TWI667102B - 研磨工具 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種研磨工具，包括一基座、一多孔隙層、以及一多孔洞研磨層，該基座具有一工作面以及一形成於該基座內的流體通道，該流體通道具有一貫穿該工作面的出口側；該多孔隙層設置於該流體通道的該出口側；而該多孔洞研磨層則設置於該多孔隙層之一側以令該多孔隙層夾設於該基座與該多孔洞研磨層之間，據此，不僅可藉由多孔洞研磨層來提升研磨工具的強度及使用壽命，亦可藉由該多孔隙層及該流體通道的設置來提升研磨過程中的流體分布性。

Description

研磨工具

本發明為有關一種研磨工具，尤指一種具有多孔隙結構的研磨工具。

研磨工具一般由粗顆粒的磨料結合基座而形成，廣泛地應用在工件的研磨、拋光或切割作業中。隨著基座樣貌的不同，亦可形成以具有輪狀、盤狀等不同的橫截面樣貌。

當對工件進行研磨、拋光或切割作業時，常常需要對於作業中的表面添注如研磨液或冷卻液體等工作液幫助研磨、拋光或切割作業進行。但許多先前技術中採用額外設置供液裝置或流體通道的技術手段來添注工作液，但為了將就供液裝置或流體通道的設置，產生限制研磨工具操作的靈活性的不利影響。

對此，申請人曾於中華民國專利公告號I583499提供一種具內部供給流體結構的磨盤。該磨盤包含一多孔隙研磨層及一基座，並且安裝在具有複數供液管線的驅動軸上。該磨盤的該基座包括貫穿之複數條通道，該些通道以同心圓狀或放射狀的形式排列，每一通道用於配置該些供液管線，故可藉由控制各通道中流體的供應與否或流量多寡來調整該多孔隙研磨層的研磨面的流體出口量，藉此有效地減緩研磨面之變形以減少修整次數。

意識到研磨過程時流體分布的重要性，申請人亦於中華民國專利公告號I577505提供一種具內部供給流體結構之砂輪。該砂輪安裝在具有供液孔的驅動軸上，包括透水層、多孔隙輪體、多孔隙研磨層、第一不透水層以及第二不透水層。因此，當液體由驅動軸的供液孔導入後，將會藉由離心力經由透水層、多孔隙輪體至多孔隙研磨層，藉此改善流體的分布性。

然而，在上述前案I583499中，金屬基座需進行打洞使供液得以進入該基座，隨後再由該基座直接進入該多孔隙研磨層進行研磨，但在實際操作時卻容易出現流體分布不夠均勻的問題，然而，誠如前文所述，在研磨過程中，流體分布的問題一直是亟待改善的重點；至於I577505雖然透過多孔隙輪體及離心力的搭配而可有效改善流體的分布性，但因流體得藉由中央驅動軸的供液孔導入該砂輪，因此勢必要安裝在具有供液孔的驅動軸方能使用，為美中不足之處。

再者，前述的I583499及I577505的研磨層僅由結合劑及研磨顆粒組成，容易有研磨強度或使用壽命不足的問題產生。雖然在其他公開技術進一步在研磨層的內層或外側額外加入玻璃纖維網以對研磨強度進行補強，但即便如此在研磨強度上仍然不盡滿意。

本發明的目的之一在於解決習知研磨工具的研磨層研磨強度不足的缺點。

本發明的另一目的是為了在研磨工具使用過程中改善流體的分布性。

為了達到上述目的，本發明提供一種研磨工具，包括一基座、一多孔隙層、以及一多孔洞研磨層。該基座具有一工作面以及一形成於該基座內的流體通道，該流體通道具有一貫穿該工作面的出口側；該多孔隙層係設置於該流體通道的該出口側；而該多孔洞研磨層則設置於該多孔隙層之一側，令該多孔隙層夾設於該基座與該多孔洞研磨層之間。

於一實施例中，該多孔洞研磨層具有一蜂巢孔洞結構。

於一實施例中，該多孔洞研磨層具有複數個孔洞結構，該些孔洞結構獨立地具有一為環形或多邊形的孔洞形狀。

於一實施例中，該環形包括圓形或橢圓形；該多邊形包括三角形、四邊形、五邊形、六邊形、或八邊形。

於一實施例中，該多孔洞研磨層包括一金屬材質，且該金屬為鋁。

於一實施例中，該多孔洞研磨層包括一結合層及複數個研磨顆粒。

於一實施例中，該結合層包括一金屬電鍍材料、一金屬燒結材料、一樹脂材料、或一陶瓷材料。

於一實施例中，該金屬電鍍材料包括鎳(Ni)、銅(Cu)、或鉻(Cr)。

於一實施例中，該研磨顆粒包括鑽石、氧化鋁、碳化矽、或立方氮化硼。

於一實施例中，該研磨顆粒為導電性鑽石。

於一實施例中，該基座係一圓盤、一圓輪、或一棒體。

於一實施例中，該流體通道係提供一流體通過，並經由該多孔隙層而至該多孔洞研磨層之一研磨表面。

是以，本發明相較於習知技術所能達到的功效在於：

(1) 相較於習知技術僅由結合劑及研磨顆粒組成的研磨層，本發明藉由該多孔洞研磨層的設置來達到提升該研磨工具的結構強度及使用壽命的效果。

(2) 本發明藉由該多孔隙層及該流體通道的設置，在研磨過程中如研磨液體、冷卻液體、或冷卻氣體等流體得以經由該流體通道先進入該多孔隙層後，再到達該多孔洞研磨層之一研磨表面。故在研磨過程中從該基座內的該流體通道所流出的流體，在經過該多孔隙層的協助下，分布性能夠獲得大幅度的改善。

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：

本實施例以一砂輪作為該研磨工具之實例進行說明，請參考『圖1A』、『圖1B』。

該砂輪包括一圓輪基座10、一多孔隙層20、以及一多孔洞研磨層30，其中，該多孔隙層20係夾設於該基座10與該多孔洞研磨層30之間。

該基座10具有一工作面11，且於該基座10中形成有一用來使流體通過的流體通道12。該流體通道12具有一出口側121，該出口側121貫穿該基座10的該工作面11。上述的流體包括液體或氣體，如切削液、冷卻液體、冷卻氣體等研磨進行所必須或者有助於研磨過程進行的液體或氣體或其組合。

該多孔隙層20設置在該流體通道12的該出口側121。本實施例中，該多孔隙層20的材質可為一陶瓷材料，具體而言，可為至少一選自錳、鐵、銅、鈷、鉻、矽、鎂、鋁、或其組合的氧化物的陶瓷材料，譬如Fe _xO _y、Mn _xO _y、SiO ₂、CaCO ₃及/或MgCO ₃的陶瓷材料，上述材料經燒製之後即產生多孔隙結構。

為了使該流體得以在該多孔隙層20的多孔隙結構中流動，本實施例中該多孔隙層20的一孔隙率可介於5%至80%之間、較佳為30%至50%之間；如以孔徑定義，本實施例中該多孔隙層20的孔徑可介於100 nm至50 mm之間、較佳為5 mm至20 mm之間。

該多孔洞研磨層30設置在該多孔隙層20的一側，該多孔洞研磨層30的材料與形成該多孔隙層20的材料可彼此相同或不同。本實施例的該多孔洞研磨層30包括一結合層31及複數個散布在該結合層31中的研磨顆粒32，該多孔洞研磨層30的該結合層31可為一金屬電鍍材料、一金屬燒結材料、一樹脂材料、或一陶瓷材料材質。當選擇陶瓷材料作為該結合層31時，則該結合層31與形成該多孔隙層20的材料就可相同；若選擇該金屬電鍍材料、該金屬燒結材料、或該樹脂材料作為該結合層31時，則該結合層31與形成該多孔隙層20的材料就不同。

然而，為了強化該多孔洞研磨層30的強度，於本發明一較佳實施例中，該多孔洞研磨層30的該結合層31可為該金屬電鍍材料，於一非限制性實施例中，該金屬舉例可為鎳、銅、或鉻。

該多孔洞研磨層30中的該些研磨顆粒32部分地露出該結合層31以提供研磨效果，具體而言，可選用鑽石、氧化鋁、碳化矽、或立方氮化硼作為該研磨顆粒32。而如選擇以電鍍方式形成該多孔洞研磨層30的時候，考量製程需求，可使用導電性鑽石作為該些研磨顆粒32。

請進一步參考『圖2』。本實施例中，該多孔洞研磨層30具有一鋁質蜂巢孔洞結構。該多孔洞研磨層30包括複數個貫孔33以及介於該些貫孔33之間的複數個研磨壁34，該些貫孔33彼此相互緊密規則排列，而每一該研磨壁34則介於該些貫孔33之間。

為了使該些研磨顆粒32可部分地露出該結合層31，在製作時可選擇先形成包括有該結合層31的結構體後，再於該結合層31上設置該些研磨顆粒32而獲得該研磨壁34；或直接將形成該結合層31之材料與該研磨顆粒32混合後，再形成為該研磨壁34。

本實施例中，該研磨壁34可為單層結構，但也可以為多層結構，使用時可以依需求調整而沒有特別限制。

關於含有該些貫孔33的該多孔洞研磨層30的製造方法，請搭配參考『圖3A』至『圖3C』，其中，『圖3A』的該多孔洞研磨層30具有雙層結構；『圖3B』的該多孔洞研磨層30具有三層結構；『圖3C』的該多孔洞研磨層30具有單層結構。

以本實施例具有鋁蜂巢孔洞結構的該多孔洞研磨層30為例，可先取一鋁材質的蜂巢網，且該蜂巢網的孔洞間具有一載體牆35。在該載體牆35上經電鍍或其他適當方式形成該結合層31後，使該些研磨顆粒32透過該結合層31固定於該載體牆35並露出而作為該研磨壁34，此時，該多孔洞研磨層30可為具有「該研磨壁34(含有該研磨顆粒32之該結合層31)/該載體牆35」之雙層或「該研磨壁34(含有該研磨顆粒32之該結合層31)/該載體牆35/該研磨壁34(含有該研磨顆粒32之該結合層31)」之三層結構，且該結合層31之材質可與鋁材質之該載體牆35彼此相同或不同；或者，可將一膠層設置於一作為暫時基板之鈦基板上，該膠層可為一具有貫孔33之膠層，再利用一電鍍方式將一電鍍層形成於膠層內的模孔，並使該電鍍層作為該結合層31，部分地覆蓋預先佈設於該膠層之內的該些研磨顆粒32，並於完成後移除該膠層及該作為暫時基板之鈦基板以直接地由該電鍍層構成該貫孔(圖未示)及該研磨壁34而形成為該多孔洞研磨層30，此時，該多孔洞研磨層30為僅包括該研磨壁34的單層結構；又或者，先提供一具有複數個規則排列的正六邊形狹縫的模板，將一固定材料與該研磨顆粒32形成於該多邊形狹縫之中，如此一來，當移除該模板後，該固定材料即形成該結合層31，且該結合層31之兩側上均附著有該研磨顆粒32而作為該研磨壁34，此時，該多孔洞研磨層30為僅包括該研磨壁34的單層結構。

附帶一提的是，本實施例係以一規則排列的正六邊形蜂巢狀結構作為舉例說明，然除了上述的正六邊形蜂巢狀結構外，該貫孔33的橫截面亦依需求而可各自獨立地為環形或多邊形，譬如，三角形、四邊形、五邊形、八邊形、圓形、橢圓形、或為上述形狀之任意組合。

如此一來，在進行研磨過程中，諸如研磨液體或冷卻液體等流體得以經由該基座10的該流體通道12先進入該多孔隙層20後，再到達該多孔洞研磨層30之一研磨表面。故從該流體通道12所流出的流體，在經過該多孔隙層20的協助下，分布性能夠獲得大幅度的改善。

除了上述優點外，在進行研磨時，主要由該多孔洞研磨層30中含有研磨顆粒32的該些研磨壁34進行研磨；至於該些貫孔33則作為供給該研磨液體、該冷卻液體或氣體的通道，而在使用研磨液的情況時，研磨液中所包括的顆粒具有拋光的效果，使該些貫孔33產生輔助研磨的效果，可視為輔助研磨層。因此，本發明的研磨工具具有研磨、拋光的雙重效果。

以上係以砂輪為例，此時該基座10為一圓輪。但本發明的研磨工具並不僅限於此，舉例來說，當該基座10為一棒體時，可獲得一如『圖4A』至『圖4B』的磨棒(圓棒基座)，其中『圖4A』和『圖4B』則分別為上述磨棒的立體圖以及剖面示意圖。而當該基座10為一圓盤時，則可製得如『圖5A』、『圖5B』所示的磨盤。

『圖4A』至『圖4B』的磨棒以及『圖5A』至『圖5B』的磨盤均包括該基座10、該多孔洞研磨層30、以及夾設於該基座10與該多孔洞研磨層30之間的該多孔隙層20。關於該多孔隙層20以及該多孔洞研磨層30的材質與結構如前文所述，在此不另贅述。

以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅爲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。

10‧‧‧基座

11‧‧‧工作面

12‧‧‧流體通道

121‧‧‧出口側

20‧‧‧多孔隙層

30‧‧‧多孔洞研磨層

31‧‧‧結合層

32‧‧‧研磨顆粒

33‧‧‧貫孔

34‧‧‧研磨壁

35‧‧‧載體牆

『圖1A』，為本發明一實施例的砂輪的示意圖。 『圖1B』，為本發明一實施例的砂輪的剖面示意圖。 『圖2』，為『圖1A』的多孔洞研磨層的放大示意圖。 『圖3A』，為本發明一實施例中『圖2』的部份放大示意圖，其多孔洞研磨層具有雙層結構。 『圖3B』，為本發明另一實施例中『圖2』的部份放大示意圖，其多孔洞研磨層具有三層結構。 『圖3C』為本發明又一實施例中『圖2』的部份放大示意圖，其多孔洞研磨層具有單層結構。 『圖4A』，為本發明一實施例的磨棒的立體示意圖。 『圖4B』，為本發明一實施例的磨棒的剖面示意圖。 『圖5A』，為本發明一實施例的磨盤的立體示意圖。 『圖5B』，為本發明一實施例的磨盤的剖面示意圖。

Claims (11)

1. 一種研磨工具，包括：一基座，該基座具有一工作面以及一形成於該基座內的流體通道，該流體通道具有一貫穿該工作面的出口側；一多孔隙層，該多孔隙層係設置於該流體通道的該出口側；以及一多孔洞研磨層，該多孔洞研磨層設置於該多孔隙層之一側，令該多孔隙層夾設於該基座與該多孔洞研磨層之間，其中，該多孔洞研磨層包括一結合層及複數個研磨顆粒，且該研磨顆粒包括鑽石、氧化鋁、碳化矽、或立方氮化硼。
2. 如申請專利範圍第1項所述之研磨工具，其中，該多孔洞研磨層具有一蜂巢孔洞結構。
3. 如申請專利範圍第1項所述之研磨工具，其中，該多孔洞研磨層具有複數個孔洞結構，該些孔洞結構獨立地具有一為環形或多邊形的孔洞形狀。
4. 如申請專利範圍第3項所述之研磨工具，其中，該環形包括圓形或橢圓形；該多邊形包括三角形、四邊形、五邊形、六邊形、或八邊形。
5. 如申請專利範圍第2項所述之研磨工具，其中，該多孔洞研磨層包括一金屬材質。
6. 如申請專利範圍第5項所述之研磨工具，其中，該金屬為鋁。
7. 如申請專利範圍第1項所述之研磨工具，其中，該結合層包括一金屬電鍍材料、一金屬燒結材料、一樹脂材料、或一陶瓷材料。
8. 如申請專利範圍第7項所述之研磨工具，其中，該金屬電鍍材料包括鎳、銅、或鉻。
9. 如申請專利範圍第1項所述之研磨工具，其中，該研磨顆粒為導電性鑽石。
10. 如申請專利範圍第1項所述之研磨工具，其中，該基座係一圓盤、一圓輪、或一棒體。
11. 如申請專利範圍第1項所述之研磨工具，其中，該流體通道係提供一流體通過，並經由該多孔隙層而至該多孔洞研磨層之一研磨表面。