TWI661903B - 具有研磨顆粒之砂輪的製造方法與系統以及使用該方法所製造的砂輪 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種具有研磨顆粒之砂輪的製造方法與系統，其係對沿一方向輸送的砂輪基材進行感應充磁，使該砂輪基材上具有複數個相距特定距離的感應磁區，然後使具有該複數個感應磁區的砂輪基材通過一研磨粒區，進而使每一個感應磁區上吸附至少一研磨粒，最後使具有該研磨粒之砂輪基材通過一鍍膜區，以在該砂輪基材上形成一層鍍膜層。透過感應充磁裝置的位置配置以及感應充磁的控制可以在該砂輪基材上形成具有特定圖案或規律的磁區，使得研磨粒的形成與排列可以被控制。

Description

具有研磨顆粒之砂輪的製造方法與系統以及使用該方法所製造的砂輪

本發明為一種研磨砂輪的技術，特別是指一種透過感應磁場控制研磨粒形成的位置與圖案的一種具有研磨顆粒之砂輪的製造方法與系統，以及使用該方法所製造的砂輪。

習用技術中，砂輪制法有很多種方式，例如中國專利申請公開第CN106002654教導一種磁場輔助鍍鎳金剛石有序排布砂輪及其製備方法。該技術教導了一種將磨粒與結合劑混合的材料，放至於模具中之後，先施加磁場使得磨粒沿著磁力線方向排列，再施加壓力成型的一種砂輪。

此外，如中華民國專利公告第M387729教導一種磁力研磨輪包括一本體、一磁力產生單元與複數研磨介質。其中該本體具有一頭部及一受驅動端，該頭部由不可導磁材質製成，且呈圓盤狀內部具有一容室者；該磁力產生單元設於該頭部之容室中；而該些研磨介質係附著於該主體之頭部外壁上，且位於該磁力產生單元之磁力線範圍內；該主體之受驅動端受外力作用後帶動頭部外之研磨介質進行快速且大面積表面研磨。

本發明提供一種控制磨粒分佈的方法，藉由“脈衝式電磁鐡”瞬間產生的磁通量變化而有感應磁場，當施加外磁場於砂輪基材時，砂輪基材的內部會被磁化，會出現很多微小的磁偶極子(磁矩)，磁化強度描述物質被磁化的程度。運用脈衝式(數微秒~)電源驅動鐵芯上的線圏，藉由瞬間產生的感應磁場(磁力線)，沿著鐵芯結構的方向被引導流向端面(具有尖銳外徑)將磁力線聚焦於鐵芯尖端(十數微米~)，可限縮砂輪基材厚度方向之外圍壁面上被磁化的區域大小，達到砂輪具備有可控式鑽石磨粒排列技術，精確的控制磨粒排列的區域與位置，本方法亦可製作多層磨粒鍍層的3D構造的鑽石切砂輪，使其磨削力及使用壽命更進一步提高。

本發明提供一種具有研磨顆粒之砂輪的製造方法與系統，以及使用該方法所製造的砂輪，除了可精確的控制磨粒排列的區域與位置之外，更可以透過模具將多餘的顆粒移除，以均勻地控制顆粒的層數。

在一實施例中，本發明提供一種具有研磨顆粒之砂輪的製造方法，其係包括有下列步驟：首先，提供一砂輪基材，並使該砂輪基材沿一方向輸送。接著，使該砂輪基材通過一感磁區，該感磁區具有至少一對電磁鐵，分別對應設置於該砂輪基材的兩側，當該砂輪基材通過該感磁區時，該對電磁鐵對該砂輪基材施加一脈衝式感應磁場，使該砂輪基材上具有複數個相距特定距離的感應磁區。然後再使具有該複數個感應磁區的砂輪基材通過一研磨粒區，進而使每一個感應磁區上吸附至少一研磨粒。最後，使具有該研磨粒之砂輪基材通過一鍍膜區，以在該砂輪基材上形成一層鍍膜層。

在一實施例中，本發明提供一種具有研磨顆粒之砂輪的製造系統，其係包括有一輸送裝置、至少一對電磁鐵、一上砂模組以及一鍍膜裝置。該輸送裝置，用以將一砂輪基材沿一方向輸送。該至少一對電磁鐵，設置於該輸送裝置之一側，該對電磁鐵分別對應設置於該砂輪基材的兩側，當該砂輪基材通過該至少一對電磁鐵時，該至少一對電磁鐵該砂輪基材施加一脈衝式感應磁場，使該砂輪基材上具有複數個相距特定距離的感應磁區。該上砂模組，設置於該至少一對電磁鐵之一側，該上砂模組於該砂輪基材通過時，使每一個感應磁區上吸附至少一研磨粒。該鍍膜裝置，設置於該上砂模組之一側，該鍍膜裝置用以於該砂輪基材上形成一層鍍膜層。

在一實施例中，本發明提供一種具有研磨顆粒之砂輪，其係包括有一砂輪基材、一研磨粒層以及一鍍膜層。該砂輪基材，其係沿其軸向上，以一第一間距有秩序地具有複數個第一充磁區以及分別與該複數個第一充磁區相對應且相距一第一徑度之複數個第二充磁區，該第一充磁區與該第二充磁區磁極性相反。該研磨粒層，其係形成於該複數個第一與第二充磁區上。該鍍膜層，其係形成於該砂輪基材之表面上，用以増加磨粒與該砂輪基材的附著力。

2‧‧‧具有研磨顆粒之砂輪的製造方法

20~24‧‧‧步驟

20a‧‧‧步驟

22a‧‧‧步驟

3‧‧‧製造系統

30‧‧‧輸送裝置

31、31a、31b‧‧‧電磁鐵對

310、310’‧‧‧端部結構

311、312、313、314、315‧‧‧電磁鐵

32‧‧‧上砂模組

311a、312a、313a、314a、315a‧‧‧螺線圏

311b、312b、313b、314b、315b‧‧‧鐵芯

320、320a、320b‧‧‧研磨粒

321‧‧‧供砂部

322‧‧‧接砂部

33‧‧‧模具

330‧‧‧模孔

34‧‧‧鍍膜裝置

340、341‧‧‧鍍膜層

35‧‧‧初始充磁單元

36‧‧‧消磁單元

37‧‧‧移動平台

4‧‧‧砂輪

90‧‧‧砂輪基材

B‧‧‧磁場

N、S‧‧‧磁極

MA~MA9、MA’、MA1’~MA3’、MA1a~MA3a、MA1a’~MA3a’‧‧‧感應磁區

圖1A為本發明之具有研磨顆粒之砂輪的製造方法流程之一實施例示意圖。

圖1B為本發明之砂輪基材其中之一實施例立體示意圖。

圖2為本發明之具有研磨顆粒之砂輪的製造系統之一實施例示意圖。

圖2A~2D為電磁鐵於砂輪基材上形成感應磁區之各種態樣截面示意圖。

圖3A至圖3F分別為本發明之砂輪基材上所形成的感應磁區不同實施例示意圖。

圖4A為習用之研磨粒排列示意圖。

圖4B為本發明之一有規則以吸附複數個研磨粒之實施例示意圖。

圖5A與圖5B為本發明之鍍膜步驟之一實施例示意圖。

圖5C與圖5D為本發明之鍍膜步驟之另一實施例示意圖。

圖6A為本發明之具有研磨顆粒之砂輪的製造方法流程之另一實施例示意圖。

圖6B為本發明之具有研磨顆粒之砂輪的製造方法流程之又一實施例示意圖。

圖6C為本發明之具有研磨顆粒之砂輪的製造方法流程之再一實施例示意圖。

圖7為本發明之具有研磨顆粒之砂輪的製造系統之另一實施例示意圖。

圖7A為本發明之步驟22後形成具有多層研磨粒的砂輪基材之一實施例示意圖。

圖7B則為本發明讓砂輪基材通過模具後表面上只剩下一層研磨粒層之一實施例示意圖。

圖7C為具有研磨粒與鍍膜層的砂輪之一實施例剖面示意圖。

圖7D至7F為形成有研磨粒與鍍膜層的砂輪之另一實施例剖面示意圖。

圖8為本發明之具有研磨顆粒之砂輪的製造系統之另一實施例示意圖。

圖9A至9E為本發明之具有研磨顆粒之砂輪的製造系統之電磁鐵產生磁力線之不同實施例示意圖。

圖10為本發明之具有研磨顆粒之砂輪的製造系統之另一實施例示意圖。

在下文將參考隨附圖式，可更充分地描述各種例示性實施例，在隨附圖式中展示一些例示性實施例。然而，本發明概念可能以許多不同形式來體現，且不應解釋為限於本文中所闡述之例示性實施例。確切而言，提供此等 例示性實施例使得本發明將為詳盡且完整，且將向熟習此項技術者充分傳達本發明概念的範疇。類似數字始終指示類似元件。以下將以多種實施例配合圖式來說明所述具有研磨顆粒之砂輪的製造方法與系統，以及使用該方法所製造的砂輪，然而，下述實施例並非用以限制本發明。

請參閱圖1A所示，其為本發明之具有研磨顆粒之砂輪的製造方法流程之一實施例示意圖。該方法係包括有下列步驟：首先進行步驟20，提供一砂輪基材，並使該砂輪基材沿一方向輸送。該砂輪基材可以感磁的金屬材質，例如：最少含鐵、鈷、鎳3種元素之一，或/及其合金的組合，其係可以根據需求而選擇適當材料作為步驟20所使用的砂輪基材。在本實施例中，每一個砂輪基材90，如圖1B所示，為一圓盤結構，其具有沿軸向上具有一厚度H的外圍壁面，其在而輸送之方向為沿圓盤結構的中心軸方向X。

接著進行步驟21，如圖2所示，使該砂輪基材通過一感磁區31，該感磁區31具有至少一電磁鐵311-312，分別對應設置於該砂輪基材的兩側，當該砂輪基材通過該感磁區時，該至少一電磁鐵對該砂輪基材施加一脈衝式感應磁場，使該砂輪基材之外圍壁面上具有複數個相距特定距離的感應磁區。在一實施例中，可以在砂輪基材之軸向上、徑度方向上或者是軸向加上徑度方向上的組合，形成感應磁區。此外，可以透過電磁鐵靠近砂輪基材的端部結構設計來控制砂輪基材上相對應的感磁區的大小。如圖3A所示，該圖為電磁鐵與砂輪基材感應截面示意圖。在本實施例中，係以圖2中的虛線框線區域A來以一對電磁鐵31來作說明，每一電磁鐵311與312之端部結構310可以具有尖端部結構，因此當電源驅動電磁鐵311與312產生感應磁場時，磁力線被引導流向尖端的端部結構310，使得電磁鐵311與312可以將磁力線聚焦於端部結構310，進而形成如圖 2B所示之具NS極性的感應磁區MA。

在圖2B中，成對的端部結構310設置在砂輪基材90截面方向中心的兩側，使得端部結構所產生的感應磁場穿過砂輪基材90截面方向的中心，進而產生感應磁區MA，其大小及強度將會受到電磁鐵上之螺線圏電流I、螺線圏匝數N、端部結構310的尖端部直徑及錐度θ的影響。在一實施例中，端部結構310的直徑約在十數微米，因此可限縮砂輪基材90被磁化的區域大小。如圖2C所示，有別於圖2A，圖2C為電磁鐵在砂輪基材90中心軸的相對應兩側可以設置多對電磁鐵的實施例，圖中為三對電磁鐵31,31a與31b，使得該三對電磁鐵31,31a與31b可以沿該砂輪基材90中心呈現徑度方向排列。要說明的是，前述之實施例，雖然以成對的電磁鐵來實施，但並不以成對配置為限制，單一電磁鐵或者是多個單一電磁鐵不成對的配置，或部份成對配置、部分不成對配置的組合也可以實施。

此外，如圖2D所示，本實施例中，基本上與圖2B類似，差異的是，電磁鐵311與312的端部結構310與310’獨立的所產生各自的感應磁場，端部結構310與310’產生的感應磁場，並未穿過砂輪基材90的中心，而形成感應磁區MA與MA’。要說明的是，雖然在本實施例中，感應磁區MA與MA’相互對應，但在另一實施例中，感應磁區MA與MA’亦可以不相互對應，其係根據使用者之需求而定。

如圖3A與圖3B所示，該圖分別為本發明之砂輪基材上所形成的感應磁區不同實施例示意圖。在圖3A中，圖3A(a)表示磁感應之後的砂輪基材在厚度方向側視示意圖，而圖3A(b)則表示砂輪基材之徑向剖面示意圖。從圖3A所示的實施例可以看出砂輪基材90上的同一截面上具有複數個成對(NS)的感應磁 區MA~MA3，其係在徑度方向上具有一定的角度間隔，本實施例中，每一截面位置上的感應磁區MA~MA3數量相同。此外，每一感應磁區MA~MA3與相鄰的感應磁區MA~MA3之間具有第一距離d0與第二距離d1，其中第一距離d0可以透過電磁鐵的數量與排列位置來控制，電磁鐵的數量越多，距離d0會越小。在另一實施例中，第一距離d0也可以透過讓砂輪基材轉動來控制，控制前後兩次充磁之間轉動的角度可以改變d0的大小。在另一實施例中，第一距離d0也可以透過讓電磁鐵的轉動來控制，控制前後兩次充磁之間轉動的角度可以改變d0的大小。而第二距離d1則可以透過砂輪基材90的移動速度、或者是控制電磁鐵作動的脈衝式電流的on-off時間，以及工作週期(duty-cycle)、或者是控制電磁鐵移動速度、或者是前述之任意組合而定。

在圖3B(a)與圖3B(b)則為在砂輪基材90在每一截面位置上具有單一感應磁區MA與MA2且相鄰截面之感應磁場方向不同的示意圖。圖3B(a)為經過感磁之後的砂輪基材局部側視示意圖。例如在位置P0的區域感應磁區數量為一個，在位置P1上的感應磁區數量為1個，但其感應磁場方向不同。同樣地，每一感應磁區MA與相鄰的感應磁區MA2之間具有第一距離d0與第二距離d1，其中第一距離d0可以透過成對電磁鐵的數量與排列的位置、或者是砂輪基材轉動、或者是電磁鐵轉動來控制，而第二距離d1則可以透過砂輪基材的移動速度或者是控制電磁鐵作動的脈衝式電流的on-off時間，以及工作週期(duty-cycle)、或者是控制電磁鐵移動速度、或者是前述之任意組合而定而定。要說明的是，根據圖3A與圖3B之精神，使用者也可以透過電磁鐵不同位置的配置，於砂輪基材上不同位置的徑向截面上，形成不同數量的感應磁區。

此外，如圖3C與3D所示，該圖為本發明之感應磁區排列之其中一 實施例示意圖。在本實施例中，基本上係為圖2D所示之實施例的延伸，也就是在砂輪基材90的徑向截面上形成複數個具有成對磁場極性(N與S)，且其磁場極性沿著砂輪基材90徑度方向配置的感應磁區。在圖3C的實施例中，可以看出砂輪基材90的一截面上具有感應磁區(MA,MA’)，而感應磁區(MA1,MA1’)，則和感應磁區(MA,MA’)不在同一徑向截面上。本實施例中，感應磁區(MA,MA’)和感應磁區(MA1,MA1’)在砂輪基材90的軸向上相距第二距離d1。要說明的是，雖然本實施例中，感應磁區(MA,MA’)和感應磁區(MA1,MA1’)為成對配置，在另一實施例中，也可以不以成對方式排列，亦即感應磁區MA和MA’在軸向X上具有一定之距離。又如圖3D所示，在本實施例中，砂輪基材90的同一截面上具有複數對的感應磁區(MA,MA’)、(MA1,MA1’)、(MA2,MA2’)以及(MA3,MA3’)。

另外，如圖3E與3F所示，該圖分別為本發明之感應磁區排列之其中一實施例示意圖。在本實施例中，基本上係為圖2D的延伸，但差異在於圖3E和圖3F的磁場極性方向的不同。在圖3E的實施例中，每一個感應磁區(MAa,MAa’)、(MA1a,MA1a)、(MA2a MA2a’)以及(MA3a,MA3a’)的磁場方向為沿著砂輪基材90的圓周方向排列。而在圖3F中，每一個感應磁區(MAb,MAb’)、(MA1b,MA1b)、(MA2b MA2b’)以及(MA3b,MA3b’)的磁場方向為沿著砂輪基材90的軸向X方向排列。

再回到圖1A與圖2所示，接下來進行步驟22使具有該複數個感應磁區MA的砂輪基材90通過具有一上砂模組32之研磨粒區，進而使每一個感應磁區MA上吸附至少一研磨粒320。由於砂輪基材90上具有複數個感應磁區MA，因此在上研磨粒320時，因為研磨粒320內還有導磁的材質，因此在砂輪基材90通過研磨粒區時，研磨粒320會被吸附在砂輪基材90的感應磁區MA上。在本步 驟中，研磨粒320可以用噴灑或自由落下的方式，附著在砂輪基材90上。研磨粒320，在一實施例中，其係具有微米(μm)等級的粒徑。研磨粒的粒徑並不以前述的實施例為限制，使用者可以根據需求選擇適當的研磨粒徑。該研磨粒的材料可以為含有鑽石、立方氮化硼、氧化鋁、氧化鉻、碳化矽或碳化鎢成分的材料，且在研磨粒表面具有厚度在奈米或微米等級的導磁性的金屬薄膜層，該金屬薄膜層的材質可以為，例如：最少含鐵、鈷、鎳3種元素之一，或/及其合金的組合。由於研磨粒表面的導磁性金屬，可以來吸附研磨粒，增加研磨粒和研磨粒之間的固著效果，進而增加研磨的功效。

由於本發明的電磁鐵是利用脈衝式的產生電流使得電磁鐵產生週期性有感應磁場以及無感應磁場交替的狀態，因此隨著砂輪基材90以特定速度移動的條件下，可以規律的在砂輪基材上面形成排列整齊的感應磁區。在一實施例中，如圖4A至圖4B所示，其中圖4A為習用之研磨粒排列示意圖，圖4B為本發明之有規則以吸附複數個研磨粒示意圖。習用技術中，如圖4A所示，其所使用的隨機附著研磨粒320a的無序排列方式，研磨粒320a不僅分佈不均一，同一個位置的研磨粒320a數量也不同。由於研削切割時，研磨粒的脫落是影響切砂輪壽命的原因之一，藉由本發明的方式，可以透過控制感應磁區的大小，如在圖4B中，因為感應磁區大，因此可以吸附多個研磨粒320b的感應磁區，本實施例為2X2的區域大小，可以吸附4顆研磨粒320b。要說明的是，由於研磨粒320b的尺寸為已知，本實施例約為粒徑30μm的研磨粒320b，又感應磁區的尺寸大小和電磁鐵上之螺線圏電流I、螺線圏匝數N、尖端部結構的直徑及尖端部結構的錐度θ有關，因此可以透過控制磁感應區的大小，來吸附特定數量的研磨粒。比較圖4A與圖4B，由於圖4A中研磨粒320a隨機分佈，因此多處區域都是單顆研磨 粒320a的狀態，與雙顆研磨粒320b研削受力的構造，相較於前者支撐力薄弱，後者可以提供多顆研磨粒320b併聯排列，因此支撐力強固不容易脫落，預期可大幅提高使用壽命。

再回到圖1A與圖2所示，步驟22之後，再以步驟23對具有研磨粒的砂輪基材進行鍍膜處理，以強化研磨粒附著於砂輪基材上的固著效果。在一實施例中，可以直接鍍上一層所需厚度的鍍膜層，或者是如圖5A所示，先預在砂輪基材90上鍍膜一初始鍍膜層340之後，再繼續鍍上所需要的鍍層厚度，以形成如圖5B所示的鍍膜層341。在一實施例中，該鍍膜層的材質為鎳，但不以此為限制。步驟23之後，即完成具有研磨粒320的砂輪4，其係可以用來進行研磨。雖然圖5A與5B係利用如圖2B的磁力線貫穿砂輪基材90中心所形成的感應磁區來說明鍍膜處理的程序，在另一實施例中，如圖5C與圖5D所示，也可以用如圖3D未穿過砂輪基材90中心的感應磁場，所形成感應磁區分佈狀態來進行步驟23鍍膜處理的程序。此外，如圖3E與3F所示的感應磁區分佈態樣的砂輪基材也可以根據步驟23來進行鍍膜處理的程序。

請參閱圖6A所示，該圖為本發明之具有研磨顆粒之砂輪的製造方法流程之另一實施例示意圖。在本實施例中，基本上與圖1的流程相似，差異的是在步驟22與步驟23之間，更包括有以步驟22a控制該砂輪基材表面之研磨粒的厚度的步驟。當在步驟21中砂輪基材90被磁化後，將研磨粒撒在基材上面，此時磨粒將被吸附在磁化區的NS兩端，完成上砂，亦即撒研磨粒的步驟。如果磁化控制得宜，撒上研磨粒後應該只有一層研磨粒被吸附，但是如果上砂後有多層研磨粒被吸附，如圖7A所示，則需要進行整平，將多層研磨粒藉整平為一層磨粒。在步驟22a的一實施例中，如圖7所示，可以讓在研磨粒區之上砂模組 32與該鍍膜區34之間設置使具有該研磨粒之砂輪基材通過的模具33，模具33具有膜孔，可以使具有研磨粒的砂輪基材通過模具33之後，形成具有均勻厚度的研磨粒層在砂輪基材的表面上。如圖7A~7C所示，在圖7A中，為步驟22後形成具有多層研磨粒320的砂輪基材90。而圖7B則為讓砂輪基材90通過模具33，通過模具33的砂輪基材90表面上只剩下一層研磨粒層320。最後，如圖6A與圖7C所示，再以步驟23對具有研磨粒的砂輪基材90進行鍍膜處理，鍍上一層鍍膜層341，以強化研磨粒320附著於砂輪基材90上的固著效果。在另一實施例中，砂輪基材90內的感應磁區分佈並不以圖7A到圖7C所示的實施例為限制。在另一實施例中，如圖7D至7F，其係以具有如圖3D感應磁區分佈的砂輪基材來進行步驟22a控制該砂輪基材表面之研磨粒的厚度的步驟。要說明的是，除了前述以圖3D的感應磁區分佈的砂輪基材來進行步驟22a之外，其他種感應磁區分佈的砂輪基材，例如圖3E與3F所示，也可以步驟22a來控制該砂輪基材表面之研磨粒的厚度。

如圖6B所示，該圖為本發明之具有研磨顆粒之砂輪的製造方法流程之又一實施例示意圖。本實施例基本上與圖6A相似，差異的是在步驟23之後，更包括有一消磁步驟24。由於具有感應磁區的研磨粒砂輪，在研磨時有可能會吸附切屑，例如：矽(Silicon)，藍寶石(Sapphire)，碳化矽(Silicon Carbide)等，這些切屑會造成研磨粒或對被研磨材料的物理性質產生影響，因此透過步驟24消磁，使得砂輪4在加工研磨時，不會吸附切屑。要說明的是，由於步驟21中磁化所需強度，只需要吸附直徑30μm研磨粒在直徑150~250μm砂輪基材上，而步驟22的上砂製程中，也不會有其他的外力使這些研磨粒脫落，因此完成的研磨粒砂輪上所具有的磁力極弱，要吸附切屑應該不易發生。但是如果要避免吸附切屑的疑慮，可以利用本實施例，來對步驟23所形成的研磨粒砂輪進行消磁。 在一實施例中，消磁的方式可以在步驟23所形成的研磨粒砂輪外加一個電磁線圏施與交流訊號使其瞬間消磁。要說明的是，雖然步驟24係以圖6A所示的流程來作進一步實施例的說明，但在另一實施例中，步驟24的流程也可以應用在圖1所示的流程中。

請參閱圖6C所示，該圖為本發明之具有研磨顆粒之砂輪的製造方法流程之再一實施例示意圖。在本實施例中，基本上與圖6B所示的流程相似，差異的是，本實施例中，在步驟21之前更包括有一步驟20a使該砂輪基材通過一初始感磁區，以進行一磁化動作。該初始感磁區對該砂輪基材進行一初始磁化的程序。要說明的是，雖然步驟20a係以圖6B所示的流程來作進一步實施例的說明，但在另一實施例中，步驟24的流程也可以應用在圖1或圖6A所示的流程中。

請參閱圖8所示，該圖為本發明之具有研磨顆粒之砂輪的製造系統之一實施例示意圖。在本實施例中，該系統3包括有一對電磁鐵31、一上砂模組32以及一鍍膜裝置34。砂輪基材90可以透過輸送裝置，例如：可進行多維運動與轉動的機器手臂或者是夾具沿一方向輸送，輸送之相關技術為本領域技術之人所熟知，在此不作贅述。

在該系統3中的第一段製造程序為感應充磁區，其係由該對電磁鐵單元31所構成的充磁區。本實施例中，在該對電磁鐵單元31之前段更具有一初始充磁單元35，先對砂輪基材90進行預先充磁的程序。初始充磁單元35可以使用電磁鐵或永久磁鐵，來對砂輪基材90進行充磁。要說明的是，初始充磁單元35並非實現本發明之必要元件，可以根據需求設置。該對電磁鐵單元31，設置於該輸送裝置30之一側，其係包括電磁鐵311與312，分別對應設置於該砂輪基材90的兩側。要說明的是，電磁鐵不以一對為實施之限制，例如：複數對，如 圖2C所示或者是奇數個皆可以在本發明之精神上予以實施。電磁鐵311具有螺線圏311a以及一鐵芯311b，同樣地，電磁鐵312具有螺線圏312a以及一鐵芯312b。鐵芯311a與312a的端部具有端部結構310，其係為尖端的結構。當該砂輪基材90通過該對電磁鐵31時，該對電磁鐵31對該砂輪基材90施加一脈衝式感應磁場，使該砂輪基材90上具有複數個相距特定距離的感應磁區MA。形成感應磁區MA的方式係如前所述，在此不作贅述。

如圖9A至9E為本發明之具有研磨顆粒之砂輪的製造系統之電磁鐵產生磁力線之不同實施例示意圖。在圖9A中，本實施的電磁鐵311與312的鐵芯311b與312b結構為C字型或ㄇ字型的結構，由於電磁鐵311與312具有尖端的端部結構310，因此成對的電磁鐵311與312配置可於砂輪基材90徑向產生磁場B1，因此可以在同一截面的徑向產生相反極性的感應磁區MA4與MA5。要說明的是，ㄇ字型的電磁鐵結構，其數量並不以成對配置為限制，在另一實施例中，可以為單一個電磁鐵，或者是多個電磁鐵但是不成對配置在砂輪基材的各側。

在另一實施例中，如圖9B所示，其係為另一種電磁鐵感應砂輪基材產生感應磁區的實施例示意圖。本實施例中，該電磁鐵313是一種C型或ㄇ字型鐵芯313b的電磁鐵，開口向下，因此當電磁鐵313上的線圈313a通電而產生磁場時，其係會沿砂輪基材90的軸向上產生極性相反感應磁區MA6與MA7。要說明的是，本實施例的電磁鐵313雖以一個說明，但是其數量並不以一個為限制，可以根據需求選擇配置的位置或成對配置。此外，在另一實施例中，可以透過改變電流的方向，改變感應磁區MA6與MA7的磁極性。再者，可以透過C型電磁鐵313的數量、配置的位置，以及C形電磁鐵313開口間距以及砂輪基材移動速度來決定感應磁區間的距離與形成的位置。例如，圖9C所示，其係為砂輪基材 之一位置上的剖面示意圖，在本實施例中，基本上與圖9B相近，差異的是為電磁鐵313開口的磁場方向和砂輪基材90的軸向垂直。

另一實施例，如圖9D所示，本實施中，電磁鐵314為具有C字型或ㄇ字型鐵芯314b的結構，其上具有線圈314a。鐵芯314b具有兩尖端的端部結構314c，分別設置在砂輪基材90相對於其截面中心的兩端，兩端部結構314c產生的感應磁場B穿過砂輪基材90徑向截面的中心，而形成如圖2B的感應磁區。圖9E所示的電磁鐵315為具有C字型或ㄇ字型鐵芯315b的結構，其上具有線圈315a。鐵芯315b具有兩尖端的端部結構315c，設置在砂輪基材90的同一側，兩端部結構315c產生的感應磁場B並未穿過砂輪基材90徑向截面的中心，而形成如圖3C至3F的感應磁區，本實施例以感應磁區MA8與MA9示意。要說明的是，圖9B至圖9E的電磁鐵僅以一個作為示意，實際上電磁鐵設置的數量，可以根據形成改應磁區的數目、間隔距離與位置而定。

再回到圖8所示，為了可以控制該電磁鐵31相對於砂輪基材90的位置或方位角度，在本實施例中，每個電磁鐵31設置於精密移動平台37上，每個電磁鐵31可以透過精密移動平台37進行三軸的位移運動和轉動運動，最小解析度可以達1μm來調整電磁鐵的位置或方位。在另一實施例中，也可以是砂輪90透過精密的機械手臂進行三軸的位移運動和轉動運動。該上砂模組32，設置於該對電磁鐵31之一側，該上砂模組32於該砂輪基材90通過時，使每一個感應磁區MA上吸附至少一研磨粒320。本實施例中，上砂模組具有一供砂部321以及一接砂部322。供砂部321用以對通過的砂輪基材90撒出研磨粒320，讓研磨粒320可以附著在感應磁區MA上，多餘的研磨粒再被接砂部322所接收。研磨粒的特徵係如前所述，在此不作贅述。

在本實施例中，為了控制附著在砂輪基材的感應磁區上的研磨粒的高度，在一實施例中，在該上砂模組32與該鍍膜裝置34之間更具有一模具33，用以控制研磨粒320附著在砂輪基材90的高度。在一實施例中，該模具33有一模孔330，提供該砂輪基材90通過，模孔330的尺寸係根據研磨粒320的高度或層數而定，只要讓模孔330中心和砂輪基材90的中心軸對應，就可以精確控制研磨粒的層數。在一實施例中，可以使用雷射指示器及光學影像來校正模孔330與砂輪基材90的中心位置對準。要說明的是，本實施例中模具33，並非必要之元件，其係可以根據需求選擇是否要設置。經過了模具33的調整研磨粒的厚度之後，在該模具33一側具有該鍍膜裝置34，該鍍膜裝置34用以於該砂輪基材上形成一層鍍膜層341，用以強化研磨粒320附著於砂輪基材90的效果。該鍍膜層341的材質係如前所述，在此不作贅述。

要說明的是，在鍍膜裝置34鍍膜過程中，電鍍液343中完全没有放入浮游的鑽石研磨粒的必要，因此本發明可以解決習用技術電鍍液浸蝕研磨粒造成研磨粒老化的問題。此外，由於不需要在電鍍液中放置研磨粒，降低研磨粒所需的成本。此外由於本發明利用感應磁區和上砂模組32使砂輪基材90吸附研磨粒320，因此不需要習用利用電鍍液的技術中，透過依頼微弱的電泳作用，形成研磨粒隨機附著的砂輪，以致可大幅降低現階段製程的主要缺點。又因為在上砂過程中不需要増加電流密度來提高磨粒的附著率，因此與砂輪基材90接合的鎳鍍層比較低的殘留張應力，甚致可達到殘留壓應力，所以預期可増加磨粒與砂輪基材的附著力(Adhesion)，進而可以在研削切割時研磨粒不容易脫落，以增加砂輪使用壽命。

請參閱圖10所示，該圖為本發明之具有研磨顆粒之砂輪的製造系 統另一實施例示意圖。在本實施例中，基本上與圖8相似，差異的是，本實施例在通過鍍膜裝置34之後的一側設置有一消磁單元36，用以對鍍膜裝置34所輸出的砂輪4進行消磁。在一實施例中，該消磁單元36為施與交流訊號的一電磁線圈，使得通過鍍膜裝置34所形成的砂輪4可以通過該消磁單元36，而使砂輪4瞬間消磁。避免砂輪在研磨工件的過程中，有可能會吸附切屑的問題。

以上所述，乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之較佳實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

Claims (11)

1. 一種具有研磨顆粒之砂輪的製造方法，其係包括有下列步驟：提供一砂輪基材，並使該砂輪基材沿一方向輸送；使該砂輪基材通過一感磁區，該感磁區具有至少一電磁鐵，分別設置於該砂輪基材的一側，當該砂輪基材通過該感磁區時，該至少一電磁鐵對該砂輪基材施加一脈衝式感應磁場，使該砂輪基材之一外圍壁面上沿至少一方向上形成有複數個相距特定距離的感應磁區；使具有該複數個感應磁區的砂輪基材通過一研磨粒區，進而使每一個感應磁區上吸附至少一研磨粒；以及使具有該研磨粒之砂輪基材通過一鍍膜區，以在該外圍壁面上形成一層鍍膜層。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有研磨顆粒之砂輪的製造方法，其中，在研磨粒區與該鍍膜區之間更具有使具有該研磨粒之砂輪基材通過一模具，控制該外圍壁面之研磨粒的厚度。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具有研磨顆粒之砂輪的製造方法，其中每一電磁鐵具有一對尖端，用以匯聚磁力線，以磁化該砂輪基材，該尖端之外徑大小可以用以控制磁化區域的大小。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具有研磨顆粒之砂輪的製造方法，其係更包括有一消磁步驟，對該砂輪基材進行消磁。
5. 一種具有研磨顆粒之砂輪的製造系統，其係包括有：至少一電磁鐵，分別設置於沿一方向進行輸送的砂輪基材的一側，當該砂輪基材通過該至少一電磁鐵時，該至少一電磁鐵對該砂輪基材施加一脈衝式感應磁場，使該砂輪基材上形成有複數個相距特定距離的感應磁區；一上砂模組，設置於該至少一電磁鐵之一側，該上砂模組於該砂輪基材通過時，使每一個感應磁區上吸附至少一研磨粒；以及一鍍膜裝置，設置於該上砂模組之一側，該鍍膜裝置用以於該砂輪基材上形成一層鍍膜層。
6. 如申請專利範圍第5項所述之具有研磨顆粒之砂輪的製造系統，其中每一電磁鐵具有一對尖端，用以匯聚磁力線，以磁化該砂輪基材，該尖端之外徑大小可以用以控制磁化區域的大小。
7. 如申請專利範圍第5項所述之具有研磨顆粒之砂輪的製造系統，其中該上砂模組與該鍍膜裝置之間更具有一模具，以提供該砂輪基材通過，該模具用以控制該砂輪基材表面之研磨粒的厚度。
8. 如申請專利範圍第5項所述之具有研磨顆粒之砂輪的製造系統，消磁單元對該砂輪基材進行消磁。
9. 一種具有研磨顆粒之砂輪，其係包括有：一砂輪基材，其係於其軸向上具有一厚度，沿著該厚度方向之外圍壁面上具有周期性排列複數個研磨區；一研磨粒層，其係形成於該複數個研磨區上，每一研磨區上的研磨粒層具有至少一研磨粒；以及一鍍膜層，其係形成於該砂輪基材之表面上，用以増加磨粒與該砂輪基材的附著力。
10. 如申請專利範圍第9項所述之具有研磨顆粒之砂輪，其中，每一個研磨區具有一磁極性，以吸附該研磨區上的至少一研磨粒。
11. 如申請專利範圍第9項所述之具有研磨顆粒之砂輪，其中，每一研磨粒表面具有一導磁性的金屬薄膜層。