缘抛光对于盖玻片可能长达数小时，以便为盖玻片的所有边缘提供期望的表面光洁度。例如，抛光单个盖玻片需要许多步骤来有效地抛光所有边缘，包括周边、孔和拐角。抛光机可以相对较大且昂贵，并且对正在抛光的特定特征部而言是独特的。出于该原因，在制造环境中生产盖破片可包括许多平行的抛光生产线，每条抛光生产线包括多个抛光机，以便为设施提供期望的盖玻片生产能力。减少处理时间将允许增加每条抛光生产线的生产量。
此外，抛光浆液可能不一致，使得对盖玻片的抛光不可精确预测。在磨削操作所提供的相对精确的成型之后，抛光也可能导致拐角的不期望的修圆。一般来讲，较长的抛光提供改善的表面光洁度，但是对于盖玻片的最终尺寸提供较大的修圆效果和较小的精度。减少处理时间以提供盖玻片的期望表面光洁度质量不仅可以减少生产时间，而且还可以为盖玻片的生产提供更精确的尺寸控制。本文公开的磨料化合物和工具可有助于生产盖玻片的处理时间的这种减少。
图1示出系统10，该系统包括旋转机23和旋转机控制器30。控制器30被构造成将控制信号发送到旋转机23以使得旋转机23用旋转工具28加工、磨削或研磨部件24，该旋转工具安装在旋转机23的主轴26内。例如，部件24可为盖玻片，诸如盖玻片150(图3)。在不同示例中，旋转工具28可以是旋转工具100、200、300、400、500或600中的一个，如稍后在本文中所述。在一个示例中，旋转机23可表示CNC机，诸如三轴、四轴或五轴CNC机，其能够执行路由、车削、钻孔、铣削、磨削、研磨和/或其它加工操作，并且控制器30可包括CNC控制器，该CNC控制器向主轴26发出指令，以用一个或多个旋转工具28执行部件24的加工、磨削和/或研磨。控制器30可包括运行软件的通用计算机，并且这样的计算机可与CNC控制器组合以提供控制器30的功能。
部件24以有助于通过旋转机23精确加工部件24的方式安装到平台38。工件保持夹具18将部件24固定到平台38并且将部件24相对于旋转机23精确地定位。工件保持夹具18还可为旋转机23的控制程序提供参考位置。虽然本文公开的技术可适用于任何材料的工件，但部件24可以是用于电子设备的盖玻片(诸如智能电话触摸屏的盖玻片)。
在图1的示例中，旋转工具28被示为包括研磨表面29。在该示例中，研磨表面29可用于改善部件24中的加工特征部的表面光洁度，诸如盖玻片中的孔和边缘特征部。在一些示例中，不同的旋转工具28可串行使用以迭代地改善加工特征部的表面光洁度。例如，系统10可用于使用第一旋转工具28或一组旋转工具28提供较粗糙的磨削步骤，随后使用第二旋转工具28或一组旋转工具28进行更精细的研磨步骤。在相同或不同的示例中，单个旋转工具28可包括不同水平的研磨以使用较少的旋转工具28来有助于迭代磨削和/或研磨工艺。与其中仅使用单个磨削步骤来改善在加工盖玻片中的特征部之后的表面光洁度的其它示例相比，这些示例中的每个可减少在加工盖玻片中的特征部之后修整和抛光盖玻片的循环时间。
在一些示例中，在使用系统10进行磨削和/或研磨之后，可以抛光盖玻片，例如使用单独的抛光系统来进一步改善表面光洁度。一般来讲，抛光之前的表面光洁度越好，在抛光之后提供期望的表面光洁度所需的时间就越少。
为了用系统10研磨部件24的边缘，当主轴26旋转旋转工具28时，控制器30可向主轴26发出指令以抵靠部件24的一个或多个特征部精确地施加研磨表面29。指令可包括例如用旋转工具28的单个研磨表面29精确地沿循部件24的特征部的轮廓，以及将一个或多个旋转工具28的多个研磨表面29迭代地施加到部件24的不同特征部的指令。
在例示性示例中，研磨表面29的基底层可由聚合物材料形成。例如，基底层可由热塑性塑料(例如，聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚环氧乙烷、聚砜、聚醚酮、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚苯乙烯、聚甲醛塑料等)；热固性塑料(例如，聚氨酯、环氧树脂、苯氧基树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、聚酰亚胺和脲甲醛树脂、辐射固化树脂)或它们的组合形成。基底层可基本上由仅一层材料组成，或者其可具有多层构造。例如，基底层可包括多个层或层叠堆，其中所述叠堆的单独的层通过合适的紧固机构(例如，粘合剂和/或底漆层)联接到彼此。基底层(或层叠堆的单独的层)可具有任何形状和厚度。基底层的厚度(即，基底层沿垂直于第一主表面和第二主表面的方向的尺寸)可小于10mm、小于5mm、小于1mm、小于0.5mm、小于0.25mm、小于0.125mm、或小于0.05mm。
在相同或不同示例中，研磨表面29可以包括间隔在研磨表面29的最外侧研磨材料之间的多个腔。例如，腔的形状可选自多个几何形状，诸如立方体、圆柱体、棱柱、半球体、长方体、棱锥、截棱锥、圆锥形、截锥形、十字形、带呈弓形或平坦的底部表面的柱状、或它们的组合。另选地，腔中的一些或全部可具有不规则形状。在一些示例中，腔中的每个具有相同的形状。另选地，任意数量的腔可具有不同于任意数量的其它腔的形状。
在各种示例中，形成腔的侧壁或内壁中的一者或多者可相对于顶部主表面垂直，或作为另外一种选择可沿任何一个方向渐缩(即，朝腔的底部或朝腔的顶部(朝主表面)渐缩)。形成锥形的角可在约1度至75度、约2度至50度、约3度至35度、或介于约5度至15度之间的范围内。腔的高度或深度可为至少1μm、至少10μm、或至少500μm、或至少800um；小于10mm、小于5mm、或小于1mm。腔的高度可为相同的，或腔中的一者或多者可具有不同于任意数量的其它腔的高度。
在例示性示例中，腔中的一者或多者(最多至全部)可形成为棱锥、或截棱锥。此类棱锥形状可具有三至六个边(不包括底边)，但也可采用更大或更小数量的边。
在一些示例中，腔可被提供成其中腔呈对准行和列的布置方式。在某些情况下，一行或多行腔可直接与相邻行的腔对准。另选地，一行或多行腔可相对于相邻行的腔偏置。在另外的示例中，腔可被布置成螺线、螺旋线、螺丝锥、或网格状的形式。在另外的示例中，复合物可被被部署在“随机”阵列(即，不在有组织的图案)中。
在一些示例中，研磨表面29可被形成为二维研磨材料，诸如具有由一个或多个树脂或其它粘结剂层保持到背衬的磨料颗粒层的常规磨料片，然后可将这样的磨料片施加到旋转工具基材。另选地，研磨表面29可被形成为三维固定磨料，诸如含有分散在其中的磨料颗粒的树脂或其它粘结剂层。磨料颗粒和树脂或粘结剂的组合在本文中被称为磨料复合物。在任一示例中，研磨表面29可包括磨料复合物，该磨料复合物具有适当的高度以允许磨料复合物在使用和/或修琢期间磨损以暴露新的磨料颗粒层。磨料制品可包括三维的、纹理化的、柔性的、固定的磨料构造，其包括多个精确成型的磨料复合物。
精确成型的磨料复合物可被布置成阵列，以形成三维的、纹理化的、柔性的、固定的磨料构造。合适的阵列包括例如在美国专利No.5,958,794(Bruxvoort等人)中有所描述的那些。磨料制品可包括图案化的磨料构造。可以商品名TRIZACT图案化磨料和TRIZACT金刚石瓷砖磨料从明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company，St.Paul，Minnesota)购得的磨料颗粒为示例性图案化磨料。图案化的磨料制品包括准确对准的，并且通过模头、模具或其它技术制造的整体几排磨料复合物。此类图案化磨料颗粒可研磨、抛光、或同时研磨和抛光。
可以根据具体应用对每个精确成型的磨料复合物的形状进行选择(例如，工件材料、工作表面形状、接触表面形状、温度、树脂相材料)。每个精确成型的磨料复合物的形状可为任何可用的形状，例如，立方体、圆柱体、棱柱、正平行六面体、棱锥、截棱锥、锥形、半球体、截锥形、十字形或带远侧端部的柱状截面。复合棱锥可以是，例如三面的、四面的、五面的或六面的。磨料复合物在基底处的横截面形状可能与远侧端部处的横截面形状不同。这些形状之间的过渡可以是平滑且连续的，或可以离散的步骤进行。精确成型的磨料复合物也可具有不同形状的混合物。精确成型的磨料复合物可以布置成行、螺线、螺旋线或网格状，或者可随机放置。精确成型的磨料复合物可以按照设计布置，目的是引导流体流动和/或利于移除尘屑。
形成精确成型的磨料复合物的侧面可渐缩，越靠近远侧端部的宽度越窄。锥角可为约1度至小于90度，例如，约1度至约75度、约3度至约35度、或约5度至约15度。每个精确成型的磨料复合物的高度优选为相同，但是单件制品中精确成型的磨料复合物的高度也可能不同。
精确成型的磨料复合物的基底可以相互邻接，或者作为另一种选择，相邻的精确成型的磨料复合物的基底之间可分开某一指定距离。在一些示例中，相邻磨料复合物之间的物理接触涉及不超过每一接触精确成型的磨料复合物的垂直高度尺寸的33％。这种邻接限定还包括这样一种布置方式，其中相邻的精确成型的磨料复合物共用同一个基体或桥状结构，该基体或桥状结构在精确成型的磨料复合物的相面对侧表面之间接触并延伸。磨料按照以下原则相邻：在精确成型的磨料复合物的中心之间所画的直接假想线上没有居间复合物。
精确成型的磨料复合物可以按照预定的图案设置或在磨料制品中的预定位置设置。例如，当磨料制品是通过在背衬与模具之间提供磨料/树脂浆液而制成时，精确成型的磨料复合物的预定图案将与模具的图案对应。因此，这种图案在磨料制品间为可再现的。
预定的图案可能是阵列或布置方式，也就是说，复合物呈所设计的阵列方式，诸如行与列对准或者行与列交替偏置。在另一个示例中，磨料复合物可能按照“随机”阵列或图案排布。这意味着复合物不呈上述行与列的规则阵列。然而，应理解这一“随机”阵列是一种预定的图案，因为精确成型的磨料复合物的位置是预定的并与模具相对应。
形成研磨表面29的研磨材料可包括聚合物材料，诸如树脂。在一些示例中，树脂相可包含固化的有机材料或可固化的有机材料。固化方法并不是关键，并且可包括，例如，通过能量诸如UV光或热来固化。合适的树脂相材料的示例包括，例如氨基树脂、烷基化脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂和烷基化苯并胍胺-甲醛树脂。其它树脂相材料包括，例如，丙烯酸酯树脂(包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯)、酚醛树脂、氨基甲酸酯树脂和环氧树脂。具体的丙烯酸酯树脂包括，例如，乙烯基丙烯酸酯树脂、丙烯酸酯化环氧树脂、丙烯酸酯化氨基甲酸酯、丙烯酸酯化油和丙烯酸酯化有机硅。具体的酚醛树脂包括，例如甲阶酚醛树脂、和酚醛环氧树脂、和酚醛/胶乳树脂。在相同或不同示例中，树脂可包括环氧树脂、聚酯树脂、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)树脂、丙烯酸树脂、热塑性树脂、可热固化树脂、可紫外光固化树脂和可电磁辐射固化树脂中的一种或多种。例如，环氧树脂可占研磨材料重量的约20％至约35％。在相同或不同示例中，聚酯树脂占研磨材料重量的1％至10％。树脂还可包含诸如例如在美国专利No.5,958,794(Bruxvoort等人)中所描述的常规填料和固化剂，该专利以引用方式并入本文。
合适的用于固定研磨垫的磨料颗粒的示例包括立方氮化硼、熔融氧化铝、陶瓷氧化铝、经热处理的氧化铝、白色熔融氧化铝、黑色碳化硅、绿色碳化硅、二硼化钛、碳化硼、氮化硅、碳化钨、碳化钛、金刚石、立方氮化硼、六方氮化硼、氧化铝氧化锆、氧化铁、二氧化铈、石榴石、熔融氧化铝氧化锆、氧化铝系溶胶凝胶衍生的磨料颗粒等。氧化铝磨料颗粒可包含金属氧化物改性剂。氧化铝系溶胶凝胶衍生的磨料颗粒的示例可见于美国专利No.4,314,827；No.4,623,364；No.4,744,802；No.4,770,671；和No.4,881,951，这些专利全部以引用方式并入本文。金刚石和立方氮化硼磨料颗粒可以是单晶的或多晶的。合适的无机磨料颗粒的其它示例包括二氧化硅、氧化铁、氧化铬、二氧化铈、氧化锆、二氧化钛、氧化锡、γ-氧化铝等。
在一些示例中，研磨表面29还可包括在磨料复合物层后面的背衬层，任选地在其间插置粘合剂。设想任何种类的背衬材料，包括柔性背衬和较为刚性的背衬。柔性背衬的示例包括，例如，聚合物膜、涂底漆的聚合物膜、金属箔、布料、纸材、硫化纤维、非织造材料及其经处理的型式和它们的组合。示例包括由聚酯、共聚酯、微孔聚酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚酰胺、聚乙烯醇、聚丙烯、聚乙烯等构成的聚合物膜。当用作背衬时，选择聚合物膜背衬的厚度，使得保持磨料制品的所需柔性范围。
在一些示例中，研磨表面29可包括一个或多个附加层。例如，研磨表面可包括粘合剂层诸如压敏粘合剂、热熔融粘合剂或环氧树脂。可赋予垫更大刚度的“子垫”诸如热塑性塑料层(例如，聚碳酸酯层)可用于全局平坦化。子垫也可包括可弹性压缩的材料层，例如，发泡材料层。也可使用包括热塑性塑料层和可压缩材料层两者的组合的子垫。除此之外或另选地，可包括用于消除静电或监测传感器信号的金属膜、用于透射光的光学透明层、用于更精细精修工件的泡沫层、或用于赋予抛光表面“硬带”或刚性区的带肋材料。
如本领域的技术人员将理解，研磨表面29可根据多种方法而形成，包括例如模塑、挤塑、压印以及它们的组合。
在例示性示例中，磨料复合物可包括多孔陶瓷磨料复合物。多孔陶瓷磨料复合物可包括分散在多孔陶瓷基体中的单独的磨料颗粒。如本文所用，术语“陶瓷基体”包括玻璃陶瓷材料和晶体陶瓷材料两者。当考虑到原子结构时，这些材料通常属于同一类别。相邻的原子的键合是电子转移或电子共享过程的结果。另选地，可存在被称为次价键的作为正电荷与负电荷的吸引力的结果的较弱键。晶体陶瓷、玻璃和玻璃陶瓷具有离子键合和共价键合。离子键合是作为从一个原子到另一个原子的电子转移的结果而实现的。共价键合是共享价电子的结果且具有极强的方向性。通过比较，金属中的主价键被称为金属键且涉及电子的无方向性共享。晶体陶瓷可细分成二氧化硅系硅酸盐(诸如耐火粘土、莫来石、瓷器和波特兰水泥)、非硅酸盐氧化物(例如，氧化铝、氧化镁、MgAl2O4和氧化锆)和非氧化物陶瓷(例如，碳化物、氮化物和石墨)。玻璃陶瓷在组成上与晶体陶瓷具有可比性。作为特定加工技术的结果，这些材料不具有晶体陶瓷所具有的长范围次序。玻璃陶瓷是受控的热处理以产生至少约30％结晶相和最高至约90％结晶相或相的结果。
在例示性示例中，陶瓷基体的至少一部分包含玻璃陶瓷材料。在另外的示例中，陶瓷基体包含至少50重量％、70重量％、75重量％、80重量％、或90重量％的玻璃陶瓷材料。在一个示例中，陶瓷基体基本上由玻璃陶瓷材料组成。对于边缘磨削盖玻片特别有用的是，陶瓷基体包含至少30重量％的玻璃陶瓷材料。
在各种示例中，陶瓷基体可包含玻璃，该玻璃包含金属氧化物，例如，氧化铝、氧化硼、氧化硅、氧化镁、氧化钠、氧化锰、氧化锌、以及它们的混合物。陶瓷基体可包含硼硅酸铝玻璃，该硼硅酸铝玻璃包含Si2O、B2O3和Al2O3。硼硅酸铝玻璃可包含约18％的B2O3、8.5％的Al2O3、2.8％的BaO、1.1％的CaO、2.1％的Na2O、1.0％的Li2O，剩余为Si2O。此类硼硅酸铝玻璃可从佛罗里达州奥德马尔市的特种玻璃股份有限公司(Specialty Glass Incorporated，Oldsmar Florida)商购获得。
如本文所用，术语“多孔”用于描述其特征在于具有分布在其整个质量上的孔或空隙的陶瓷基体的结构。多孔陶瓷基体可通过本领域中熟知的技术来形成，例如，通过受控焙烧陶瓷基体前体或通过在陶瓷基体前体中包括成孔剂，例如，玻璃泡。孔可通向复合物的外表面或被密封。陶瓷基体中的孔据信有助于导致所使用的(即，钝的)磨料颗粒从复合物释放的陶瓷磨料复合物的受控的分解。孔也可通过提供用于从磨料颗粒与工件之间的界面移除金属屑和所使用的磨料颗粒的路径来提高磨料制品的性能(例如，切率和表面光洁度)。空隙(或孔体积)可占复合物的约至少4体积％，复合物的至少7体积％，复合物的至少10体积％，或复合物的至少20体积％；复合物的小于95体积％，复合物的小于90体积％，复合物的小于80体积％，或复合物的小于70体积％。对于边缘磨削盖玻片特别有用的是，空隙可占研磨材料的35重量％至65重量％之间。
在一些示例中，磨料颗粒可包含金刚石、立方氮化硼、熔融氧化铝、陶瓷氧化铝、加热处理的氧化铝、碳化硅、碳化硼、氧化铝氧化锆、氧化铁、二氧化铈、石榴石、以及它们的组合。在一个示例中，磨料颗粒可包含金刚石或基本上由金刚石组成。金刚石磨料颗粒可为天然金刚石或合成金刚石。金刚石颗粒可呈带有与其相关联的不同小平面的块状形状或作为另外一种选择呈不规则形状。金刚石颗粒可为单晶金刚石或多晶金刚石，诸如可以商品名“Mypolex”从宾夕法尼亚州史密斯菲尔德市的海波金刚石公司(Mypodiamond Inc.，Smithfield Pennsylvania)商购获得的金刚石。各种颗粒尺寸的单晶金刚石可购自俄亥俄州沃辛顿市的金刚石创新公司(Diamond Innovations，Worthington，Ohio)。多晶金刚石可购自德克萨斯州雪松公园市的美国的东名公司(Tomei Corporation of America，CedarPark，Texas)。金刚石颗粒可包括表面涂层，诸如金属涂层(镍、铝、铜等)、无机涂层(例如，二氧化硅)、或有机涂层。
在一些示例中，磨料颗粒可包括磨料颗粒的共混物。例如，可使金刚石磨料颗粒与第二较软类型的磨料颗粒混合。在此情况下，第二磨料颗粒可具有比金刚石磨料颗粒小的平均颗粒尺寸。
在例示性示例中，磨料颗粒可均匀地(或基本上均匀地)分布在整个陶瓷基体上。如本文所用，“均匀地分布”意指复合物颗粒的第一部分中的磨料颗粒的单位平均密度与复合物颗粒的任一第二不同部分相比相差不超过20％、不超过15％、不超过10％、或不超过5％。这与例如使磨料颗粒集中在颗粒的表面的磨料复合物颗粒形成对比。
在各种示例中，磨料复合物颗粒还可包含任选的添加剂，诸如填料、偶联剂、表面活性剂、抑泡剂等。这些材料的量可进行选择，以提供所需的特性。另外，磨料复合物颗粒可包括一种或多种脱模剂(或已附着到其外表面)。如下面将更详细讨论，可使用一种或多种脱模剂来制造磨料复合物颗粒，以阻止颗粒聚集。可用的脱模剂可包括例如金属氧化物(例如，氧化铝)、金属氮化物(例如，氮化硅)、石墨、以及它们的组合。
在一些示例中，可用于制品和方法的磨料复合物可具有约至少5μm、至少10μm、至少15μm、或至少20μm；小于1,000μm、小于500μm、小于200μm、或小于100μm的平均尺寸(平均主轴直径或复合物上的两个点之间的最长直线)。对于边缘磨削盖玻片特别有用的磨料颗粒可具有小于约65μm的平均颗粒尺寸和小于约500μm的最大颗粒尺寸。
在例示性示例中，磨料复合物的平均尺寸为用于复合物中的磨料颗粒的平均尺寸的至少约3倍，用于复合物中的磨料颗粒的平均尺寸的至少约5倍，或用于复合物中的磨料颗粒的平均尺寸的至少约10倍；小于用于复合物中的磨料颗粒的平均尺寸的30倍，小于用于复合物中的磨料颗粒的平均尺寸的20倍，或小于用于复合物中的磨料颗粒的平均尺寸的10倍。可用于制品和方法的磨料颗粒可具有至少约0.5μm、至少约1μm、或至少约3μm；小于约300μm、小于约100μm、或小于约50μm的平均颗粒尺寸(平均主轴直径(或颗粒上的两个点之间的最长直线))。磨料颗粒尺寸可进行选择，以例如提供工件上的所需切率和/或所需表面粗糙度。磨料颗粒可具有至少8、至少9、或至少10的莫氏硬度。
在各种示例中，陶瓷磨料复合物的陶瓷基体中的磨料颗粒的重量对玻璃陶瓷材料的重量为至少约1/20、至少约1/10、至少约1/6、至少约1/3、小于约30/1、小于约20/1、小于约15/1或小于约10/1。
在各种示例中，磨料颗粒尺寸与附聚物尺寸的比率可不大于15比1，不大于12.5比1，或不大于10比1。在一些示例中，磨料尺寸与附聚物尺寸的比率也可不小于约3比1，不小于约5比1，或甚至不小于约7比1。提供磨料尺寸与附聚物尺寸的此类比率的陶瓷磨料复合物对于边缘磨削盖玻片可能特别有用。
在各种示例中，磨料复合物的尺寸和形状可相对于研磨表面29的腔的尺寸和形状被设计成使得磨料复合物中的一者或多者(最多至全部)可至少部分地设置在腔内。更具体地讲，磨料复合物的尺寸和形状可相对于腔被设计成使得当由腔完全接收时，磨料复合物中的一者或多者(最多至全部)的至少一部分延伸超过腔开口。如本文所用，短语“完全接收”在其涉及复合物在腔内的位置时是指在施加无损压缩力(诸如在抛光操作期间存在的无损压缩力，如下面所讨论)时复合物可在腔内达到的最深位置。以这种方式，在抛光操作中，抛光液的磨料复合物颗粒可被接收在腔中并由腔保持(例如，通过摩擦力)，从而用作研磨工作表面。
在各种示例中，陶瓷磨料复合物中的多孔陶瓷基体的量为多孔陶瓷基体和单独的磨料颗粒的总重量的至少5重量％、至少10重量％、至少15重量％、至少33重量％、小于95重量％、小于90重量％、小于80重量％、或小于70重量％，其中陶瓷基体包含除磨料颗粒以外的任何填料、附着的脱模剂和/或其它添加剂。
在各种示例中，磨料复合物颗粒可精确成型或不规则成型(即，非精确成型)。精确成型的陶瓷磨料复合物可为任意形状(例如，立方体、块状、圆柱体、棱柱、棱锥、截棱锥、锥形、截锥形、球形、半球形、十字形或柱状)。磨料复合物颗粒可为不同磨料复合物形状和/或尺寸的混合物。另选地，磨料复合物颗粒可具有相同(或基本上相同)的形状和/或尺寸。非精确成型的颗粒包括可由例如喷雾干燥工艺形成的球状体。
磨料复合物颗粒可通过任何颗粒成形工艺而形成，包括例如浇注、复制、微复制、模塑、喷涂、喷雾干燥、雾化、涂布、镀覆、淀积、加热、固化、冷却，凝固、压缩、压实、挤出、烧结、蒸炖、原子化、渗透、浸渍、抽真空、喷砂、断裂(取决于基体材料的选择)或任何其它可用方法。复合物可形成为较大的制品，然后断裂成较小的块，如例如通过压碎或沿较大的制品内的划线断裂。如果复合物最初形成为较大的主体，则期望通过熟习此项技术的人员所熟知的方法中的一种选择使用处于较窄尺寸范围内的碎片。在一些示例中，陶瓷磨料复合物可包括大体使用美国专利No.6,551,366和No.6,319,108中所公开的技术制备的玻璃粘结金刚石附聚物。对于边缘磨削盖玻片特别有用的是，磨料中金刚石附聚物与树脂粘结剂的体积比大于3比2。
对于边缘磨削盖玻片特别有用的是，陶瓷磨料附聚物可占研磨材料的35重量％至65重量％之间。
通常，用于制造陶瓷磨料复合物的方法包括混合有机粘结剂、溶剂、磨料颗粒(例如，金刚石)以及陶瓷基体前体颗粒(例如，玻璃粉)；在高温下喷雾干燥混合物，从而制备“绿色”磨料/陶瓷基体/粘结剂颗粒；收集“绿色”磨料/陶瓷基体/粘结剂颗粒并且将其与脱模剂(例如，电镀白色氧化铝)混合；然后将粉末混合物在足以使含有磨料颗粒的陶瓷基体材料玻璃化的温度下退火，同时通过燃烧移除粘结剂；形成陶瓷磨料复合物。陶瓷磨料复合物可任选地被筛滤成所需颗粒尺寸。脱模剂阻止“绿色”磨料/陶瓷基体/粘结剂颗粒在玻璃化过程中聚集在一起。这使得玻璃化陶瓷磨料复合物能够保持与在喷雾干燥器外直接形成的“绿色”磨料/陶瓷基体/粘结剂颗粒的尺寸相似的尺寸。脱模剂的小重量分数(小于10％、小于5％或者甚至小于1％)可在玻璃化过程中附着到陶瓷基体的外表面。脱模剂通常具有大于陶瓷基体的软化点的软化点(对于玻璃材料等而言)或熔点(对于晶体材料等而言)或分解温度，其中应当理解，并非所有的材料均具有熔点、软化点或分解温度中的每一者。对于的确具有熔点、软化点或分解温度中的两者或更多者的材料而言，应当理解，熔点、软化点或分解温度中的较低者大于陶瓷基体的软化点。可用的脱模剂的示例包括但不限于金属氧化物(例如，氧化铝)、金属氮化物(例如，氮化硅)和石墨。
在一些示例中，可用将赋予有益于磨料浆液的特性的试剂来对磨料复合物颗粒进行表面改性(例如，以共价方式、以离子方式或以机械方式)。例如，可用酸或碱来浸蚀玻璃表面以形成适当的表面pH。共价改性的表面可通过使颗粒与包含一种或多种表面处理剂的表面处理物进行反应来形成。合适的表面处理剂的示例包括硅烷、钛酸盐、锆酸盐、有机磷酸酯和有机磺酸盐。适用于本发明的硅烷表面处理剂的示例包括辛基三乙氧基硅烷、乙烯基硅烷(例如，乙烯基三甲氧基硅烷和乙烯基三乙氧基硅烷)、四甲基氯硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧硅烷、丙基三甲氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷、三-[3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基]异氰脲酸酯、乙烯基-三-(2-甲氧基乙氧基)硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-乙氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、双-(γ-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、N-苯基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-脲基丙基三烷氧基硅烷、γ-脲基丙基三甲氧基硅烷、丙烯酰氧基烷基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基烷基三甲氧基硅烷、苯基三氯甲硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、SILQUEST A1230专有非离子硅烷分散剂(可得自俄亥俄州哥伦布市的迈图公司(Momentive，Columbus，Ohio))以及它们的混合物。可商购获得的表面处理剂的示例包括SILQUEST A174和SILQUEST A1230(可购自迈图公司(Momentive))。表面处理剂可用于调节其正在改性的表面的疏水性质或亲水性质。乙烯基硅烷可用于通过使乙烯基基团与另一种试剂进行反应来提供甚至更复杂的表面改性。反应性或惰性金属可与玻璃金刚石颗粒组合以化学或物理地改变表面。可使用溅镀、真空蒸镀、化学气相沉积(CVD)或熔融金属技术。
除了诸如环氧树脂之类的树脂和磨料复合物颗粒之外，研磨材料可以包括附加添加剂，诸如填料材料或其它材料。在一些示例中，填料材料可包括氧化铝、非织造纤维、碳化硅和二氧化铈颗粒中的一种或多种。在此类示例中，填料材料可占研磨材料的5重量％至50重量％之间。此类示例对于用于边缘磨削盖玻片的研磨材料可能特别有用。
作为另一个示例，研磨材料可包括与磨料复合物颗粒结合的分散在树脂内的金属颗粒。金属颗粒可在磨削操作期间提供保护树脂的轴承效果。此类金属颗粒可包括铜颗粒、锡颗粒、黄铜颗粒、铝颗粒、不锈钢颗粒和金属合金中的一种或多种。例如，金属颗粒可占研磨材料的5重量％至25重量％之间。在相同或不同示例中，金属颗粒的平均颗粒尺寸可介于10微米至250微米之间，诸如介于44微米至149微米之间，诸如约100微米。此类示例对于用于边缘磨削盖玻片的研磨材料可能特别有用。
聚甲基丙烯酸甲酯珠粒是可以分散在研磨材料的树脂中的另一种任选的添加剂。在此类示例中，聚甲基丙烯酸甲酯珠粒可占研磨材料的1重量％至10重量％之间。此类示例对于用于边缘磨削盖玻片的研磨材料可能特别有用。
在各种示例中，如本文所述的研磨材料可用于形成特别适用于边缘磨削盖玻片的研磨旋转工具的研磨表面。在一些示例中，包括树脂、磨料复合物颗粒和分散在树脂中的任何附加添加剂的研磨材料可被模制以形成研磨表面或甚至整个旋转工具28。例如，研磨材料可被包覆模制在旋转工具28的芯上以形成研磨表面。一般来讲，这样的芯将包括工具柄部以及嵌入研磨材料中的一部分，以便将研磨材料机械地固定到工具柄部。
在其它示例中，研磨材料可为基材上的涂层。在不同示例中，基材可表示提供旋转工具的形状的旋转工具28的芯，其中将磨料直接施加到旋转工具的芯。在其它示例中，基材可表示稍后施加到旋转工具的芯的片材。在此类示例中，基材可以是平坦基材或弯曲基材。在各种示例中，基材可包括聚合物膜、非织造基材、织造基材、橡胶基材、弹性基材、泡沫基材、适形材料、挤出膜、涂底漆基材和未涂底漆基材中的一种或多种。
在一些特定示例中，研磨材料涂层可由磨料复合物层沉积的聚合物膜形成，在磨料复合物层和聚合物膜之间具有底漆层。聚合物膜本身可用将聚合物膜固定到柔顺层的粘合剂定位在柔顺层(诸如泡沫)上方。然后可将组合的研磨材料涂层、聚合物材料和柔顺材料施加到旋转工具28的芯，以便在旋转工具28上形成研磨表面29的形状。在一些示例中，研磨材料在施加到旋转工具28的芯之后可被进一步固化，例如如相对于图10所述。
图2和图4A-图9示出适用于磨削玻璃(诸如盖玻片、蓝宝石、陶瓷等)的示例性旋转研磨工具，而图3示出用于电子设备的盖玻片。图2和图4A-图9的工具中的每个可包括如本文所述的研磨材料，并且可用作系统10(图1)内的旋转工具28。
具体地讲，图2示出示例性旋转研磨工具100。旋转研磨工具100包括具有研磨外表面106、108的一组柔性阀瓣104，该研磨外表面有助于通过柔性阀瓣的弯曲跨越多个角度来研磨工件的边缘。旋转研磨工具100还包括工具柄部102，该工具柄部限定工具100的旋转轴线。柔性阀瓣104可用任选的固定机构105固定到工具柄部102，该固定机构可表示销、螺钉、铆钉或其它固定机构。工具柄部102可被构造成安装在旋转机(诸如钻孔机或CNC机)的卡盘内。
柔性阀瓣104形成与工具柄部102相反地定位的柔性平面区段。柔性阀瓣104中的每个在柔性阀瓣104的第一侧上形成第一研磨外表面106，柔性阀瓣104的第一侧通常背离工具柄部102。柔性阀瓣104中的每个还在柔性阀瓣104的第二侧上形成任选的第二研磨外表面108，柔性阀瓣104的第二侧面向工具柄部102的大致方向。任选的基材110位于第一研磨外表面106和第二研磨外表面108之间。在一些示例中，基材110可包括用作研磨外表面106、108的背衬的可弹性压缩层。
旋转研磨工具100还包括附接到工具柄部102的圆柱形区段114。圆柱形区段114形成围绕旋转轴线103的第三研磨外表面116。圆柱形区段114还可包括用作研磨外表面116的背衬的任选的可弹性压缩层。柔性阀瓣104相对于旋转轴线103延伸超过圆柱形区段114的外径。
研磨外表面106、108和116中的一个或多个可包括如前在本文中所述的磨料涂层。在相同或不同示例中，研磨外表面106、108和116中的一个或多个可包括磨料膜，同样如前在本文中所述。这样的磨料可用环氧树脂固定到工具100的基材，诸如基材110。
在不同示例中，如本文所述，研磨外表面106、108和116中的一个或多个的磨料可提供小于20微米的磨粒尺寸，诸如介于约10微米和约1微米之间的磨粒尺寸，诸如约3微米的磨粒尺寸。此类示例对于盖玻片的边缘磨削可能特别有用。
在一些示例中，圆柱形区段114的第三研磨外表面116可包括彼此具有不同磨粒尺寸的部分。在此类示例中，不同的部分可串行使用以在磨削操作(诸如盖玻片的边缘磨削)期间为表面修整提供改善的表面光洁度或速度。
如相对于图4A-图4C更详细地所述，当从工具柄部102操作工具100时，圆柱形区段114有助于在工件的第一侧和工件的第二侧之间研磨工件的边缘。此外，当将第一研磨外表面106施加到工件的第一拐角时，柔性阀瓣104有助于通过柔性阀瓣104的弯曲用第一研磨外表面106，跨越相对于旋转工具的旋转轴线的多个角度，来研磨与工件的第一侧相邻的第一拐角。类似地，当将第二研磨外表面108施加到工件的第二拐角时，柔性阀瓣104有助于通过柔性阀瓣104的弯曲用第二研磨外表面108，跨越相对于旋转工具的旋转轴线的多个角度来研磨与工件的第二侧相邻的第二拐角，工件的第二侧与工件的第一侧相反。
图3示出盖玻片150，该盖玻片是用于电子设备、蜂窝电话、个人音乐播放器或其它电子设备的盖玻片。在一些示例中，盖玻片150可以是用于电子设备的触摸屏的部件。盖玻片150可以是厚度小于1毫米的硅酸铝基玻璃，但是其它组合物也是可能的。
盖玻片150包括与第二主表面164相反的第一主表面162。通常但不总是，主表面162、164是平面表面。边缘表面166沿循主表面162、164的周边，该周边包括修圆形拐角167。盖玻片150进一步形成孔152。孔152包括其自身的边缘表面，诸如边缘表面153(参见图4A)。
为了提供增加的抗开裂性和改善的外观，盖玻片150的表面(包括主表面162、164，边缘表面166和孔152的边缘表面)应在盖玻片150的制造期间被平滑到实用程度。在加工以形成盖玻片150的大致形状之后，可以例如使用CeO浆液来抛光表面以移除盖玻片150中的磨削和加工痕迹。
此外，如本文所公开，旋转研磨工具(诸如相对于图2和图4A-图9所述的那些旋转研磨工具)可用于在抛光之前使用CNC机来减小边缘表面粗糙度，诸如边缘表面166和孔152的边缘表面。可以减少抛光时间以提供盖玻片150的期望表面光洁度质量的中间磨削步骤不仅可以减少生产时间，而且还可以为盖玻片150的生产提供更精确的尺寸控制。
图4A-图4C示出正在用于研磨盖玻片150的旋转研磨工具100，该盖玻片可表示部分完成的盖玻片，因为其在加工以形成其大致形状之后尚未被抛光或硬化。旋转研磨工具100可首先被固定到CNC机(诸如旋转机23)的旋转工具保持器。
如图4A所示，工具100的柔性区段的表面106、柔性阀瓣104正在用于研磨孔152的边缘153和主表面162之间的拐角。在旋转研磨工具100例如通过CNC机根据预编程的一组指令被推动穿过孔152时，柔性阀瓣104的柔性允许表面106适形于孔152的边缘153与主表面162之间的拐角的轮廓。在不同示例中，在通过工具100研磨之前，这些拐角可以是圆的、倾斜的或直角的。同样，柔性阀瓣104的柔性允许表面106适形于其它拐角(包括边缘166和主表面162之间的拐角)的轮廓以有助于用表面106研磨这些拐角。在不同示例中，在通过工具100研磨之前，边缘166和主表面162之间的拐角可以是圆的、倾斜的或直角的。类似地，相对于图5和图7-图9在下文中描述的工具200、400、500和600中的任一个也可用于研磨边缘166和主表面162之间的拐角。
柔性阀瓣104也具有足够的柔性以完全推动穿过孔152，以便允许圆柱形区段114的研磨外表面116研磨孔152的边缘153，如图4B所示。此外，在旋转研磨工具100例如通过CNC机穿过孔152被拉回时，柔性阀瓣104的柔性允许表面108适形于孔152的边缘153与主表面164之间的拐角的轮廓。在不同示例中，在通过工具100研磨之前，这些拐角可以是圆的、倾斜的或直角的。同样，柔性阀瓣104的柔性允许表面106适形于其它拐角(包括边缘166和主表面164之间的拐角)的轮廓以有助于用表面108研磨这些拐角。类似地，相对于图5、图7和图8在下文中描述的工具200、400和500中的任一个也可用于在孔152处研磨边缘166和主表面162之间的拐角。
以这种方式，工具100允许研磨与孔152相关联的所有表面，包括边缘153和边缘153与主表面162、164之间的拐角。这样的研磨可通过连续旋转工具100，同时使与孔152相关联的表面与研磨表面106、116和108接触来进行。工具100还允许研磨与边缘166相关联的所有表面，包括边缘166与主表面162、164之间的拐角。这样的研磨可通过连续旋转工具100，同时使与边缘166相关联的表面与研磨表面106、116和108接触来进行。在使用工具100研磨与边缘153、166相关联的表面之后，可使用诸如CeO浆液之类的磨料浆液来抛光这些表面以进一步改善表面光洁度。在其中使用磨料浆液的相同或不同示例中，工具100可以是提供不同水平的研磨的一组两个或更多个工具100的一部分。例如，工具可从较粗糙的研磨水平到较低的研磨水平串行使用，以精修表面光洁度。
图5示出旋转研磨工具200。旋转研磨工具200基本上类似于旋转研磨工具100，不同之处在于旋转研磨工具200包括具有研磨外表面的两组柔性阀瓣204、234，而不是单组柔性阀瓣104。柔性阀瓣204、234可包括不同水平的研磨。
旋转研磨工具200包括具有研磨外表面206、208、236、238的两组柔性阀瓣204、234，该研磨外表面有助于通过柔性阀瓣的弯曲跨越多个角度来研磨工件的边缘。旋转研磨工具200还包括工具柄部202，该工具柄部限定工具200的旋转轴线。柔性阀瓣204可用任选的固定机构205固定到工具柄部202，该固定机构可表示销、螺钉、铆钉或其它固定机构。工具柄部202可被构造成安装在旋转机(诸如钻孔机或CNC机)的卡盘内。
柔性阀瓣204形成相对于圆柱形区段214与工具柄部202相反地定位的柔性平面区段。柔性阀瓣204相对于旋转轴线延伸超过圆柱形区段214的外径。柔性阀瓣204中的每个在柔性阀瓣204的第一侧上形成第一研磨外表面206，柔性阀瓣204的第一例通常背离工具柄部202。柔性阀瓣204中的每个还在柔性阀瓣204的第二侧上形成任选的第二研磨外表面208，柔性阀瓣204的第二侧面向工具柄部202的大致方向。
旋转研磨工具200还包括附接到工具柄部202的圆柱形区段214。圆柱形区段214形成围绕旋转研磨工具200的旋转轴线的第三研磨外表面216。研磨外表面216包括具有不同磨粒尺寸的两个部分227、228。不同的部分可串行使用以在磨削操作(诸如盖玻片的边缘磨削)期间为表面修整提供改善的表面光洁度或速度。在其它示例中，多于两个磨粒尺寸可包括在内。
柔性阀瓣234形成邻近工具柄部202定位的柔性平面区段。柔性阀瓣234相对于旋转轴线延伸超过圆柱形区段214的外径。柔性阀瓣234中的每个在柔性阀瓣234的第一侧上形成第一研磨外表面236，柔性阀瓣234的第一侧通常背离工具柄部202。柔性阀瓣234中的每个还在柔性阀瓣234的第二侧上形成任选的第二研磨外表面238，柔性阀瓣234的第二侧面向工具柄部202的大致方向。
研磨外表面206、208、216、236和238中的一个或多个可包括磨料涂层，如前在本文中所述。在相同或不同示例中，研磨外表面206、208、216、236和238中的一个或多个可包括磨料膜，同样如前在本文中所述。这样的磨料可用环氧树脂、粘合剂或其它材料固定到工具200的基材。
如前相对于旋转工具100所述，当从工具柄部202操作工具200时，圆柱形区段214有助于在工件的第一侧和工件的第二侧之间研磨工件的边缘。此外，当将第一研磨外表面206、236中的一个施加到工件的第一拐角时，柔性阀瓣204、234有助于通过柔性阀瓣204、234的弯曲用第一研磨外表面206、236中的一个，跨越相对于旋转工具的旋转轴线的多个角度，来研磨与工件的第一侧相邻的第一拐角。类似地，当将第二研磨外表面208、238中的一个施加到工件的第二拐角时，柔性阀瓣204、234有助于通过柔性阀瓣204、234的弯曲用第二研磨外表面208、238中的一个，跨越相对于旋转工具的旋转轴线的多个角度，来研磨与工件的第二侧相邻的第二拐角，工件的第二侧与工件的第一侧相反。
在一些示例中，研磨外表面206可提供比研磨外表面236更大的磨粒尺寸。而且研磨外表面238可提供比研磨外表面208更大的磨粒尺寸。以这种方式，在工具200被完全推动穿过孔时，第一边缘被外表面206研磨，然后被外表面236研磨，而相反的边缘首先被外表面238研磨，然后在工具200从孔拉出时被外表面208研磨。
在使用工具200研磨工件的表面之后，可使用诸如CeO浆液之类的磨料浆液来抛光这些表面以进一步改善表面光洁度。在其中使用磨料浆液的相同或不同示例中，工具200可以是提供不同水平的研磨的一组两个或更多个工具200的一部分。例如，工具可从较粗糙的研磨水平到较低的研磨水平串行使用，以精修工件(诸如盖玻片150)的表面光洁度。
图6示出旋转研磨工具300。旋转研磨工具300基本上类似于旋转研磨工具100，不同之处在于旋转研磨工具300不包括柔性阀瓣104。
旋转研磨工具300包括工具柄部302，该工具柄部限定工具300的旋转轴线。工具柄部302可被构造成安装在旋转机(诸如钻孔机或CNC机)的卡盘内。旋转研磨工具300还包括与工具柄部302同轴对准，并且附接到工具柄部的圆柱形区段314。圆柱形区段314形成具有垂直于工具300的旋转轴线的圆形横截面的研磨外表面316。在一些示例中，两个或更多个磨粒尺寸可包括在研磨外表面316的不同部分中。研磨外表面316可包括磨料涂层，如前在本文中所述。在相同或不同示例中，研磨外表面316可包括磨料膜，同样如前在本文中所述。
在使用工具300研磨工件的表面之后，可使用诸如CeO浆液之类的磨料浆液来抛光这些表面以进一步改善表面光洁度。在其中使用磨料浆液的相同或不同示例中，工具300可以是提供不同水平的研磨的一组两个或更多个工具300的一部分。例如，工具可从较粗糙的研磨水平到较低的研磨水平串行使用，以精修表面光洁度。
图7示出旋转研磨工具400。旋转研磨工具400基本上类似于旋转研磨工具300，其中添加了包括研磨外表面440的成角度表面，以用于研磨工件(诸如盖玻片150)的倾斜边缘。
旋转研磨工具400包括工具柄部402，该工具柄部限定工具400的旋转轴线。工具柄部402可被构造成安装在旋转机(诸如钻孔机或CNC机)的卡盘内。旋转研磨工具400还包括与工具柄部402同轴对准，并且附接到工具柄部的圆柱形区段414。圆柱形区段414形成具有垂直于工具400的旋转轴线的圆形横截面的研磨外表面416。在一些示例中，两个或更多个磨粒尺寸可包括在研磨外表面416的不同部分中。
旋转研磨工具400还包括第二研磨外表面440，该第二研磨外表面相对于研磨工具400的旋转轴线形成成角度表面。研磨外表面440可有助于研磨工件(诸如工件150)的内部或外部倾斜边缘。研磨外表面440的形状由此对应于工件的边缘的期望成品形状。在其它示例中，旋转工具可包括不同几何形状以对应于工件的边缘的期望成品形状。
研磨外表面416、440可包括磨料涂层，如前在本文中所述。在相同或不同示例中，研磨外表面416、440中的一个或多个可包括磨料膜，同样如前在本文中所述。
在使用工具400研磨工件的表面之后，可使用诸如CeO浆液之类的磨料浆液来抛光这些表面以进一步改善表面光洁度。在其中使用磨料浆液的相同或不同示例中，工具400可以是提供不同水平的研磨的一组两个或更多个工具400的一部分。例如，工具可从较粗糙的研磨水平到较低的研磨水平串行使用，以精修表面光洁度。
图8示出旋转研磨工具500。旋转研磨工具500基本上类似于旋转研磨工具300，其中添加了包括研磨外表面542、544的成角度表面，以用于研磨工件(诸如盖玻片150)的倾斜边缘。
旋转研磨工具500包括工具柄部502，该工具柄部限定工具500的旋转轴线。工具柄部502可被构造成安装在旋转机(诸如钻孔机或CNC机)的卡盘内。旋转研磨工具500还包括与工具柄部502同轴对准，并且附接到工具柄部的圆柱形区段514。圆柱形区段514形成具有垂直于工具500的旋转轴线的圆形横截面的研磨外表面516。在一些示例中，两个或更多个磨粒尺寸可包括在研磨外表面516的不同部分中。
旋转研磨工具500还包括在圆柱形区段514的任一侧上的研磨外表面542、544。研磨外表面542、544相对于研磨工具500的旋转轴线形成成角度表面。研磨外表面542可用任选的固定机构205固定到工具柄部202，该固定机构可表示销、螺钉、铆钉或其它固定机构。研磨外表面542、544可有助于研磨工件(诸如工件150)的内部或外部倾斜边缘。例如，外表面542可被构造成有助于研磨在工件的第一侧上的内部或外部倾斜边缘，而外表面542可被构造成有助于研磨在工件的第二侧上的内部或外部倾斜边缘，工件的第二侧与工件的第一侧相反。研磨外表面542、544的形状由此对应于工件的期望成品形状。在其它示例中，旋转工具可包括不同几何形状以对应于工件的边缘的期望成品形状。
研磨外表面516、542、544可包括磨料涂层，如前在本文中所述。在相同或不同示例中，研磨外表面516、542、544中的一个或多个可包括磨料膜，同样如前在本文中所述。
在使用工具500研磨工件的表面之后.可使用诸如CeO浆液之类的磨料浆液来抛光这些表面以进一步改善表面光洁度。在其中使用磨料浆液的相同或不同示例中，工具500可以是提供不同水平的研磨的一组两个或更多个工具500的一部分。例如，工具可从较粗糙的研磨水平到较低的研磨水平串行使用，以精修表面光洁度。
图9示出示例性旋转研磨工具，该旋转研磨工具包括形成与旋转工具的旋转轴线垂直的平面表面的研磨外表面。
图6示出旋转研磨工具600。旋转研磨工具600包括工具柄部602，该工具柄部限定工具600的旋转轴线。工具柄部602可被构造成安装在旋转机(诸如钻孔机或CNC机)的卡盘内。平面工具芯606被安装到工具柄部602并且垂直于工具600的旋转轴线。在一些示例中，平面工具芯606和工具柄部602可表示一体部件。
旋转研磨工具600包括平面研磨外表面650，该平面研磨外表面垂直于工具600的旋转轴线。离隙凹口552位于平面研磨外表面650的表面内，以有助于在磨削操作期间用工具600移除碎屑。旋转研磨工具600还包括成角度的研磨表面654，该成角度的研磨表面有助于研磨工件(诸如盖玻片150)的内部或外部倾斜边缘。平面研磨外表面650和研磨表面654提供了垂直于工具600的旋转轴线的圆形横截面。
研磨外表面650、654可包括磨料涂层，如前在本文中所述。在相同或不同示例中，研磨外表面650、654可包括磨料膜，同样如前在本文中所述。
在使用工具600研磨工件的表面之后，可使用诸如CeO浆液之类的磨料浆液来抛光这些表面以进一步改善表面光洁度。在其中使用磨料浆液的相同或不同示例中，工具600可以是提供不同水平的研磨的一组两个或更多个工具600的一部分。例如，工具可从较粗糙的研磨水平到较低的研磨水平串行使用，以精修表面光洁度。
图10是示出用于制造具有环氧树脂磨料片的旋转工具的示例性技术的流程图。首先，切割包括部分固化的环氧树脂的磨料片以配合旋转工具的研磨表面(702)。然后包裹切割片并将其粘附到旋转工具的芯(704)。一旦磨料就位于旋转工具的芯上，研磨材料的环氧树脂便被进一步固化以增加研磨材料的硬度和耐久性(706)。
在一些特定示例中，研磨材料可包括分散在环氧树脂中的多种陶瓷磨料附聚物，如前所述。在相同或不同示例中，研磨材料片可包括沉积在聚合物膜上的研磨材料，在磨料复合物层和聚合物膜之间具有底漆层。聚合物膜本身可用将聚合物膜固定到柔顺层的粘合剂定位在柔顺层(诸如泡沫)上方。然后可将组合的研磨材料涂层、聚合物材料和柔顺材料施加到旋转工具的芯，以便根据图10的技术在旋转工具上形成研磨表面的形状。
将参照以下详细示例进一步描述操作。提供这些示例以进一步说明各种具体和优选的示例和技术。然而，应当理解，可以在不脱离范围的前提下进行许多变型和修改。
实施方案列举
1.研磨旋转工具，该研磨旋转工具包括：
工具柄部，该工具柄部限定旋转工具的旋转轴线；以及
柔性平面区段，该柔性平面区段与工具柄部相反地定位，
其中柔性平面区段在柔性平面区段的第一侧上形成第一研磨外表面，柔性平面区段的第一侧通常背离工具柄部，
其中柔性平面区段在柔性平面区段的第二侧上形成第二研磨外表面，柔性平面区段的第二侧面向工具柄部的大致方向，
其中当将第一研磨外表面施加到工件的第一拐角时，柔性平面区段有助于通过柔性平面区段的弯曲用第一研磨外表面，跨越相对于旋转工具的旋转轴线的多个角度，来研磨与工件的第一侧相邻的第一拐角，并且
其中当将第二研磨外表面施加到工件的第二拐角时，柔性平面区段有助于通过柔性平面区段的弯曲用第二研磨外表面，跨越相对于旋转工具的旋转轴线的多个角度，来研磨与工件的第二侧相邻的第二拐角，工件的第二侧与工件的第一侧相反。
2.根据实施方案1所述的研磨旋转工具，该研磨旋转工具还包括附接到工具柄部的圆柱形区段，其中圆柱形区段形成围绕旋转工具的旋转轴线的第三研磨外表面，
其中当从工具柄部操作研磨旋转工具时，圆柱形区段有助于在工件的第一例和工件的第二侧之间研磨工件的边缘，并且
其中柔性平面区段相对于旋转工具的旋转轴线延伸超过圆柱形区段的外径。
3.根据实施方案2所述的研磨旋转工具，其中圆柱形区段的第三研磨外表面提供彼此具有不同磨粒尺寸的至少两个部分。
4.根据实施方案2或实施方案3所述的研磨旋转工具，其中柔性平面区段是第一柔性平面区段，研磨旋转工具还包括定位在工具柄部和圆柱形区段之间的第二柔性平面区段，
其中第二柔性平面区段相对于旋转工具的旋转轴线延伸超过圆柱形区段的外径，其中第二柔性平面区段在第二柔性平面区段的第一侧上形成第四研磨外表面，第二柔性平面区段的第一侧通常背离工具柄部，其中第二柔性平面区段在第二柔性平面区段的第二侧上形成第五研磨外表面，第二柔性平面区段的第二侧邻近圆柱形区段并且面向工具柄部的大致方向，
其中当将第四研磨外表面施加到工件的第一拐角时，第二柔性平面区段有助于通过第二柔性平面区段的弯曲用第四研磨外表面，跨越相对于旋转工具的旋转轴线的多个角度，来研磨工件的第一拐角，并且
其中当将第五研磨外表面施加到工件的第二拐角时，第二柔性平面区段有助于通过第二柔性平面区段的弯曲用第五研磨外表面，跨越相对于旋转工具的旋转轴线的多个角度，来研磨工件的第二拐角。
5.根据实施方案4所述的研磨旋转工具，其中第一研磨外表面和第四研磨外表面各自提供比第二研磨外表面和第五研磨外表面中的每个更大的磨粒尺寸。
6.根据实施方案5所述的研磨旋转工具，其中圆柱形区段的第三研磨外表面提供彼此具有不同磨粒尺寸的至少两个部分。
7.根据实施方案2-6中任一项所述的研磨旋转工具，该研磨旋转工具还包括用作圆柱形区段的第三研磨外表面的背衬的可弹性压缩层。
8.根据实施方案2-7中任一项所述的研磨旋转工具，其中第一研磨外表面和第二研磨外表面中的至少一个包括磨料涂层。
9.根据前述实施方案中任一项所述的研磨旋转工具，其中研磨旋转工具被构造成对选自以下的材料进行表面修整：
玻璃；
蓝宝石；以及
陶瓷。
10.根据前述实施方案中任一项所述的研磨旋转工具，其中第一研磨外表面和第二研磨外表面中的至少一个包括磨料膜。
11.根据前述实施方案中任一项所述的研磨旋转工具，其中第一研磨外表面和第二研磨外表面中的至少一个包括用环氧树脂固定到工具基材的磨料。
12.根据前述实施方案中任一项所述的研磨旋转工具，其中第一研磨外表面和第二研磨外表面中的至少一个的磨料提供小于20微米的磨粒尺寸。
13.根据前述实施方案中任一项所述的研磨旋转工具，其中第一研磨外表面和第二研磨外表面中的至少一个的磨料提供介于约10微米和约1微米之间的磨粒尺寸。
14.根据前述实施方案中任一项所述的研磨旋转工具，其中第一研磨外表面和第二研磨外表面中的至少一个的磨料提供约2微米的磨粒尺寸。
15.根据前述实施方案中任一项所述的研磨旋转工具，其中第一研磨外表面和第二研磨外表面中的至少一个的磨料包括树脂粘结的金刚石磨料。
16.根据前述实施方案中任一项所述的研磨旋转工具，其中第一研磨外表面和第二研磨外表面中的至少一个的磨料提供金刚石附聚物。
17.根据实施方案16所述的研磨旋转工具，其中磨料中金刚石附聚物与树脂粘结剂的体积比大于3比2。
18.根据实施方案16或实施方案17所述的研磨旋转工具，其中金刚石附聚物的平均尺寸为磨料颗粒的平均尺寸的至少约5倍。
19.根据前述实施方案中任一项所述的研磨旋转工具，其中第一研磨外表面和第二研磨外表面中的至少一个的磨料包括Trizact图案化磨料。
20.根据前述实施方案中任一项所述的研磨旋转工具，其中第一研磨外表面和第二研磨外表面中的至少一个的磨料包括：
树脂；
分散在树脂中的多种陶瓷磨料附聚物，该陶瓷磨料附聚物包括分散在多孔陶瓷基体中的单独的磨料颗粒，
其中多孔陶瓷基体的至少一部分包含玻璃陶瓷材料；以及
分散在树脂中的金属颗粒。
21.根据前述实施方案中任一项所述的研磨旋转工具，其中工件的第一拐角和工件的第二拐角由工件中的从第一侧延伸到第二侧的孔形成。
22.一种组件，该组件包括：
CNC机，该CNG机包括计算机控制的旋转工具保持器和工件平台；
工件，该工件表示用于固定到工件平台的电子设备的部分完成的盖玻片，该盖玻片形成至少一个孔；以及
根据前述实施方案中任一项所述的研磨旋转工具。
23.研磨用于电子设备的部分完成的盖玻片中的孔的表面的方法，该方法包括：
将根据实施方案1-21中任一项所述的研磨旋转工具固定在CNC机的旋转工具保持器内；以及
操作CNC机以研磨安装到CNC机的工件平台的盖玻片中的孔的表面。
实施例
材料
Figure BDA0001590797280000271
*颗粒尺寸为通过常规激光散射测量的平均值。
测试方法与制备程序
盖玻片生产测试-1
提供了在刻划操作之后部分完成的盖玻片以形成周边边缘内部特征部边缘，包括孔。使用CNC机对部分完成的盖玻片进行边缘磨削以形成期望的尺寸和形状。在磨削步骤之后，抛光边缘以提供合适的表面光洁度。
盖玻片生产测试-2
提供了在刻划操作之后部分完成的盖玻片以形成周边边缘内部特征部边缘，包括孔。使用CNC机对部分完成的盖玻片进行边缘磨削以形成期望的尺寸和形状。然后使用CNC机研磨边缘磨削的盖玻片以改善磨削边缘的表面光洁度。在研磨步骤之后，对边缘抛光以提供合适的表面光洁度。
表1提供了盖玻片生产测试-1与盖玻片生产测试-2的比较。
Figure BDA0001590797280000281
磨料有效性测试
提供了在刻划和粗糙的磨削操作之后部分完成的盖玻片。盖玻片材料是来自CorningTM的GorillaTM玻璃3。使用CNC机对部分完成的盖玻片进行边缘磨削以形成期望的尺寸和形状。然后使用CNC机和圆柱形研磨工具研磨边缘磨削的盖玻片以改善磨削边缘的表面光洁度。比较不同金刚石磨料组合物的表面光洁度以评估不同磨料组合物的有效性。
表2提供了使用磨料有效性测试评估的不同磨料组合物的比较。
Figure BDA0001590797280000282
如表2中所示，样品C提供了比样品A高得多的材料移除水平，该样品A具有较小的磨料尺寸，并且与样品B具有大致相同的材料移除水平。然而，与样品A和样品C相比，样品B具有高的表面光洁度粗糙度。根据这些结果，样品C几乎提供样品A的表面光洁度质量，同时几乎保持样品B的材料移除速度。
样品C相对于附聚物尺寸具有相对较高的磨料尺寸。具体地讲，样品C的磨料尺寸与附聚物尺寸的比率为10比1。在其它实施例中，磨料尺寸与附聚物尺寸的比率不大于15比1，不大于12.5比1，不大于10比1，但是不小于约3比1，不会更小并且对于边缘磨削盖玻片同样可特别有用。
已经描述了本公开的各个实施例。这些实施例以及其他实施例均在如下权利要求书的范围内。

Claims (23)

1.一种研磨旋转工具，所述研磨旋转工具包括：
工具柄部，所述工具柄部限定所述旋转工具的旋转轴线；以及
柔性平面区段，所述柔性平面区段与所述工具柄部相反地定位，
其中所述柔性平面区段在所述柔性平面区段的第一侧上形成第一研磨外表面，所述柔性平面区段的所述第一侧通常背离所述工具柄部，
其中所述柔性平面区段在所述柔性平面区段的第二侧上形成第二研磨外表面，所述柔性平面区段的所述第二侧面向所述工具柄部的方向，
其中所述柔性平面区段包括一组不重叠的柔性阀瓣，所述柔性阀瓣包括所述研磨外表面，
其中当将所述第一研磨外表面施加到工件的与工件的第一侧相邻的第一拐角时，所述柔性平面区段有助于通过所述柔性平面区段的弯曲用所述第一研磨外表面，跨越相对于所述旋转工具的所述旋转轴线的多个角度，来研磨所述第一拐角，并且
其中当将所述第二研磨外表面施加到所述工件的与所述工件的第二侧相邻的第二拐角时，所述柔性平面区段有助于通过所述柔性平面区段的弯曲用所述第二研磨外表面，跨越相对于所述旋转工具的所述旋转轴线的多个角度，来研磨与所述第二拐角，所述工件的所述第二侧与所述工件的所述第一侧相反。
2.根据权利要求1所述的研磨旋转工具，还包括附接到所述工具柄部的圆柱形区段，其中所述圆柱形区段形成完全围绕所述旋转工具的所述旋转轴线的第三研磨外表面，
其中当从所述工具柄部操作所述研磨旋转工具时，所述圆柱形区段有助于在所述工件的所述第一侧和所述工件的所述第二侧之间研磨所述工件的边缘，并且
其中所述柔性平面区段相对于所述旋转工具的所述旋转轴线延伸超过所述圆柱形区段的外径。
3.根据权利要求2所述的研磨旋转工具，其中所述圆柱形区段的所述第三研磨外表面提供彼此具有不同磨粒尺寸的至少两个部分。
4.根据权利要求2所述的研磨旋转工具，其中所述柔性平面区段是第一柔性平面区段，所述研磨旋转工具还包括定位在所述工具柄部和所述圆柱形区段之间的第二柔性平面区段，
其中所述第二柔性平面区段相对于所述旋转工具的所述旋转轴线延伸超过所述圆柱形区段的所述外径，其中所述第二柔性平面区段在所述第二柔性平面区段的第一侧上形成第四研磨外表面，所述第二柔性平面区段的所述第一侧通常背离所述工具柄部，其中所述第二柔性平面区段在所述第二柔性平面区段的第二侧上形成第五研磨外表面，所述第二柔性平面区段的所述第二侧邻近所述圆柱形区段并且面向所述工具柄部的所述方向，
其中当将所述第四研磨外表面施加到所述工件的所述第一拐角时，所述第二柔性平面区段有助于通过所述第二柔性平面区段的弯曲用所述第四研磨外表面，跨越相对于所述旋转工具的所述旋转轴线的多个角度，来研磨所述工件的所述第一拐角，并且
其中当将所述第五研磨外表面施加到所述工件的所述第二拐角时，所述第二柔性平面区段有助于通过所述第二柔性平面区段的弯曲用第所述五研磨外表面，跨越相对于所述旋转工具的所述旋转轴线的多个角度，来研磨所述工件的所述第二拐角。
5.根据权利要求4所述的研磨旋转工具，其中所述第一研磨外表面提供比所述第四研磨外表面更大的磨粒尺寸，所述第五研磨外表面提供比所述第二研磨外表面更大的磨粒尺寸。
6.根据权利要求5所述的研磨旋转工具，其中所述圆柱形区段的所述第三研磨外表面提供彼此具有不同磨粒尺寸的至少两个部分。
7.根据权利要求2所述的研磨旋转工具，还包括支持圆柱形区段的所述第三研磨外表面的可弹性压缩层。
8.根据权利要求2所述的研磨旋转工具，其中所述第一研磨外表面和所述第二研磨外表面中的至少一个包括磨料涂层。
9.根据权利要求2所述的研磨旋转工具，其中所述研磨旋转工具被构造成对材料进行表面修整，所述材料选自以下这组中的一个：
玻璃；
蓝宝石；以及
陶瓷。
10.根据权利要求2所述的研磨旋转工具，其中所述第一研磨外表面和所述第二研磨外表面中的至少一个包括磨料膜。
11.根据权利要求2所述的研磨旋转工具，其中所述第一研磨外表面和所述第二研磨外表面中的至少一个包括用环氧树脂固定到所述工具的基材的磨料。
12.根据权利要求2所述的研磨旋转工具，其中所述第一研磨外表面和所述第二研磨外表面中的至少一个的磨料提供小于20微米的磨粒尺寸。
13.根据权利要求2所述的研磨旋转工具，其中所述第一研磨外表面和所述第二研磨外表面中的至少一个的磨料提供介于10微米和1微米之间的磨粒尺寸。
14.根据权利要求2所述的研磨旋转工具，其中所述第一研磨外表面和所述第二研磨外表面中的至少一个的磨料提供2微米的磨粒尺寸。
15.根据权利要求2所述的研磨旋转工具，其中所述第一研磨外表面和所述第二研磨外表面中的至少一个的磨料包括树脂粘结的金刚石磨料。
16.根据权利要求2所述的研磨旋转工具，其中所述第一研磨外表面和所述第二研磨外表面中的至少一个的磨料提供金刚石附聚物。
17.根据权利要求16所述的研磨旋转工具，其中所述磨料中金刚石附聚物与树脂粘结剂的体积比大于3比2。
18.根据权利要求16所述的研磨旋转工具，其中所述金刚石附聚物的平均尺寸为所述磨料颗粒的平均尺寸的至少约5倍。
19.根据权利要求2所述的研磨旋转工具，其中所述第一研磨外表面和所述第二研磨外表面中的至少一个的磨料包括TRIZACT图案化磨料。
20.根据权利要求2所述的研磨旋转工具，其中所述第一研磨外表面和所述第二研磨外表面中的至少一个的磨料包括：
树脂；
分散在所述树脂中的多种陶瓷磨料附聚物，所述陶瓷磨料附聚物包括分散在多孔陶瓷基体中的单独的磨料颗粒，
其中所述多孔陶瓷基体的至少一部分包含玻璃陶瓷材料；以及
分散在所述树脂中的金属颗粒。
21.根据权利要求2所述的研磨旋转工具，其中所述工件的所述第一拐角和所述工件的所述第二拐角由所述工件中的从所述第一侧延伸到所述第二侧的孔形成。
22.一种组件，所述组件包括：
CNC机，所述CNC机包括计算机控制的旋转工具保持器和工件平台；
工件，所述工件表示用于固定到所述工件平台的电子设备的部分修整的盖玻片，所述盖玻片形成至少一个孔；以及
根据权利要求1或2所述的研磨旋转工具。
23.一种研磨用于电子设备的部分修整的盖玻片中的孔的表面的方法，所述方法包括：
将根据权利要求2所述的研磨旋转工具固定在CNC机的旋转工具保持器内；以及
操作所述CNC机以研磨安装到所述CNC机的工件平台的所述盖玻片中的所述孔的所述表面。
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