TW201927471A - 研磨拋光工具及其製作方法（一） - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種研磨拋光工具及其製作方法，係主要將混合之軟質基材及硬質磨料倒入一成型模具之成型空間中，並進行真空脫泡，再將成型模具置入熱壓裝置內進行加熱及加壓，以使軟質基材與硬質磨料快速、緊密結合為一研磨拋光部件，藉此製作方法即可使製成的研磨拋光部件不會產生過多孔隙等，據此，以提高研磨拋光部件結構強度，進而增進研磨拋光工具的使用壽命，另利用立方氮化硼與氧化鋁合成物作為硬質磨料，係可於對工件進行研磨拋光時產生層次磨削效果，以使工件達到更精密表面粗糙度功效者。

Description

研磨拋光工具及其製作方法（一）

本發明係有關於一種研磨拋光工具及其製作方法，尤指一種於製程中大量減少原料氣孔，及使軟質基材與硬質磨料快速、緊密結合為一體之研磨拋光工具及其製作方法。

按，一般研磨拋光工具製作主要係以陶瓷為基材，並加入鑽石等磨料及結合劑冷壓定型後，再經燒結成型如砂輪等研磨拋光工具。由於該等研磨拋光工具中之陶瓷基材具相當硬度，會於加工過程不當刮傷工件表面，另於加工時還須配合研磨液一起使用，而具腐蝕性研磨液係會溶化研磨拋光工具中之結合劑，除造成磨料脫落、工件刮損外，未經處理研磨液排放於環境中，還會對環境產生破壞。

於是，本案發明人乃研發有我國公開號第201702000號之「研磨拋光工具及其製作方法」，其主要係將均勻混合之軟質基材及硬質磨料倒入一成型模具中，再將該成型模具置入熱烘裝置內，以使軟質基材熱熔，而與硬質磨料相結合，當冷卻後便可將該由軟質基材及硬質磨料結合為一體之研磨拋光工具由模具取出，藉此，利用軟質基材所具彈性，即可有效降低對工件加工時衝撃力，避免不當刮傷工件表面，且可產生較大排屑空間，以利切屑移除，而省略研磨液使用，防止研磨液對環境造成損害。

該我國公開號第201702000號之「研磨拋光工具及其製作方法」於製程中係將軟質基材與硬質磨料於容器中攪拌混合後，隨之將混合之軟質基材與硬質磨料倒入成型模具，再使軟質基材熱熔與硬質磨料結合為一體，待冷卻後由成型模具取出；然，將軟質基材與硬質磨料於容器中攪拌混合過程中，係會將空氣一併攪入軟質基材，而使軟質基材包含有許多氣孔，且軟質基材於成型模具與硬質磨料熱熔結合過程中也未加壓將空氣擠出，除造成軟質基材與硬質磨料結合不夠緊密外，所製成的研磨拋光工具上也會形成過多孔隙，而影響研磨拋光工具結構強度，損及研磨拋光工具的使用壽命。再者，該我國公開號第201702000號之「研磨拋光工具及其製作方法」係主要採鑽石或立方氮化硼等作為研磨拋光工具的硬質磨料；然，鑽石或立方氮化硼製成的硬質磨料其硬度高容易在工件加工面留下刮痕，導致工件表面粗糙度不佳等情形。

緣是，本發明人有鑑於其先前研發之我國公開號第201702000號之「研磨拋光工具及其製作方法」於實施上仍有上述缺失，乃本著精益求精理念，並藉其多年於相關領域的製造及設計經驗和知識的輔佐及經多方巧思，研創出本發明。

本發明係有關於一種研磨拋光工具及其製作方法，其主要目的係為了提供一種於製程中大量減少原料氣孔，及使軟質基材與硬質磨料快速、緊密結合為一體之研磨拋光工具及其製作方法。

為了達到上述實施目的，本發明人乃研擬如下研磨拋光工具，係設有一研磨拋光部件，該研磨拋光部件係主要包含有一由軟質基材形成之主體，以及由內而外均勻鑲嵌於該主體之複數顆粒狀硬質磨料，其中，該硬質磨料係為立方氮化硼與氧化鋁合成物，而該立方氮化硼與氧化鋁合成物係包含立方氮化硼及包覆於該立方氮化硼表面之氧化鋁包覆層。

如上所述之研磨拋光工具，其中，該軟質基材係為聚胺酯。

如上所述之研磨拋光工具，其中，該研磨拋光工具係進一步包含一組立棒，乃使該組立棒一端與該研磨拋光部件之主體相結合。

如上所述之研磨拋光工具，其中，該研磨拋光部件之主體係成型為圓球形、半橢圓形或圓柱形。

如上所述之研磨拋光工具係由下述製作方法所製成，其實施步驟係包含：

Ａ.製備模具：係製備有一成型模具，該成型模具係包含有相互對合之第一模仁及第二模仁，並於該第一模仁及第二模仁設有相對應模穴，以共同形成一成型空間，又使該第一模仁及第二模仁其中之一設有一由表面貫穿至其模穴之澆道；

Ｂ.原料攪拌：該原料係包含有軟質基材及硬質磨料，乃將呈液態軟質基材及複數顆粒狀硬質磨料置入一容器內攪拌混合；

Ｃ.入料脫泡：繼將該攪拌均勻之原料由成型模具之澆道倒入該成型模具之成型空間中，再進行真空脫泡，以使容置於該成型空間內之原料大量減少氣孔；

Ｄ.加壓烘烤：續將該成型模具置入一熱壓裝置進行加熱及加壓，以使該成型模具其成型空間內之原料所含軟質基材熱熔形成與該成型空間相對應形狀，而於對原料加熱時，係對該原料同步進行加壓，以使原料中之軟質基材與硬質磨料緊密結合。

如上所述之研磨拋光工具之製作方法，其中，該研磨拋光工具之製作方法係進一步包含有一置入組立桿步驟，乃於該入料脫泡步驟後，接續將一組立桿穿插入該成型模具之澆道，並使該組立桿一端位置於該成型模具之成型空間中，再將插置有該組立桿之成型模具置入該熱壓裝置，以使該組立桿位於該成型模具其成型空間內之一端與該軟質基材相結合。

如上所述之研磨拋光工具之製作方法，其中，該研磨拋光工具之製作方法係進一步包含有一冷卻脫模步驟，乃於結束該加壓烘烤步驟後，將該成型模具由該熱壓裝置取出，以於空氣中靜置冷卻，而後開啟該成型模具，以由該成型模具取出該由軟質基材、硬質磨料及組立桿一體結合而成之研磨拋光工具成品。

如上所述之研磨拋光工具之製作方法，其中，該軟質基材及硬質磨料係結合形成一研磨拋光部件，另使該研磨拋光工具之製作方法進一步包含有一成品修整步驟，乃於該冷卻脫模步驟後，將該研磨拋光部件於車床進行車削，而使該研磨拋光部件之真圓度公差介於±0.04公釐。

如上所述之研磨拋光工具之製作方法，其中，該硬質磨料係為立方氮化硼與氧化鋁合成物，乃以溶膠凝膠法將立方氮化硼與氧化鋁進行合成，以於該立方氮化硼表面包覆有一氧化鋁包覆層。

如上所述之研磨拋光工具之製作方法，其中，該加壓烘烤步驟中之加熱溫度係為50℃～200℃，另加熱加壓時間係為6～24小時。

藉此，利用本發明之研磨拋光工具之製作方法所製成的研磨拋光部件不會產生過多孔隙等，以提高研磨拋光部件結構強度，進而增進研磨拋光工具的使用壽命，另利用立方氮化硼與氧化鋁合成物作為硬質磨料，係可於對工件進行研磨拋光時產生層次磨削效果，以使工件達到更精密表面粗糙度功效者。

而為令本發明之技術手段及其所能達成之效果，能夠有更完整且清楚的揭露，茲詳細說明如下，請一併參閱揭露之圖式及圖號：

首先，請參閱第一、二圖所示，為本發明之研磨拋光工具之製作方法，其實施步驟係包含：

Ａ.製備模具：係製備有一成型模具（１），該成型模具（１）係包含有相互對合之第一模仁（１１）及第二模仁（１２），並於該第一模仁（１１）及第二模仁（１２）設有相對應模穴（１１１）、（１２１），以共同形成一成型空間（１３），又使該第一模仁（１１）及第二模仁（１２）其中之一設有一由表面貫穿至其模穴（１１１）之澆道（１４）；

Ｂ.原料混合：該原料（２）係包含有軟質基材（２１）及硬質磨料（２２），該軟質基材（２１）係為聚胺酯材質，另該硬質磨料（２２）係為立方氮化硼與氧化鋁合成物〔cBN/α-Al₂ O₃ 〕，該立方氮化硼與氧化鋁合成物〔cBN/α-Al₂ O₃ 〕係主要利用溶膠凝膠法〔Sol-Gel〕將立方氮化硼〔cBN〕與氧化鋁〔Al₂ O₃ 〕進行合成，以在立方氮化硼〔cBN〕表面包覆有一氧化鋁〔Al₂ O₃ 〕包覆層，再將預熱呈液態軟質基材（２１）及複數顆粒狀硬質磨料（２２）依比例置入一容器內攪拌混合均勻；

Ｃ.入料脫泡：繼將該攪拌均勻之原料（２）由成型模具（１）之澆道（１４）倒入該成型模具（１）其成型空間（１３）中，隨之進行真空脫泡，以使容置於成型空間（１３）內之原料（２）大量減少氣孔；

Ｄ.置入組立桿：再將一組立桿（３）一端由該成型模具（１）之澆道（１４）插至該成型空間（１３）中，以伸入該原料（２）內；

Ｅ.加壓烘烤：續將該成型模具（１）置入一熱壓裝置進行加熱及加壓，而使位於該成型模具（１）其成型空間（１３）內之原料（２）所含軟質基材（２１）熱熔，以形成與該成型空間（１３）相對應形狀，並使該硬質磨料（２２）及伸入該原料（２）內之組立桿（３）一端與該熱熔之軟質基材（２１）相結合，而於對原料（２）加熱時，係對原料（２）同步進行加壓，以使原料（２）中之軟質基材（２１）與硬質磨料（２２）結合更為緊密，該加壓烘烤步驟之加熱溫度約50℃～200℃，另加熱加壓時間約為6～24小時；

Ｆ.冷卻脫模：於結束加壓烘烤步驟後，係將該成型模具（１）由熱壓裝置取出，以於空氣中靜置冷卻，而後開啟成型模具（１），以由成型模具（１）取出該由軟質基材（２１）、硬質磨料（２２）及組立桿（３）一體結合而成之研磨拋光工具成品；

Ｇ.成品修整：復於冷卻脫模步驟後，將該研磨拋光工具中由軟質基材（２１）及硬質磨料（２２）結合而成之研磨拋光部件（４），以車床進行車削，以使該研磨拋光部件（４）真圓度公差介於±0.04公釐。

據此，請一併參閱第三圖所示，由於軟質基材（２１）係會於成型模具（１）熱熔後冷卻形成與成型模具（１）之成型空間（１３）相對應形狀，故可將該成型空間（１３）設為圓球形、半橢圓形或圓柱形等形狀，以簡便將構成該研磨拋光部件（４）主體部分之軟質基材（２１）形塑成圓球形、半橢圓形或圓柱形等形狀，並使複數顆粒狀硬質磨料（２２）由內而外均勻鑲嵌於該軟質基材（２１）中，另該組立桿（３）則固接於該軟質基材（２１）中心處，以供使用時與研磨工具機相組裝，其中，該呈半橢圓形之研磨拋光部件（４）其組立桿（３）係可固接於軟質基材（２１）呈大徑之一端，又為提高組立桿（３）與研磨工具機組裝之穩固性，係可於該組立桿（３）相對與該研磨拋光部件（４）結合之另端處進行噴砂處理，使該端周壁形成粗糙面（３１），以提高與研磨工具機組裝後摩擦力，使組立桿（３）不易打滑、脫出。

藉此，當使用實施時，係將本發明之研磨拋光工具其組立桿（３）設有粗糙面（３１）之一端與研磨工具機組裝接設，繼啟動研磨工具機即可帶動組立桿（３）及其結合之研磨拋光部件（４）高速轉動，當對工件進行加工時，係使研磨拋光部件（４）壓向工件，此時，研磨拋光部件（４）係會與工件間產生一衝擊力，而於該衝擊力產生時，藉由本發明之研磨拋光部件（４）其軟質基材（２１）所具緩衝性，即可降低因衝擊力而對工件表面造成不當刮傷情形，另利用軟質基材（２１）所具彈性，也可於研磨拋光時產生較大排屑空間，以利工件研磨拋光後產出切屑排除，達到節省研磨液使用功效。

再者，當本發明為立方氮化硼與氧化鋁合成物之硬質磨料（２２）對工件研磨拋光時，係主要先由包覆於立方氮化硼〔cBN〕外之氧化鋁〔Al₂ O₃ 〕磨削工件表面，而後該被氧化鋁包覆的立方氮化硼〔cBN〕係會漸露出氧化鋁外，於此，即可同時產生立方氮化硼及氧化鋁對工件表面層次磨削效果，依此層次磨削方式達到提高工件表面粗糙度的研磨拋光功效。請一併參閱第四圖所示，為本發明之立方氮化硼與氧化鋁合成物〔cBN/α-Al₂ O₃ 〕之硬質磨料（２２）與陶瓷氧化鋁、立方氮化硼〔cBN〕等磨料製成蕭氏硬度［Shore〕40-60之研磨拋光部件（４）後，對同一工件進行研磨拋光後之表面粗糙度比較圖，由該表面粗糙度比較圖可見本發明為立方氮化硼與氧化鋁合成物〔cBN/α-Al₂ O₃ 〕之硬質磨料（２２）對工件研磨拋光後之表面粗糙度係較市售陶瓷氧化鋁磨棒優異約43%～63%，而該市售陶瓷氧化鋁磨棒對工件研磨拋光之表面粗糙度又較立方氮化硼〔cBN〕磨料優異約36%～49%，另本發明之立方氮化硼與氧化鋁合成物〔cBN/α-Al₂ O₃ 〕硬質磨料（２２）與未經合成，而單純為立方氮化硼〔cBN〕及氧化鋁〔Al₂ O₃ 〕組合使用之磨料在表面粗糙度上有更顯著優異表現。又請一併參閱第五圖所示，為本發明之立方氮化硼與氧化鋁合成物〔cBN/α-Al₂ O₃ 〕之硬質磨料（２２）與羊毛氈、立方氮化硼〔cBN〕等磨料製成蕭氏硬度［Shore〕20-40之研磨拋光部件（４）後，對同一工件研磨拋光後之表面粗糙度比較圖，由該表面粗糙度比較圖可見本發明為立方氮化硼與氧化鋁合成物〔cBN/α-Al₂ O₃ 〕之硬質磨料（２２）對工件研磨拋光後之表面粗糙度係較羊毛氈及立方氮化硼〔cBN〕等磨料有顯著優異性，故本發明使用立方氮化硼與氧化鋁合成物〔cBN/α-Al₂ O₃ 〕硬質磨料（２２）製成的研磨拋光部件（４）係較羊毛氈、陶瓷氧化鋁磨棒及立方氮化硼〔cBN〕等，可達到加工出更為精密表面粗糙度之工件的效果。

前述之實施例或圖式並非限定本發明之研磨拋光工具及其製作方法實施樣態，凡所屬技術領域中具有通常知識者所為之適當變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之專利範疇。

由上述結構及實施方式可知，本發明係具有如下優點：

1.本發明之研磨拋光工具之製作方法係於將原料倒入成型模具之成型空間後，並進行真空脫泡處理，以使容置於成型空間內之原料大量減少氣孔，藉此真空脫泡處理程序即可使製成的研磨拋光部件不致產生過多孔隙，據此，俾提高研磨拋光部件結構強度，增進研磨拋光工具的使用壽命者。

2.本發明之研磨拋光工具之製作方法係對成型模具內之原料進行熱烘，以使軟質基材熱熔形成所需形狀，而與硬質磨料及組立桿結合時，並對原料進行加壓動作，依此加熱加壓程序即可使研磨拋光部件成型速率提高，及使軟質基材與硬質磨料結合更加緊密者。

3.本發明之研磨拋光工具係以立方氮化硼與氧化鋁合成物作為硬質磨料，當該硬質磨料對工件進行研磨拋光時，乃由包覆於外之氧化鋁先磨削工件表面，而後立方氮化硼係漸露出氧化鋁外，於此，即可產生立方氮化硼及氧化鋁對工件表面進行層次磨削功效，而達到加工出更為精密表面粗糙度之工件的效果者。

綜上所述，本發明之實施例確能達到所預期功效，又其所揭露之具體構造，不僅未曾見諸於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

（１）‧‧‧成型模具

（１１）‧‧‧第一模仁

（１１１）‧‧‧模穴

（１２）‧‧‧第二模仁

（１２１）‧‧‧模穴

（１３）‧‧‧成型空間

（１４）‧‧‧澆道

（２）‧‧‧原料

（２１）‧‧‧軟質基材

（２２）‧‧‧硬質磨料

（３）‧‧‧組立桿

（３１）‧‧‧粗糙面

（４）‧‧‧研磨拋光部件

第一圖：本發明之流程圖

第二圖：本發明之流程示意圖

第三圖：本發明之研磨拋光工具立體圖

第四圖：本發明之其一表面粗糙度比較圖

第五圖：本發明之其二表面粗糙度比較圖

Claims (10)

1. 一種研磨拋光工具，係設有一研磨拋光部件，該研磨拋光部件係主要包含有一由軟質基材形成之主體，以及由內而外均勻鑲嵌於該主體之複數顆粒狀硬質磨料，其中，該硬質磨料係為立方氮化硼與氧化鋁合成物，而該立方氮化硼與氧化鋁合成物係包含立方氮化硼及包覆於該立方氮化硼表面之氧化鋁包覆層。
2. 如申請專利範圍第1項所述研磨拋光工具，其中，該軟質基材係為聚胺酯。
3. 如申請專利範圍第1項所述研磨拋光工具，其中，該研磨拋光工具係進一步包含一組立棒，乃使該組立棒一端與該研磨拋光部件之主體相結合。
4. 如申請專利範圍第1項所述研磨拋光工具，其中，該研磨拋光部件之主體係成型為圓球形、半橢圓形或圓柱形。
5. 一種研磨拋光工具之製作方法，其實施步驟係包含： Ａ.製備模具：係製備有一成型模具，該成型模具係包含有相互對合之第一模仁及第二模仁，並於該第一模仁及第二模仁設有相對應模穴，以共同形成一成型空間，又使該第一模仁及第二模仁其中之一設有一由表面貫穿至其模穴之澆道； Ｂ.原料攪拌：該原料係包含有軟質基材及硬質磨料，乃將呈液態軟質基材及複數顆粒狀硬質磨料置入一容器內攪拌混合； Ｃ.入料脫泡：繼將該攪拌均勻之原料由成型模具之澆道倒入該成型模具之成型空間中，再進行真空脫泡，以使容置於該成型空間內之原料大量減少氣孔； Ｄ.加壓烘烤：續將該成型模具置入一熱壓裝置進行加熱及加壓，以使該成型模具其成型空間內之原料所含軟質基材熱熔形成與該成型空間相對應形狀，而於對原料加熱時，係對該原料同步進行加壓，以使原料中之軟質基材與硬質磨料緊密結合。
6. 如申請專利範圍第5項所述研磨拋光工具之製作方法，其中，該研磨拋光工具之製作方法係進一步包含有一置入組立桿步驟，乃於該入料脫泡步驟後，接續將一組立桿穿插入該成型模具之澆道，並使該組立桿一端位置於該成型模具之成型空間中，再將插置有該組立桿之成型模具置入該熱壓裝置，以使該組立桿位於該成型模具其成型空間內之一端與該軟質基材相結合。
7. 如申請專利範圍第6項所述研磨拋光工具之製作方法，其中，該研磨拋光工具之製作方法係進一步包含有一冷卻脫模步驟，乃於結束該加壓烘烤步驟後，將該成型模具由該熱壓裝置取出，以於空氣中靜置冷卻，而後開啟該成型模具，以由該成型模具取出該由軟質基材、硬質磨料及組立桿一體結合而成之研磨拋光工具成品。
8. 如申請專利範圍第7項所述研磨拋光工具之製作方法，其中，該軟質基材及硬質磨料係結合形成一研磨拋光部件，另使該研磨拋光工具之製作方法進一步包含有一成品修整步驟，乃於該冷卻脫模步驟後，將該研磨拋光部件於車床進行車削，而使該研磨拋光部件之真圓度公差介於±0.04公釐。
9. 如申請專利範圍第5項所述研磨拋光工具之製作方法，其中，該硬質磨料係為立方氮化硼與氧化鋁合成物，乃以溶膠凝膠法將立方氮化硼與氧化鋁進行合成，以於該立方氮化硼表面包覆有一氧化鋁包覆層。
10. 如申請專利範圍第5項所述研磨拋光工具之製作方法，其中，該加壓烘烤步驟中之加熱溫度係為50℃～200℃，另加熱加壓時間係為6～24小時。