CN109551311A - 一种机械研磨或抛光过程中减小塌边现象的方法 - Google Patents

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康仁科
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郭江
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
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Abstract

一种机械研磨或抛光过程中减小塌边现象的方法，属于机械研磨抛光加工技术领域。本发明在零件非加工面上胶接与非加工面形状相同的外边框结构，通过外边框结构对工件的非加工面进行包裹，且保证加工过程中工件与外边框包裹结构为一个整体，将原有的出现在工件边缘的塌陷转移到外边框上，明显减弱或避免在工件边缘处的塌边现象。本发明可以在机械研磨和机械抛光中对工件边缘进行有利地保护，能够减小或抑制塌边现象；同时本发明还具有结构简单，可实现性强，拆卸方便等优点。

Description

一种机械研磨或抛光过程中减小塌边现象的方法
技术领域
本发明属于机械研磨抛光加工技术领域，涉及一种减小机械研磨抛光塌边现象的方法。
背景技术
机械研磨和抛光工艺是获得局部和全局平坦化的最有效办法之一，在硬脆材料、金属材料的平面构件加工中应用广泛。机械研磨和抛光加工零件由于其边缘受力状况、运动状况和磨粒聚集现象，容易造成塌边的现象。
现有的避免塌边的方法可以分为以下几种：改变研磨抛光盘形状、改变工件加工运动轨迹以及边缘防护的办法。赵有文等(CN201410682508.4)发明了一种晶片研磨装置，通过改变抛光盘的初始形貌，来抑制塌边现象，但是在实验中，仅使用固定抛光盘的形貌，不进行在线修整，难以保持其装配后的形状，从而不能够保证对边缘效应的避免。沈斌斌(CN 201710924551.0)发明了防塌边游星轮，通过在游星轮内设置偏心使得工件在加工过程中运动轨迹更复杂来减小边缘效应，但是在我们的实验过程中，采用偏心游星轮仍然出现了严重的塌边现象。易建华等(CN 201711243251.2)发明了孔洞打磨塌边防护方法，其主要采用注塑胶填充孔洞，防止孔壁的塌陷，然而由于平面构件普遍没有封闭结构，所以，在打磨过程中填充物极易发生破碎，无法形成有效的保护甚至导致工件的变形。
发明内容
本发明为克服上述技术中的不足，提出一种减小研磨过程中塌边的方法。在工件的非加工面，对工件进行包裹，保证加工过程中工件与外边框包裹结构为一个整体，进而将原有的出现在工件边缘的塌陷转移到外边框上，以实现在工件边缘处的塌边现象明显减弱或避免。本发明可以在机械研磨和机械抛光中对工件边缘进行有利地保护，能够减小或抑制塌边现象。同时本发明还具有结构简单，可实现性强，拆卸方便等优点。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种机械研磨或抛光过程中减小塌边现象的方法，在零件非加工面上胶接与非加工面形状相同的外边框结构，包括以下步骤：
第一步，直接在研磨机上加工平面构件的零件，确定塌边尺寸。
第二步，根据零件非加工面结构及第一步确定的塌边尺寸确定外边框结构；
所述的外边框的内边缘形状与零件非加工面相同，外边框的厚度与零件厚度相同，外边框的外边缘到零件边缘的最小距离大于塌边宽度尺寸；外边框材质为与零件相同或相似硬度的材料。
第三步，将零件非加工面与外边框结构之间通过胶环连接为一体结构，整个加工过程中外边框及胶环不能脱落。
所述的胶环材质为热熔胶，其加热熔化温度不高于零件变形或破碎温度，胶环厚度大于零件和外边框厚度，凸出零件加工面1～2mm，胶环硬度不低于工件材料硬度的10％，胶环宽度0.5～1.5mm，胶环可以反复加热熔化粘结过程中无气泡，无杂质混入。
所述零件变形或破碎温度为工件在加热到该温度后冷却至室温，能够保持工件完整且形貌不发生改变的温度。
第四步，将第三步得到的一体结构放置于研磨机上，对零件、胶环和外边框整体进行研磨加工，在研磨过程中，由于其加工的方式使得厚度较厚的地方先被加工到，最终达到工件表面的平整，使得工件、外边框和胶环三者的厚度一致。并对零件、胶环和外边框整体的平面度进行测量，找到零件与包裹结构的边缘，发现塌边现象减小。
第五步，将整体加热至热熔胶熔点温度，从工件上取下外边框和胶环，冷却至室温，采用酒精或丙酮等有机溶剂超声波清洗零件，去除其残余胶环，抑制零件塌边现象。
本发明的有益效果是：实施方法简单可行，解决了在研磨抛光中难以避免的塌边问题。利用机械研磨抛光过程中减小塌边现象的方法，能够显著地减小塌边现象，能够获得更好的平坦化效果。同时，胶环和外边框易去除，去除后能够获得塌边现象不明显的平面。此种加工方式适合于各种尺寸零件的加工，对于大尺寸零件的全局平坦化提供了可能。
附图说明
图1为减小塌边现象方法的流程图。
图2为实施例中为减小塌边现象的整体结构俯视图。
图3为实施例中为减小塌边现象的整体结构剖视图。
图4为未加边缘保护结构加工后的铜片形貌。
图5为保护边缘后加工的铜片形貌。
图中：1外边框；2胶环；3工件。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细说明本发明的具体实施方式。
一种机械研磨抛光过程中减小塌边现象的方法，其实施方式如下：
采用纯铜材料作为试验件，零件尺寸厚度3mm，经过初始双面研磨加工，加工采用YJ-6B5LA双面研磨机，游星轮采用树脂材料。纯铜零件为平面构件。
第一步，工件3经过初始加工后，得到其塌边宽度为4.3mm；所述的工件为铜片；
第二步，外边框1选择和工件相同的纯铜材料，其结构为圆环形状，即外边框为铜环，铜环外径尺寸内径尺寸铜环宽度3.5mm，厚度3.5mm；
第三步，粘结胶环2选择热熔胶，其型号为CrystalbondTM509，其固化后维氏硬度为12HV0.01，熔化温度100℃，可溶于丙酮等有机溶剂；
第四步，将铜片加热至100℃，保持10min，测得加热前后铜片的形貌没有变化，所以可以选择该种热熔胶作为胶环2；
第五步，将铜片放置在铜环内部，并使铜片与铜环呈同心位置，铜片与铜环之间的空隙采用胶环2补充，胶环2宽度1.5mm。粘结过程如下：首先室温状态下，将铜环与铜片按预定位置摆放，将热熔胶粉末填入铜环与铜片的间隙，间隙填满以后，整体加热到100℃，热熔胶熔化，从而有一定的流动性，部分热熔胶会从底部缝隙中流出而导致液面的下降，需要再在铜环和铜片的缝隙中补充热熔胶，使其液面高于铜片和铜环表面，冷却至室温。粘结好的结构双面胶环都高于铜片和铜环的表面；
第六步，对该结构整体进行双面研磨，首先通过研磨将胶环与铜环、铜片表面的高度加工成一致尺寸，通过材料去除率数据和研磨前的铜片形貌计算研磨改变形貌的时间。研磨后，胶环和外边框结构均未发生脱落现象，且结构整体的形貌趋于一体；
第七步，测量形貌数据中，发现塌边现象明显减小。
图1为减小塌边现象方法的流程图；图2和图3为本实施例中采用的外边框包裹结构；图4为未保护边缘的工件加工后的表面形貌，在其边缘处出现明显的塌边现象，塌边深度3.3μm，塌边区域宽度4.3mm；图5为采用外加铜环和胶环进行边缘保护的工件，加工后测量包裹较好区域的表面形貌，发现塌边现象得到消除。
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种机械研磨或抛光过程中减小塌边现象的方法，其特征在于，该方法通过在零件非加工面上胶接与非加工面形状相同的外边框结构实现，包括以下步骤：
第一步，在研磨机上加工平面结构的零件，确定塌边尺寸；
第二步，根据零件非加工面结构及第一步确定的塌边尺寸确定外边框结构；
所述的外边框的内边缘形状与零件非加工面相同，外边框的厚度与零件厚度相同，外边框的外边缘到零件边缘的最小距离大于塌边宽度尺寸；外边框材质为与零件相同或相似硬度的材料；
第三步，将零件非加工面与外边框结构之间通过胶环连接为一体结构，且保证整个加工过程中外边框及胶环不能脱落；所述的胶环材质为热熔胶，其加热熔化温度不高于零件变形或破碎温度，胶环厚度大于零件和外边框厚度；
第四步，将第三步得到的一体结构放置于研磨机上，对零件、胶环和外边框整体进行研磨加工，使工件、外边框和胶环三者的厚度一致；并对零件、胶环和外边框整体的平面度进行测量；
第五步，将整体加热至热熔胶熔点温度，从工件上取下外边框和胶环，冷却至室温，并去除其残余胶环，抑制零件塌边现象。
2.根据权利要求1所述的一种机械研磨或抛光过程中减小塌边现象的方法，其特征在于，所述的胶环凸出零件加工面1～2mm，胶层硬度不低于工件材料硬度的10％，胶环宽度0.5～1.5mm。
3.根据权利要求1和2所述的一种机械研磨或抛光过程中减小塌边现象的方法，其特征在于，所述零件变形或破碎温度为工件在加热到该温度后冷却至室温能够保持工件完整且形貌不发生改变的温度。
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