TWI645940B - Grinding tool - Google Patents

Abstract

一種研磨工具，包含有一基座以及至少一研磨層，該至少一研磨層設置於該基座一側，並包含有沿該研磨層表面彼此相鄰設置的複數個研磨單元以及複數個緩衝單元，該研磨單元包含有一第一結合劑以及複數個分散在該第一結合劑之中的第一磨料，該緩衝單元各具有一第二增靭材料，藉由將該些研磨單元與該些緩衝單元彼此相鄰設置，可以提高其分散性，且該些緩衝單元可以形成非連續研磨以提高排削效果，又該第二增靭材料在受到不同速度的衝擊時能夠表現出不同的硬度，因此，其研磨加工區間較寬廣、較有彈性，達成高產能及高精度之目標。

Description

研磨工具

本發明為有關一種研磨工具，尤指一種研磨加工區間較寬廣、較有彈性的研磨工具。

研磨拋光的目的在於使工件表面達到預定的平坦度，而進行研磨拋光時，習知的研磨工具通常係利用結合劑將磨粒結合在一起而形成，以具有高硬度、高研磨能力以及高研磨效率特性。

習知利用結合劑將磨粒結合在一起的研磨工具如中華民國專利第I577499號之「研磨墊及研磨方法」，該研磨墊是具備設有研磨面的研磨構件，前述研磨構件是含有具有脹流特性的材料，前述研磨面的至少一部分是露出具有前述脹流特性的材料，其中，具有前述脹流特性的材料，是包含：具有脹流特性的樹脂、或是含有無機粒子及媒液的具有脹流特性的無機粒子組成物。

又如日本專利第JPH04201180號，其使用粘彈性矽酮樹脂作為粘合劑，並混合氧化鉻、氧化銫、氧化鐵、氧化鋯、碳化矽、碳化硼、氧化錫等適合於摩擦化學拋光的磨粒，而形成一拋光件，並可利用該拋光件形成一砂輪材料，而可高效率地對具有凹曲面的物體進行加工。

或如英國專利公告號GB929187A提出的研磨工具包括磨料以及含有不飽和聚合物的結合劑，且磨料的表面被衍生自鹼性矽烷結構的有機官能化烯基聚矽氧烷包覆。關於該結合劑，在一較佳實施例中可包括3%至6% 的不飽和有機聚合物，如天然橡膠、異戊二烯(isoprene)、聚丁二烯(polybutadiene)、丁二烯-苯乙烯(butadiene-styrene)、丁二烯丙烯腈(butadiene acrylonitrile)、氯丁二烯(chloroprene)、聚酯樹脂(polyester resin)；以及97%至94%的樹脂，如酚醛樹脂、苯胺甲醛樹脂、或環氧樹脂等，據此獲得耐水性佳、甚至在潮濕狀態下有更佳強度表現的研磨工具。

而形成研磨層的方式亦有許多種，如中國專利第CN105563352號，其為一種金屬結合劑蜘蛛網狀平面金剛石砂輪及其3D列印製作工藝，蜘蛛網狀工作層由實體與空隙在工作層工作面上沿徑向與周向分佈構成，利用鐳射燒結3D列印技術在過渡層上直接製作而得，與過渡層和金屬基體共同構成平面金剛石砂輪整體。利用3D列印在平面砂輪工作面上實現了精密的蜘蛛網狀結構，提供了空隙，實現了斷續磨削，可以有效改善砂輪散熱、冷卻效果、降低磨削加工熱損傷和提高磨削效率，能夠有效解決砂輪堵塞的問題。

又如中國專利第CN105649538號，柵格狀工作層是由實體與空隙體沿徑向與周向分佈構成，柵格狀工作層與非工作層、鑽頭鋼體共同構成鑽頭整體，在非工作層胎體唇面利用鐳射燒結工藝3D列印柵格狀工作層，採用智慧化的3D列印製作技術，利於改進、彌補傳統鑽頭製造中的不足，方便實現複雜異形工作面鑽頭的製造，提高生產效率。

另，如中華民國專利第201615341號，其包括複合襯墊主體的研磨墊及形成該研磨墊的方法，一個實施例提供包括複合襯墊主體的研磨墊，該複合襯墊主體包括一個或更多個由第一材料或第一材料組成物形成的第一特徵，及一個或更多個由第二材料或第二材料組成物形成的第二特徵，其中該一個或更多個第一特徵和該一個或更多個第二特徵是藉由沉積複數個包含該第一材料或第一材料組成物和第二材料或第二材料組成物的層所 形成，且該一個或更多個第一特徵包含複數個被該一個或更多個第二特徵包圍的柱，並該基材為橡膠，其玻璃轉移溫度低，於室溫下會是軟的。

本發明申請人於2017年8月28日提出的中華民國專利申請案第106129112號曾揭示一種含黏彈性材料的新型研磨工具，該研磨工具除了包括一基座以及設置在該基座一表面的研磨層外，還包括一分散於該研磨層中、或者在該研磨層之該非工作面上形成為一緩衝層的矽氧烷類化合物增靭材料。於該發明中，藉由使用該增靭材料使該研磨工具在受到不同速度的衝擊時能夠表現出不同的硬度，有利於靈活地調整該研磨工具以應用在高移除率之加工或高精度之研磨加工中。

但研磨技術一直是在相關領域中所不斷精進的技術，隨著科技的進步，研磨技術日趨成熟，但與此同時，對工件精度的要求亦不斷的提升，因此，目前使用的研磨工具仍需進一步改良，以符合相關領域之需求。

本發明的主要目的，在於解決習知研磨工具的研磨加工區間較無彈性、材料移除率低、加工後之工件精度低的問題。

為達上述目的，本發明提供一種研磨工具，包含有一基座以及至少一研磨層，該至少一研磨層設置於該基座一側，並包含有沿該研磨層表面彼此相鄰設置的複數個研磨單元以及複數個緩衝單元，該研磨單元包含有一第一結合劑以及複數個分散在該第一結合劑之中的第一磨料，該緩衝單元各具有一第二增靭材料。

於本發明一實施例中，該第一結合劑係為一環氧樹脂。

於本發明一實施例中，該些第一磨料擇自於碳化矽、鑽石、立方氮化硼、氧化鋁及其組合所組成之群組。

於本發明一實施例中，於該研磨單元中，該第一結合劑佔的重量百分比介於60~90之間，於一較佳實施例中該第一結合劑佔的重量百分比為75，該些第一磨料佔的重量百分比介於10~40之間，於一較佳實施例中該些第一磨料佔的重量百分比為25。

於本發明一實施例中，該研磨單元還包含有一第一增靭材料。

於本發明一實施例中，該第一增靭材料係為一黏彈性聚合物，例如，矽氧烷樹脂。

於本發明一實施例中，於該研磨單元中，該第一增靭材料佔的重量百分比介於20~50之間，於一較佳實施例中該第一增靭材料佔的重量百分比為37.5；該第一結合劑佔的重量百分比介於20~70之間，於一較佳實施例中該第一結合劑佔的重量百分比為37.5；該些第一磨料佔的重量百分比介於10~40之間，於一較佳實施例中該些第一磨料佔的重量百分比為25。

於本發明一實施例中，該第二增靭材料係為一黏彈性聚合物，例如，矽氧烷樹脂。

於本發明一實施例中，該緩衝單元還包含有一第二結合劑。

於本發明一實施例中，該第二結合劑係為一環氧樹脂。

於本發明一實施例中，於該緩衝單元中，該第二增靭材料佔的重量百分比介於20~80之間，於一較佳實施例中，該第二增靭材料佔的重量百分比為50；該第二結合劑佔的重量百分比介於20~80之間，於一較佳實施例中，該第二結合劑佔的重量百分比為50。於本發明一實施例中，該緩衝單元還包含有複數個分散在該第二結合劑以及該第二增靭材料之中的第二磨料。

於本發明一實施例中，該緩衝單元還包含有複數個分散在該第二結合劑以及該第二增靭材料之中的第二磨料。

於本發明一實施例中，該些第二磨料擇自於碳化矽、鑽石、立方氮化硼、氧化鋁及其組合所組成之群組。

於本發明一實施例中，於該緩衝單元中，該第二增靭材料佔的重量百分比介於20~50之間，於一較佳實施例中，該第二增靭材料佔的重量百分比為37.5；該第二結合劑佔的重量百分比介於20~70之間，於一較佳實施例中，該第二結合劑佔的重量百分比為37.5；該些第二磨料佔的重量百分比介於10~40之間，於一較佳實施例中，該些第二磨料佔的重量百分比為25。

於本發明一實施例中，該緩衝單元還包含有複數個分散在該第二增靭材料之中的第二磨料。

於本發明一實施例中，該些第二磨料擇自於碳化矽、鑽石、立方氮化硼、氧化鋁及其組合所組成之群組。

於本發明一實施例中，於該緩衝單元中，該第二增靭材料佔的重量百分比介於60~90之間，於一較佳實施例中該第二增靭材料佔的重量百分比為75，該些第二磨料佔的重量百分比介於10~40之間，於一較佳實施例中，該些第二磨料佔的重量百分比為25。

於本發明一實施例中，該研磨層為複數個，且相互層疊設置。

於本發明一實施例中，該研磨單元被該緩衝單元包圍。

於本發明一實施例中，該緩衝單元被該研磨單元包圍。

於本發明一實施例中，該些研磨單元與該些緩衝單元的形成方式係選自於由3D列印、網印及模具成形之任一。

綜上所述，本發明藉由將該些研磨單元與該些緩衝單元彼此交錯相鄰設置，可以提高其分散性，且利用該些研磨單元進行研磨，而該些緩衝單元則可以形成非連續研磨以提高排削效果，此外，該第二增靭材料在受到不同速度的衝擊時能夠表現出不同的硬度，意即，在改變研磨工具的 操作參數時，即會改變該第二增韌材料的硬度，進而改變研磨工具的研磨特性，可提升或降低該研磨工具的硬度，因此，其研磨加工區間較寬廣、較有彈性，並可依據需求調整操作參數，以進行高精度之研磨加工或高移除率之加工，達成高產能及高精度之目標。

10‧‧‧基座

20‧‧‧研磨層

21‧‧‧研磨單元

211‧‧‧第一結合劑

212‧‧‧第一磨料

213‧‧‧第一增靭材料

22‧‧‧緩衝單元

221‧‧‧第二增靭材料

222‧‧‧第二結合劑

223‧‧‧第二磨料

圖1，為本發明第一實施例的立體結構示意圖。

圖2，為本發明第二實施例的立體結構示意圖。

圖3，為本發明第三實施例的立體結構示意圖。

圖4，為本發明第四實施例的立體結構示意圖。

圖5，為本發明第五實施例的立體結構示意圖。

圖6，為本發明第六實施例的立體結構示意圖。

圖7，為本發明第七實施例的立體結構示意圖。

有關本發明的詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：請參閱「圖1」至「圖3」所示，本發明為一種研磨工具，包含有一基座10以及至少一研磨層20，該至少一研磨層20設置於該基座10一側，並包含有沿該研磨層表面彼此相鄰、交錯設置的複數個研磨單元21以及複數個緩衝單元22，該研磨單元21包含有一第一結合劑211以及複數個分散在該第一結合劑211之中的第一磨料212，該緩衝單元22各具有一第二增靭材料221。其中，因為該些研磨單元21與該些緩衝單元22為彼此相鄰交錯，所 以該研磨單元21會被該緩衝單元22包圍，同樣的，該緩衝單元22亦會被該研磨單元21包圍。

本發明藉由將該些研磨單元21與該些緩衝單元22彼此交錯相鄰設置，使其一比一的均勻分布，可以提高分散性而均勻研磨。且利用該些研磨單元21進行研磨，而該些緩衝單元22則用做緩衝，而形成非連續研磨，以提高排削效果。此外，習知的研磨工具缺乏彈性，必須在研磨進行過程使用多種不同種類的研磨工具，才能兼顧快速及高精度目標，但本發明之該第二增靭材料221在受到不同速度的衝擊時能夠表現出不同的硬度，意即，在改變研磨工具的操作參數時，即會改變該第二增韌材料的硬度，進而改變研磨工具的研磨特性，可提升或降低該研磨工具的硬度，因此，其研磨加工區間較寬廣、較有彈性，並可依據需求調整操作參數，以進行高精度之研磨加工或高移除率之加工，達成高產能及高精度之目標。

於本實施例中，該第一結合劑211係為一環氧樹脂，該些第一磨料212係為碳化矽、鑽石、立方氮化硼、氧化鋁或其組合等，該第二增靭材料221係為矽氧烷樹脂，而於該研磨單元21中，該第一結合劑211佔的重量百分比介於60~90之間，於一較佳實施例中該第一結合劑211佔的重量百分比為75；該些第一磨料佔的重量百分比介於10~40之間，於一較佳實施例中，該些第一磨料佔的重量百分比為25，此外，該些研磨單元21與該些緩衝單元22的形成方式係可以為利用3D列印、網印或模具成形等，但不以此為限。

於「圖1」中，該基座10係以一圓盤作為舉例，除此之外，亦可如「圖2」所示，其係為本案之第二實施例，該基座10係為一圓輪，而前述兩實施例皆以單層之該研磨層20做為示意說明，但亦可如「圖3」所示，該研磨層20可以為複數個，且相互層疊設置。

續搭配參閱「圖4」所示，與第一實施例不同的是，於此實施例中，該研磨單元21還包含有一第一增靭材料213，該第一增靭材料213係為矽氧烷樹脂，且於該研磨單元21中，該第一增靭材料213佔的重量百分比介於20~50之間，於一較佳實施例中該第一增靭材料213佔的重量百分比為37.5，該第一結合劑211佔的重量百分比介於20~70之間，於一較佳實施例中該第一結合劑211佔的重量百分比為37.5，該些第一磨料佔的重量百分比介於10~40之間，於一較佳實施例中該些第一磨料佔的重量百分比為25。而該第一結合劑211、該第一磨料212、該第二增靭材料221之材質如前所述，在此則不另行贅述。藉由添加該第一增靭材料213使該研磨單元21在受到不同速度的衝擊時能夠表現出不同的硬度，可提升或降低該研磨工具的硬度，因此，其研磨加工區間較寬廣、較有彈性，以進行高精度之研磨加工或高移除率之加工，達成高產能及高精度之目標。

續搭配參閱「圖5」所示，與第四實施例不同的是，於此實施例中，該緩衝單元22還包含有一第二結合劑222以及複數個分散在該第二結合劑222以及該第二增靭材料221之中的第二磨料223，該第二結合劑222係為一環氧樹脂，該些第二磨料223係為碳化矽、鑽石、立方氮化硼、氧化鋁或其組合等，而於該緩衝單元22中，該第二增靭材料221佔的重量百分比介於20~50之間，於一較佳實施例中該第二增靭材料221佔的重量百分比為37.5；該第二結合劑222佔的重量百分比介於20~70之間，於一較佳實施例中該第二結合劑222佔的重量百分比為37.5，該些第二磨料223佔的重量百分比介於10~40之間，於一較佳實施例中該些第二磨料223佔的重量百分比為25。

續搭配參閱「圖6」所示，與第四實施例不同的是，於此實施例中，該緩衝單元22還包含有複數個分散在該第二增靭材料221之中的第二磨料 223，該些第二磨料223係為碳化矽、鑽石、立方氮化硼、氧化鋁或其組合等，而於該緩衝單元22中，該第二增靭材料221佔的重量百分比介於60~90之間，於一較佳實施例中該第二增靭材料221佔的重量百分比為75，該些第二磨料223佔的重量百分比介於10~40之間，於一較佳實施例中該些第二磨料223佔的重量百分比為25。

續搭配參閱「圖7」所示，與第四實施例不同的是，於此實施例中，該緩衝單元22還包含有一第二結合劑222，該第二結合劑222係為一環氧樹脂，且於該緩衝單元22中，該第二增靭材料221佔的重量百分比介於20~80之間，於一較佳實施例中該第二增靭材料221佔的重量百分比為50；該第二結合劑222佔的重量百分比介於20~80之間，於一較佳實施例中該第二結合劑222佔的重量百分比為50。

綜上所述，本發明具有以下特點：

一、藉由將該些研磨單元與該些緩衝單元彼此交錯相鄰設置，使其均勻分布，可以提高分散性。

二、利用該些研磨單元進行研磨，而該些緩衝單元則用做緩衝，而形成非連續研磨，以提高排削效果。

三、藉由添加該第一增靭材料及該第二增靭材料，於改變研磨工具的操作參數時，即會改變該第一增靭材料及該第二增韌材料的硬度，進而改變研磨工具的研磨特性，可提升或降低該研磨工具的硬度，因此，其研磨加工區間較寬廣、較有彈性，並可依據需求調整操作參數，以進行高精度之研磨加工或高移除率之加工，達成高產能及高精度之目標。

因此本發明極具進步性及符合申請發明專利的要件，爰依法提出申請，祈 鈞局早日賜准專利，實感德便。

以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅為本發明的一較佳實施例而已，當不能限定本發明實施的範圍。即凡依本發明申請範圍所作的均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明的專利涵蓋範圍內。

Claims (18)

1. 一種研磨工具，包含有：一基座；以及至少一設置於該基座一側的研磨層，包含有沿該研磨層表面彼此相鄰，交錯設置的複數個研磨單元以及複數個緩衝單元，該研磨單元被該緩衝單元包圍且該緩衝單元被該研磨單元包圍，該研磨單元包含有一第一結合劑以及複數個分散在該第一結合劑之中的第一磨料，該緩衝單元各具有一第二增靭材料；其中，該第二增靭材料係為一黏彈性聚合物，且該些研磨單元以及該些緩衝單元均勻分布在該研磨層中。
2. 如申請專利範圍第1項所述之研磨工具，其中該第一結合劑係為一環氧樹脂。
3. 如申請專利範圍第1項所述之研磨工具，其中該些第一磨料擇自於碳化矽、鑽石、立方氮化硼、氧化鋁及其組合所組成之群組。
4. 如申請專利範圍第1項所述之研磨工具，其中於該研磨單元中，該第一結合劑佔的重量百分比介於60~90之間，該些第一磨料佔的重量百分比介於10~40之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之研磨工具，其中該研磨單元還包含有一第一增靭材料。
6. 如申請專利範圍第5項所述之研磨工具，其中該第一增靭材料係為一黏彈性聚合物。
7. 如申請專利範圍第5項所述之研磨工具，其中於該研磨單元中，該第一增靭材料佔的重量百分比介於20~50之間，該第一結合劑佔的重量百分比介於20~70之間，該些第一磨料佔的重量百分比介於10~40之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述之研磨工具，其中該緩衝單元還包含有一第二結合劑。
9. 如申請專利範圍第8項所述之研磨工具，其中該第二結合劑係為一環氧樹脂。
10. 如申請專利範圍第8項所述之研磨工具，其中於該緩衝單元中，該第二增靭材料佔的重量百分比介於20~80之間，該第二結合劑佔的重量百分比介於20~80之間。
11. 如申請專利範圍第8項所述之研磨工具，其中該緩衝單元還包含有複數個分散在該第二結合劑以及該第二增靭材料之中的第二磨料。
12. 如申請專利範圍第11項所述之研磨工具，其中該些第二磨料擇自於碳化矽、鑽石、立方氮化硼、氧化鋁及其組合所組成之群組。
13. 如申請專利範圍第11項所述之研磨工具，其中於該緩衝單元中，該第二增靭材料佔的重量百分比介於20~50之間，該第二結合劑佔的重量百分比介於20~70之間，該些第二磨料佔的重量百分比介於10~40之間。
14. 如申請專利範圍第1項所述之研磨工具，其中該緩衝單元還包含有複數個分散在該第二增靭材料之中的第二磨料。
15. 如申請專利範圍第14項所述之研磨工具，其中該些第二磨料擇自於碳化矽、鑽石、立方氮化硼、氧化鋁及其組合所組成之群組。
16. 如申請專利範圍第14項所述之研磨工具，其中於該緩衝單元中，該第二增靭材料佔的重量百分比介於60~90之間，該些第二磨料佔的重量百分比介於10~40之間。
17. 如申請專利範圍第1項所述之研磨工具，其中該研磨層為複數個，且相互層疊設置。
18. 如申請專利範圍第1項所述之研磨工具，其中該些研磨單元與該些緩衝單元的形成方式係選自於由3D列印、網印及模具成形之任一。