PL204960B1 - Sposób wytwarzania narzędzia ściernego z samo wykluczającym się rozkładem ziarna ściernego i narzędzie ścierne z samo wykluczającym się rozkładem ziarna ściernego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania narzędzia ściernego z samo wykluczającym się rozkładem ziarna ściernego i narzędzie ścierne z samo wykluczającym się rozkładem ziarna ściernego.

Znane jest zastosowanie jednorodnego, rozkładowego umieszczenia ścierniwa w różnych rodzajach narzędzi ściernych pozwalające na poprawę funkcjonalności narzędzia ściernego. W ostatnim dziesięcioleciu handel dostarczył asortyment takich technicznie adaptowanych, powlekanych narzędzi ściernych przeznaczonych do bardzo drobnych, dokładnych operacji szlifowania. Typowe przykłady pokrywanych narzędzi ściernych ujawniono w opisach patentach US Nr A-5,014,468, A-5,304,223, A-5,833,724, A-5,863,306 i 6,293,980B. W narzędziach tych na powierzchni elastycznego podkładu w powtarzalny sposób umieszcza się jednowarstwowo mał e, kształ towane struktury kompozytowe, np. trójwymiarowe ostrosłupy, romby, linie i sześciokątne grzbiety zawierające liczne ziarna ścierne utrzymywane w materiale spoiwa w regularnym rozmieszczeniu. Okazało się, że narzędzia te dają większą swobodę skrawania, a otwarte przestrzenie pomiędzy składnikami ziarnowymi pozwalają na skrawanie w niższych temperaturach i poprawiają usuwanie wiórów. Podobne narzędzia w kategorii narzędzi super ściernych, posiadające sztywny kształtowany krążek podkładu lub rdzeń, opisano w patencie US Nr 6,096,107.

Znane są narzędzia ścierne mające jedną warstwę ziaren ściernych ułożoną we wzorze jednorodnej siatki kwadratów, okręgów, prostokątów, sześciokątów lub innych powtarzanych wzorów geometrycznych, przy czym narzędzia te stosowano w różnorodnych dokładnych operacjach wykańczających. Wzór może składać się z osobnych ziaren lub skupisk ziaren ściernych w pojedynczej warstwie, oddzielonych otwartymi przestrzeniami pomiędzy tymi skupiskami. Szczególnie wśród narzędzi super ściernych przewiduje się, że ziarna dają bardziej płaską, gładką powierzchnię wykańczającą, niż można uzyskać dla losowego rozmieszczenia ziaren narzędzia ściernego.

Takie narzędzia ujawniono przykładowo w patentach US Nr 6,537,140B1, A-5,669,943, A-4,925,457, A-5,980,678, A-5 5,049,165, 6,368,198B1 i A-6,159,087.

Projektowano zatem i wytwarzano różne narzędzia ścierne zgodne z bardzo dokładnymi wymaganiami technicznymi, potrzebnymi dla jednorodnego ścierania kosztownych półfabrykatów przedmiotów obrabianych. Jako przykład takich przedmiotów, w przemyśle elektronicznym półfabrykaty obwodów drukowanych szlifuje się lub poleruje dla usunięcia naddatku materiałów ceramicznych lub metalowych, jakie w nadmiarze nałożono wielowarstwowo z trawieniem lub bez na półprzewodnikowe płytki (przykładowo krzemionka lub inny ceramiczny bądź szklany materiał podłoża). Planaryzację nowo zaformowanych warstw powierzchniowych na półfabrykatach obwodów scalonych wykonuje się poprzez planaryzację chemiczno-mechaniczną (CMP, ang.: chemical mechanical planarization) z zastosowaniem zawiesin ścierniw w cieczy i polimerowych podkładów. Podkłady CMP wymagają ciągłego lub okresowego uzdatniania za pomocą narzędzia ściernego. Uzdatnianie eliminuje twardnienie lub szkliwienie podkładu poprzez wprasowanie zgromadzonych okruchów i cząstek gęstwy ścierniw w polerującą powierzchnię podkładów. Oddziaływanie uzdatniające musi być jednorodne na powierzchni podkładu, aby uzdatniony podkład ponownie planował poziomo półfabrykaty półprzewodnikowych płytek na całej ich powierzchni.

Dla uzyskania jednorodnych śladów obróbki na polerującej powierzchni podkładu kontroluje się umieszczenie ziaren ściernych w narzędziu uzdatniającym. Dla uzdatniania podkładu CMP w peł ni losowe rozmieszczenie ziarna materiał u ściernego na dwuwymiarowej płaszczyźnie narzędzia jest generalnie uważane za nieodpowiednie. Proponowano kontrolowane umieszczenie ziaren ściernych w narzędziach uzdatniających CMP poprzez orientację każdego ziarna wzdłuż pewnej określonej jednorodnej siatki na powierzchni ścierającej narzędzia. (Patrz przykładowo opis patentowy US Nr 6,368,198 B1). Jednakże narzędzia o jednorodnej siatce mają pewne ograniczenia. Przykładowo, jednorodna siatka daje wzrost okresowości drgań powstających w ruchu narzędzia, co z kolei może powodować falistość lub periodyczne bruzdy na podkładzie bądź nierównomierne zużycie narzędzia ściernego albo polerującego podkładu, co ostatecznie przekłada się na powierzchnie wewnętrzne półfabrykatu przedmiotu obrabianego.

Sposób wytwarzania nierównomiernego wzoru siatki ziaren ściernych w pojedynczej warstwie podłoża narzędzia ściernego ujawniono w patencie japońskim Nr 2002-178264. Wykonywanie narzędzi rozpoczyna się tu od określenia wirtualnej siatki mającej jednorodne rozmieszczenie dwuwymiarowe, np. szereg kwadratów, a ziarna będą znajdować się na przecięciach linii tej siatki. Następnie loPL 204 960 B1 sowo wybiera się niektóre przecięcia wzdłuż siatki i przemieszcza się ziarna z tych przecięć na odległość mniejszą od trzykrotnej średniej średnicy ziarna. Sposób nie zapewnienia umieszczenia osobnych ziaren w ciągu liczbowym wzdłuż osi x lub y i z tego powodu nie zapewnia, aby powstała w ten sposób powierzchnia narzędzia mogła zapewnić miarodajne działanie ścierne bez znacznych odstępów lub niezgodności w obszarze zetknięcia, gdy narzędzie przechodzi po liniowym torze ponad przedmiotem obrabianym. Sposób ten nie zapewnia również określonej strefy wyłączności wokół każdego ziarna ściernego, przez co dopuszcza zarówno strefy skoncentrowanych ziaren i strefy z odstępami pomiędzy ziarnami, co może powodować niejednorodną jakość powierzchni wykonanego na gotowo przedmiotu obrabianego.

Znane narzędzia ścierne wytwarzane bez jednorodnego rozkładu ziaren rozmieszczonych poprzez umieszczenie osobnych ziaren ściernych w międzywęzłowych lukach siatki drucianej szablonu lub perforowanego arkusza (jak przykładowo w patencie US Nr A-5,620,489) są ograniczone do statycznych, jednorodnych wymiarów strukturalnych, jak na przykład siatka. Takie druciane sita i jednorodnie perforowane arkusze mogą wytwarzać jedynie narzędzie mające siatkę regularnych wymiarów (często siatkę kwadratową lub romboidalną).

Sposoby wykonywania tych procesów są znane w tej dziedzinie i są opisane przykładowo w patentach US Nr A-6,159,087, A-6,159,286 i 6,368,198B1, US Nr A-4,925,457, A-5,131,924, A-5,817,204, A-5,980,678, A- 6,159,286, 6,286,498B1 i 6,368,198B1.

Sposób wytwarzania narzędzia ściernego z samo wykluczającym się rozkładem ziarna ściernego według wynalazku, charakteryzuje się tym, że dobiera się dwuwymiarową płaską powierzchnię mającą określony rozmiar i kształt oraz dobiera się wielkości ziarna materiału ściernego i jego koncentracji dla tej płaskiej powierzchni, po czym losowo generuje się szeregi dwuwymiarowych wartości współrzędnych, a następnie ogranicza się każdą parę losowo generowanych wartości współrzędnych do wartości współrzędnych różniących się od dowolnej pary wartości współrzędnych o minimalną wartość (k), po czym generuje się rozkład ograniczonych, losowo generowanych wartości współrzędnych posiadających wystarczające pary, przedstawionych jako punkty na wykresie, dla uzyskania żądanej koncentracji ziarna ściernego dla dwuwymiarowej płaskiej powierzchni oraz dobranej wielkości ziarna materiału ściernego i następnie centruje się ziarna ścierne w każdym punkcie tego rozkładu, przy czym wybrana strefa wyłączna jest utworzona wokół każdego ziarna ściernego. Ponadto stosuje się wiązanie rozkładu ziaren ściernych materiałem wiążącym ścierniwo dla umocowania ziarna ściernego w każ dym punkcie rozkładu.

Korzystnym jest gdy wykonuje się wiązanie rozkładu ziaren ściernych do podłoża dla utworzenia narzędzia ściernego. Podłoże dobiera się z grupy zawierającej półwyrób sztywnego narzędzia i elastyczny podkład oraz ich kombinacje.

Półwyrób sztywnego narzędzia ma kształt geometryczny posiadający co najmniej jedną oś symetrii obrotowej. Kształt geometryczny półwyrobu sztywnego narzędzia dobiera się z grupy zawierającej tarczę, wieniec, pierścień, walec oraz stożek ścięty i ich połączenia. Elastyczny podkład dobiera się z grupy zawierającej filmy, folie tkaniny, dzianiny, wstęgi, sita, perforowane arkusze, laminaty i ich połączenia, w szczególności elastyczny podkład przekształca się do postaci dobieranej z grupy zawierającej taśmy, krążki, arkusze, podkłady, rolki i wstęgi. Na podłożu narzędzia wdrukowuje się rozkład ograniczonych, losowo generowanych wartości współrzędnych, przedstawionych jako punkty na wykresie, po czym mocuje się ziarna ścierne w każdym punkcie rozkładu na podłożu narzędzia materiałem wiążącym ścierniwo. Korzystnym jest gdy wdrukowuje się na szablonie rozkładu ograniczonych, losowo generowane wartości współrzędnych, przedstawionych jako punkty na wykresie, po czym mocuje się ziarna ścierne w każdym punkcie rozkładu na szablonie dla utworzenia rozkładu ziaren ściernych, a następnie przenosi się rozkład ziaren materiału ściernego na podłoże narzędzia, po czym wiąże się rozkład ziaren materiału ściernego do podłoża narzędzia materiałem wiążącym ścierniwo. Usuwa się szablon z podłoża narzędzia. Wiąże się szablon z naniesionym rozkładem ziaren ściernych do podłoża narzędzia dla utworzenia narzędzia ściernego. Materiał wiążący ścierniwo dobiera się z grupy zawierającej materiały do klejenia, materiały do lutowania twardego, materiały elektromagnetyczne, materiały elektrostatyczne, materiały ceramiczne, materiały wiążące z proszków metali, materiały polimerowe i materiały żywiczne oraz ich połączenia. Rozkład ziaren określa się w układzie współrzędnych prostokątnych (x, y), a zwłaszcza rozkład określa się poprzez zestaw par współrzędnych biegunowych (r, θ). Rozkład ziaren określa się w układzie współrzędnych (x, y) Kartezjańskich. Stosuje się wartość minimalną (k) przekraczającą maksymalną średnicę ziarna ściernego. Korzystnie stosuje się

PL 204 960 B1 wartość minimalną (k) wynoszącą co najmniej 1,5 krotność maksymalnej średnicy ziarna ściernego. Ponadto przekształca się rozkład ziarna ściernego ze struktury dwuwymiarowej do struktury trójwymiarowej poprzez zwinięcie rozkładu ziarna ściernego w koncentryczną rolkę.

Sposób wytwarzania narzędzia ściernego z samo wykluczającym się rozkładem ziarna ściernego, według innego przykładu, charakteryzuje tym, że dobiera się dwuwymiarową płaską powierzchnię mającą określony rozmiar i kształt, po czym dobiera się wielkości ziarna materiału ściernego i jego koncentracji dla płaskiej powierzchni, a następnie dobiera się szeregi par wartości współrzędnych (x1, y1) tak, aby wartości współrzędnych wzdłuż co najmniej jednej osi były ograniczone do ciągu liczbowego, gdzie każda wartość różni się od następnej wartości o stałą wielkość, a następnie stosuje się rozprzężenie każdej dobranej pary wartości współrzędnych (x1, y1) dla uzyskania zestawu dobranych wartości x i zestawu dobranych wartości y, po czym losowo dobiera się z zestawów wartości x i y szeregi losowych wartości par współrzędnych (x, y), gdzie każda para ma wartości współrzędnych różniące się od wartości współrzędnych dowolnej sąsiedniej pary wartości współrzędnych o minimalną wartość (k), a następnie generuje się rozkład losowo dobranych wartości współrzędnych par mających wystarczające pary, przedstawione jako punkty na wykresie, dla uzyskania żądanej koncentracji ziaren materiału ściernego dla dobranej dwuwymiarowej płaskiej powierzchni i dobranej wielkości ziarna materiału ściernego, po czym centruje się ziarna materiału ściernego w każdym punkcie rozkładu na wykresie, przy czym wybrana strefa wyłączna jest utworzona wokół każdego ziarna ściernego. Ponadto stosuje się wiązanie rozkładu ziaren ściernych materiałem wiążącym ścierniwo dla umocowania ziarna materiału ściernego w każdym punkcie rozkładu. Wiąże się rozkład ziaren ściernych do podłoża dla utworzenia narzędzia ściernego. Podłoże dobiera się z grupy zawierającej półwyrób sztywnego narzędzia i elastyczny podkład oraz ich połączenia. Stosuje się półwyrób sztywnego narzędzia mający kształt geometryczny posiadający jedną oś symetrii obrotowej. Kształt geometryczny półwyrobu sztywnego narzędzia dobiera się z grupy zawierającej tarczę, wieniec, pierścień, walec oraz stożek ścięty i ich połączenia. Korzystnym jest gdy elastyczny podkład dobiera się z grupy zawierającej filmy, folie, tkaniny, dzianiny, wstęgi, sita, perforowane arkusze, laminaty i ich połączenia, a w szczególnoś ci elastyczny podkł ad przekształ ca się do postaci dobieranej z grupy zawierają cej taśmy, krążki, arkusze, podkłady, rolki i wstęgi. Na podłożu narzędzia wdrukowuje się rozkład ograniczonych, losowo generowanych wartości współrzędnych, przedstawionych jako punkty na wykresie i mocuje się ziarna materiału ściernego w każdym punkcie rozkładu na podłożu narzędzia materiałem wiążącym ścierniwo. Wdrukowuje się na szablonie rozkładu ograniczonych, losowo generowanych wartości współrzędnych, przedstawionych jako punkty na wykresie, po czym mocuje się ziarna materiału ściernego w każdym punkcie rozkładu na szablonie dla utworzenia rozkładu ziaren materiału ściernego, a następnie przenosi się rozkład ziaren materiału ściernego na podłoże narzędzia, po czym wiąże się rozkład ziaren materiału ściernego do podłoża narzędzia materiałem wiążącym ścierniwo. Ponadto usuwa się szablon z podłoża narzędzia. Korzystnym jest gdy wiąże się szablon z naniesionym rozkładem ziaren ściernych do podłoża narzędzia dla utworzenia narzędzia ściernego. Materiał wiążący ścierniwo dobiera się z grupy zawierającej materiały służące do klejenia, materiały służące do lutowania twardego, materiały elektromagnetyczne, materiały elektrostatyczne, materiały ceramiczne, materiały wiążące z proszków metali, materiały polimerowe i materiały żywiczne oraz ich połączenia. Rozkład określa się w układzie współrzędnych prostokątnych (x, y), w szczególności rozkład określa się poprzez zestaw par współrzędnych biegunowych (r, θ). Korzystnie rozkład określa się w układzie współrzędnych prostokątnych (x, y). Stosuje się wartość minimalną (k) przekraczającą maksymalną średnicę ziarna ściernego, a zwłaszcza stosuje się wartość minimalną (k) wynoszącą co najmniej 1,5 maksymalnej średnicy ziarna ściernego. Ponadto przekształca się rozkład ziarna ściernego ze struktury dwuwymiarowej do struktury trójwymiarowej poprzez zwinięcie rozkładu ziarna ściernego w koncentryczną rolkę. Ziarna materiału ściernego dobiera się z grupy zawierającej pojedyncze ziarna materiału ściernego, ostrza tnące oraz kompozyty zawierające liczne ziarna materiału ściernego i ich połączenia, a w szczególnoś ci ziarna materiału ściernego dobiera się z grupy zawierają cej pojedyncze ziarna materiału ściernego, ostrza tnące i kompozyty zawierające liczne ziarna materiału ściernego, i ich połączenia.

Narzędzie ścierne z samo wykluczającym się rozkładem ziarna ściernego, według wynalazku, zawierające ziarna ścierne, spoiwo i podłoże, przy czym ziarna ścierne mają dobraną maksymalną średnicę i dobrany zakres rozmiaru oraz są przyklejone w pojedynczym rozkładzie warstwy

PL 204 960 B1 do podłoża za pomocą spoiwa, charakteryzuje się tym, że ziarna ścierne są zorientowane w rozkładzie zgodnym z nierównomiernym rozmieszczeniem posiadającym strefę wyłączności wokół każdego ziarna ściernego, przy czym każda strefa wyłączności ma minimalny promień, który przekracza maksymalny promień żądanej wielkości ziarna materiału ściernego. Każde ziarno ścierne jest umieszczone w punkcie rozkładu, który został określony przez ograniczenie losowo dobranych szeregów punktów na dwuwymiarowej płaszczyźnie, przy czym każdy punkt jest oddalony od każdego innego punktu o minimalną wartość (k), która jest przynajmniej 1,5 krotnością maksymalnej średnicy ziarna ściernego.

Korzystnym jest gdy każde z ziaren materiału ściernego jest umieszczone w punkcie rozkładu, który został określony przez ograniczenie szeregów par wartości współrzędnych (x1, y1) przy czym każde wartości współrzędnych wzdłuż co najmniej jednej osi są ograniczone do ciągu liczbowego, gdzie każda wartość różni się od następnej wartości o stałą wielkość i rozprzężenie każdej dobranej pary wartości współrzędnych (x1, y1) dla uzyskania zestawu dobranych wartości x i zestawu dobranych wartoś ci y oraz losowe dobranie z zestawów wartoś ci x i y szeregów losowych wartości par współrzędnych (x, y), gdzie każda para ma wartości współrzędnych różniące się od wartości współrzędnych dowolnej sąsiedniej pary wartości współrzędnych minimalną wartość (k) i generowanie rozkładu losowo dobranych wartości par współrzędnych posiadających wystarczającą ilość par, naniesionych jako punkty na wykresie, dla uzyskania strefy wyłączności wokół każdego ziarna ściernego. Podłoże jest z grupy zawierającej półwyrób sztywnego narzędzia elastyczny podkład oraz ich połączenia. Półwyrób sztywnego narzędzia ma kształt geometryczny posiadający co najmniej jedną oś symetrii obrotowej. Kształt geometryczny półwyrobu sztywnego narzędzia jest z grupy zawierającej tarczę, wieniec, pierścień, walec oraz stożek ścięty i ich połączenia. Elastyczny podkład jest z grupy zawierającej filmy, folie, tkaniny, dzianiny, wstęgi, sita, perforowane arkusze, laminaty i ich połączenia, a zwłaszcza elastyczny podkład jest w postaci dobieranej z grupy zawierającej taśmy, krążki, arkusze, podkłady, rolki i wstęgi. Materiał wiążący ścierniwo jest z grupy zawierającej materiały do klejenia, do lutowania twardego, materiały elektromagnetyczne, materiały elektrostatyczne, materiały ceramiczne, materiały wiążące z proszków metali, materiały polimerowe i materiały żywiczne oraz ich połączenia. Rozkład ziarna ściernego jest przekształcony ze struktury dwuwymiarowej do struktury trójwymiarowej poprzez zwinięcie rozkładu ziarna ściernego w koncentryczną rolkę. Korzystnym jest gdy ziarna materiału ściernego są z grupy zawierającej pojedyncze ziarna materiału ściernego, ostrza tnące oraz kompozyty zawierające liczne ziarna materiału ściernego i ich połączenia.

Zaletą narzędzia według wynalazku, jest to, że można stosować je w nierównomiernych odległościach, na różnych długościach pomiędzy ziarnami materiału ściernego. Dzięki temu można uniknąć okresowości wibracji. Wolna od wymiarów siatki szablonu, powierzchnia skrawająca narzędzia może zawierać wyższą koncentrację ziaren materiału ściernego i może zawierać znacznie drobniejsze rozmiary ziarna ściernego, wciąż w przypadku kontrolowanego umieszczenia ziarna. Odnośnie uzdatniania z zastosowaniem podkładów CMP należy sądzić, że wyższa koncentracja ziaren ściernych narzędzia ściernego daje większą liczbę punktów ściernych w zetknięciu z podkładami i wyższą wydajność usuwania zgromadzonych śladowych tlenków, i innych materiałów szklistych pochodzących z polerowania powierzchni podkładów. Ponieważ podkłady CMP są stosunkowo miękkie, w tym zastosowaniu odpowiednie będą małe wielkości ziarna materiału ściernego i można zastosować stosunkowo duże koncentracje ziarna materiału ściernego o mniejszej wielkości.

Ponadto, w operacjach szlifowania obwodem ściernicy wykonywanych narzędziami według wynalazku każde ziarno w kontrolowanym losowym rozkładzie nieciągłych ziaren ściernych będzie podążać w różnych, samo wykluczających torach lub liniach wzdłuż powierzchni przedmiotu obrabianego, gdy porusza się w sposób liniowy. Jest to korzystnie przeciwstawne ze znanymi narzędziami mającymi jednorodny rozkład siatki ziaren ściernych. W jednorodnej siatce każde ziarno współ dzielne w wymiarze x lub y na siatce będzie podążać wzdłuż powierzchni przedmiotu obrabianego po tym samym torze lub linii wyznaczonej przez wszystkie inne ziarna leżące na tym samym wymiarze x lub y, które także przecinają podkład. W ten sposób znane narzędzia o jednorodnej siatce powodują powstawanie rowków na powierzchni przedmiotu obrabianego. Narzędzie według wynalazku minimalizuje te problemy. Narzędzia pracujące w sposób obrotowy zamiast liniowego przedstawiają odmienną sytuację. Dla czoła lub powierzchni narzędzia szlifującego regularne rozkłady ziaren mają wieloraką symetrię obrotową (przykładowo kwadratowa jed6

PL 204 960 B1 norodna siatka ma czterokrotną symetrię obrotową, sześciokątna - ma sześciokrotną itd.), natomiast narzędzia według wynalazku mają tylko jednokrotną symetrię obrotową. Dzięki temu cykl powtarzania dla narzędzi według wynalazku jest znacznie dłuższy (na przykład czterokrotnie dłuższy niż dla jednorodnej siatki kwadratowej) z takim efektem netto, że narzędzia według wynalazku minimalizują tworzenie regularnych wzorów na przedmiotach obrabianych, w stosunku do narzędzi posiadających regularny, jednorodny rozkład ziarna ściernego.

Oprócz korzyści uzyskiwanych w szlifowaniu obwodem ściernicy oraz uzdatnianiu podkładu CMP narzędzia ścierne według wynalazku dają korzyści w różnych procesach wytwarzania. Procesy te obejmują ścieranie innych podzespołów elektronicznych, jak na przykład przeciwbieżne szlifowanie półprzewodnikowych płytek ceramicznych, obróbka wykańczająca podzespołów optycznych, obróbka wykańczająca materiałów charakterystycznych ugięciem plastycznym i szlifowanie materiałów dających dużą długość wióra, na przykład tytanu, stopów żaroodpornych Inconel, stali o dużej wytrzymałości na rozciąganie, mosiądzu i miedzi.

Obecny wynalazek pozwala na wytwarzanie narzędzi ściernych mających określoną strefę wyłączności wokół każdego ziarna materiału ściernego w losowym, lecz kontrolowanym rozkładzie dwuwymiarowym. Ponadto, można wytwarzać narzędzia posiadające losowy ciąg liczbowy rozmieszczenia ziaren materiału ściernego wzdłuż osi x i/lub y powierzchni szlifującej narzędzia i w ten sposób stwarzać miarodajne działanie ścierne bez znacznych odstępów lub niezgodności w obszarze zetknięcia, gdy narzędzie przechodzi po liniowym torze ponad przedmiotem obrabianym. Ponadto, poszczególne ziarna ścierne umieszcza się w kontrolowanym, losowo przestrzennym rozkładzie w taki sposób, że poszczególne ziarna są nieciągłe. Losowy, lecz kontrolowany rozkład ziaren ściernych w narzędziu ś ciernym na powierzchni szlifującej umożliwia optymalne działanie ścierne, przez co poprawia wydajność i w konsekwencji daje płaskie powierzchnie przedmiotu obrabianego.

Wynalazek jest szczególnie korzystny przy wykonywaniu narzędzi posiadających jedną warstwę ziarna materiału ściernego na płaskiej powierzchni roboczej, dwuwymiarowy rozkład ziaren można zgiąć lub formować w wydrążony trójwymiarowy walec, dostosowując go tym samym do zastosowania w narzędziach projektowanych jako walcowe, trójwymiarowe rozkłady ziarna ściernego utrzymywanego na powierzchni narzędzia (na przykład obrotowe narzędzia obciągające). Rozkład ziarna materiału ściernego można przekształcić z dwuwymiarowego arkusza lub struktury do litej, trójwymiarowej struktury poprzez zwinięcie w koncentryczną rolkę arkusza zawierającego związany rozkład ziaren materiału ściernego, tworząc w ten sposób strukturę spiralną, w której każde ziarno jest losowo odsunięte od każdego sąsiedniego ziarna w kierunku z, a wszystkie ziarna są nieciągłe w kierunku x, y i z. Wynalazek znajduje również zastosowanie przy wytwarzaniu wielu innych asortymentów narzędzi ściernych. Narzędzia te obejmują przykładowo tarcze do szlifowania powierzchni, narzędzia do szlifowania krawędzi posiadające wieniec ziaren materiału ściernego wokół obwodu sztywnego rdzenia narzędzia lub piasty, i narzędzia zawierające jedną warstwę ziaren materiału ściernego lub kompozytu ziarna ściernego i spoiwa na elastycznym podkładzie lub folii.

Dla lepszego zilustrowania rozwiązania według wynalazku na Pos. I przedstawiono wykres rozkładu ziaren dla znanego narzędzia, odpowiadający losowo generowanym wartościom współrzędnych x, y i ukazujący nieregularny rozkład wzdłuż osi x i y, na Pos. II - wykres rozkładu ziaren dla znanego narzędzia, odpowiadający jednorodnej siatce wartości współrzędnych x, y i ukazujący regularne odstępy pomiędzy kolejnymi wartościami współrzędnych wzdłuż osi x i y.

Pos. I przedstawia znany rozkład losowy 100 punktów w płaskiej siatce 10 x 10, generowany funkcją liczb losowych oprogramowania Microsoft® Excel® 2000. Wzdłuż osi x i y (jak zaznaczono rombami) występują położenia, w których współrzędne punktów (oznaczonych kółkami) przecinają osie. Przykładowo, punkt (x, y) (3,4, 8,6) można przedstawić na osi x jako (3,4, 0,0) i na osi y jako 0,0, 8,6). Widoczne są regiony, gdzie punkty tworzą skupiska oraz regiony bez punktów. Taki jest charakter rozkładu losowego.

Na Pos. II pokazano w pełni uporządkowany znany rozkład punktów równo oddalonych wzdłuż obu osi x i y, do generowania rozkładu kwadratowej siatki. W tym przypadku, choć romboidalnie oznaczone punkty wzdłuż osi x i y są rozstawione równomiernie, między nimi występuje duży odstęp. Znaczną poprawę można uzyskać poprzez przesunięcie rozkładu cząstek nieco wzdłuż kierunku przekątnej względem osi x i y. W takim przypadku przesunięta jest każda cząstka ziarna, przez co w kwadratowym rozkł adzie punkt (x, y) obecnie wystą pi jako (x +0,1 y, y + 0,1 x). Poprawia to gę stość punktów wzdłuż obu osi o współczynnik x 10, a punkty te są obecnie bliżej siebie (x 10). JedPL 204 960 B1 nakże jest to wciąż rozkład uporządkowany i jako taki będzie wytwarzał okresowe drgania, które są niepożądane podczas pracy narzędzi ściernych.

Przedmiot wynalazku jest opisany w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wykres rozkładu ziaren materiału ściernego według wynalazku, ukazujący losowy rozkład wartości współrzędnych x, y, które zostały tak ograniczone, że każda para losowo generowanych wartości współrzędnych różni się od najbliższej pary wartości współrzędnych o określoną minimalną wielkość (k), dla wytworzenia strefy wyłączności wokół każdego punktu na wykresie, fig. 2 - wykres rozkładu ziarna ściernego według wynalazku, ukazujący rozkład ograniczony wzdłuż osi x i y do ciągów liczbowych, gdzie każda wartość współrzędnej na osi różni się od następnej wartości współrzędnej o stałą wielkość. Rozkład ten został ograniczony dodatkowo poprzez rozprzężenie wartości par współrzędnych i losowe sprzężenie tych par w taki sposób, aby wartości współrzędnych każdej losowo sprzężonej pary były oddzielone od wartości współrzędnych najbliższej pary o określoną minimalną wielkość, fig. 3 - wykres rozkładu ziarna ściernego według wynalazku przedstawiony we współrzędnych biegunowych r, θ w płaskim obszarze pierścieniowym.

Sposób wytwarzania narzędzi według wynalazku rozpoczyna się od generowania dwuwymiarowego wykresu graficznego a kończy na bezpośrednim umieszczeniu środka dłuższego wymiaru każdego ziarna ściernego w jednym punkcie kontrolowanego, losowego, przestrzennego rozkładu utworzonego przez nieciągłe punkty. Wymiar rozkładu oraz ilość punktów dobranych dla rozkładu są podyktowane żądaną wielkością ziarna materiału ściernego oraz koncentracją ziaren na dwuwymiarowej płaskiej powierzchni szlifującej lub polerującej wytwarzanego narzędzia ściernego.

Wykres graficzny można generować dowolnymi znanymi środkami do generowania wykresu dwuwymiarowego, włączają przykładowo ręcznie wykonywane obliczenia matematyczne, rysunki tworzone w programie komputerowym CAD i algorytmy komputerowe (czyli makroinstrukcje). W korzystnym przykładzie wykonania do generowania wykresu graficznego zastosowano makroinstrukcje programu Excel® Microsoft®.

W jednym przykł adzie wykonania wynalazku do generowania punktów dwuwymiarowej siatki zastosowano poniższe makroinstrukcje w programie Microsoft Excel (wersja 2000), tworząc rozkład punktów dla umieszczenia osobnych ziaren na powierzchni narzędzia, jak pokazano na fig. 1.

Makroinstrukcje do generowania fig. 1 (Dim = wymiar (ang.: dimension); rnd = losowo (ang.: random) Dim X(10000)

Dim Y(10000)

Dim select x(10000)

Dim select y(10000) b=2

Wybiera losowo pierwszą parę x y (na siatce 0-10) i zapisuje wartości

Randomize

Xl = Rnd *10

Yl= Rnd * 10

Worksheets(Sheetl) .Cells (1,1) .Value = Xl

Worksheets(Sheetl) .Cells(1,2).Value = Yl 'Dodaje pierwszą parę x y do dobranej listy select x(l)=Xl select y(l) = Yl 'Wybiera następną parę

For counter = 2 To 10000

Randomize

X (counter) = Rnd * 10 y (counter) = Rnd * 10 'Zapewnia odsunięcie kolejnych punktów na odległość > x

For a = 1 To b

If((X(counter) - select x(a))^A A 2 + (y(counter) selecty(a))^A 2)^Λ 0.5 < 0.5 Then GoTo 20

Next a 'Określenie failed zlicza ilość punktów losowych, które nie utworzyły siatki failed = 0 select x(b)= X(counter) select y(b) = y(counter)

Worksheets(Sheetl).Cells(b,1) .Value=select x(b)

PL 204 960 B1

Worksheets(Sheetl)-Cells(b, 2) .Value = select y(b) b=-b+1 'Jeśli 1000 kolejnych prób nie utworzy siatki, następuje wyczerpanie i rezygnacja failed = failed +1

If failed =1000 Then End

Next counter

End Sub

W innym przykł adzie wykonania wynalazku do generowania punktów dwuwymiarowej siatki zastosowano poniższe makroinstrukcje w programie Microsoft Excel (wersja 2000), tworząc rozkład punktów dla umieszczenia osobnych ziaren na powierzchni narzędzia, jak pokazano na fig. 2. W tej ilustracji wartości współrzędnych były dobrane w ciąg liczbowy wzdłuż obu osi x i y.

Makroinstrukcje do generowania fig. 2 (Dim = wymiar; Q = licznik ilości punktów lub obliczeń; rand = wartość losowa)

Dim x(1000)

Dim rand x (1000)

Dim Y(1000)

Dim rand y(1000)

Dim z (1000)

Dim x flag(1000)

Dim y flag(1000)

Dim picked x(1000)

Dim picked y(1000) failed = -1 2

For Q = 2 To 101 x flag (Q) = 0 y flag (Q) = 0 Next Q

Cells. Select

With Selection .Horizontal Alignment = x| Center .Vertical Alignment = x| Bottom .Wrap Text = False .

Orientation = 0 .Add Indent = False .Shrink To Fit = False .Merge Cells = False

End With

Worksheets(sheetl).Cells(1,2).Value=X values

Worksheets(sheetl).Cells(1,5).Value=Y values

Worksheets(sheetl).Cells(1,3).Value=Rand X values

Worksheets(sheetl).Cells(1,6).Value=Rand Y values

Worksheets(sheetl).Cells(1,11).Value=AvoidingX

Worksheets(sheetl).Cells(1,12).Value=AvoidingY

Worksheets(sheetl).Cells(1,8) .Value= X

Worksheets(sheetl).Cells(1,9).Value= Y

Worksheets(„sheetl).Cells(3,13) .Value=No. of Failed Tries

Worksheets(Sheetl).Rangę(Al:LI).Columns.AutoFit

Worksheets(Sheetl).Rangę(Al:LI).Font.Bold=True

Worksheets(Sheetl) .Columns(C).

NumberFormat = 0.0000_)

Worksheets(Sheetl).Columns(F)._

NumberFormat = 0.0000_J x counter = 1

For XX =0 To 9.9 Step 0.1

PL 204 960 B1 x counter = x counter + 1 x(x counter) = XX

Randomize

Rand x(x counter) = Rnd

Worksheets(sheetl).Cells(xcounter, 2).Value =x(x counter)

Worksheets(sheetl).Cells(xcounter, 3).Value= randx(xcounter)

Next XX

Range(B2:C101).Select

Selection.Sort Key 1:=Range(CI), Orderl:=xI Ascending,

Header:=xlGuess,_ OrderCustom:=1,MatchCase:=False,

Orientation:=x|TopTo Bottom y counter = 1

For YY=0 To 9.9 Step 0.1 ycounter = ycounter + 1

Y(ycounter) = YY

Randomize randy(ycounter) =Rnd

Worksheets(sheetl).Cells(ycounter,5).Value=Y(ycounter)

Worksheets(sheetl):Cells(ycounter,6).Value=randy(ycounte)

NextYY

Rangę (E2:F101) .Select

Selection.SortKeyl:=Range(F2),Orderl:=x|Ascending,

Header:=x|Guess, _

OrderCustom:=1,MatchCase:=False,Orientation:=x|Top To Bottom

For counter = 2 To 101 x(counter)=Worksheets(sheetl).Cells(counter, 2)

Y(counter) = Worksheets(sheetl).Cells(counter, 5)

Next counter

For counter = 2 To 101

Worksheets(sheetl) .Cells (counter,8) .Value=x(counter)

Worksheets(sheetl).Cells(counter,9).Value=Y(counter) Next counter

Worksheets(sheetl).Cells(2,11).Value=x(2)

Worksheets(sheetl).Cells(2,12).Value=Y(2)

Picked x(1)=x(2)

Picked y(1)=Y(2) 'zapewnia oddalenie punktów od siebie accepted = 1

For x counter = 3 To 101

For y counter = 3 To 101 'wyklucza ponowne użycie wartości x i y

If x flag(x counter)=1 Or y flag(y counter)=1 Then GoTo 10

XX=x(x counter)

YY=Y(y counter) 'Ustawia odległość między punktami w pewnym zakresie wartości For a = 1 To accepted

If((XX - picked x(a))^A 2+(YY-pickedy(a))^A 2)^Λ0.5<0.7 Then GoTo 10

Next b = accepted + 2

Worksheets(sheetl).Cells(b,11).Value=XX

Worksheets(sheetl).Cells(b, 12).Value=YY

X flag(x counter)=1

Y flag(y counter)=1 accepted = accepted+1 picked x(a)=XX picked y(a)=YY

Next y counter

Next x counter

PL 204 960 B1 'Ten blok resetuje algorytm, jeśli liczba akceptowanych punktów jest zbyt mała, maksymalnie wykonuje się 500 pętli obliczeniowych.

failed = failed + 1

Worksheets(sheetl).Cells(4,13).Value=failed If failed = 500 Then GoTo 50

If accepted < 100 ThenGoTo 2

GoTo 60

Worksheets(sheetl).Cells(2, 13).Value=Failed to Place all Points

End Sub

Na fig. 1 pokazano przykład wykonania wynalazku oraz generowany podanymi powyżej makroinstrukcjami rozkład 100 losowo dobranych punktów współrzędnych siatki 10 x 10 z wprowadzeniem ograniczenia, aby dwa punkty nie leżały w odległości mniejszej od 0,5. Liczbę losowych połączeń, jakie można umieścić w siatce 10 x 10 jako funkcję minimalnego dopuszczonego rozdzielenia punktów podano w tabeli 1.

T a b e l a 1

Liczba punktów rozmieszczonych w funkcji minimalnego rozdzielenia punktów. Jeśli 1000 kolejnych prób umieszczenia punktu zakończyło się niepowodzeniem, obliczenia zostały przerwane.

Minimalne rozdzielenie punktu	Przeciętna ilość punktów (pięć przejść)
0,5	257
0,6	183,2
0,7	135,6
0,8	108,8
0,9	86,8
1,0	71,4

Należy zauważyć, że na fig. 1 nie występuje pełna przestrzeń i pokazano tylko 100 punktów, lecz przestrzeń ta może zawierać (przeciętnie) inne 157 punktów o minimalnym rozdzieleniu 0,5. Po dobraniu największej średnicy ziarna ściernego można łatwo określić maksymalną koncentrację ziarna dla danego płaskiego pola.

Na fig. 2 przedstawiono inny przykład wykonania według wynalazku, ukazujący naniesiony rozkład generowany za pomocą opisanych powyżej makroinstrukcji. Siatka punktów we współrzędnych prostokątnych pokazana na fig. 2 tworzy jednorodną gęstość punktów wzdłuż osi x i y. Punkty te są losowo dobierane z dwóch zestawów rozprzężonych wartości współrzędnych (x) i (y), gdzie wartości na osi x występują w regularnym ciągu liczbowym i wartości na osi y występują w regularnym ciągu liczbowym. Jako utworzony z rozprzężenia i losowego połączenia wartości par x, y, taki przestrzenny rozkład przedstawia istotne odstępstwo od uporządkowanego rozkładu siatki i od układu losowego.

Wykres na fig. 2 zawiera dalsze ograniczenie strefy wyłączności, zgodnie z którym żadne dwa punkty nie mogą znajdować się w pewnej wzajemnej odległości od siebie, wynoszącej w tym przypadku 0,7.

Rozkład punktów pokazany na fig. 2 uzyskano następująco: a) przygotowano listę punktów x i listę punktów y. W tym przypadku był y to punkty 0,0, 0,1, 0,2, 0, 3,... 9,9.

b) Każdej wartości x i każdej wartości y przypisano liczbę losową. Liczby losowe posortowano w kolejnoś ci rosnącej wraz ze zwią zanymi wartościami x lub y. Ten zabieg po prostu przypadkowe punkty x i punkty y.

c) Wzięto pierwszy punkt (x, y) i umieszczono w siatce. Wybrano drugi punkt (x1, y1).

f) Punkt (x1, y1) dodawano do siatki tylko jeśli znajdował się w większej odległości od pewnego ustalonego odstępu od dowolnego istniejącego punktu siatki. g) Jeśli punkt (x1, y1) nie spełniał kryterium odstępu, zostawał odrzucony i przystępowano do próby z punktem (x1, y1). Akceptację siatki uznawano tylko przy możliwości umieszczenia wszystkich punktów.

PL 204 960 B1

Dla odległości x i y wynoszącej 0,1, zauważono, że akceptacja siatki nastąpiła dla pierwszej próby, jeśli minimalne rozstawienie punktów wyniosło 0,4 lub poniżej. Jeśli minimalne rozstawienie punktów wyniosło 0,5 lub 0,6, dla umieszczenia wszystkich punktów potrzebne było wiele prób. Maksymalne rozstawienie pozwalające na umieszczenie wszystkich punktów wyniosło 0,7, a umieszczenie wszystkich punktów często poprzedzało kilkaset prób.

Na fig. 3 przedstawiono inny przykład wykonania wynalazku, generowany za pomocą makroinstrukcji podobnych do zastosowanych przy generowaniu fig. 2, jednakże rozkład punktów na fig. 3 wygenerowano we współrzędnych biegunowych r, θ. Jako płaską powierzchnię wybrano pierścień, a punkty rozmieszczono w takim rozkładzie, aby dowolna promieniowa linia poprowadzona z punktu środkowego (0,0) przecinała jednorodny rozkład punktowy.

Ponieważ promieniowy wymiar wyznacza rozmieszczenie większej ilości punktów w pobliżu środka pierścienia oraz mniejszej ilości punktów w pobliżu obwodu pierścienia, a obwód zajmuje większe pole niż środek, gęstość punktów przypadających na jednostkę powierzchnie nie jest jednorodna. W narzędziu wykonanym w taki sposób ziarna ścierne umieszczone w pobliżu obwodu będą musiały szlifować większą powierzchnię i będą się szybciej zużywać. Dla uniknięcia takiej niedogodności i utworzenia jednorodnie gęstego rozkładu ziaren materiału ściernego można wygenerować drugi układ współrzędnych prostokątnych i nałożyć go na układ współrzędnych biegunowych. W tym celu można zastosować makroinstrukcje oraz rozkład w rodzaju przedstawionym na fig. 1. Dzięki ograniczeniu poprzez strefę wyłączności, nałożony układ współrzędnych prostokątnych uniknie umieszczenia punktów w gęsto zapełnionym środkowym polu pierścienia, lecz równomiernie wypełni otwarte pola w pobliżu obwodu.

Dla prognozowania funkcjonalności narzędzia poruszającego się torem liniowym podczas szlifowania można porównać wzajemne rozkłady wartości przecięcia, pokazane kształtami rombów. Narzędzie ścierne z ziarnami umieszczonym na jednej (lub więcej) identycznej wartości przecięcia będzie zostawiać nierównomierny ślad pokrycia (np. znane narzędzie według Pos. II). Odstępy śladów obróbki ściernej będą przeplatać się z torami szlifowania, które stały się głębokimi rowkami w wyniku przechodzenia licznych ziaren biegnących w tym samym położeniu. Z tego powodu punkty oznaczone rombami wzdłuż osi na Pos. I -II i fig. 1-3 wskazują na sposób działania narzędzi ściernych podczas przechodzenia w prostoliniowym kierunku przez płaszczyznę przedmiotu obrabianego. Na Pos. I-II przedstawiających znane narzędzia występują skupiska i przerwy pomię dzy wartoś ciami przecię cia romboidalnych kształtów. Na fig. 1-3 przedstawiają cych wynalazek występuje stosunkowo mniej skupisk (lub nie występują żadne skupiska) pomiędzy wartościami przecięcia romboidalnych kształtów. Z tego powodu narzędzia wykonane z rozkładami ziaren materiału ściernego pokazanymi na fig. 1-3 mogą szlifować powierzchnie dając gładkie, jednorodne, stosunkowo bezusterkowe wykończenie.

Rozmiar strefy wyłączności wokół każdego ziarna może różnić się dla poszczególnych ziaren i nie musi mieć tej samej wartoś ci (przykładowo wartość minimalna (k) tworząca odległość pomiędzy punktami środkowymi sąsiednich ziaren może być stała lub zmienna). W celu utworzenia strefy wyłączności wartość minimalna (k) musi przekraczać maksymalną średnicę żądanego zakres rozmiaru ziarna ściernego. W korzystnym przykładzie wykonania wartość minimalna (k) wynosi co najmniej 1,5 krotności średnicy ziarna ściernego. Minimalna wartość (k) musi gwarantować uniknięcie styku ziarna z ziarnem oraz musi dostarczać kanały pomiędzy ziarnami o wystarczająco dużym rozmiarze dla usuwania wiórów z ziaren i powierzchni narzędzia. Wymiar strefy wyłączności będzie podyktowany rodzajem operacji, materiałem przedmiotu wytwarzającym dużą ilość wiórów i wymagającym narzędzi o dużych kanałkach pomiędzy sąsiednimi ziarnami ściernymi oraz większej strefy wyłączności, niż materiały przedmiotu wytwarzające drobne wióry.

Wytwarzanie narzędzia ściernego z wykorzystaniem wykresu dla samo wykluczającego rozkładu.

Dwuwymiarowy rozkład kontrolowanych losowo punktów przenosi się na podłoże narzędzia lub szablon do umieszczenia ziarna materiału ściernego różnymi sposobami i na różnych urządzeniach. Obejmuje to przykładowo zautomatyzowane systemy robotów do orientowania i umieszczania przedmiotów, obrazu graficznego (na przykład wydruku z programu CAD), dla przeniesienia na urządzenia do cięcia laserowego lub trawienia fotolitograficznego i wykonania foto masek bądź matryc, laserowych lub fotolitograficznych urządzeń do bezpośredniego nakładania rozkładu na podłoża narzędzia, zautomatyzowanych urządzeń nakładających klej, mechanicznych urządzeń dziurkujących, itp.

PL 204 960 B1

Użyte tu określenie podłoża narzędzia dotyczy mechanicznego podkładu, rdzenia lub wieńca, na który przykleja się rozkład ziarna materiału ściernego. Podłoże narzędzia dobiera się z różnych półfabrykatów sztywnego narzędzia oraz elastycznych podkładów. Podłoża będące półfabrykatami sztywnych narzędzi korzystnie mają kształt geometryczny posiadający jedną oś symetrii obrotowej. Kształt geometryczny może być prosty lub złożony, zawierający różnorodność kształtów geometrycznych, zmontowany wzdłuż osi obrotu. W tych kategoriach narzędzi ściernych korzystne kształty geometryczne lub postaci sztywnych półfabrykatów narzędzi obejmują tarczę, wieniec, pierścień, walec i stożek ścięty bądź połączenia tych kształtów. Sztywne półfabrykaty narzędzia wytwarza się ze stali, aluminium, wolframu lub innych metali i stopów metali oraz kompozytów tych materiałów, na przykład materiałów ceramicznych lub metalowych oraz innych materiałów o wystarczającej stabilności wymiarowej, do zastosowania w budowie narzędzi ściernych.

Elastyczne podkłady podłoża obejmują filmy, folie, tkaniny, włókniny, wstęgi, sita, perforowane arkusze oraz laminaty i ich połączenia, wraz z dowolnymi innymi typami podkładów znanymi w dziedzinie wytwarzania narzędzi ściernych. Elastyczne podkłady mogą mieć kształt pasów, tarcz, arkuszy, podkładek, rolek, wstęg lub innych, jakie są stosowane przykładowo dla powlekanych narzędzi ściernych (i papieru ściernego). Elastyczne podkłady można wykonywać z elastycznych arkuszy, folii lub laminatów papieru, polimeru bądź metalu.

Rozkłady ziaren materiału ściernego przykleja się do podłoża narzędzia różnymi materiałami wiążącymi ścierniwo, znanymi w wytwarzaniu wiązanych lub powlekanych narzędzi ściernych. Korzystne materiały wiążące ścierniwo obejmują materiały służące do klejenia, materiały służące do lutowania twardego, materiały elektromagnetyczne, materiały elektrostatyczne, materiały ceramiczne, materiały wiążące z proszków metali, materiały polimerowe i materiały żywiczne oraz ich połączenia.

W korzystnym przykładzie wykonania rozkład nieciągłych punktów nanosi się lub drukuje na podłożu narzędzia, przez co ziarna ścierne są wiązane bezpośrednio do podłoża. Bezpośrednie przeniesienie rozkładu na podłoże wykonuje się poprzez umieszczenie rozkładu kropel kleju lub kropel metalowej pasty do twardego lutowania na podłożu i następnie centrowanie ziarna materiału ściernego w każdej kropli. W alternatywnym sposobie stosuje się ramię robota do wybierania rozkładu ziaren ściernych, z utrzymaniem pojedynczego ziarna w każdym punkcie rozkładu, po czym ramię robota umieszcza rozkład ziaren na powierzchni narzędzia wstępnie pokrytej warstwą kleju lub pasty do twardego lutowania metalem. Klej lub pasta do twardego lutowania tymczasowo utrzymują się w położeniach ziaren ściernych do czasu montażu, dla trwałego zamocowania środka każdego ziarna materiału ściernego w każdym punkcie rozkładu.

Odpowiednimi klejami dla tego celu są przykładowo: zestawy epoksydowe, poliuretanowe, polimidowe oraz ich modyfikacje i połączenia. Korzystne kleje wykazują nie newtonowskie właściwości (ścinanie i rozrzedzenie) umożliwiające dostateczny przepływ podczas nakładania kropel lub powłok, lecz z powstrzymaniem rozpływu, dla zachowania dokładności umiejscowienia rozkładu ziaren materiału ściernego. Charakterystykę czasu aktywności kleju dobiera się w dostosowaniu do taktu technologicznego pozostałych operacji wytwarzania. Dla większości operacji wytwarzania korzystne są kleje szybkowiążące (przykładowo aktywowane promieniowaniem UV).

W korzystnym przykładzie wykonania do umieszczenia rozkładu kropel kleju na powierzchni podłoża narzędzia stosuje się znane urządzenie.

Powierzchnia podłoża narzędzia może posiadać wgniecenia lub rysy ułatwiające bezpośrednie umieszczenie ziaren materiału ściernego w punktach rozkładu.

Alternatywnie do bezpośredniego nałożenia rozkładu na podłoże narzędzia, rozkład ten może być przeniesiony lub nadrukowany na szablonie, a ziarna ścierne można kleić do rozkładu punktów na szablonie. Ziarna mogą być przyklejone do szablonu środkami trwałymi lub tymczasowymi. Szablon służy zarówno do utrzymywania ziaren zorientowanych w rozkładzie lub też jako środki do tymczasowej orientacji ziaren w końcowym montażu narzędzia ściernego.

W korzystnym sposobie na szablonie trasuje się rozkład wgłębień lub perforacji odpowiadający żądanemu rozkładowi i ziarna ścierne tymczasowo mocuje się do szablonu za pomocą nietrwałego kleju lub poprzez zastosowanie próżni albo siły elektromagnetycznej bądź elektrostatycznej albo innych środków lub też przez połączenie albo szeregi środków. Rozkład ziaren materiału ściernego przenosi się z szablonu na powierzchnię podłoża narzędzia i szablon się usuwa, zapewniając pozostawienie centrowanych ziaren w dobranych punktach rozkładu, przez co tworzy się żądany rozkład ziaren na podłożu.

PL 204 960 B1

W drugim przykł adzie wykonania żądany rozkł ad punktów umieszczenia kleju (przykł adowo kleju rozpuszczalnego w wodzie) wytwarza się na szablonie (za pomocą maski lub rozkładu mikro kropel), po czym ziarna materiału ściernego centruje się w każdym punkcie kleju ustalającego położenie. Następnie szablon umieszcza się na podłożu narzędzia pokrytym materiałem wiążącym (przykładowo kleju nierozpuszczalnego w wodzie) i uwalnia się ziarno z szablonu. W przypadku szablonu wykonanego z materiału organicznego zespół ten można traktować termicznie (przykładowo w 700-950°C) dla twardego lutowania lub spiekania wiązania metalowego zastosowanego do umocowania ziaren do podłoża, w wyniku czego szablon i klej ustalający położenie usuwa się poprzez degradację cieplną.

W innym korzystnym przykładzie wykonania rozkład ziaren przyklejonych do szablonu dociska się do szablonu w celu jednorodnego wyrównania rozkładu ziaren według wysokości i następnie układ ten wiąże się do podłoża narzędzia, przez co wierzchołki związanych ziaren znajdują się na zasadniczo jednorodnej wysokości od podłoża narzędzia.

W alternatywnym przykł adzie wykonania ziarna ś cierne są trwale mocowane do szablonu, a zespół ziaren i szablonu montuje się na podłożu narzędzia poprzez wiązanie spoiwa, wiązanie twardego lutowia, wiązanie galwaniczne lub za pomocą innych środków. Odpowiednie sposoby wykonywania tych procesów są znane.

Inne odpowiednie sposoby montażu narzędzi ściernych utworzonych z samo wykluczającymi układami ziaren materiału ściernego według wynalazku są znane.

Opisane powyżej sposoby wykonywania narzędzi ściernych zawierających nieciągłe ziarna ścierne rozmieszczone w kontrolowanych, losowych przestrzennych rozkładach można zastosować przy wytwarzaniu szerokiego asortymentu narzędzi ściernych. Pośród tych narzędzi można wymienić narzędzia obciągające lub uzdatniające do podkładów CMP, narzędzia do przeciwbieżnego szlifowania podzespołów elektronicznych, narzędzia do szlifowania i polerowania przy wytwarzaniu szkieł korygujących, jak na przykład obróbki wykańczającej powierzchni soczewek i krawę dzi, obcią gacze obrotowe i ostrzowe do odnawiania czołowej powierzchni roboczej tarcz ściernych, ściernych narzędzi frezujących, super ściernych narzędzi o złożonej geometrii (na przykład powlekanych galwanicznie tarcz ściernych CBN do szlifowania z dużymi szybkościami i peł zają cym posuwem), narzędzi szlifierskich do 5 zgrubnego szlifowania materiał ów dających małą długość wióra jak np. Si3N4, mających tendencję do wytwarzania cząstek odpadów powodujących łatwe zabijanie ściernicy i narzędzi szlifierskich stosowanych do obróbki wykańczającej materiałów dających dużą długość wióra, jak np. tytanu, stopów żaroodpornych Inconel, stali o dużej wytrzymał o ści na rozciąganie, mosią dzu i miedzi, mają cych tendencję do wytwarzania kleistych wiórów, które zamazują powierzchnię narzędzia szlifującego.

Takie narzędzia można wykonać z dowolnego ziarna ściernego znanego w tej dziedzinie, włączając w to przykładowo diament, sześcienny azotek boru, podtlenek boru, różne ziarna tlenku glinowego jak np. elektrokorund, spiekany tlenek glinowy, zeszczepiany lub nie zeszczepiany, roztwór koloidalny żelowego tlenku glinowego z dodatkiem modyfikatorów lub bez, ziarno korundowego dwutlenku cyrkonu, tlenowo-azotkowe ziarna korundowe, węglik krzemu, węglik wolframu oraz ich modyfikacje i połączenia.

Użyte tu określenie ziarna materiału ściernego dotyczy pojedynczych ziaren ściernych oraz ostrzy i obejmuje liczne ziarna ścierne oraz ich połączenia. Przy wytwarzaniu narzędzi ściernych, do wiązania rozkładu ziarna materiału ściernego z podłożem narzędzia lub szablonem stosuje się każde dowolne spoiwo. Przykładowo, stosowne wiązania metalowe mogą obejmować brąz, nikiel, wolfram, kobalt, żelazo, miedź, srebro oraz ich stopy i połączenia. Wiązania metalowe mogą występować w postaci twardego lutowia, warstwy pokrycia galwanicznego, spiekanego proszku metalu zagęszczonego lub porowatego, miękkiego lutowia lub ich połączenia, wraz z opcjonalnymi dodatkami, jak np. drugi materiał nasycają cy, czą stki twardego wypełniacza i inne dodatki dla poprawy wytwarzania lub działania. Odpowiednie żywice lub wiązania organiczne obejmują materiał epoksydowy, fenol, poliimid i inne materiały oraz połączenia materiałów stosowanych w dziedzinie wiązanych i pokrywanych narzędzi ściernych, dla utworzenia narzędzi ściernych. W połączeniu z klejowym materiałem spoiwa stosuje się ceramiczne materiały wiążące, jak na przykład prekursorowe mieszanki szkła, sproszkowane składniki szkliwa, proszki ceramiczne i ich połączenia. Mieszankę nakł ada się poprzez pokrywanie podłoż a narzędzia lub poprzez nadruk w znany sposób.

PL 204 960 B1

P r z y k ł a d 1

Narzędzie uzdatniające do podkładu CMP z samo wykluczającym rozmieszczeniem ziaren materiału ściernego wytwarza się najpierw przez pokrycie stalowego podłoża w kształcie tarczy (okrągła płytka o średnicy 10,16 cm (4 cale) i grubości 0.76 cm (0,3 cala) pastą do twardego lutowania. Pasta do twardego lutowania zawiera proszek stopowy metalu wypełniacza do twardego lutowania (LM Nicrobraz® dostarczany przez Wall Colmonoy Corporation) i nietrwałe spoiwo organiczne na bazie wodnej (Vitta Braze-Gel dostarczane przez Vitta Corporation) zawierające 85% wagowych spoiwa i 15% wagowych glikolu trójpropylenowego. Pasta do twardego lutowania zawiera 30% objętościowych spoiwa i 70% objętościowych proszku metalu. Pastę do twardego lutowania nakłada się na tarczę w jednorodnej grubości 0,008 cala za pomocą listwy zgarniającej.

Diamentowe ziarno ścierne (100/200 wielkość oczka, rozmiar FEPA D151, MBG 660) dostarczane przez GE Corporation, Worthington, Ohio) przesiewa się do uzyskania przeciętnej średnicy 151/139 mikrometrów. Do ramienia zbierającego wyposażonego w krążkowy stalowy szablon o średnicy 10,16 cm (4 cale) z samo wykluczającym wzorem rozkładu pokazanym na fig. 2 doprowadza się próżnię. Wzór jest przedstawiony jako rozkład perforacji o wymiarach 40-50% mniejszych od przeciętnej średnicy ziarna ściernego. Szablon zamontowany na ramieniu zbierającym umieszcza się ponad ziarnami diamentowymi, doprowadza się próżnię co powoduje przywieranie diamentowych ziaren do perforacji z pozostawieniem tylko jednego diamentu w każdym otworku i szablon z diamentami umieszcza się ponad pokrytym twardym lutowiem podłożem narzędzia. Po zetknięciu się każdego diamentu z powierzchnią pasty do twardego lutowania odcina się próżnię gdy pasta jest wciąż wilgotna, przez co przenosi się rozkład diamentów na pastę do twardego lutowania. Pasta tymczasowo wiąże rozkład diamentów, mocując ziarna na miejscu, do kolejnych operacji. Następnie zmontowane narzędzie suszy się w temperaturze pokojowej i poddaje twardemu lutowaniu w piecu próżniowym przez 30 minut w temperaturze około 980-1060°C, w celu trwałego związania rozkładu diamentu do podłoża.

P r z y k ł a d 2

Tarczę diamentową (tarcza typu l A l; o średnicy 100 mm i grubości 20 mm, z otworem 25 mm) do zgrubnego szlifowania szkieł korygujących, posiadającą pseudolosowy rozkład pojedynczej warstwy diamentowych ziaren ściernych zgodny z samo wykluczającym rozkładem zilustrowanym na fig. 1, wytwarza się w następujący sposób. Do przeniesienia rozkładu na podłoże narzędzia (półfabrykat) stosuje się jeden z dwóch sposobów.

Sposób A:

Wykorzystując nadruk rozkładu ziaren ściernych według fig. 1 wykonuje się w maskującej taśmie kleju (rozpuszczalnej w wodzie) otwory do 1,5 krotnie większe od przeciętnej średnicy ziarna ściernego metodą trawienia fotolitograficznego i następnie taśmę mocuje się do powierzchni roboczej stalowego półfabrykatu narzędzia w kształcie tarczy, którą pokryto klejem (nierozpuszczalnym w wodzie), przez co odsłania się klej nierozpuszczalny w wodzie przez otwory maski. Diamentowe ziarna ścierne (FEPA D251, o wielkości 60/70 US wielkości oczka, przeciętnej średnicy 250 mikrometrów, dostarczane przez GE Corporation, Worthington, Ohio) umieszcza się w otworach taśmy masującej i mocuje za pomocą odsłoniętej, nierozpuszczalnej w wodzie powłoki kleju na półfabrykacie. Następnie zmywa się taśmę masującą z półfabrykatu.

Rdzeń montuje się na wałku z nierdzewnej stali i pokrywa galwanicznie. Po odgazowaniu katodowym zespół zanurza się w kąpieli galwanicznej (elektrolit Watta zawierający siarczan niklu). Powleka się galwanicznie warstwę metalu o średniej grubości 10-15% średnicy umocowanego ziarna ściernego. Następnie zespół wyjmuje się z wanny i w drugiej operacji powlekania galwanicznego nakłada się warstwę niklu o grubości 50-60% przeciętnej wielkości ziarna. Zespół płucze się i galwanizowane narzędzie z pojedynczą warstwą pseudo-losowego rozkładu ziarna materiału ściernego zdejmuje się z wałka wykonanego z nierdzewnej stali.

Sposób B:

Wartości zestawu współrzędnych na fig. 1 przenosi się bezpośrednio na półfabrykat narzędzia w kształcie tarczy z rozkładem mikro kropel kleju. Półfabrykat narzędzia umieszcza się na stole do pozycjonowania zaopatrzonym w oś obrotu (urządzenie Microdrop dostarczane przez GmbH, Norderstedt, Niemcy), przeznaczonym do precyzyjnego umieszczania kropel kleju (zestaw utwardzany UV, modyfikowany akrylanem) za pomocą znanego mikro dozującego systemu. Każda kropla kleju ma średnicę mniejszą od przeciętnej średnicy diamentowego ziarna ściernego (250 mikrometrów). Po umieszczeniu środka diamentowego ziarna w każdej kropli kleju i po stwardnieniu kleju oraz zamocoPL 204 960 B1 waniu rozkładu ziaren do półfabrykatu, półfabrykat narzędzia montuje się na wałku z nierdzewnej stali z zachowaniem kontaktu elektrycznego. Po odgazowaniu katodowym zespół zanurza się w kąpieli galwanicznej (elektrolit Watta zawierający siarczan niklu) i nakłada się warstwę metalu o średniej grubości 60% średnicy umocowanego ziarna ściernego. Następnie zespół narzędzia wyjmuje się z wanny, płucze i galwanicznie powleczone narzędzie z jedną warstwą ziaren ściernych rozmieszczonych w rozkładzie pokazanym na fig. 1 zdejmuje się z wałka wykonanego z nierdzewnej stali.

Claims (51)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania narzędzia ściernego z samo wykluczającym się rozkładem ziarna ściernego, znamienny tym, że dobiera się dwuwymiarową płaską powierzchnię mającą określony rozmiar i kształt oraz dobiera się wielkości ziarna materiału ściernego i jego koncentracji dla tej płaskiej powierzchni, po czym losowo generuje się szeregi dwuwymiarowych wartości współrzędnych, a następnie ogranicza się każdą parę losowo generowanych wartości współrzędnych do wartości współrzędnych różniących się od dowolnej pary wartości współrzędnych o minimalną wartość (k), po czym generuje się rozkład ograniczonych, losowo generowanych wartości współrzędnych posiadających wystarczające pary, przedstawionych jako punkty na wykresie, dla uzyskania żądanej koncentracji ziarna ściernego dla dwuwymiarowej płaskiej powierzchni oraz dobranej wielkości ziarna materiału ściernego i następnie centruje się ziarna ścierne w każdym punkcie tego rozkładu, przy czym wybrana strefa wyłączna jest utworzona wokół każdego ziarna ściernego.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto stosuje się wiązanie rozkładu ziaren ściernych materiałem wiążącym ścierniwo dla umocowania ziarna ściernego w każdym punkcie rozkładu.
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że ponadto wykonuje się wiązanie rozkładu ziaren ściernych do podłoża dla utworzenia narzędzia ściernego.
4. 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że podłoże dobiera się z grupy zawierającej półwyrób sztywnego narzędzia i elastyczny podkład oraz ich kombinacje.
5. 5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że półwyrób sztywnego narzędzia ma kształt geometryczny posiadający co najmniej jedną oś symetrii obrotowej.
6. 6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że kształt geometryczny półwyrobu sztywnego narzędzia dobiera się z grupy zawierającej tarczę, wieniec, pierścień, walec oraz stożek ścięty i ich połączenia.
7. 7. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że elastyczny podkład dobiera się z grupy zawierającej filmy, folie tkaniny, dzianiny, wstęgi, sita, perforowane arkusze, laminaty i ich połączenia.
8. 8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że elastyczny podkład przekształca się do postaci dobieranej z grupy zawierającej taśmy, krążki, arkusze, podkłady, rolki i wstęgi.
9. 9. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że na podłożu narzędzia wdrukowuje się rozkład ograniczonych, losowo generowanych wartości współrzędnych, przedstawionych jako punkty na wykresie, po czym mocuje się ziarna ścierne w każdym punkcie rozkładu na podłożu narzędzia materiałem wiążącym ścierniwo.
10. 10. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że wdrukowuje się na szablonie rozkładu ograniczonych, losowo generowane wartości współrzędnych, przedstawionych jako punkty na wykresie, po czym mocuje się ziarna ścierne w każdym punkcie rozkładu na szablonie dla utworzenia rozkładu ziaren ściernych, a następnie przenosi się rozkład ziaren materiału ściernego na podłoże narzędzia, po czym wiąże się rozkład ziaren materiału ściernego do podłoża narzędzia materiałem wiążącym ścierniwo.
11. 11. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że usuwa się szablon z podłoża narzędzia.
12. 12. Sposób według zastrz. 10, znamienny tym, że wiąże się szablon z naniesionym rozkładem ziaren ściernych do podłoża narzędzia dla utworzenia narzędzia ściernego.
13. 13. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że materiał wiążący ścierniwo dobiera się z grupy zawierającej materiały do klejenia, materiały do lutowania twardego, materiały elektromagnetyczne, materiały elektrostatyczne, materiały ceramiczne, materiały wiążące z proszków metali, materiały polimerowe i materiały żywiczne oraz ich połączenia.
14. 14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że rozkład ziaren określa się w układzie współrzędnych prostokątnych (x, y).

    PL 204 960 B1
15. 15. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że rozkład określa się poprzez zestaw par współrzędnych biegunowych (r, θ).
16. 16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że rozkład ziaren określa się w układzie współrzędnych (x, y) Kartezjańskich.
17. 17. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się wartość minimalną (k) przekraczającą maksymalną średnicę ziarna ściernego.
18. 18. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że stosuje się wartość minimalną (k) wynoszącą co najmniej 1,5 krotność maksymalnej średnicy ziarna ściernego.
19. 19. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że ponadto przekształca się rozkład ziarna ściernego ze struktury dwuwymiarowej do struktury trójwymiarowej poprzez zwinięcie rozkładu ziarna ściernego w koncentryczną rolkę.
20. 20. Sposób wytwarzania narzędzia ściernego z samo wykluczającym się rozkładem ziarna ściernego, znamienny tym, że dobiera się dwuwymiarową płaską powierzchnię mającą określony rozmiar i kształt, po czym dobiera się wielkości ziarna materiału ściernego i jego koncentracji dla płaskiej powierzchni, a następnie dobiera się szeregi par wartości współrzędnych (x1, y1) tak, aby wartości współrzędnych wzdłuż co najmniej jednej osi były ograniczone do ciągu liczbowego, gdzie każda wartość różni się od następnej wartości o stałą wielkość, a następnie stosuje się rozprzężenie każdej dobranej pary wartości współrzędnych (x1, y1) dla uzyskania zestawu dobranych wartości x i zestawu dobranych wartości y, po czym losowo dobiera się z zestawów wartości x i y szeregi losowych wartości par współrzędnych (x, y), gdzie każda para ma wartości współrzędnych różniące się od wartości współrzędnych dowolnej sąsiedniej pary wartości współrzędnych o minimalną wartość (k), a następnie generuje się rozkład losowo dobranych wartości współrzędnych par mających wystarczające pary, przedstawione jako punkty na wykresie, dla uzyskania żądanej koncentracji ziaren materiału ściernego dla dobranej dwuwymiarowej płaskiej powierzchni i dobranej wielkości ziarna materiału ściernego, po czym centruje się ziarna materiału ściernego w każ dym punkcie rozkł adu na wykresie, przy czym wybrana strefa wyłączna jest utworzona wokół każdego ziarna ściernego.
21. 21. Sposób według zastrz. 20, znamienny tym, że ponadto stosuje się wiązanie rozkładu ziaren ściernych materiałem wiążącym ścierniwo dla umocowania ziarna materiału ściernego w każdym punkcie rozkładu.
22. 22. Sposób według zastrz. 20, znamienny tym, że wiąże się rozkład ziaren ściernych do podłoża dla utworzenia narzędzia ściernego.
23. 23. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że podłoże dobiera się z grupy zawierającej półwyrób sztywnego narzędzia i elastyczny podkład oraz ich połączenia.
24. 24. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że stosuje się półwyrób sztywnego narzędzia mający kształt geometryczny posiadający jedną oś symetrii obrotowej.
25. 25. Sposób według zastrz. 24, znamienny tym, że kształt geometryczny półwyrobu sztywnego narzędzia dobiera się z grupy zawierającej tarczę, wieniec, pierścień, walec oraz stożek ścięty i ich połączenia.
26. 26. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że elastyczny podkład dobiera się z grupy zawierającej filmy, folie, tkaniny, dzianiny, wstęgi, sita, perforowane arkusze, laminaty i ich połączenia.
27. 27. Sposób według zastrz. 23, znamienny tym, że elastyczny podkład przekształca się do postaci dobieranej z grupy zawierającej taśmy, krążki, arkusze, podkłady, rolki i wstęgi.
28. 28. Sposób według zastrz. 21, znamienny tym, że na podłożu narzędzia wdrukowuje się rozkład ograniczonych, losowo generowanych wartości współrzędnych, przedstawionych jako punkty na wykresie i mocuje się ziarna materiału ściernego w każdym punkcie rozkładu na podłożu narzędzia materiałem wiążącym ścierniwo.
29. 29. Sposób według zastrz. 21, znamienny tym, że wdrukowuje się na szablonie rozkładu ograniczonych, losowo generowanych wartości współrzędnych, przedstawionych jako punkty na wykresie, po czym mocuje się ziarna materiału ściernego w każdym punkcie rozkładu na szablonie dla utworzenia rozkładu ziaren materiału ściernego, a następnie przenosi się rozkład ziaren materiału ściernego na podłoże narzędzia, po czym wiąże się rozkład ziaren materiału ściernego do podłoża narzędzia materiałem wiążącym ścierniwo.
30. 30. Sposób według zastrz. 29, znamienny tym, że ponadto usuwa się szablon z podłoża narzędzia.

    PL 204 960 B1
31. 31. Sposób według zastrz. 29, znamienny tym, że wiąże się szablon z naniesionym rozkładem ziaren ściernych do podłoża narzędzia dla utworzenia narzędzia ściernego.
32. 32. Sposób według zastrz. 21, znamienny tym, że materiał wiążący ścierniwo dobiera się z grupy zawierającej materiały służące do klejenia, materiały służące do lutowania twardego, materiały elektromagnetyczne, materiały elektrostatyczne, materiały ceramiczne, materiały wiążące z proszków metali, materiały polimerowe i materiały żywiczne oraz ich połączenia.
33. 33. Sposób według zastrz. 20, znamienny tym, że rozkład określa się w układzie współrzędnych prostokątnych (x, y).
34. 34. Sposób według zastrz. 20, znamienny tym, że rozkład określa się poprzez zestaw par współrzędnych biegunowych (r, θ).
35. 35. Sposób według zastrz. 34, znamienny tym, że rozkład określa się w układzie współrzędnych prostokątnych (x, y).
36. 36. Sposób według zastrz. 20, znamienny tym, że stosuje się wartość minimalną (k) przekraczającą maksymalną średnicę ziarna ściernego.
37. 37. Sposób według zastrz. 36, znamienny tym, że stosuje się wartość minimalną (k) wynoszącą co najmniej 1,5 maksymalnej średnicy ziarna ściernego.
38. 38. Sposób według zastrz. 21, znamienny tym, że ponadto przekształca się rozkład ziarna ściernego ze struktury dwuwymiarowej do struktury trójwymiarowej poprzez zwinięcie rozkładu ziarna ściernego w koncentryczną rolkę.
39. 39. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ziarna materiału ściernego dobiera się z grupy zawierającej pojedyncze ziarna materiału ściernego, ostrza tnące oraz kompozyty zawierające liczne ziarna materiału ściernego i ich połączenia.
40. 40. Sposób według zastrz. 20, znamienny tym, że ziarna materiału ściernego dobiera się z grupy zawierającej pojedyncze ziarna materiału ściernego, ostrza tnące i kompozyty zawierające liczne ziarna materiału ściernego, i ich połączenia.
41. 41. Narzędzie ścierne z samo wykluczającym się rozkładem ziarna ściernego, zawierające ziarna ścierne, spoiwo i podłoże, przy czym ziarna ścierne mają dobraną maksymalną średnicę i dobrany zakres rozmiaru oraz są przyklejone w pojedynczym rozkładzie warstwy do podłoża za pomocą spoiwa, znamienne tym, że ziarna ścierne są zorientowane w rozkładzie zgodnym z nierównomiernym rozmieszczeniem posiadającym strefę wyłączności wokół każdego ziarna ściernego, przy czym każda strefa wyłączności ma minimalny promień, który przekracza maksymalny promień żądanej wielkości ziarna materiału ściernego.
42. 42. Narzędzie według zastrz. 41, znamienne tym, że każde ziarno ścierne jest umieszczone w punkcie rozkładu, który został określony przez ograniczenie losowo dobranych szeregów punktów na dwuwymiarowej płaszczyźnie, przy czym każdy punkt jest oddalony od każdego innego punktu o minimalną wartość (k), która jest przynajmniej 1,5 krotnością maksymalnej średnicy ziarna ściernego.
43. 43. Narzędzie według zastrz. 41, znamienne tym, że każde z ziaren materiału ściernego jest umieszczone w punkcie rozkładu, który został określony przez ograniczenie szeregów par wartości współrzędnych (x1, y1), przy czym każde wartości współrzędnych wzdłuż co najmniej jednej osi są ograniczone do ciągu liczbowego, gdzie każda wartość różni się od następnej wartości o stałą wielkość i rozprzężenie każdej dobranej pary wartości współrzędnych (x1, y1) dla uzyskania zestawu dobranych wartości x i zestawu dobranych wartości y oraz losowe dobranie z zestawów wartoś ci x i y szeregów losowych wartoś ci par współ rzę dnych (x, y), gdzie każ da para ma wartości współrzędnych różniące się od wartości współrzędnych dowolnej sąsiedniej pary wartości współrzędnych minimalną wartość (k) i generowanie rozkładu losowo dobranych wartości par współrzędnych posiadających wystarczającą ilość par, naniesionych jako punkty na wykresie, dla uzyskania strefy wyłączności wokół każdego ziarna ściernego.
44. 44. Narzędzie według zastrz. 41, znamienne tym, że podłoże jest z grupy zawierającej półwyrób sztywnego narzędzia elastyczny podkład oraz ich połączenia.
45. 45. Narzędzie według zastrz. 44, znamienne tym, że półwyrób sztywnego narzędzia ma kształt geometryczny posiadający co najmniej jedną oś symetrii obrotowej.
46. 46. Narzędzie według zastrz. 45, znamienne tym, że kształt geometryczny półwyrobu sztywnego narzędzia jest z grupy zawierającej tarczę, wieniec, pierścień, walec oraz stożek ścięty i ich połączenia.

    PL 204 960 B1
47. 47. Narzędzie według zastrz. 44, znamienne tym, że elastyczny podkład jest z grupy zawierającej filmy, folie, tkaniny, dzianiny, wstęgi, sita, perforowane arkusze, laminaty i ich połączenia.
48. 48. Narzędzie według zastrz. 47, znamienne tym, że elastyczny podkład jest w postaci dobieranej z grupy zawierającej taśmy, krążki, arkusze, podkłady, rolki i wstęgi.
49. 49. Narzędzie według zastrz. 41, znamienne tym, że materiał wiążący ścierniwo jest z grupy zawierającej materiały do klejenia, do lutowania twardego, materiały elektromagnetyczne, materiały elektrostatyczne, materiały ceramiczne, materiały wiążące z proszków metali, materiały polimerowe i materiały żywiczne oraz ich połączenia.
50. 50. Narzędzie według zastrz. 42, znamienne tym, że rozkład ziarna ściernego jest przekształcony ze struktury dwuwymiarowej do struktury trójwymiarowej poprzez zwinięcie rozkładu ziarna ściernego w koncentryczną rolkę.
51. 51. Narzędzie według zastrz. 41, znamienne tym, że ziarna materiału ściernego są z grupy zawierającej pojedyncze ziarna materiału ściernego, ostrza tnące oraz kompozyty zawierające liczne ziarna materiału ściernego i ich połączenia.