CN207997223U - 一种用于单晶金刚石精密抛光的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于单晶金刚石精密抛光的装置，包括金属夹具、单晶金刚石、耐高温固化胶、方形槽和循环冷却水；所述单晶金刚石位于金属夹具前端平面的中间位置；所述金属夹具前端平面上单晶金刚石外侧设有一个方形槽；所述方形槽内填充有耐高温固化胶；所述耐高温固化胶用于固定单晶金刚石；所述循环冷却水位于金属夹具的后端，用于散热。该装置通过改良单晶金刚石装夹方式和固化胶导热性能，从而提高了单晶金刚石的抛光稳定性。
Description
技术领域
本实用新型属于机械加工技术领域，涉及到金刚石加工技术，具体涉及一种用于单晶金刚石精密抛光的装置。
背景技术
单晶金刚石具有硬度高、耐磨性好、强度高、导热性好、与有色金属摩擦系数低、抗黏结性好以及优良的抗腐蚀性和化学稳定性，可以磨出极其锋利的刀刃，被认为是最理想的超精密切削用刀具材料，在机械加工领域尤其是超精密加工领域有着重要地位并得到广泛应用。市面上常见的单晶金刚石有三种，分别为天然单晶金刚石、高温高压单晶金刚石和化学气相沉积单晶金刚石。无论何种单晶金刚石，不进行任何加工处理之前其形状和表面质量都无法满足使用要求，必须首先使用激光切割成特定的形状，然后进行表面抛光处理达到一定标准。
适用于单晶金刚石抛光的装置有很多种，但是考虑到抛光效率和经济成本，工业上大批量采用的是机械抛光装置。机械抛光利用的是微破碎去除原理，采用表面涂覆有金刚石微粉的铸铁抛光盘，铸铁抛光盘转速保持在每分钟2800-3200转，将单晶金刚石装夹在特定的夹具上然后按在铸铁抛光盘表面，通过铸铁抛光盘表面的金刚石微粉与待抛光单晶金刚石之间的相互碰撞磨损、粉碎、脱落，从而达到研磨抛光的目的。
单晶金刚石的装夹方法比较常用的有三种。
第一种方法是在使用夹具前端的金属多爪夹头直接夹紧单晶金刚石。这种装夹方式对单晶金刚石的形状以及装夹力度有很高的要求。装夹力度不够就会造成单晶金刚石松动掉落，装夹力度过大或者单晶金刚石位置与夹头不匹配就会造成单晶金刚石的碎裂。
第二种方法是夹具前端平面中心加工一个长宽尺寸略大于单晶金刚石长宽尺寸、深度略小于单晶金刚石厚度的小槽，将单晶金刚石放置在小槽内部，然后使用耐高温固化胶固定单晶金刚石。在铸铁抛光盘的高速转动的摩擦力作用下，单晶金刚石的单边会和小槽内壁单边直接面与面贴合，小槽内壁单边会受到来自单晶金刚石的挤压并对单晶金刚石起到支撑位置的作用。由于表面涂覆有金刚石微粉的铸铁抛光盘表面平整度不够高，存在一定的凹凸不平，在高速转动条件下，来自铸铁抛光盘的间断性的强烈碰撞冲击很容易使单晶金刚石与小槽内壁单边接触的单边出现微裂纹，微裂纹出现后如果继续受到碰撞冲击，这些微裂纹会继续往内部扩散从而导致整个单晶金刚石发生断裂。硬度越高，脆性越大，单晶金刚石的脆性很高，很容易在冲击作用下产生裂纹。这种装夹方法存在容易造成单晶金刚石产生微裂纹甚至断裂的风险。
第三种方法是将单晶金刚石直接放置在金属夹具前端平面上，然后使用耐高温固化胶将单晶金刚石固定在夹具前端平面上。单晶金刚石与铸铁抛光盘表面的金刚石微粉快速摩擦碰撞磨损的过程中会产生大量的热量，热量会通过单晶金刚石传递给耐高温固化胶和夹具。这种装夹方法对固化胶的耐热性和夹具的导热性有一定的要求。其中，单晶金刚石与铸铁抛光盘高速摩擦会产生大量的热量，部分热量会通过热传递的方式由单晶金刚石传递给固化胶，固化胶耐热性差就会被碳化从而失去任何粘性，导致无法固定单晶金刚石，单晶金刚石就会直接从金属夹具前端脱落。常见的耐高温固化胶可以在300℃以内的温度条件下保持良好的固化效果，但是超过300℃固化胶就会软化从而导致单晶金刚石掉落。
实用新型内容
针对现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种用于单晶金刚石精密抛光的装置，该装置通过改良单晶金刚石装夹方式和固化胶导热性能，从而提高了单晶金刚石的抛光稳定性。
为此，本实用新型采用了以下技术方案：
一种用于单晶金刚石精密抛光的装置，包括金属夹具、单晶金刚石、耐高温固化胶和循环冷却水；所述单晶金刚石位于金属夹具前端平面的中间位置；所述金属夹具前端平面上单晶金刚石外侧设有一个方形槽；所述方形槽内填充有耐高温固化胶；所述耐高温固化胶用于固定单晶金刚石；所述循环冷却水位于金属夹具的后端，用于散热。
优选地，所述方形槽内侧与单晶金刚石的长宽尺寸相当或者大1-2mm，槽宽1-2mm，槽深度不小于单晶金刚石厚度的一半。
优选地，所述耐高温固化胶充满方形槽内部并溢出到至少覆盖住单晶金刚石厚度的一半。
优选地，所述耐高温固化胶中掺入一定比例的铜粉，用于提高固化胶的热导率。
优选地，所述金属夹具的制作材料包括铜。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
(1)采用方形槽增大了固化胶与金属夹具的接触面积，提高了热量的传递效率。
(2)固化胶中掺入铜粉，提高了热导率，进而提高了热量的传递能力。
(3)大大提高了单晶金刚石抛光的稳定性。
附图说明
图1是本实用新型所提供的一种用于单晶金刚石精密抛光的装置的结构组成示意图。
图2是本实用新型所提供的一种用于单晶金刚石精密抛光的装置中的金属夹具部分结构组成示意图。
附图标记说明：1、铸铁抛光盘；2、金属夹具；3、单晶金刚石；4、可升降可调水平支撑架；5、支撑平台；6、耐高温固化胶；7、方形槽；8、循环冷却水。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，其中的具体实施例以及说明仅用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
如图1所示，本实用新型公开了一种用于单晶金刚石精密抛光的装置，包括铸铁抛光盘1、金属夹具2、单晶金刚石3、可升降可调水平支撑架4和支撑平台5；所述单晶金刚石3位于金属夹具2前端平面的中间位置；所述金属夹具安装在可升降可调节水平支撑架4上；所述可升降可调节水平支撑架4安装在支撑平台5上。单晶金刚石3在抛光过程中，通过调节可升降可调节水平支撑架4来调整单晶金刚石3与铸铁抛光盘1的相对位置，从而实现单晶金刚石3的抛光。
如图2所述，本实用新型公开了一种用于单晶金刚石抛光的装置中的金属夹具部分结构，包括金属夹具2、单晶金刚石3、耐高温固化胶6、方形槽7和循环冷却水8；所述单晶金刚石3位于金属夹具2前端平面的中间位置；所述金属夹具2前端平面上单晶金刚石3外侧设有一个方形槽7；所述方形槽7内填充有耐高温固化胶6；所述耐高温固化胶6用于固定单晶金刚石3；所述循环冷却水8位于金属夹具2的后端，用于散热。
具体地，所述方形槽7内侧与单晶金刚石3的长宽尺寸相当或者大1-2mm，槽宽1-2mm，槽深度不小于单晶金刚石3厚度的一半。
具体地，所述耐高温固化胶6充满方形槽7内部并溢出到至少覆盖住单晶金刚石3厚度的一半。
具体地，所述耐高温固化胶6中掺入一定比例的铜粉，用于提高固化胶的热导率。
具体地，所述金属夹具2的制作材料包括铜。
实施例
单晶金刚石3在抛光过程中与高速旋转的铸铁抛光盘1之间的摩擦会产生大量的热量，这些热量需要通过某种方式及时传递出去。本专利中使用高热导率的铜来制作夹具，金属夹具2后端加装循环冷却水8用于冷却。这样能够保证抛光过程中产生的热量能够快速的通过铜夹具传递并被夹具后端的循环冷却水8吸收，保证金属夹具2前端的耐高温固化胶6不会因为温度过高而软化、丧失固定单晶金刚石3的能力从而导致单晶金刚石3掉落。另外，对夹具前端单晶金刚石3固定方式进行了优化。
这里，单晶金刚石3的尺寸为10mm*10mm*0.5mm，单晶金刚石3放置在金属夹具2前端平面中间位置。在金属夹2前端平面上单晶金刚石3外侧加工一个方形槽7，方形槽7内侧至少与单晶金刚石3长宽尺寸齐平，或者大1-2mm。槽宽至少1-2mm，槽深度不小于单晶金刚石3厚度的一半。将单晶金刚石3放置在金属夹具2前端中间位置后，在方形槽7内部填充耐高温固化胶6直至溢出到至少覆盖住单晶金刚石3厚度的一半。等待耐高温固化胶6固化后即可对单晶金刚石3进行抛光处理。
这种方形槽7的设计在保证耐高温固化胶6对单晶金刚石3进行位置固定的基础上，能够增大耐高温固化胶6和金属夹具2的接触面积，从而及时的将单晶金刚石3传递给耐高温固化胶6的热量传递给金属夹具2，避免耐高温固化胶6高温软化。
固化胶都是高分子之类的有机物，热导率很低，即使直接与铜制作的金属夹具2接触，单晶金刚石3传递给固化胶的热量也不能及时传递出去。可以在固化胶中掺入一定比例的铜粉，利用铜的高热导率的特性提高固化胶的热导率。固化胶将吸收的热量快速传递给金属夹具，固化胶自身的温度就不会过高，从而不会导致固化胶软化。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则范围之内所作的任何修改、等同替换以及改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于单晶金刚石精密抛光的装置，包括金属夹具、单晶金刚石、耐高温固化胶和循环冷却水，其特征在于：所述单晶金刚石位于金属夹具前端平面的中间位置；所述金属夹具前端平面上单晶金刚石外侧设有一个方形槽；所述方形槽内填充有耐高温固化胶；所述耐高温固化胶用于固定单晶金刚石；所述循环冷却水位于金属夹具的后端，用于散热。
2.根据权利要求1所述的一种用于单晶金刚石精密抛光的装置，其特征在于：所述方形槽内侧与单晶金刚石的长宽尺寸相当或者大1-2mm，槽宽1-2mm，槽深度不小于单晶金刚石厚度的一半。
3.根据权利要求2所述的一种用于单晶金刚石精密抛光的装置，其特征在于：所述耐高温固化胶充满方形槽内部并溢出到至少覆盖住单晶金刚石厚度的一半。
4.根据权利要求3所述的一种用于单晶金刚石精密抛光的装置，其特征在于：所述耐高温固化胶中掺入一定比例的铜粉，用于提高固化胶的热导率。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种用于单晶金刚石精密抛光的装置，其特征在于：所述金属夹具的制作材料包括铜。
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| CN201820302073.XU CN207997223U (zh) | 2018-03-05 | 2018-03-05 | 一种用于单晶金刚石精密抛光的装置 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN110774118A (zh) * | 2019-10-23 | 2020-02-11 | 华侨大学 | 一种大尺寸单晶金刚石的磨削方法 |
| CN115106869A (zh) * | 2022-06-24 | 2022-09-27 | 合肥先端晶体科技有限责任公司 | 一种薄片金刚石制备装置及其制备方法 |
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| CN110774118B (zh) * | 2019-10-23 | 2021-04-30 | 华侨大学 | 一种大尺寸单晶金刚石的磨削方法 |
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