[发明专利]一种复合结合剂砂轮修整装置及方法

说明书

本发明公开了一种复合结合剂砂轮修整装置及方法，包括有高精度转台和控制系统，高精度转台两侧的上方分别设置有电火花修整模块和超声修整模块，电火花模块包括Z1直线电机、X1轴直线电机、脉冲电源、电极电机、电极、第一光栅尺和第一激光测位仪。本发明首先由脉冲电源对复合结合剂砂轮进行高温放电、碳化，但复合结合剂中的陶瓷材料、耐磨无机填料熔点高、碳化粘连，经电加工后碳化残渣粘连不易抛除；随后运用超声方式的空化现象对复合结合剂砂轮块端面的碳化粘连层进行抛除，随后再进行进一步电加工修整，电加工为非接触加工。本发明解决了复合结合剂砂轮因加工产生的砂轮掉块，产生内裂纹、加工发热破坏内部结构的问题。

技术领域

本发明涉及砂轮修整技术领域，尤其涉及一种复合结合剂砂轮修整装置及方法。

背景技术

目前，超硬砂轮是以金刚石、CBN做为主要介质的修整工具，在工业中发挥着至关重要的作用。主要分为：树脂结合剂、陶瓷结合剂、金属结合剂及电镀砂轮等。每种结合剂有着特有的属性，其中，结合金属结合剂砂轮具有高强度、成形性好、耐磨性好、工作寿命长、耐高温、导热性好，但自锐性差、保持力不高、难修整、易烧工件；陶瓷结合剂有着磨削效率高、自锐性好、耐高温，但结合剂本身强度低、结合剂与金刚石界面结合强度低等特点。随着工业的日益发展，在运用超硬砂轮的过程中，发现传统结合剂的砂轮不能够满足实际工业对加工工件的效率、粗糙度、TTV等的要求。因此，近几年，相关技术人员结合陶瓷结合剂和金属结合剂的优点，研制出了一系列陶瓷、金属复合结合剂的砂轮，在一定程度上有着陶瓷结合剂自锐性高、磨削效率高、磨削精度高的特点，同时又保持了金属结合剂高强度、高硬度、高韧性、对金刚石把持力高、耐磨性高、寿命长的特点。复合结合剂在蓝宝石晶圆、硅晶圆、碳化硅晶圆、砷化镓晶圆、锗晶圆等材料的加工方面展现了优良的特性。

金属结合剂主要采用电火花加工、EILD、超声等修整加工方式；陶瓷结合剂砂轮主要采用传统磨削的方式。复合结合剂主要采用铜锡等金属粉及高温陶瓷、耐磨无机填料等低温烧结而成，微观状态主要呈现金属和陶瓷嵌套三维网格，有着硬脆、疏松、孔隙大等特点。经试验研究，采用电加工等方式进行加工时，表面因存在耐高温、耐磨陶瓷出现蜂窝状粘连物，后续无法进行排除，无法进一步加工；若采用磨削方式加工，易将硬脆、疏松的砂轮块撞裂或产生内裂纹等缺陷，同时加工效率低下。因此，需要开发一种针对复合结合剂砂轮无损、高效的修整加工方式。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合结合剂砂轮修整装置及方法，能够实现蓝宝石、硅片、碳化硅、砷化镓、锗晶圆等用复合结合剂砂轮的修整，解决了复合结合剂砂轮因硬脆、疏松等特点产生的加工效率低、易造成砂轮掉块，产生内裂纹、加工发热破坏内部结构的问题。

本发明采用的技术方案为：

一种复合结合剂砂轮修整装置，包括有高精度转台和控制系统，所述的高精度转台两侧的上方分别设置有电火花修整模块和超声修整模块，所述的电火花模块包括Z1直线电机、X1轴直线电机、脉冲电源、电极电机、电极、用于测量Z1直线电机实际位置的第一光栅尺和用于测量待加工件实时高度的第一激光测位仪，电极通过电极电机固定设置在Z1直线电机的输出轴上，Z1直线电机固定设置在X1轴直线电机的输出轴上，所述的脉冲电源的正极与电极相连，负极与待加工件连接；

所述的超声修整模块包括Z2直线电机、X2轴直线电机、超声波发生器、超声波振头、用于测量Z2直线电机实际位置的第二光栅尺和用于测量待加工件实时高度的第二激光测位仪；所述的超声波振头固定在Z2直线电机的输出轴上，Z2直线电机固定设置在X2轴直线电机的输出轴上，超声波发生器的输出端连接超声波振头输入端；

所述的第一激光测位仪、第二激光测位仪、第一光栅尺、第二光栅尺的输出端分别连接控制系统的输入端，控制系统的输出端分别控制连接Z1直线电机、X1轴直线电机、脉冲电源、电极电机、Z2直线电机、X2轴直线电机、超声波发生器和高精度转台的控制输入端。