CN111745555B - 研磨工具制造系统以及研磨工具制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种研磨工具制造系统，包括：上框架体和下框架体；以及装载盘，装载盘设置在下框架体的内腔内并且被构造成装载一个或多个工具本体。上框架体适于被驱动成朝向下框架体运动以将磨料组件夹置在两者之间，使得磨料组件与上框架体和下框架体分别形成密封的上腔和下腔。研磨工具制造系统构造成控制上腔和下腔内的压力，以使磨料组件由于上腔与下腔之间的压力差而被吸附并接合至一个或多个工具本体的研磨基体部，以制造一个或多个研磨工具。本发明还涉及一种研磨工具制造方法。通过根据本发明的研磨工具制造系统和研磨工具制造方法，能够简化研磨工具的制造，实现磨料组件与工具本体的良好接合，提高了制造质量和制造效率。

Description

研磨工具制造系统以及研磨工具制造方法

技术领域

本发明涉及一种研磨工具制造系统以及研磨工具制造方法。

背景技术

本部分的内容仅提供了与本发明相关的背景信息，其可能并不构成现有技术。

在加工领域，研磨工具是对工件表面进行精加工的常用工具。磨头是一种常见的研磨工具，用于对工件表面进行抛光等表面加工，一般包括磨头本体以及包覆在磨头本体上的磨料层。磨头可以分为各种类型。例如，根据形状，磨头可以分为圆柱形磨头、半球形磨头、圆弧形磨头、圆锥形磨头、圆盘形磨头等等；根据所使用的粘结剂不同，磨头可以分为陶瓷基磨头、树脂基磨头、电镀磨头、砂皮包覆磨头等等。其中，砂皮包覆磨头是指将磨料层以预定的形状包覆在磨头本体的表面上以形成研磨面。在研磨面为曲面的砂皮包覆磨头的一种现有制造技术中，将带有背衬层的磨料组件剪切成预定的形状，然后将背衬的没有涂覆磨料颗粒的一侧表面贴附至磨头本体，以将磨料包覆在磨头本体的表面上。一方面，这种磨头制造方法较为复杂，并且在磨料组件贴附之前因切割易于造成缺陷，效率低下，这在磨料经人工贴附至磨头本体的情况下尤为明显。另一方面，对于磨料经人工贴附至磨头本体的情况，磨料在磨头本体上的贴附质量在很大程度上取决于人工操作的规范性，难以保证磨头成品的制造质量，易于出现诸如褶皱、溢胶、移位、精度不够等质量缺陷，对于磨料层所使用的背衬延展性较差的情况，更是如此，甚至出现磨料破坏的情况。

因此，有待改进研磨工具的制造，使得研磨工具的制造简单、高效，并且能够提高研磨工具的制造质量。

发明内容

本发明的目的在于提供改进的研磨工具制造系统和研磨工具制造方法，以简化研磨工具的制造，实现磨料组件与工具本体的良好接合，以减少甚至避免在将磨料组件接合至工具本体的过程中出现质量缺陷，提高研磨工具的制造质量和制造效率。

本发明的一个方面在于提供一种研磨工具制造系统。该研磨工具制造系统包括：上框架体和下框架体，上框架体的内腔和下框架体的内腔朝向彼此开口；以及装载盘，装载盘设置在下框架体的内腔内并且被构造成装载一个或多个工具本体，装载盘适于被驱动成朝向下框架体的开口运动或者朝向下框架体的底壁运动。上框架体适于被驱动成朝向下框架体运动以将磨料组件夹置在上框架体与下框架体之间，使得磨料组件覆盖上框架体的开口和下框架体的开口，磨料组件与上框架体形成密封的上腔，并且磨料组件与下框架体形成密封的下腔。研磨工具制造系统构造成控制上腔和下腔内的压力，以使得磨料组件由于上腔与下腔之间的压力差而被吸附并接合至一个或多个工具本体的研磨基体部，以制造一个或多个研磨工具。

在一个实施方式中，研磨工具制造系统还包括加热装置，加热装置设置在上框架体的内腔内，并且构造成将上腔内的温度加热至预定温度。

在一个实施方式中，研磨工具制造系统还包括预处理装置，预处理装置构造成在磨料组件被吸附至工具本体的研磨基体部之前对磨料组件进行预处理，以在磨料组件中形成多个狭缝。

在一个实施方式中，预处理装置为激光照射装置。

磨料组件包括磨料层和背衬层，磨料层经底胶层结合在背衬层的一侧表面，并且背衬层的另一侧表面设置有粘合剂以将磨料组件粘结至工具本体的研磨基体部。该粘合剂例如为压敏粘合剂或热敏粘合剂。多个狭缝中的每个狭缝穿透磨料层和底胶层，但不穿透背衬层。

本发明的另一方面在于提供一种研磨工具制造方法。该研磨工具制造方法使用根据本发明的研磨工具制造系统制造研磨工具。该研磨工具制造方法包括：将一个或多个工具本体安装至装载盘；将磨料组件固定至下框架体以覆盖下框架体的开口；驱动上框架体朝向下框架体运动，以将磨料组件夹置在上框架体与下框架体之间，使得磨料组件与上框架体形成密封的上腔，并且磨料组件与下框架体形成密封的下腔；驱动装载盘朝向下框架体的开口运动；控制上腔和下腔内的压力，使得磨料组件由于上腔与下腔之间的压力差而被吸附并接合至一个或多个工具本体的研磨基体部，以制造一个或多个研磨工具。

在一个实施方式中，研磨工具制造方法还包括将上腔内的温度加热至预定温度。

在一个实施方式中，研磨基体部的轴向高度与研磨基体部的最大直径的比值小于1.5，并且研磨基体部形成为单件。优选地，研磨基体部的轴向高度与研磨基体部的最大直径的比值小于1。

在一个实施方式中，研磨基体部为发泡基体，研磨工具为抛光垫。

在一个实施方式中，研磨基体部的轴向高度与研磨基体部的最大直径的比值大于1.5，并且研磨基体部形成为包括第一基体半部和第二基体半部，第一基体半部和第二基体半部能够彼此接合以形成研磨基体部。将一个或多个工具本体安装至装载盘包括将一个或多个第一基体半部和/或一个或多个第二基体半部彼此间隔开地安装在装载盘上。磨料组件被吸附并接合至第一基体半部和第二基体半部，并且所述研磨工具制造方法还包括：在第一基体半部和第二基体半部分别接合有磨料组件之后，将第一基体半部和第二基体半部彼此接合。

研磨基体部的侧表面为圆柱面。可替换地，研磨基体部的侧表面包括多个曲面段，所述多个曲面段中的至少一个曲面段的直径与其余曲面段的直径不同。

在一个实施方式中，研磨工具制造方法还包括：在磨料组件被吸附至研磨基体部之前，对磨料组件进行预处理，以在磨料组件中形成多个狭缝。

磨料组件包括磨料层和背衬层，磨料层经底胶层结合在背衬层的一侧表面，并且背衬层的另一侧表面设置有粘合剂以将磨料组件粘结至工具本体的研磨基体部。多个狭缝中的每个狭缝穿透磨料层和底胶层，但不穿透背衬层。

优选地，底胶层具有延展性。

本发明提供了一种改进的研磨工具制造系统和研磨工具制造方法。通过根据本发明的研磨工具制造系统和研磨工具制造方法，能够将磨料组件同时接合至多个工具本体的研磨基体部，而无需在将磨料组件接合至工具本体之前将磨料组件裁剪成用于每个工具本体的预定形状，因此，可以简化研磨工具的制造，避免在磨料组件贴附之前因切割造成的缺陷，并且使磨料组件与工具本体更好地接合，防止在贴附过程中出现溢胶、移位、形成褶皱等缺陷，提高了制造质量，并且提高了研磨工具的制造效率。

附图说明

以下将参照附图仅以示例方式描述本发明的实施方式。在附图中，相同的特征或部件采用相同的附图标记来表示，并且附图不一定按比例绘制，并且在附图中：

图1示出了根据本发明的研磨工具制造系统的示意图；

图2示出了使用根据本发明的研磨工具制造系统并且使用根据本发明的第一研磨工具制造方法制造的第一研磨工具的剖面图；

图3示出了一种磨料组件的示意图；

图4示出了将磨料组件接合至另一工具本体的示意图；

图5示出了使用第一研磨工具制造方法制造的第一研磨工具的改型示例的剖面图；

图6和图7分别示出了使用第一研磨工具制造方法制造的第一研磨工具的改型示例的剖面图；

图8示出了使用根据本发明的研磨工具制造系统并且使用根据本发明的第二研磨工具制造方法制造的第二研磨工具的正视图；

图9示出了图8中的第二研磨工具的分解图；

图10示出了使用第二研磨工具制造方法制造的第三研磨工具的正视图；

图11示出了图10中的第三研磨工具的分解图；以及

图12示出了使用根据本发明的第三研磨工具制造方法进行预处理的磨料组件的示意图。

具体实施方式

下文的描述本质上仅是示例性的而并非意图限制本发明、应用及用途。应当理解，在所有这些附图中，相似的附图标记指示相同的或相似的零件及特征。各个附图仅示意性地表示了本发明的实施方式的构思和原理，并不一定示出了本发明各个实施方式的具体尺寸及其比例。在特定的附图中的特定部分可能采用夸张的方式来图示本发明的实施方式的相关细节或结构。

在本发明的实施方式的描述中，所采用的与“上”、“下”、“左”、“右”相关的方位术语是以附图中所示出的视图的上、下、左、右位置来描述的。在实际应用中，本文中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”的位置关系可以根据实际情况限定，这些关系是可以相互颠倒的。

图1示出了根据本发明的一个实施方式的研磨工具制造系统100的示意图。如图1所示，研磨工具制造系统100包括上框架体10、下框架体20。上框架体10构造为朝向下框架体20敞开，包括彼此连接的顶壁11和侧壁13。上框架体10联接至上框架驱动装置41，并且构造成被上框架驱动装置41驱动成朝向下框架体20运动以与下框架体20密封接合，或者远离下框架体20运动以与下框架体20脱开接合。上框架体10内设置有加热装置15。加热装置15安装至上框架体10的顶壁11的内表面，并且设置成在上框架体10内加热以将上框架体10内的温度升高至适于制造研磨工具的温度，例如，适于将磨料组件接合至工具本体的温度。加热装置15例如可以是红外加热灯。

下框架体20构造为朝向上框架体10敞开，包括彼此连接的底壁21和侧壁23。下框架体20内设置有装载盘30。装载盘30构造成用于承载工件，工件例如为待制造的研磨工具的工具本体。装载盘30联接至装载盘驱动装置43。装载盘30构造成被装载盘驱动装置43驱动成朝向上框架体10运动，如图1中的箭头K所示，或者被装载盘驱动装置43驱动成朝向下框架体20的底壁21运动。上框架体10的侧壁13的下端部和/或下框架体20的侧壁23的上端部设置有密封件，例如，安装有密封条，以使得上框架体10和下框架体20在接合时形成密封的空间。

当上框架体10在上框架驱动装置41的驱动下朝向下框架体20运动并与下框架体20接合时，磨料组件(例如，磨料组件60)被夹置在上框架体10的侧壁13与下框架体20的侧壁23之间，磨料组件与上框架体10形成密封的上腔17，并且磨料组件与下框架体20形成密封的下腔27。

另外，上框架体10还设置有第一气体管路L1，下框架体20设置有第二气体管路L2。第一气体管路L1的一端安装至上框架体10的侧壁13以与上框架体10的内部连通，并且第一气体管路L1的另一端连接至空压筒(未示出)。第一气体管路L1设置有第一控制阀45。通过控制第一控制阀45的导通状态，控制上腔17内的压力。第二气体管路L2的一端安装至下框架体20的侧壁23以与下框架体20的内部连通，并且第二气体管路L2的另一端连接至空压筒(未示出)。第二气体管路L2设置有第二控制阀47。通过控制第二控制阀47的导通状态，控制下腔27内的压力。

以上结合附图说明了根据本发明的一个实施方式的研磨工具制造系统100的结构示意图。下面将结合附图介绍使用研磨工具制造系统100制造研磨工具的第一研磨工具制造方法。

图2示出了通过研磨工具制造系统100并使用第一研磨工具制造方法制造的第一研磨工具T1的一个示例。如图2所示，第一研磨工具T1包括工具本体50和包覆在工具本体50上的磨料组件60。工具本体50包括研磨基体部51和安装杆部53。第一研磨工具T1经安装杆部53安装至加工设备，例如，安装至数控机床或其他表面加工设备。工具本体50可以由金属、橡胶、塑料或者其他合适的材料制成。在本示例中，研磨基体部51与安装杆部53一体地形成。可替换地，研磨基体部51和安装杆部53可以分别形成并组装在一起。研磨基体部51大体呈圆柱体，其端部表面511为曲面，其侧表面512为圆柱面。研磨基体部51的高度H1(即，研磨基体部51的端部表面511与相反的另一端部表面513之间的最大距离)与研磨基体部51的直径D1(即，侧表面512的直径)的比值较小，例如，其高度H1小于其直径D1，或者其高度H1与其直径D1的比值小于三分之一或者甚至更小。研磨基体部51的端部表面511以及侧表面512由磨料组件60包覆，以形成第一研磨工具T1的研磨面。第一研磨工具T1的研磨面的外轮廓与由端部表面511和侧表面512所形成的外轮廓类似。

磨料组件60包括磨料层61和背衬层63。磨料组件60还可以包括位于磨料层61与背衬层63之间的中间层。磨料层61经底胶层(图1和图2中未示出)结合至背衬层63，例如，通过涂覆或者通过胶合的方式结合至背衬层63。磨料层61中的磨粒的粒度以及成分根据所制造的研磨工具的具体应用来选择。优选地，背衬层63为具有延展性的柔性背衬，例如，柔性的薄膜。

图3示出了与磨料组件60类似的磨料组件60A的示意性截面图，示出了磨料组件60A的结构。如图3所示，磨料组件60A包括磨料层61A和背衬层63A、以及位于磨料层61A与背衬层63A之间的底胶层62。磨料层61A经底胶层62结合至背衬层63A的一侧表面(图3中的上表面)。背衬层63A的另一侧表面(图3中的下表面)可以设置有粘合剂，例如，压敏粘合剂或热敏粘合剂，以将磨料组件60A附接至工具本体50。在图3中，磨料层61A中的磨粒示出为具有梯形截面，底胶层62被示出为非连续的。然而，磨料组件60的结构不限于此。在其他示例中，磨料组件60的磨料层61A中的磨粒可以具有其他形状的截面，例如，可以具有图2中所示出的三角形截面，并且如果底胶层62是连续的，那么底胶层62优选为具有延展性的底胶。在图中所示的示例中，磨料层61A为金字塔研磨材料，背衬层63为具有延展性的薄膜。

下面，将结合附图来说明使用研磨工具制造系统100并使用第一研磨工具制造方法制造第一研磨工具T1的过程。

首先，在上框架体10与下框架体20彼此分离的状态下，将多个工具本体50彼此间隔开地固定安装至装载盘30上，其中，工具本体50的安装杆部53固定在装载盘30上，研磨基体部51向上朝向下框架体20的开口部。然后，将磨料组件60固定至下框架体20，例如，通过夹具(未示出)夹住磨料组件60的周边并使其覆盖在下框架体30的侧壁23的上端部上，以覆盖下框架体20的朝向上框架体10敞开的开口。磨料组件60的磨料层61面向上框架体10，背衬层63面向下框架体20内的工具本体50。在工具本体50和磨料组件60放置就位之后，启动上框架驱动装置41，将上框架体10驱动成朝向下框架体20运动，并与下框架体20接合，以将磨料组件60密封地夹置在上框架体10与下框架体20之间，从而分别形成上腔17和下腔27。

接下来，操作第一控制阀45和第二控制阀47，将上腔17和下腔27内抽真空，并使加热装置15开始加热，使上腔17内的温度升高至预定的温度。该预定的温度例如为可使背衬层63在一定程度上软化，增强其贴附在工具本体50上的性能，同时如果磨料组件60的背衬层63上的粘合剂选用的是热熔胶，那么其在该预定的温度下的粘性适于将磨料组件60接合至工具本体50上。然后，启动装载盘驱动装置43，使装载有多个工具本体50的装载盘30向上运动，以使工具本体50的研磨基体部51接触磨料组件60的背衬层63，并使磨料组件60产生一定的预拉伸。

然后，通过控制第一控制阀45，向上腔17内供给加压气体，使得上腔17内的压力高于下腔27内的压力。在一个示例中，该加压气体的压力可以与环境空气的压力相同。可替换地，该加压气体的压力可以高于环境空气的压力。磨料组件60的磨料层61所处的压力高于背衬层63所处的压力，由于这种压力差，磨料组件60被吸附至工具本体50，并且通过磨料组件60的背衬层63的粘合剂粘结在工具本体50上，由于磨料组件60的背衬层63具有延展性，在上下压力差的作用下，磨料组件60发生一定程度的延展，从而贴合地包覆工具本体50的研磨基体部51的端部表面511以及侧表面512。

在磨料组件60包覆至工具本体50的研磨基体部51之后，控制第一控制阀45和第二控制阀47，使得下腔27的压力与上腔17的压力相等，并均与外部环境空气的压力一致，并启动上框架驱动装置41，使其反方向驱动上框架体10，使上框架体10向上运动以与下框架体20分离。

然后，松开夹持磨料组件60的夹具(未示出)，从下框架体20取出包覆有磨料组件60的多个工具本体50，然后，分别沿各工具本体50裁剪磨料组件60，从而得到多个第一研磨工具T1。

在本示例中，磨料组件60接合至工具本体50的凸形曲面上，以形成凸形研磨面。然而，需说明的是，使用上述第一研磨工具制造方法，也可以将磨料组件60接合至工具本体的凹形曲面上或者接合至其他工具本体上。在图4所示的示例中，使用根据本发明的第一研磨工具制造方法将磨料组件60A接合至工具本体50A的凹形曲面上，以形成凹形的研磨面。

图5示出了使用研磨工具制造系统100制造的第一改型研磨工具T1A。第一改型研磨工具T1A与第一研磨工具T1具有大体相同的构造，区别仅在于所使用的磨料组件。在附图和下文中，与第一研磨工具T1相同的部分用相同或相似的附图标记表示，并且不再重复说明。下面将仅说明第一改型研磨工具T1A与第一研磨工具T1之间的区别。

如图5所示，第一改型研磨工具T1A包括工具本体50和包覆在工具本体50上的磨料组件60B。第一改型研磨工具T1A的工具本体50与第一研磨工具T1的工具本体具有相同的构造。磨料组件60B包括磨料层61B和背衬层63B，磨料层61B结合至背衬层63B。磨料层61B为无纺布磨料层，背衬层63B可以与第一研磨工具T1的背衬层63类似。

第一改型研磨工具T1A的制造方法与以上结合图1说明的第一研磨工具T1的第一研磨工具制造方法相同，在制造过程中，仅需用磨料组件60B替换上述磨料组件60即可。

另外，可以附接至工具本体50以制造研磨工具的磨料组件不限于上述磨料组件60、磨料组件60A和磨料组件60B。并且，磨料组件待接合的工具本体也不限于上述示出的工具本体50。根据本发明的第一研磨工具制造方法还可以制造其他类型的研磨工具。对于研磨部的轴向截面的高度与其端部表面的直径的比值小于1.5、并且优选小于1的研磨工具，均可以使用第一研磨工具制造方法制造。

图6和图7分别示出了使用根据本发明的第一研磨工具制造方法制造的第二改型研磨工具T1B和第三改型研磨工具T1C的示意性截面图。第二改型研磨工具T1B和第三改型研磨工具T1C具有大体相同的构造，区别仅在于所使用的磨料组件。图6示出了使用第一研磨工具制造方法将磨料组件60或磨料组件60A接合至发泡基体50B所制成的第二改型研磨工具T1B。图7示出了使用第一研磨工具制造方法将磨料组件60B接合至发泡基体50B所制成的第三改型研磨工具T1C。

如图6和图7所示，发泡基体50B的待接合磨料组件的表面包括彼此间隔开的多个突起部51B，突起部51B的截面呈梯形。在图示的示例中，突起部51B的梯形截面的上底的长度与梯形高度(即，该梯形截面的上底与下底之间的距离)大体相等。在其他示例中，突起部51B的梯形截面的上底的长度可以大于梯形截面的高度。在制造第二改型研磨工具T1B和第三改型研磨工具T1C时，仅需将发泡基体50B代替上述工具本体50放置到装载盘30上，并使用相应的磨料组件，其余步骤与上述第一研磨工具T1以及第一改型研磨工具T1A的制造过程大体相同。在一个示例中，第二改型研磨工具T1B和第三改型研磨工具T1C可以为抛光垫。

以上示出了根据本发明的研磨工具制造系统100，以及使用研磨工具制造系统100制造研磨工具的第一研磨工具制造方法。通过根据本发明的研磨工具制造系统100和第一研磨工具制造方法，将磨料组件同时接合至多个工具本体，而无需在将磨料组件接合至工具本体之前将磨料组件裁剪成用于每个工具本体的预定形状，因此，可以简化第一研磨工具T1的制造，避免在磨料组件贴附之前因切割造成的缺陷，并且使磨料组件与工具本体更好地接合，能够防止在贴附过程中出现溢胶、移位、形成褶皱等缺陷，提高了制造质量，并且提高了研磨工具的制造效率。

下面将结合附图介绍使用研磨工具制造系统100制造研磨工具的第二研磨工具制造方法。

图8和图9示出了使用根据本发明的研磨工具制造系统100以及根据本发明的第二研磨工具制造方法制造的第二研磨工具T2的工具本体70的一个示例，其中，图8示出了第二研磨工具T2的工具本体70的正视图，图9示出了第二研磨工具T2的工具本体70的分解图。

如图8所示，第二研磨工具T2的工具本体70包括研磨基体部71和安装杆部73。研磨基体部71大体呈圆柱形，其端部表面711为曲面，其侧表面712为圆柱面。在图中所示的示例中，研磨基体部71的端部表面711为半球面。在第二研磨工具T2的其他示例中，第二研磨工具T2的研磨基体部71的端部表面711也可以为其他形状的曲面。第二研磨工具T2经安装杆部73安装至加工设备。如图8所示，第二研磨工具T2的研磨基体部71的高度H2(即，端部表面711的顶点至相反的另一端部表面713之间的距离)大于研磨基体部71的直径D2(研磨基体部71的侧表面712的直径)。例如，在一个示例中，研磨基体部71的高度H2为研磨基体部的直径D2的2倍，甚至更大。研磨基体71的端部表面711和侧表面712待由磨料组件包覆以形成第二研磨工具T2的研磨面。第二研磨工具T2的研磨面的外轮廓与由端部表面711和侧表面712所形成的外轮廓类似。第二研磨工具T2适合用于研磨具有内腔的工件内表面。为了便于使用本发明的研磨工具制造系统100制造第二研磨工具T2，防止在将磨料组件接合至工具本体时对磨料组件产生过大的拉伸，根据本发明的第二研磨工具制造方法将第二研磨工具T2的工具本体70构造成分体式工具本体，包括沿接合面P1彼此接合的第一本体半部70A和第二本体半部70B。

如图8和图9所示，第一本体半部70A和第二本体半部70B具有大体相同的外轮廓。第一本体半部70A包括第一基体半部71A和第一安装杆半部73A。第一基体半部71A的外周表面包括端部表面711A、侧表面712A以及另一端部表面713A。另外，第一基体半部71A还具有安装表面714A。安装表面714A设置有安装孔715A和安装销716A。安装孔715A为自安装表面714A朝向侧表面712A延伸的盲孔。安装销716A自安装表面714A垂直地突出。类似地，第二本体半部70B包括第二基体半部71B和第二安装杆半部73B。第二基体半部71B的外周表面包括端部表面711B、侧表面712B以及另一端部表面713B。第二本体半部70B的安装表面714B也设置有安装孔715B和安装销716B。安装孔715B为自安装表面714B朝向侧表面712B延伸的盲孔。安装销716B自安装表面714B垂直地突出。

第二本体半部70B的安装孔715B的位置与第一本体半部70A的安装销716A的位置对应，并且第二本体半部70B的安装销716B的位置与第一本体半部70A的安装孔715A的位置对应。第一本体半部70A的安装孔715A的深度大于第二本体半部70B的安装销716B自安装表面714B突出的长度。类似地，第二本体半部70B的安装孔715B的深度大于第一本体半部70A的安装销716A自安装表面714A突出的长度。在图中所示的优选示例中，安装孔715A和安装销716A以一定距离彼此间隔开地位于第一本体半部70A的安装表面714A的轴向中心轴线O1上，安装孔715B和安装销716B以同样的距离彼此间隔开地位于第二本体半部70B的安装表面714B的轴向中心轴线O2上。

当第一本体半部70A和第二本体半部70B沿接合面P1彼此接合时，第一本体半部70A的安装销716A插入第二本体半部70B的安装孔715B中，第二本体半部70B的安装销716B插入第一本体半部70A的安装孔715A中，并且第一本体半部70A的安装表面714A与第二本体半部70B的安装表面714B彼此抵接，轴向中心轴线O1与轴向中心轴线O2重合，第一基体半部71A和第二基体半部71B形成第二研磨工具T2的工具本体70的大体呈圆柱形的研磨基体部71，第一安装杆半部73A和第二安装杆半部73B形成第二研磨工具T2的工具本体70的安装杆部73。在图中所示的示例中，安装杆部73为螺纹杆。然而，本发明不限于此，在根据本发明的其他示例中，第二研磨工具T2的安装杆部73也可以是光杆。在第一本体半部70A和第二本体半部70B彼此接合后，还可以将螺母(未示出)旋拧至安装杆部73，以将第一本体半部70A和第二本体半部70B更牢固地接合在一起。

下面，将结合附图来说明使用研磨工具制造系统100并使用第二研磨工具制造方法制造第二研磨工具T2的过程。

首先，提供用于形成第二研磨工具T2的工具本体70的第一本体半部70A和第二本体半部70B。然后，在上框架体10与下框架体20彼此分离的状态下，将多个第一本体半部70A和多个第二本体半部70B彼此间隔开地固定安装至装载盘30上，其中，第一本体半部70A的安装表面714A和第二本体半部70B的安装表面714B面向装载盘30，并且第一本体半部70A的侧表面712A和第二本体半部70B的侧表面712B向上朝向下框架体20的开口部。然后，将磨料组件以磨料层面向上框架体10并且背衬层面向安装表面714A和安装表面714B的方式固定至下框架体20，以覆盖下框架体20的朝向上框架体10敞开的开口。磨料组件可以是以上针对第一研磨工具T1所说明的磨料组件60、磨料组件60A、磨料组件60B中的任一种，也可以是未示出的其他类型的磨料组件。在第一本体半部70A、第二本体半部70B以及磨料组件放置就位之后，启动上框架驱动装置41，将上框架体10驱动成朝向下框架体20运动，并与下框架体20接合，以将磨料组件密封地夹置在上框架体10与下框架体20之间，从而分别形成上腔17和下腔27。

然后，操作第一控制阀45和第二控制阀47，将上腔17和下腔27内抽真空，并使加热装置15开始加热，使上腔17内的温度升高至预定的温度。接下来，启动装载盘驱动装置43，使装载有多个第一本体半部70A和多个第二本体半部70B的装载盘30向上运动，以使第一本体半部70A的侧表面712A和第二本体半部70B的侧表面712B至少部分地接触磨料组件，使磨料组件产生一定的预拉伸。然后，通过控制第一控制阀45，向上腔17内供给加压气体，使得上腔17内的压力高于下腔27内的压力，使磨料组件被吸附至第一本体半部70A和第二本体半部70B，包覆第一本体半部70A的侧表面712A、端部表面711A以及第二本体半部70B的侧表面712B、端部表面711B，实现磨料组件与工具本体的接合。

在磨料组件接合至第一本体半部70A和第二本体半部70B之后，控制第一控制阀45和第二控制阀47，使得下腔27的压力与上腔17的压力相等，并均与外部环境空气的压力一致，并启动上框架驱动装置41，使其反方向驱动上框架体10，使上框架体10向上运动以与下框架体20分离。松开夹持磨料组件的夹具(未示出)，从下框架体20取出包覆有磨料组件的多个第一本体半部70A和第二本体半部70B，然后，分别沿第一本体半部70A和第二本体半部70B裁剪磨料组件。接下来，将包覆有磨料组件的第一本体半部70A和第二本体半部70B彼此接合，制成第二研磨工具T2。

根据本发明的第二研磨工具制造方法通过将研磨工具的工具本体构造成分体式工具本体，将磨料组件分别接合至工具本体的各半部，然后将包覆有磨料组件的各半部彼此接合以制成第二研磨工具。根据本发明的第二研磨工具制造方法能够避免在将磨料组件附接至工具本体的过程中对磨料组件产生过大的拉伸量，从而能够避免对磨料组件造成损坏。因此，即使研磨工具的研磨基体部的高度与研磨基体部的直径的比值较大，根据本发明的第二研磨工具制造方法仍能够方便地将磨料组件接合至工具本体，避免在接合过程中对磨料组件造成过大的拉伸量，防止磨料组件在接合过程中被破坏，保证研磨工具的制造质量。

在上述示例中，使用根据本发明的第二研磨工具制造方法制造的第二研磨工具T2的研磨基体部71大体呈圆柱形，其侧表面712沿轴向(图9中的轴向中心轴线O1和轴向中心轴线O2的方向)具有恒定的直径。然而，本发明不限于此。根据本发明的第二研磨工具制造方法还可以用于制造研磨基体部的侧表面的直径变化的研磨工具。

图10和图11示出了使用第二研磨工具制造方法制造的第三研磨工具T3的工具本体80的一个示例，其中，图10示出了第三研磨工具T3的工具本体80的正视图，图11示出了第三研磨工具T3的工具本体80的分解图。

第三研磨工具T3的工具本体80包括研磨基体部81和安装杆部83。第三研磨工具T3的工具本体80具有与第二研磨工具T2的工具本体70类似的构造，区别在于第三研磨工具T3的工具本体80的研磨基体部81的构型。在下文中，仅对第三研磨工具T3的工具本体80与第二研磨工具T2的工具本体70之间的区别进行说明。

如图10所示，工具本体80的研磨基体部81的端部表面811为曲面，例如，可以为三分之一球面、半球面或其他形状的曲面。研磨基体部81的侧表面812为沿第三研磨工具T3的轴向方向具有变化的直径的曲面，包括多个曲面段，这些曲面段中的至少一个曲面段的直径不同于其他曲面段的直径。在图10所示的示例中，侧表面812包括第一侧表面段8121、第二侧表面段8122、第三侧表面段8123、第四侧表面段8124以及第五侧表面段8125。第一侧表面段8121、第三侧表面段8123以及第五侧表面段8125为各自的直径恒定的圆柱面，但第一侧表面段8121的直径不同于第三侧表面段8123和第五侧表面段8125的直径，而第三侧表面段8123和第五侧表面段8125具有相同的直径。第二侧表面段8122和第四侧表面段8124各自的直径均沿轴向方向变化。然而，需说明的是，第三研磨工具T3的工具本体的侧表面812可以具有其他的形状，例如，具有直径不同的更多或更少的侧表面段。例如，侧表面812可以形成为锥形面或圆台面。

如图10所示，第三研磨工具T3的研磨基体部81的高度H3(即，端部表面811的顶点至相反的另一端部表面813之间的距离)大于研磨基体部81的最大直径D3(在图示的示例中，为第三侧表面段8123和第五侧表面段8125的直径)。例如，在一个示例中，研磨基体部81的高度H3为研磨基体部81的最大直径D3的2倍，甚至更大。研磨基体81的端部表面811和侧表面812待由磨料组件包覆以形成第三研磨工具T3的研磨面。第三研磨工具T3的研磨面的外轮廓与由端部表面811和侧表面812所形成的外轮廓类似。与第二研磨工具T2的制造类似，根据本发明的第二研磨工具制造方法将第三研磨工具T3的工具本体80构造成分体式工具本体，包括沿接合面P2彼此接合的第一本体半部80A和第二本体半部80B。

如图10和图11所示，第一本体半部80A和第二本体半部80B具有大体相同的外轮廓。第一本体半部80A包括第一基体半部81A和第一安装杆半部83A。第一基体半部81A的外周表面包括端部表面811A、侧表面812A以及另一端部表面813A，侧表面812A包括第一侧表面段8121A、第二侧表面段8122A、第三侧表面段8123A、第四侧表面段8124A以及第五侧表面段8125A。另外，第一基体半部81A还具有安装表面814A。安装表面814A设置有安装孔815A和安装销816A。安装孔815A为自安装表面814A朝向侧表面812A延伸的盲孔。安装销816A自安装表面814A垂直地突出。类似地，第二本体半部80B包括第二基体半部81B和第二安装杆半部83B。第二基体半部81B的外周表面814B包括端部表面811B、侧表面812B以及另一端部表面813B，侧表面812B包括第一侧表面段8121B、第二侧表面段8122B、第三侧表面段8123B、第四侧表面段8124B以及第五侧表面段8125B。第二本体半部80B的安装表面814B也设置有安装孔815B和安装销816B。安装孔815B为自安装表面814B朝向侧表面812B延伸的盲孔。安装销816B自安装表面814B垂直地突出。

第二本体半部80B的安装孔815B的位置与第一本体半部80A的安装销816A的位置对应，并且第二本体半部80B的安装销816B的位置与第一本体半部80A的安装孔815A的位置对应。第一本体半部80A的安装孔815A和安装销816A、第二本体半部80B的安装孔815B和安装销816B具有与第二研磨工具T2中的设置类似的设置。在图中所示的优选示例中，安装孔815A和安装销816A彼此间隔开地位于第一本体半部80A的安装表面814A的轴向中心轴线O3上，安装孔815B和安装销816B彼此间隔开地位于第二本体半部80B的安装表面814B的轴向中心轴线O4上。

当第一本体半部80A和第二本体半部80B沿接合面P2彼此接合时，第一本体半部80A的安装销816A插入第二本体半部80B的安装孔815B中，第二本体半部80B的安装销816B插入第一本体半部80A的安装孔815A中，并且第一本体半部70A的安装表面714A与第二本体半部70B的安装表面714B彼此抵接，轴向中心轴线O3与轴向中心轴线O4重合，第一基体半部71A和第二基体半部71B形成第三研磨工具T3的工具本体80的研磨基体部81，第一安装杆半部83A和第二安装杆半部83B形成第三研磨工具T3的工具本体80的安装杆部83。

使用根据本发明的第二研磨工具制造方法制造第三研磨工具T3的制造过程与制造第二研磨工具T2的制造过程类似，因此不再重复说明。根据本发明的第二研磨工具制造方法特别适用于研磨基体部的高度H2与研磨基体部的直径D2的比值较大的研磨工具的制造。对于研磨基体部的高度H2与其直径D2的比值大于1、特别是大于1.5的研磨工具，均可以使用根据本发明的第二研磨工具制造方法制造。

下面将结合附图介绍使用研磨工具制造系统100制造研磨工具的第三研磨工具制造方法。第三研磨工具制造方法与以上介绍的第一研磨工具制造方法和第二研磨工具制造方法的区别在于，第三研磨工具制造方法还包括在磨料组件接合至研磨工具的工具本体之前对磨料组件进行预处理的步骤。为此，研磨工具制造系统100还设置有预处理装置，该预处理装置构造成对磨料组件进行预处理以在磨料组件上形成多个狭缝。在一个示例中，预处理装置为激光照射装置(未示出)。例如，在将磨料组件固定至研磨工具制造系统100中之前，使用预处理装置对磨料组件进行上述预处理。

图12示出了经第三研磨工具制造方法预处理后的磨料组件M。磨料组件M可以是与上文中介绍的研磨组件60、60A、60B中的任一者相同或相似的磨料组件，也可以是其他类型的研磨组件。

如图12所示，磨料组件M包括磨料层M1、底胶层M2以及背衬层M3。背衬层M3具有延展性，例如为具有延展性的薄膜。为了使磨料组件M更好地贴合在工具本体上，在将磨料组件M固定至研磨工具制造系统100以接合至工具本体之前，第三研磨工具制造方法使用从激光照射装置发出的激光LA对磨料组件M的磨料层侧进行切割，通过将激光束LA从磨料层侧投射到磨料组件M上，以在磨料组件M中形成多个狭缝。图12示意性地示出了经激光LA切割之后在磨料组件M上所形成的第一狭缝S1、第二狭缝S2、第三狭缝S3以及第四狭缝S4。第一狭缝S1、第二狭缝S2、第三狭缝S3以及第四狭缝S4以相同的间隔彼此间隔开，各狭缝之间的间隔可以根据磨料组件M的磨料层M1的表面微结构的尺寸设置。另外，第一狭缝S1、第二狭缝S2、第三狭缝S3以及第四狭缝S4穿透磨料层M1和底胶层M2，可以延伸至背衬层M3，但是不穿透背衬层M3。各狭缝的深度和宽度可以通过调节激光束LA的强度来调节。通过对磨料组件M的上述预处理，可以提高磨料组件M的整体延展性。即使在底胶层M2的延展性较差甚至不能延展的情况下，使用根据本发明的研磨工具制造系统100和第三研磨工具制造方法也能够将磨料组件M方便地接合至工具本体，避免在接合过程中由于对磨料组件M的拉伸而造成磨料组件M的破坏，实现磨料组件与工具本体之间的良好接合，因此能够提高研磨工具的制造质量，这对于制造研磨面具有较大曲度的曲面的研磨工具尤其有利。

根据本发明的第三研磨工具制造方法可以用于制造与第一研磨工具T1类似的具有一体式研磨基体部的研磨工具，除了包括对磨料组件M的上述预处理步骤之外，其余制造步骤与第一研磨工具制造方法类似。并且，根据本发明的第三研磨工具制造方法也可以用于制造与第二研磨工具T2和第三研磨工具T3类似的具有分体式研磨基体部的研磨工具，除了包括对磨料组件M的上述预处理步骤之后，其余制造步骤与第二研磨工具制造方法类似。

以上结合附图说明了根据本发明的研磨工具制造系统100以及使用研磨工具制造系统100制造各种研磨工具的第一研磨工具制造方法、第二研磨工具制造方法以及第三研磨工具制造方法。根据本发明的研磨工具制造系统100以及第一研磨工具制造方法、第二研磨工具制造方法和第三研磨工具制造方法均能够实现研磨工具的更简单地制造，能够提高制造效率，并且能够实现磨料组件与工具本体之间的良好接合，提高研磨工具的制造质量。

在以上示例中，第一研磨工具T1的工具本体的研磨基体部与安装杆部一体地形成。然而，本发明不限于此，在根据本发明的其他示例中，第一研磨工具的研磨基体部与安装杆部可以是分别形成之后在组装在一起。

在以上示例中，第二研磨工具T2和第三研磨工具T3的第一本体半部和第二本体半部均包括一体地形成的基体半部和安装杆半部。然而，本发明不限于此，在根据本发明的其他示例中，第二研磨工具和第三研磨工具均可以包括单件式的安装杆部和彼此接合的基体半部，在各基体半部接合有磨料组件之后，将各基体半部彼此接合以形成研磨工具的研磨基体部，并将研磨基体部与单件式安装杆部组装，以形成研磨工具。

以上以将磨料组件接合至工具本体以制造研磨工具为例，介绍了根据本发明的优选实施方式的研磨工具制造系统和制造方法。然而，本发明不限于此。根据本发明的研磨工具制造系统和制造方法也能够应用于将其他类型的第一材料件接合至第二材料件。

在此，已详细描述了本发明的示例性实施方式，但是应该理解的是，本发明并不局限于上文详细描述和示出的具体实施方式。在不偏离本发明的主旨和范围的情况下，本领域的技术人员能够对本发明进行各种变型和变体。所有这些变型和变体都落入本发明的范围内。而且，所有在此描述的构件都可以由其他技术性上等同的构件来代替。

Claims (9)

1.一种研磨工具制造系统，其特征在于，包括：

上框架体和下框架体，所述上框架体的内腔和所述下框架体的内腔朝向彼此开口；以及

装载盘，所述装载盘设置在所述下框架体的内腔内并且被构造成装载一个或多个工具本体，所述装载盘适于被驱动成朝向所述下框架体的开口运动或者朝向所述下框架体的底壁运动；

其中，所述上框架体适于被驱动成朝向所述下框架体运动以将磨料组件夹置在所述上框架体与所述下框架体之间，使得所述磨料组件覆盖所述上框架体的开口和所述下框架体的开口，所述磨料组件与所述上框架体形成密封的上腔，并且所述磨料组件与所述下框架体形成密封的下腔，以及

其中，所述研磨工具制造系统构造成控制所述上腔和所述下腔内的压力，以使得所述磨料组件由于所述上腔与所述下腔之间的压力差而被吸附并接合至所述一个或多个工具本体的研磨基体部，以制造一个或多个研磨工具，

其中，所述研磨工具制造系统还包括预处理装置，所述预处理装置构造成在所述磨料组件被吸附至所述工具本体的研磨基体部之前对所述磨料组件进行预处理，以在所述磨料组件中形成不穿透所述磨料组件的多个狭缝，

其中，所述磨料组件包括磨料层和背衬层，所述磨料层经底胶层结合在所述背衬层的一侧表面，并且所述背衬层的另一侧表面设置有粘合剂以将所述磨料组件粘结至所述工具本体的研磨基体部，

其中，所述多个狭缝中的每个狭缝穿透所述磨料层和所述底胶层，但不穿透所述背衬层。

2.根据权利要求1所述的研磨工具制造系统，所述研磨工具制造系统还包括加热装置，所述加热装置设置在所述上框架体的内腔内，并且构造成将所述上腔内的温度加热至预定温度。

3.根据权利要求1所述的研磨工具制造系统，其中，所述预处理装置为激光照射装置。

4.一种研磨工具制造方法，其特征在于，所述研磨工具制造方法使用根据权利要求1至3中的任一项所述的研磨工具制造系统制造研磨工具，所述研磨工具制造方法包括：

将一个或多个工具本体安装至所述装载盘；

将磨料组件固定至所述下框架体以覆盖所述下框架体的开口；

驱动所述上框架体朝向所述下框架体运动，以将所述磨料组件夹置在所述上框架体与所述下框架体之间，使得所述磨料组件与所述上框架体形成密封的上腔，并且所述磨料组件与所述下框架体形成密封的下腔；

驱动所述装载盘朝向所述下框架体的开口运动；

控制所述上腔和所述下腔内的压力，使得所述磨料组件由于所述上腔与所述下腔之间的压力差而被吸附并接合至所述一个或多个工具本体的研磨基体部，以制造一个或多个研磨工具，

其中，所述研磨工具制造方法还包括：在所述磨料组件被吸附至所述研磨基体部之前，对所述磨料组件进行预处理，以在所述磨料组件中形成不穿透所述磨料组件的多个狭缝，

其中，所述磨料组件包括磨料层和背衬层，所述磨料层经底胶层结合在所述背衬层的一侧表面，并且所述背衬层的另一侧表面设置有粘合剂以将所述磨料组件粘结至所述工具本体的研磨基体部，

其中，所述多个狭缝中的每个狭缝穿透所述磨料层和所述底胶层，但不穿透所述背衬层。

5.根据权利要求4所述的研磨工具制造方法，所述研磨工具制造方法还包括将所述上腔内的温度加热至预定温度。

6.根据权利要求4所述的研磨工具制造方法，其中，所述研磨基体部的轴向高度与所述研磨基体部的最大直径的比值小于1.5，并且所述研磨基体部形成为单件。

7.根据权利要求6所述的研磨工具制造方法，其中，所述研磨基体部为发泡基体，所述研磨工具为抛光垫。

8.根据权利要求4所述的研磨工具制造方法，其中，所述研磨基体部的轴向高度与所述研磨基体部的最大直径的比值大于1.5，并且所述研磨基体部形成为包括第一基体半部和第二基体半部，所述第一基体半部和所述第二基体半部能够彼此接合以形成所述研磨基体部，

其中，将一个或多个工具本体安装至所述装载盘包括将一个或多个所述第一基体半部和/或一个或多个所述第二基体半部彼此间隔开地安装在所述装载盘上，

其中，所述磨料组件被吸附并接合至所述第一基体半部和所述第二基体半部，并且所述研磨工具制造方法还包括：在所述第一基体半部和所述第二基体半部分别接合有所述磨料组件之后，将所述第一基体半部和所述第二基体半部彼此接合。

9.根据权利要求8所述的研磨工具制造方法，所述研磨基体部的侧表面为圆柱面，或者

所述研磨基体部的侧表面包括多个曲面段，所述多个曲面段中的至少一个曲面段的直径与其余曲面段的直径不同。

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