CN110788742A

CN110788742A - 研磨工具

Info

Publication number: CN110788742A
Application number: CN201910621864.8A
Authority: CN
Inventors: 谢荣哲; 柳南煌; 高田笃
Original assignee: Nano TEM Co Ltd; Kinik Co
Current assignee: Nano TEM Co Ltd; Kinik Co
Priority date: 2018-08-01
Filing date: 2019-07-10
Publication date: 2020-02-14
Also published as: TW202007483A; TWI667102B

Abstract

本发明提供一种研磨工具，该研磨工具包括一基座、一多孔隙层、以及一多孔洞研磨层，该基座具有一工作面以及形成在该基座内的一流体通道，该流体通道具有贯穿该工作面的一出口侧；该多孔隙层设置在该流体通道的该出口侧；而该多孔洞研磨层则设置在该多孔隙层的一侧以使得该多孔隙层夹设在该基座与该多孔洞研磨层之间，据此，不仅可借助于多孔洞研磨层来提升研磨工具的强度及使用寿命，亦可借助于该多孔隙层及该流体通道的设置来提升研磨过程中的流体分布性。

Description

研磨工具

技术领域

本发明为涉及一种研磨工具，尤指一种具有多孔隙结构的研磨工具。

背景技术

研磨工具一般由粗颗粒的磨料结合基座而形成，广泛地应用在工件的研磨、抛光或切割作业中。随着基座样貌的不同，亦可形成以具有轮状、盘状等不同的横截面样貌。

当对工件进行研磨、抛光或切割作业时，常常需要对作业中的表面添注如研磨液或冷却液体等工作液帮助研磨、抛光或切割作业进行。但许多先前技术中采用额外设置供液装置或流体通道的技术手段来添注工作液，但为了将就供液装置或流体通道的设置，产生限制研磨工具操作的灵活性的不利影响。

对此，申请人曾在中国台湾专利公告号I583499中提供一种具内部供给流体结构的磨盘。该磨盘包含一多孔隙研磨层及一基座，并且安装在具有复数供液管线的驱动轴上。该磨盘的该基座包括贯穿的多条通道，这些通道以同心圆状或放射状的形式排列，每一通道用于配置这些供液管线，故可借助于控制各通道中流体的供应与否或流量多寡来调整该多孔隙研磨层的研磨面的流体出口量，藉此有效地减缓研磨面的变形以减少修整次数。

意识到研磨过程时流体分布的重要性，申请人亦在中国台湾专利公告号I577505提供一种具内部供给流体结构的砂轮。该砂轮安装在具有供液孔的驱动轴上，包括透水层、多孔隙轮体、多孔隙研磨层、第一不透水层以及第二不透水层。因此，当液体由驱动轴的供液孔导入后，将会借助于离心力经由透水层、多孔隙轮体至多孔隙研磨层，藉此改善流体的分布性。

然而，在上述前案I583499中，金属基座需进行打洞使供液得以进入该基座，随后再由该基座直接进入该多孔隙研磨层进行研磨，但在实际操作时却容易出现流体分布不够均匀的问题，然而，诚如前文所述，在研磨过程中，流体分布的问题一直是亟待改善的重点；至于前述的I577505虽然通过多孔隙轮体及离心力的搭配而可有效改善流体的分布性，但因流体得借助于中央驱动轴的供液孔导入该砂轮，因此势必要安装在具有供液孔的驱动轴方能使用，为美中不足的地方。

再者，前述的I583499及I577505的研磨层仅由结合剂及研磨颗粒组成，容易有研磨强度或使用寿命不足的问题产生。虽然在其他公开技术进一步在研磨层的内层或外侧额外加入玻璃纤维网以对研磨强度进行补强，但即便如此在研磨强度上仍然不尽满意。

发明内容

本发明的目的之一在于解决现有研磨工具的研磨层研磨强度不足的缺点。

本发明的另一目的是为了在研磨工具使用过程中改善流体的分布性。

为了达到上述目的，本发明提供一种研磨工具，包括一基座、一多孔隙层、以及一多孔洞研磨层。该基座具有一工作面以及形成在该基座内的一流体通道，该流体通道具有贯穿该工作面的一出口侧；该多孔隙层设置在该流体通道的该出口侧；而该多孔洞研磨层则设置在该多孔隙层的一侧，使得该多孔隙层夹设在该基座与该多孔洞研磨层之间。

在一实施例中，该多孔洞研磨层具有一蜂巢孔洞结构。

在一实施例中，该多孔洞研磨层具有多个孔洞结构，这些孔洞结构独立地具有一环形或多边形的孔洞形状。

在一实施例中，该环形包括圆形或椭圆形；该多边形包括三角形、四边形、五边形、六边形、或八边形。

在一实施例中，该多孔洞研磨层包括一金属材质，且该金属材质为铝。

在一实施例中，该多孔洞研磨层包括一结合层及多个研磨颗粒。

在一实施例中，该结合层包括一金属电镀材料、一金属烧结材料、一树脂材料、或一陶瓷材料。

在一实施例中，该金属电镀材料包括镍(Ni)、铜(Cu)、或铬(Cr)。

在一实施例中，该研磨颗粒包括钻石、氧化铝、碳化硅、或立方氮化硼。

在一实施例中，该研磨颗粒为导电性钻石。

在一实施例中，该基座为一圆盘、一圆轮、或一棒体。

在一实施例中，该流体通道供一流体通过，并使该流体经由该多孔隙层而流动至该多孔洞研磨层的一研磨表面。

因此，本发明相较现有技术所能达到的功效在于：

(1)相较现有技术仅由结合剂及研磨颗粒组成的研磨层，本发明借助于该多孔洞研磨层的设置来达到提升该研磨工具的结构强度及使用寿命的效果。

(2)本发明借助于该多孔隙层及该流体通道的设置，在研磨过程中如研磨液体、冷却液体、或冷却气体等流体得以经由该流体通道先进入该多孔隙层后，再到达该多孔洞研磨层的一研磨表面。故在研磨过程中从该基座内的该流体通道所流出的流体，在经过该多孔隙层的协助下，分布性能够获得大幅度的改善。

附图说明

图1A为本发明一实施例的砂轮的示意图。

图1B为本发明一实施例的砂轮的剖面示意图。

图2为图1A的多孔洞研磨层的放大示意图。

图3A为本发明一实施例中的图2的部分放大示意图，其多孔洞研磨层具有双层结构。

图3B为本发明另一实施例中的图2的部分放大示意图，其多孔洞研磨层具有三层结构。

图3C为本发明又一实施例中的图2的部分放大示意图，其多孔洞研磨层具有单层结构。

图4A为本发明一实施例的磨棒的立体示意图。

图4B为本发明一实施例的磨棒的剖面示意图。

图5A为本发明一实施例的磨盘的立体示意图。

图5B为本发明一实施例的磨盘的剖面示意图。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，现就配合图式说明如下：

本实施例以一砂轮作为该研磨工具的实例进行说明，请参考图1A、图1B。

该砂轮包括一圆轮基座10、一多孔隙层20、以及一多孔洞研磨层30，其中，该多孔隙层20夹设在该基座10与该多孔洞研磨层30之间。

该基座10具有一工作面11，且在该基座10中形成有一用来使一流体通过的流体通道12。该流体通道12具有一出口侧121，该出口侧121贯穿该基座10的该工作面11。上述的该流体包括液体或气体，如切削液、冷却液体、冷却气体等研磨进行所必须或者有助研磨过程进行的液体或气体或其组合。

该多孔隙层20设置在该流体通道12的该出口侧121。本实施例中，该多孔隙层20的材质可为一陶瓷材料，具体而言，可为至少一选自锰、铁、铜、钴、铬、硅、镁、铝、或其组合的氧化物的陶瓷材料，譬如Fe_xO_y、Mn_xO_y、SiO₂、CaCO₃及/或MgCO₃的陶瓷材料，上述材料经烧制后即产生多孔隙结构。

为了使该流体得以在该多孔隙层20的多孔隙结构中流动，本实施例中该多孔隙层20的一孔隙率可介于5％至80％之间、较佳为30％至50％之间；如以孔径定义，本实施例中该多孔隙层20的孔径可介于100nm至50μm之间、较佳为5μm至20μm之间。

该多孔洞研磨层30设置在该多孔隙层20的一侧，该多孔洞研磨层30的材料与形成该多孔隙层20的材料可彼此相同或不同。本实施例的该多孔洞研磨层30包括一结合层31及多个散布在该结合层31中的研磨颗粒32，该多孔洞研磨层30的该结合层31可为一金属电镀材料、一金属烧结材料、一树脂材料、或一陶瓷材料材质。当选择陶瓷材料作为该结合层31时，则该结合层31与形成该多孔隙层20的材料就可相同；若选择该金属电镀材料、该金属烧结材料、或该树脂材料作为该结合层31时，则该结合层31与形成该多孔隙层20的材料就不同。

然而，为了强化该多孔洞研磨层30的强度，在本发明一较佳实施例中，该多孔洞研磨层30的该结合层31可为该金属电镀材料，在一非限制性实施例中，该金属电镀材料举例可为镍、铜、或铬。

该多孔洞研磨层30中的这些研磨颗粒32部分地露出该结合层31以提供研磨效果，具体而言，可选用钻石、氧化铝、碳化硅、或立方氮化硼作为该研磨颗粒32。而如选择以电镀方式形成该多孔洞研磨层30的时候，考量制程需求，可使用导电性钻石作为这些研磨颗粒32。

请进一步参考图2。本实施例中，该多孔洞研磨层30具有一铝质蜂巢孔洞结构。该多孔洞研磨层30包括多个贯孔33以及介于这些贯孔33之间的多个研磨壁34，这些贯孔33彼此相互紧密规则排列，而每一该研磨壁34则介于这些贯孔33之间。

为了使这些研磨颗粒32可部分地露出该结合层31，在制作时可选择先形成包括有该结合层31的结构体后，再于该结合层31上设置这些研磨颗粒32而获得该研磨壁34；或直接将形成该结合层31的材料与该研磨颗粒32混合后，再形成为该研磨壁34。

本实施例中，该研磨壁34可为单层结构，但也可以为多层结构，使用时可以依需求调整而没有特别限制。

关于含有这些贯孔33的该多孔洞研磨层30的制造方法，请搭配参考图3A至图3C，其中，图3A的该多孔洞研磨层30具有双层结构；图3B的该多孔洞研磨层30具有三层结构；图3C的该多孔洞研磨层30具有单层结构。

以本实施例具有铝蜂巢孔洞结构的该多孔洞研磨层30为例，可先取一铝材质的蜂巢网，且该蜂巢网的孔洞间具有一载体墙35。在该载体墙35上经电镀或其他适当方式形成该结合层31后，使这些研磨颗粒32通过该结合层31固定在该载体墙35并露出而作为该研磨壁34，此时，该多孔洞研磨层30可为具有「该研磨壁34(含有该研磨颗粒32的该结合层31)/该载体墙35」的双层或「该研磨壁34(含有该研磨颗粒32的该结合层31)/该载体墙35/该研磨壁34(含有该研磨颗粒32的该结合层31)」的三层结构，且该结合层31的材质可与铝材质的该载体墙35彼此相同或不同；或者，可将一胶层设置在一作为暂时基板的钛基板上，该胶层可为一具有贯孔33的胶层，再利用一电镀方式将一电镀层形成在胶层内的模孔，并使该电镀层作为该结合层31，部分地覆盖预先布设在该胶层内的这些研磨颗粒32，并在完成后移除该胶层及该作为暂时基板的钛基板以直接地由该电镀层构成该贯孔(图未示)及该研磨壁34而形成为该多孔洞研磨层30，此时，该多孔洞研磨层30为仅包括该研磨壁34的单层结构；又或者，先提供一具有多个规则排列的正六边形狭缝的模板，将一固定材料与该研磨颗粒32形成在该多边形狭缝中，如此一来，当移除该模板后，该固定材料即形成该结合层31，且该结合层31的两侧上均附着有该研磨颗粒32而作为该研磨壁34，此时，该多孔洞研磨层30为仅包括该研磨壁34的单层结构。

附带一提的是，本实施例以一规则排列的正六边形蜂巢状结构作为举例说明，然而除了上述的正六边形蜂巢状结构外，该贯孔33的横截面亦依需求而可各自独立地为环形或多边形，譬如，三角形、四边形、五边形、八边形、圆形、椭圆形、或为上述形状的任意组合。

如此一来，在进行研磨过程中，诸如研磨液体或冷却液体等流体得以经由该基座10的该流体通道12先进入该多孔隙层20后，再到达该多孔洞研磨层30的一研磨表面。故从该流体通道12所流出的流体，在经过该多孔隙层20的协助下，分布性能够获得大幅度的改善。

除了上述优点外，在进行研磨时，主要由该多孔洞研磨层30中含有该研磨颗粒32的这些研磨壁34进行研磨；至于这些贯孔33则作为供给该研磨液体、该冷却液体或气体的通道，而在使用研磨液的情况时，研磨液中所包括的颗粒具有抛光的效果，使这些贯孔33产生辅助研磨的效果，可视为辅助研磨层。因此，本发明的研磨工具具有研磨、抛光的双重效果。

以上以砂轮为例，此时该基座10为一圆轮。但本发明的研磨工具并不仅限于此，举例来说，当该基座10为一棒体时，可获得一如图4A至图4B的磨棒(圆棒基座)，其中图4A和图4B则分别为上述磨棒的立体图以及剖面示意图。而当该基座10为一圆盘时，则可制得如图5A、图5B所示的磨盘。

图4A至图4B的磨棒以及图5A至图5B的磨盘均包括该基座10、该多孔洞研磨层30、以及夹设在该基座10与该多孔洞研磨层30之间的该多孔隙层20。关于该多孔隙层20以及该多孔洞研磨层30的材质与结构如前文所述，在此不另赘述。

以上已将本发明做一详细说明，但上述内容仅为本发明的一较佳实施例，且不能限定本发明实施的范围。即凡依本发明申请范围所作的均等变化与修饰等，皆应仍属本发明的专利涵盖范围内。

Claims

1.一种研磨工具，其特征在于，所述研磨工具包括：

一基座，所述基座具有一工作面以及形成在所述基座内的一流体通道，所述流体通道具有贯穿所述工作面的一出口侧；

一多孔隙层，所述多孔隙层设置在所述流体通道的所述出口侧；以及

一多孔洞研磨层，所述多孔洞研磨层设置在所述多孔隙层的一侧，使得所述多孔隙层夹设在所述基座与所述多孔洞研磨层之间。

2.根据权利要求1所述的研磨工具，其特征在于，所述多孔洞研磨层具有一蜂巢孔洞结构。

3.根据权利要求1所述的研磨工具，其特征在于，所述多孔洞研磨层具有多个孔洞结构，所述多个孔洞结构独立地具有一环形或多边形的孔洞形状。

4.根据权利要求3所述的研磨工具，其特征在于，所述环形包括圆形或椭圆形；所述多边形包括三角形、四边形、五边形、六边形、或八边形。

5.根据权利要求2所述的研磨工具，其特征在于，所述多孔洞研磨层包括一金属材质。

6.根据权利要求5所述的研磨工具，其特征在于，所述金属材质为铝。

7.根据权利要求1所述的研磨工具，其特征在于，所述多孔洞研磨层包括一结合层及多个研磨颗粒。

8.根据权利要求7所述的研磨工具，其特征在于，所述结合层包括一金属电镀材料、一金属烧结材料、一树脂材料、或一陶瓷材料。

9.根据权利要求8所述的研磨工具，其特征在于，所述金属电镀材料包括镍、铜、或铬。

10.根据权利要求7所述的研磨工具，其特征在于，所述研磨颗粒包括钻石、氧化铝、碳化硅、或立方氮化硼。

11.根据权利要求10所述的研磨工具，其特征在于，所述研磨颗粒为导电性钻石。

12.根据权利要求1所述的研磨工具，其特征在于，所述基座为一圆盘、一圆轮、或一棒体。

13.根据权利要求1所述的研磨工具，其特征在于，所述流体通道供一流体通过，并使该流体经由该多孔隙层而流动至该多孔洞研磨层的一研磨表面。