CN1091073A - 研磨装置 - Google Patents

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Abstract

研磨抛光装置有一托板，通常呈可转动的抛光头 10形式，和安装于托板之上的研磨抛光垫16。每个 抛光垫16包括一研磨体18，它由充满超硬研磨颗粒 的垫塑性聚合物制成且有一个研磨表面，在使用中起 研磨抛光作用，研磨体18设置了规则排列的孔，通常 为窄的毛细管通道，伸至研磨表面。该孔在研磨操作 中改善了研磨层的冷却。

Description

本发明涉及研磨抛光装置。
通常，诸如花岗石或大理石材料的抛光采用一种抛光装置，它有一个转动的抛光头，其上装有抛光垫、一般都带有碳化硅的磨擦表面。这种类型的传统抛光装置的问题是磨擦表面迅速磨损而需经常更换。
根据本发明提供的一种研磨抛光装置，包括一个托板和至少一件安装在托板上的研磨抛光垫，该垫包括一个研磨体，它由掺入有超硬研磨颗粒的热塑性聚合物制成，且带有一个研磨表面，在使用中起研磨抛光作用，研磨体上设置有规则排列的孔伸至研磨表面。
典型的超硬材料包括金刚石或立方氮化硼颗粒。热塑性聚合物最好是从下列中选取一种或几种：
聚醚酮（Polyetheretherketone），例如由ICI出售的商标为 VICTREX
Figure 931153298_IMG2
。
聚（酰胺-酰亚胺），例如由Amoco出售的商标为 TORLON
Figure 931153298_IMG3
。
聚苯撑硫（PPS），例如由Phillips公司出售的商标为 RYTON
Figure 931153298_IMG4
。
液晶聚合物（LCP），例如由Hoechst以商标VECTRA
Figure 931153298_IMG5
出售。
对于超硬颗粒是金刚石的情形来说，颗粒一般的尺寸范围为2至300微米。而通常以磨体出现的这些颗粒的量按体积比为3%至30%，最好是3%至10%。
孔可以是狭窄的毛细管的形状，垂直延伸至研磨表面。典型的毛细管的横截面为圆形，直径约为50微米。
在优选的实例中，托板的构造为一个圆形抛光头和多个安装在抛光头上的多个研磨抛光垫。研磨体的构造为在底板上安装了一个研磨层，底板也用热塑性聚合物制造。研磨层和底板可以有互补的、互相嵌合的凸起和凹进将研磨层固定于底板上。另一方面，研磨层可以用叠模的方法（overmoulding    process）附着到底板上。研磨体和底板中的一个或两者都可掺混一种颜料以标明超硬研磨颗粒的研磨能力。
本发明的另一方面是提供一种抛光垫，它被安装在一个可转动的抛光头上，它包括一个由充满了超硬颗粒的一种热塑性聚合物制成的研磨层和一个底板，研磨层安装其上，研磨层有一个抛光表面和在其上规则排列的延伸到抛光表面的孔。
下面用实例并参照附图，对本发明作更详细的说明，其中：
图1表示一个研磨装置的轴向视图;和
图2表示图1中沿线2-2的放大的截面图。
被说明的研磨装置是一种抛光装置，用于抛光诸如花岗岩或大理石材料体的表面。该抛光装置包括一个结构为圆形钢板12的抛光头10。板12安装在一个可转动的心轴14上。
一些抛光垫16固定到板12的表面上。每个抛光垫16包括一个研磨体，由安装在底板20上的研磨层18构成。研磨层18由一种适当的充满了超硬研磨颗粒的热塑性聚合物（常用的为聚醚酮    PEEK）构成。颗粒通常是金刚石或立方氮化硼。研磨层18加工有一系列的凸起22，从远离研磨表面24的表面向外延伸。
每个底板20也由一种热塑性聚合物制造，在大多数情况下与在层18中所用的不同。底板加工有一系列的孔26，其形状和位置与层18的凸起22互补。在实用中，层18通过凸起在孔中的过盈配合安装，通过进入孔中的凸起的热连结，或通过在孔中的凸起的超声焊接而固定到底板20上。
在通常的情况下，垫16的厚度在5和20毫米之间。它们可以用任意的惯用的方式固定到板12的表面上。
如图所示，研磨层18在每种情况下都加工有规则排列的孔与抛光面24相通。在图示的实施例中，这些孔呈窄的毛细管通道28的构造，在层18的整个厚度伸延，不过由于底板的存在而成为盲孔。这些通道的横截面一般为圆形，要注意它们是垂直于抛光面24伸延的。在一种典型的情况下，通道有一个大约50微米的直径。
实用中，旋转抛光头10并压到要抛光的表面上起研磨作用。抛光作用由研磨层18完成，当然研磨层18随着使用而磨损。不过如果底层18有足够的厚度，则在一开始不必考虑把各抛光面24非常精确地相互对齐。
要是某些抛光面起初时从抛光头上比其它的突出得多些，则这些表面将首先以快速被磨低，直到所有的表面都成一个水平，即直到抛光头适当地被研配。
认为存在毛细管道的优点是因为它们在由研磨颗粒进行的研磨切削作用中引起了更大的自由度。还有，通过通道允许在抛光期间施加到抛光区的冷却液达到层18的内部区域，因而起到更大的冷却作用。
依据本发明的一个优选的特点，层18的聚合物材料，并且可能的话，还有底板20所用的材料可以混入一种醒目的颜料。用颜料的目的是给抛光垫16的研磨能力作出标记，因而使消费者容易地为某一工件选择适合的抛光垫。
对于研磨层18包含有金刚石颗粒的情形，典型的颗粒尺寸的范围从2至300微米，占据层体积的3%至30%，而优选3%至10%。
对根据本发明的抛光垫所作的两个系列的试验结果在下文中给出。
试验1
按本发明的抛光垫由下面的规格制成，采用一种自动的有戏剧效果的抛光装置抛光德国花岗岩试样。
Figure 931153298_IMG6
中等级的金刚石磨料通常的颗粒尺寸为约90微米，细级磨料的金刚石粒径约60微米，超细级金刚石颗粒尺寸约为5微米。上表给出的“含量”值与在磨削工业中所用的术语“含量”通常的应用一致。在实用中，4.4克拉/厘米3的含量相应的含量值为100。含量值25相应于1.1克拉/厘米3。换句话说，上表中所见到的含量值25，20和15相应于体积比为6.25%，5%和3.75%。
对于抛光混合型的花岗岩，抛光垫的寿命达到2000米2以上。典型的抛光时间和获得的花岗石表面情况在下表中给出。
垫号 抛光时间（分） 光泽度
1 10 20
2 10 26
3 9 48
应注意，这此结果，就工件寿命或降低研磨成本而言，比惯用的研磨剂例如碳化硅所能获得的要高许多。还需注意当抛光垫用于黑花岗石和细粒花岗石时，比用于粗粒的花岗石能取得更高的光泽度。
试验2
制成一系列的掺入有Diagloss（商标）的聚合物抛光垫用于手工的，相对自动的而言，花岗石抛光装置上。制成的抛光垫从超粗（相应的金刚石颗粒尺寸约190微米），含量值35（相当体积比为8.75%）用于粗级;到超细（相应的金刚石颗粒尺寸为约5微米），含量值12（相应体积比为3%）用于精细抛光。
这类垫用于抛光印度花岗岩试样。已观察到抛光速度比通常的研磨剂高出50%。所获得的垫的延长的寿命对粗级的为450米2，对精细抛光级为600米2，同时更至密。垫的寿命超过了希望，比通常的研磨剂所达到的要大得多。
可以认为表1的结果比表2的高许多是由于所用的抛光工艺不同所致。

Claims (14)

1、一种研磨抛光装置，其特征为包括一个托板和至少一件安装于该托板上的研磨抛光垫，该垫包括一个研磨体，用掺有超硬研磨颗粒的热塑性聚合物制成，且具有一个研磨表面而在使用中完成研磨抛光作用，该研磨体上设置有规则排列的孔延伸至该研磨表面。
2、按权利要求1的一种研磨抛光装置，其特征为其中超硬材料包括金刚石或立方氮化硼颗粒。
3、按权利要求2的一种研磨抛光装置，其物征为其中热塑性聚合物选自聚醚酮（PEEK），聚（酰胺-酰亚胺），聚苯撑硫和液晶聚合物。
4、按权利要求3的一种研磨抛光装置，其特征为其中超硬颗粒是颗粒尺寸在2微米至300微米之间的金刚石。
5、按权利要求4的一种研磨按光装置，其特征为其中出现在研磨体中的金刚石颗粒的量按体积比为3%至30%。
6、按权利要求5的一种研磨抛光装置，其特征为其中出现在研磨体中的金刚石颗粒的量按体积比为3%至10%。
7、按前述的任一权利要求的一种研磨抛光装置，其特征为其中该孔呈狭窄的通道状垂直延伸至该抛光面。
8、按权利要求7的一种研磨抛光装置，其特征为其中通道为圆形横截面的毛细管通道，直径约为50微米。
9、按前述的任一权利要求的一种研磨抛光装置，其特征为其中托板为一个可转动的抛光头，且有多个研磨抛光垫安装在该抛光头上。
10、按前述的任一权利要求的一种研磨抛光装置，其特征为其中该研磨体以一种研磨层形式装在一个底板上。
11、按权利要求10的一种研磨装置，其特征为其中该底板是用一种热塑性聚合物制造的。
12、按权利要求10或11的一种研磨抛光装置，其特征为其中该研磨层和底板有互补的，互相嵌合的凸起和凹进而将该层固定到底板上。
13、按权利要求10至12中的任一权利要求中的一种研磨抛光装置，其特征为其中该研磨体和底板中的一个或两者掺混一种颜料，以标明超硬研磨颗粒的研磨能力。
14、一种抛光垫，其特征为它适于安装在一个可转动的抛光头上，且包括一个充满了超硬颗粒的一种热塑性聚合物制成的研磨层和一个层板，该研磨层安装其上，该研磨层有一个抛光表面和其上规则排列的延伸到抛光表面的孔。
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