專利名稱：用于精加工玻璃的單次使用的磨邊輪的制作方法
技術領域：
本申請對在2007年7月10日提交的美國申請?zhí)?1/775， 269要求優(yōu)先權，該申請的傳授內容通過弓I用將它們的全部結合在此。 本發(fā)明總體上涉及研磨工具并且更具體地涉及在邊緣研磨和/或精加工中使用的研磨工具。
背景技術：
用來對平面玻璃(在此還稱之為板玻璃)(如用在汽車的、建筑的、家具的、以及許多用具工業(yè)中的那些)的邊緣磨輪廓和/或切角的含金剛石的磨輪的用途是眾所周知的并且典型地是由于安全及裝飾的兩個原因而進行的。現(xiàn)有技術的磨輪包括一個異型的、粘結的磨料基體，它被布置在輪周邊的一個凹陷中(例如，見美國專利號3，830，020、4，457， 113以及6， 769， 964，它們中的每一個都通過引用全文結合在此)。 現(xiàn)有的金剛石平面玻璃磨邊輪要求對它們的形式進行后移或修整以充分地利用由熱壓或冷壓的以及燒結的粉末金屬壓實物所提供的金剛石深度。金剛石部分的形式的這種修整能夠在金剛石輪的使用壽命中發(fā)生高達8次，同時有不可避免的附加的成本。此類常規(guī)磨邊輪的形式一般屬于三類中之一 圓邊加工、接縫、以及雙彎曲類型。也做成其他更復雜形狀的邊緣，如"三重瀑布"或"三重彎曲"，主要用于玻璃桌面。
存在著與修整邊緣研磨工具相關的多個未解決的問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個實施方案提供了一種用于對一個玻璃板的一個邊緣成形的單次使用的研磨工具。該工具包括一個輪，該輪被配置為與一個軸桿接合(該輪具有一個旋轉軸線)；以及沿該輪的一個周邊延伸的一個異型的凹陷，該異型的凹陷具有的一個外形對應
于該玻璃板的一個希望的邊緣外形(例如，u-形、v-形、或籃-形)。 一個多層粘結的磨料
被布置在該異型的凹陷里，并且以一個基本上均勻的厚度沿著該預定的周邊以可共形地布置，由此為該多層粘結的磨料提供一個磨料外形，該磨料外形被配置為當該工具圍繞軸線旋轉時將該希望的邊緣外形給予該玻璃板。例如，該多層粘結的磨料可以是自由燒結的?？商娲兀摱鄬诱辰Y的磨料可以是在一個拼合模具中熱壓的或熱精壓的。該輪能夠被可去除地接合在該軸桿(它可被包括或可能不包括在該工具中)上。在一個具體實施方案中，該輪和該軸桿具有整體構造。例如，該輪可以是由多種材料，如鋁合金類、鎂合金類以及鐵合金類制造的。可替代地，該輪或其至少一部分可以是非金屬的(例如，復合材料或聚合物)。也可使用包括多種材料的混合輪(例如，包括金屬的和非金屬的部分)。在一個具體實施方案中，該粘結的磨料包括布置在一個基體中的一種超級磨料顆粒。在一個這樣的例子中，該超級磨料顆粒包含一個粒度分布，其范圍是從大于或等于約2微米，并且小于或等于約300微米。在另一個這樣的例子中，該超級磨料顆粒包含一個粒度分布，其范圍是從大于或等于約20微米，并且小于或等于約200微米。例如，該基體可以是大于或等于約5體積百
4分比的超級磨料顆粒，并且小于或等于約25體積百分比的超級磨料顆粒。該基體可包括金屬的、有機的、樹脂的、和/或玻璃化的粘合劑。在一個具體的例子中，該基體是一個金屬粘合基體，它包括金剛石。該金屬粘合劑可包括，例如，青銅、銅、鋅、鈷、鐵、鎳、銀、錫、鋁、銦、磷、銻、鈦、鎢、鋯、鉻、鉿、以及它們的氫化物類、合金類和混合物類。在一個具體的這樣的例子中，該金屬粘合劑包括一種青銅合金以及選自下組的一種材料，該組的構成為鈷、鐵、鎢、以及它們的混合物和合金?？商娲?，該金屬粘合劑包括一種鎳-鉻合金。在一個具體的這樣的例子中，該金屬粘合劑包括一種鎳_鉻合金以及選自下組的一種材料，該組的構成為鈷、鐵、鎢、以及它們的混合物和合金。該輪可具有一個直徑，例如，范圍從大于或等于約75毫米，并且小于或等于約300毫米。 本發(fā)明的另一個實施方案提供了一種用于成形一個玻璃板的一個邊緣的方法。該方法包括在一個研磨機上安裝一個單次使用的研磨工具。該單次使用的研磨工具包括一個輪，該輪被配置為與一個軸桿相接合(該輪具有一個旋轉軸線)；以及沿該輪的一個周邊延伸的一個異型的凹陷，該異型的凹陷具有的一個外形對應于該玻璃板的一個希望的邊緣外形。 一個多層粘結的磨料被布置在該異型的凹陷里，并且以一個大體上均勻的厚度沿著該預定的外形以可共形地分布，由此為該多層粘結的磨料提供一個磨料外形，該外形被配置為當該工具圍繞該軸線旋轉時將該希望的邊緣外形給予該玻璃板。當該單次使用的研磨工具在該研磨機上圍繞該軸線旋轉時，該方法通過將該玻璃板的邊緣施加在該多層粘結的磨料上而繼續(xù)。在一個這樣的實施方案中，通過一旦該磨料外形落在與該希望的邊緣外形相關的尺寸規(guī)格(例如像邊緣倒圓度、邊緣堅銳度、和/或邊緣精加工)之外即丟棄該研磨工具而使該方法得以繼續(xù)。 本發(fā)明的另一個實施方案提供了一種用于制造精加工玻璃的單次使用的磨邊工具的方法。該方法包括提供一個輪，該輪具有一個旋轉軸線、以及沿該輪的一個周邊延伸的一個凹陷，該凹陷具有的一個外形對應于一個玻璃工件的一個希望的外形。該方法繼續(xù)沿該外形以可共形地布置一個多層次的糊和/或磨料帶以及粘結劑、并且把熱量和/或壓力施加于該糊和/或帶上以形成一個多層粘結的磨料，該多層粘結的磨料具有一個磨料外形，該磨料外形被配置為當該工具圍繞該軸線旋轉時將該希望的邊緣外形給予該玻璃工件。在施加熱量和/或壓力之前，該方法可進一步包括將一個模板施加在該糊/帶上以便為該糊提供沿著該外形的一個基本上均勻的厚度。例如，施加熱量和/或壓力可包括自由燒結該糊/帶。可替代地，施加熱量和/或壓力可包括在一個拼合模具中熱壓或熱精壓該糊/帶。 在此描述的這些特征和優(yōu)點不是全面包涵性的，并且具體地講，許多另外的特征和優(yōu)點由于附圖、說明書、以及權利要求對于本領域的普通技術人員將是清楚的。此外，應注意，用在本說明書中使用的語言已經被選擇為主要為了可讀性和指導的目的，并且不限制本發(fā)明主題的范圍。


圖1A是一個現(xiàn)有技術研磨輪的示意性圖示；
圖1B是一個現(xiàn)有技術研磨輪的示意性圖示； 圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的一個研磨工具的截面圖示；
圖2B是圖2A的研磨工具的一部分在放大比例上的截面圖示； 圖3A是本發(fā)明的一個研磨工具的另一個實施方案的與圖2B類似的視圖；并且 圖3B是本發(fā)明的一個研磨工具的另一個實施方案的與圖2B和圖3A類似的視圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的實施方案包括研磨工具以及相關的用在邊緣研磨一個工件中的技術，如用在不同應用(包括汽車窗、建筑或裝飾、家具、以及用具)中的板玻璃。
概述 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案配置的研磨工具著手解決不同的與修整邊緣研磨工具相關的未解決的問題，如因為生成工藝變更所引起的改變而與輪性能的退化相關的那些問題。具體地講，經修整的工具顯示出在具有固定的發(fā)動機每分鐘轉數(shù)(RPMs)的機器上的減小的表面速度。例如，在通過7次修整之后在直徑上減小了 (其每一次徑向地消耗約0.030")的一個150mm直徑的輪將以每分鐘5028表面進給量(sfm)旋轉，這對比初始的5412sfm(輪的速度減少7% )，由此損害了該磨邊輪既維持線速度又維持表面精加工的能力。另外，一般固定了冷卻劑保護套，意味著隨著每次輪修整將在到達研磨區(qū)域的冷卻劑的量上存在一些變化。同樣，輪的設置變得更加難以進行，因為該輪的直徑以及該形式的軸向位置均從一次修整到另一次修整而偏移。而且，在單獨的玻璃加工車間或者商業(yè)的修飾公司在滿足一個工具的最初限定的形式的能力上存在變化。 通過使用根據(jù)本發(fā)明的原理配置的一個單次使用的磨邊輪可以實現(xiàn)更大的過程控制以及更低的維護費用。在一個具體的實施方案中，在第一次修整之前，為一個邊緣修整工具配備了用于研磨一個輪的第一次運行的等效量所要求的最小的量的磨料，它典型地是用于4mm厚度的玻璃的100， 000到300， 000線性英寸。對于這樣一個第一次運行足夠厚的一個共形的磨料層被支撐在具有適當?shù)谋砻鎺缀涡螤畹囊粋€芯部上。例如，該芯部可以是由鐵或其他適合的材料(例如，鋁或非金屬的復合材料)制成的，并且將它的預先形成的周邊形狀(例如，如一個U、 V、和凹缽形狀)給予該磨邊工具的磨料表面幾何形狀，這進而將該形狀給予工件的邊緣。當使用一種低熔點的芯部材料如鋁時，例如，該磨邊輪的磨料部分被可以被制為在一個鋼芯部(或可以經受高加工溫度的其他適合的材料)上的一個環(huán)。然后將該磨料環(huán)隨后附加在一個鋁或其他低熔點芯部上(例如，使用環(huán)氧樹脂或銅焊)?？商娲兀梢允褂糜糜诒３帜チ仙暗[(例如，超級磨料，如金剛石)的一種低溫金屬粘合劑(例如，銅焊組合物或其他適合的低溫粘合劑)，其中該金屬粘合劑在低于鋁的熔點的溫度下是可加工的。對于其他的低熔點芯部材料(例如，聚合物芯部)。 在任何情況下，例如，該支撐的共形磨料層可以是可使用，如同在在一種磨邊機上(例如，具有整體構造的的輪，它包括在該輪的一個預成形的周邊上的共形的磨料層)。可替代地，該支撐的共形磨料層可以作為一個環(huán)被結合在一個注射模制的壓鑄件中或夾入或另外整合在一個輪組件中(例如，金屬環(huán)，它包括在該環(huán)的一個預成形的周邊上的共形磨料層、并且被合并在一個輕型鋁合金輪本體結構的一個注射模制的壓鑄件中)。
在本發(fā)明的一個實例實施方案中，一個單次使用的研磨輪包括一個輪部分，該部分具有沿著該輪部分的周邊環(huán)圓周地延伸的一個 型的凹陷(例如，如一個U、 V或凹缽形狀)。 一個多層粘結的磨料(例如，磨料顆粒與粘合劑材料的3-維基體、或多層的磨料帶)以一個均勻的厚度沿該異型的凹陷可共形地涂覆或以另外的方式施加。該輪部分是由一個軸桿部分支撐的，該軸桿部分能夠被可去除地連接在該輪部分上，或與該輪部分形成整體。該軸桿部分包括一個有螺紋的端部或其他的適合的方式用于連接在一個常規(guī)的研磨機上。應注意，在此使用的術語"單次使用的"是旨在描述以下的使用周期，即延續(xù)直到一個邊緣研磨工具的使用壽命中的需要修整時的時間點。應進一步注意，這個使用周期可發(fā)生在多個研磨階段上，這與一個單一 的研磨階段相反。 本發(fā)明不同的實施方案有利地提供了一種相對價廉的工具，該工具可以經濟地被用在邊緣研磨片玻璃，并且然后在一個單次使用之后丟棄或者回收。此外，可以避免與修整的工具相關的問題，如在具有固定的RPM的機器上的減小的表面速度、從固定的冷卻劑擋板傳送不一致的冷卻劑、以及由輪直徑和工具形式的軸向的位置中的偏移所必須進行的相對困難的輪設置。 如在此使用的術語軸桿是指一個裝置，該裝置連接一個研磨機的轉軸或輪軸，并且在該裝置上安裝了一個工具(如一個切削、研磨或拋光輪)用于如典型的做法來給予旋轉運動。 一個整體的軸桿是指這樣一個軸桿，它是這個工具的一個整體的部分，這樣一個研磨輪和軸桿具有一個整體構造。術語邊緣研磨是指一個研磨操作，其中一個工件，如片玻璃，將通過研磨其邊緣來成形(例如，拋光、修飾和/或切角)。
輪構造 圖1A和1B展示了常規(guī)的研磨工具50、50'的例子，它們典型地包括可安裝(例如，通過螺栓固定)在一個軸桿30、30'上的一個研磨輪20、20'。總的來說，在圖1A和1B中展示的這些特征還可以被用在本發(fā)明的不同的實施方案中，如將被進一步說明。研磨輪20、20'典型地包括一種布置在其上的粘結的磨料26。研磨輪20、20'典型地包括一個扁平的、環(huán)狀的本體部分22、22'，該本體的周邊是徑向地在內部切槽(例如，圍繞中心平面)以提供一個環(huán)狀的凹陷24，該凹陷容納粘結的磨料26并用作為其支撐結構。粘結的磨料26包括一個U或V形外形28，該外形是研磨的或以其他方式在其中制造的，它被復制在玻璃上。這個構造的輪由于它們的外形28通常被稱為'圓邊'研磨輪。研磨輪20、20'典型地通過使用凸緣40、40'被安裝在軸桿30、30'上，該凸緣用來將操作應力從中心孔分散開。
研磨工具50、50'典型地被用來使片玻璃成形，如用在汽車、家具、建筑、以及用具類的片玻璃。研磨輪20、20'被周期性地修整(例如，使用一種氧化鋁磨料棒)以再次暴露磨料顆粒并且從該輪的表面上去除任何壓入的玻璃細屑。當外形28已經被嚴重地磨損而超出了公差，或產生邊緣碎裂(當外形28變得弱時通常觀察到邊緣碎裂)時，該輪被去除并且通過，例如，用一個碳化硅輪進行形式研磨或由電子放電機加工(EDM)來修整。在修整過程中，輪20、20'典型地被從軸桿30、30'上去除。 應注意，常規(guī)的邊緣研磨工具典型地使用一個鋼環(huán)和一個芯部來制造。該芯部的周邊是用磨料粘合粉末來填充的并且將該鋼環(huán)放置在頂部上。然后過量的鋼通過機加工被去除以暴露該磨料粘合層。然后刻出或以其他方式在該磨料粘合層中機加工(例如，經過研磨或者EDM) —個幾何形狀的外形。由于模壁以及在該磨料粘合層之中的內部摩擦，在常規(guī)磨邊輪中的在橫跨該輪的軸向厚度上的粘合機械特性(如硬度)也存在變化。顆粒結構是在該軸向方向上定向的。 本發(fā)明的實施方案通過使用一個具有與磨料粘合層一致的預先異型的凹陷的輪消除了對在該磨料粘合層之內刻出一個外形的需要，這將通過參考圖2A-B和3A-B來討論。 此外，本發(fā)明的不同的實施方案具有更均勻的特性，因為通過使用液相燒結消除了模壁摩 擦并且減小了內摩擦。在一個這樣的具體例子中，在其中保持磨料的粘合劑是一種鎳-鉻 合金，它被配備有填充劑以提供某些希望的磨損特性。典型地維持在62. 5/37. 5的最大值 的粘合劑-磨料的按體積計的比值可以被進一步改變(更高的濃度)，以便提供更多孔的產 品，這樣它適合用于一個玻璃化的邊緣研磨輪。在這樣一個應用中，例如，該粘合劑-磨料 按體積計的比值可以是大約90/10。按照希望可以利用常規(guī)的孔誘導技術(例如，使用犧牲 的孔誘導劑類，它們可以在加工過程中燒毀，或使用加工時幸存并且保持在完成的工具中 的孔誘導劑類，或使用顆粒和粘結劑的附聚物，它們抑制緊密的填裝密度)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的實施方案配置的輪可以在處于控制的條件下形成外形以幫助 阻止由在該領域內的或其他與修整過程相關的不夠準確的操作引起的不規(guī)則性。這種單次 使用的輪可以被機械地固定在一個軸桿30、30'上(例如，用一個凸緣40、40')，如圖1A、1B 所示?？商娲?，其他實施方案可以包括整體的軸桿，如將參考圖2A討論。這些替代實施 方案可以消除任何在該軸桿與輪之間的不同心以進一步減小或消除瞬時的邊緣碎裂和其 他與在該輪與軸桿之間的一個非同心連接相關的問題。這個替代的方法還消除了維持相對 地昂貴的多次使用的軸桿的一個供給的需要。這樣，本發(fā)明的不同的實施方案可以既減少 資金成本又減少操作費用。為了方便，本發(fā)明的實施方案將被示出和描述為具有整體的軸 桿，應該理解，其描述也適用于那些使用機械緊固的軸桿的實施方案。 現(xiàn)在參見圖2A，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案配置的一個研磨工具。如從圖 中可以看出，研磨工具100包括一個輪部分110，該輪部分具有一個本體120，該本體具有沿 著它的一個周邊延伸的一個異型的凹陷125。凹陷125的整體外形對應于有待研磨的玻璃 板或其他工件的一個所希望的邊緣外形。 一個多層粘結的磨料130以一個基本上均勻的厚 度沿著該異型的凹陷125可共形地布置(例如，通過原位自由燒結或其他適合的方法，如將 進一步討論)。粘結的磨料130因而用作輪部分110的磨料裝置，而異型的凹陷125用作粘 結的磨料130的支撐裝置。 該構造允許一個多層粘結的磨料130具有一個磨料外形128(在此還稱為一個異 型的研磨表面)，它被加工成預定的尺寸規(guī)格的尺寸和形狀以在操作過程中將希望的外形 給予玻璃板或其他工件的邊緣。此外，粘結的磨料130的均勻的厚度是預定的以通過提供 足夠的厚度來提供一個單次使用，以只要磨料外形128保持在該前面提到的尺寸規(guī)格中即 基本上防止凹陷125在研磨操作過程中暴露于玻璃?？偟膩碚f，一個單一層的粘結的磨料 是不適當?shù)模驗檫@樣的一層將不能提供對于異型的凹陷125足夠的界面并且也許還易于 鑿出痕跡而將裸露的本體120暴露給工件。這并不是直觀的，因為存在許多的單層金屬粘 合磨料制品，它們可以成功地用在其他應用中，如粗研磨金屬工件。應當理解，根據(jù)本披露， 不同的研磨應用是各自與許多必須考慮到的挑戰(zhàn)相關聯(lián)的，其中某些挑戰(zhàn)甚至是難于識別 的更不必說解決。 —旦磨料外形128被使用到超出公差的程度(或者以其他方式確定為是失去效能 的)，輪100被簡單地去除并且丟棄(例如，回收)并且換一個新的輪IOO。使用具有一個 預先異型的凹陷125的本體120(與自由燒結技術相結合以固定一個多層粘結的磨料130) 有效地使本體自身能夠用作磨料130的一個模具并且自動地給予磨料外形128。這有利地趨向于相對于常規(guī)的邊緣研磨輪更低的制造成本，邊緣研磨輪一般依賴多個不連續(xù)的模具 以及相當復雜的機械操作以提供必需的磨料外形。在多個替代實施方案中，多層粘結的磨 料130可以在一個"拼合"模具中被熱壓或熱精壓(這相對于自由燒結)。可以使用一個拼 合模具以便從該模具中去除輪，尤其當這個輪具有在它里面的一種形式，這阻止它以其他 方式取出。熱壓法總體上指同時施加熱和壓力以使該產品致密。例如，熱壓可能會在在一 個鋼模具中如果溫度是低于45(TC，與在更高溫度(例如，45(TC到IIO(TC )的一個石墨模 具中進行。在熱精壓的情況下，包含粘合粉末的磨料(例如，金剛石)填充一個適合的模具 (例如，鋼)，然后它在一個加熱爐里(例如，在50(TC與75(TC之間)被加熱。然后在熱的 情況下將帶有磨料粘合粉末的模具取出，同時在鄰近該加熱爐的一個壓機中增密。假定一 個鋼模具，對于熱精壓在加工溫度上存在限制，因為鋼在高過75(TC時趨于軟化。
此外，使用一個整體的軸桿150和輪110的組合的本發(fā)明的實施方案可以通過消 除需要在它們之間保持嚴密的制造公差來進一步減少制造成本。相對于彼此機械地緊固的 不連續(xù)部件這樣的整體構造提供了增強的結構完整性。因此，整體構造可以使用相對價廉 的材料。更進一步，因為工具100是為僅單次使用設計的并且不需要經受與重復使用相關 的疲勞，與在其他情況下的要求相比輪部分110(和整體的軸桿150，假若如此裝備的話)可 以用堅固度更低的材料制造，包括相對價廉的塑料或復合材料。此外，應注意，軸桿150和 輪部分110可以使用令它們容易回收的材料和/或構造技術(如通過嵌入新的粘結的磨料 130進入到異型的凹陷125中)來制造。然而，應注意，本發(fā)明的替代實施方案可以用常規(guī) 的組件和材料制造，而不要求一個整體構造或特殊的材料。 異型的凹陷125(以及相應地，磨料外形128)典型地是U、V或籃-狀，但是可以基 本上包括任何形狀，包括在片玻璃上那些必需提供的斜面、切角、彎曲、平面、棱以及類似的 邊緣模式。 一個磨料外形128根據(jù)該玻璃的被研磨的厚度變化并且可以由一個寬度(W)、深 度(D)、以及曲率半徑(R)來定義，如在圖2B中所示的。一個標準外形，它趨向于提供一個相
對長的使用壽命并且滿足如以下定義的良好的邊緣品質:『=2^"(2及—")，其中寬度(W) 等于工件(例如，玻璃)厚度加上0.5毫米，并且最小的曲率半徑(R)是近似等于玻璃厚度 除以2。 對于許多應用，一個更好的表面光潔度可以通過使用一個籃狀外形來實現(xiàn)W/2 二RCos(a/2)-(R-D)Tan(a/2)，其中a是夾角(在該籃子的截頭_圓錐的邊緣之間)并且范 圍是從約50到約60度，并且R是該籃子的底部的曲率半徑。V-形128'和籃-形128"磨 料外形分別在圖3A和3B中示出。 一旦確定了磨料外形128、128'、128"的希望的幾何形狀， 然后就可以確定異型的凹陷125、125'、125"的幾何形狀以容納那些磨料外形12S、128'、 128"，連同在其中的一個預定的磨料130的厚度。 如先前提到的，并且如在圖2A的實施方案中所示，單次使用的研磨工具IOO包括 與輪部分110以及本體120成整體的一個軸桿部分150。因此，軸桿部分150充當軸桿裝 置用于將旋轉運動從一個研磨機給予輪部分110。軸桿部分150可包括一個帶螺紋的端部 160或其他適合的裝置用于連接在一個研磨機上。軸桿部分150和輪部分110可以基本上 是由任何材料(例如，一種鐵合金如工具鋼、或一種相對輕型的材料如鋁合金類和鎂合金 類、或對于給定的應用有適合的強度的一個非金屬復合材料、或一個組合)制造。 一個相對 輕型的工具在使用過程中可以有利地減小功率消耗并且在驅動轉軸和其他研磨機部件上導致更小的磨損。 一個輕型的工具還趨于相對容易地從該研磨機上安裝和卸載。此外，應 注意，包括一個鋁本體的在該研磨工具與該研磨機之間的一個配合面上帶有一個硬化的鋼 插入件的研磨工具也可以是令人希望的，因為它供給具有一個高度耐磨的軸桿部分150的 一個輕量研磨工具。 研磨工具100可以是基本上任何尺寸，這取決于被研磨的玻璃的尺寸和形狀。對 于典型的應用，研磨工具100包括一個輪部分110，該部分具有范圍從約75到約300毫米 (例如，254或256毫米的輪)的直徑。 粘結的磨料130可以包括基本上任何磨料顆粒材料。磨料的例子包括氧化鋁、二 氧化鈰、硅石、碳化硅、氧化鋯_氧化鋁、石榴石、以及范圍從約0. 5到約5000微米的砂礫尺 寸中的金剛砂，在一些具體的實施方案中具有的砂礫尺寸范圍是從約2到約300微米，并且 其他具體的實施方案中具有的砂礫尺寸范圍是從約20到約200微米。還可以使用包括具 有相似的砂礫尺寸的金剛石和立方氮化硼(CBN)的超級磨料顆粒。同樣可采用超級磨料和 普通磨料的組合，如果希望這樣的話。對于大多數(shù)玻璃成形應用，金剛石顆粒是典型的但不 是必需的。邊緣品質趨向于由金剛石顆粒尺寸確定。增大金剛石顆粒粒度趨于在損害邊緣 品質的情況下增大研磨速度和輪的使用壽命，而減小金剛石顆粒尺寸趨于在損害研磨速度 和輪的壽命的情況下改進邊緣品質。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，可用作圓邊汽車玻璃的 一種超級磨料包括一個粒度分布，其范圍是從約74到約88微米(例如，比U. S. Mesh (標準 篩)170細并且比U. S. Mesh 200粗)。對于切角， 一種超級磨料的例子包括一個粒度分布， 其范圍是從約63到約74微米(例如，比U. S. Mesh 200細并且比U. S. Mesh 230粗)。建筑 玻璃典型地要求比汽車玻璃更細的精加工，并且可用多樣的工具來研磨，如一個粗的工具， 它具有一個超級磨料粒度，其范圍是從約125到約149微米(例如，比U. S. Mesh 100細并 且比U. S. Meshl20粗)，隨后是一個精細的工具，它具有一個超級磨料粒度，其范圍是從約 63到約76微米(例如，比U. S. Mesh 180細并且比U. S. Mesh 220粗)。在粘合基體之中的 超級磨料濃度可以在相對大的程度上變化，但是根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，對于修整應 用是在從約5到約13體積百分比的范圍內，并且對于切角應用是約12到約25體積百分 比。應注意，增大超級磨料濃度趨于增加輪的使用壽命(連同功率消耗)并且減小研磨速 度。應進一步注意，盡管金剛石典型地是用在玻璃精加工應用中的超級磨料，CBN可提供用 于磨邊更薄的玻璃(如LCD片)的一個適合的方案，其中一個溫和的研磨動作是可接受的 (取決于如希望的切削率和顆粒硬度的多個因素)。此外， 一些類型的玻璃可要求CBN作為 砂粒類型。例如，鑒于金剛石對氟有高的親和力，包含高氟含量的玻璃陶瓷應該用一個CBN 輪來研磨。 在本發(fā)明的一個具體的實施方案中，一種鎳-鉻金屬粘合劑體系被用在粘結的磨 料130中。其他的可以被用在一種金屬粘合基體中的示例性的材料包括，但不限于，青銅、 銅與鋅合金類(例如，黃銅)、鈷、鐵、鎳、銀、錫、鋁、銦、磷、銻、鈦、鎢、鋯、鉻、鉿以及它們的 任何氫化物類、合金類以及組合。具有低水平的鈷、鐵、和/或鎢的加入的青銅合金類對于 大多數(shù)玻璃磨邊應用總體上是令人希望的。更軟的、較低耐磨損性的粘合劑可用于家具、建 筑或用具玻璃并且總體上是使用相對低水平的鈷、鐵和/或鎢制造的。在損害青銅的情況 下增大鈷、鐵和/或鎢趨于增大耐磨損性。汽車的玻璃研磨應用可使用高耐磨的粘合劑，它 具有相對高水平的鈷、鐵、和/或鎢以提供長使用壽命，以使在完全自動化的生產線上的輪
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變化最小化并且因此減少昂貴的停工期。然而，應注意，包括有機的、樹脂的、或玻璃化的粘 合劑類(需要時與適當?shù)墓袒瘎┮黄?的非金屬粘合劑也可以被用在粘結的磨料130中， 假如這樣希望的話。 例如，應考慮具有一個玻璃化的粘合體系的一個共同燒結的整體的輪構造實施方 案，其中芯部(任何用于保持粘合劑/磨料的預成形)是一個玻璃化的中心，它具有可比 較的熱膨脹，這樣該單次使用的磨料部分將在加工過程中或一個研磨期間不會破裂?；叵?ANSI B7. 1-2000要求這種構造的所有的輪在1. 5倍工作速度下進行測試。對于一個具有有 機粘結劑的輪，可以使用一個鋼的芯部。例如，對于16，000表面英尺每分鐘的標準速度，這 樣的一個設計可以是合格的。在一個這樣的實施方案中，一個分段的構造用于滿足不同的 安全限制，因為作用于一個圓周的環(huán)的圓周應力可以使通過那些限制更加困難。
這個特殊的粘合劑復合材料的選擇取決于研磨應用，并且取決于內芯硬度(為了 耐久性)與在焙燒(燒結)過程中的流動能力的總體上相競爭的要求。成本是一個另外的 因素(例如，分段的設計可以比圓周的設計更加昂貴)。在一個具體的實施方案中，粘結的 磨料130足夠軟以在一個自由燒結的過程中流動以與預先異型的凹陷125、125'、125"形成 一種均勻的沒有裂紋的粘合。此外，最終加工的磨料130應該是足夠硬的以提供一個合理 的使用壽命。例如，施加在一個鋼輪IIO上的一個青銅基的糊體系可以被用來對一些應用 為所希望的可流動性提供足夠的硬度。然而，如果該青銅基體系被認為對于一些特殊的應 用是太軟的，為了更長的使用壽命可以加入不同的添加物以增加硬度/耐久性。這種添加 物的實例包括鑄鐵(例如，10到20體積百分比)、DELCROME⑧合金第90號(從Deloro Stellite Company, Inc. ， Goshen， Indiana可獲得的白口鑄鐵合金)、碳化鴇，和/或其他 材料如在上文討論的那些?？商娲兀瑢τ谠谄渲邢Ｍ貏e高的硬度的那些應用，可以使用 一種鎳-鉻粘合劑，例如，與一個由不銹鋼制造的輪110結合在一起。本方法可以提供一個 相對高水平的硬度同時能夠使用足夠低的加工溫度，以避免在焙燒過程中使輪110和軸桿 150部分過度地變形。 本發(fā)明的實施方案可用常規(guī)的技術制造。例如，輪和軸桿部分110、150可以由不 同的材料(如鋼、不銹鋼、或其他金屬的或非金屬的(例如，復合材料)材料)被制造為或 整體的或如先前討論的離散部件，這些不同的材料具有足夠的結構完整性并且能經受相關 的制造溫度。這些輪/軸桿部分可以使用任何希望的制造方法來制造，如機加工、鑄造/ 模制、復合材料制造以及它們的多個組合。在一個具體的實施方案中，該磨料與適合的粘 合劑(例如，以金屬合金粉末的形式)連同任何希望的黏接劑和填充劑一起混合以形成一 種糊。然后涂覆一個均勻厚度的這種糊或以另外的方式施加在預先異型的凹陷125、125'、 125"上。例如通過緩慢地旋轉該輪并且從該凹陷刮去過量的糊使用一種形成為該預先異型 的凹陷125、125'、125"的翻轉的模板可以提供這個均勻的厚度，由此提供希望的磨料外形 128、128'、128"?？商娲?，磨料-粘合帶可以一個或多個層被施加在預先異型的凹陷125、 125'、125"上以提供希望的標稱均勻厚度的磨料外形128、128'、128"。 —旦該糊或帶或其他適合的磨料130被施加在預先異型的凹陷125、 125'、125" 上，通過將輪放置在一個加熱爐里在足夠的溫度下自由燒結以燒掉粘合劑，這樣使金屬合 金融化、流動、并且封裝磨料與填充劑同時均勻地粘合在輪上。在一個具體的實施方案中， 自由燒結是在一個保護的氣氛中，如在一個真空或一個氬氣、氮氣、氫氣或者它們的組合的氣氛中進行的。這樣的一種保護氣氛是有幫助的，例如，在防止金屬粘合劑的氧化上。氧化 通常導致在每個粘合顆粒的表面上形成一個氧化層，導致減少了燒結能力和砂礫保持力。 因此，取決于多個因素如粘合組合物的趨于氧化的傾向性與該希望的砂礫留存，在一個保 護的氣氛中的自由燒結可以是適當?shù)?。另一方面，一些粘合劑可以在或空氣或一個保護的 氣氛下加熱(例如，玻璃化的粘合劑)。這個具體的粘合組合物和加工條件可以按一個常規(guī) 方式來控制以幫助確保收縮是均勻的。磨料外形128、128'、128"可以被一個磨料工具(例 如，氧化鋁磨料棒或碳化硅研磨輪)或通過機加工(例如，EDM)來改進以幫助確保該外形 是在預定的公差之內。 如以上討論的，磨料130的厚度是預定的以便基本上防止磨料130磨損到輪部分 110上，或在磨料外形128、128'、128"變得更薄以致超過規(guī)格之前。應注意，磨料外形128、 128'、128"可以在一個公差范圍之內輕微地變化，這個公差范圍能夠將一個可接受的邊緣 給予一個具體的玻璃工件。在邊緣研磨的正常過程中，磨料顆粒將逐漸地從凹陷125、 125'、 125"中被移除，這將趨于減弱磨料外形128、128'、128"直到最后該外形將超過公差范圍并 且因此超出規(guī)格之外。 一個單次使用的預期壽命可基于一個估計的使用的總的時間，最終 用戶可以將其用作確定何時停止使用工具100的一個指導。工具100然后可被丟棄和用一 個新的工具替換。 使用與自由燒結的磨料130、 130' 、 130"結合的預先異型的凹陷125、 125' 、 125"消
除了對于離散模具以及凹陷成形過程的任何需要，這些離散模具以及凹陷成形過程通常用 于形成如在圖1A、1B中所示常規(guī)的磨邊輪的未異型的凹陷中相對較大的厚度的磨料粘合 劑。這方面本身，并且可任選地與整體輪/軸桿110U50的使用結合在一起，提供了相對簡 單和高效的制造，它進而有效地充分減少了成本以能夠使工具100作為一個單次使用的、 一次性用品來制造。 本發(fā)明的不同研磨工具的實施方案可以與基本上任何常規(guī)的研磨機一起使用，如 由BYSTRONIC Machinen Corporation (瑞士 ) 、 BANDO Chemical Industries Corporation(日本)、以及Glassline Corporation(佩里斯堡，俄亥俄州)提供的那些。在 一個典型的研磨操作中，以范圍從約2到約30米每分鐘的速率研磨玻璃。磨料外形128可 以使用一種工具(如一個氧化鋁磨料棒)周期性地修整以保持研磨速度和邊緣質量。
以下展示性的實例表明本發(fā)明的某些方面和實施方案，并且并非旨在將本發(fā)明限 制在任何一個具體的實施方案或一組特征上。
實例
實例1 基本上如關于工具100的所示和描述、使用一個一件式的輪/軸桿部分110、 150 來生產一個單次使用的磨邊輪，其中輪110由鋼制造，并且基本上如關于圖2B所示和描述 的包括一個凹陷125。使用以下的青銅基糊體系以提供多層粘結的磨料130。
91重量百分比的預合金青銅(77/23Cu/Sn)-325目；
9重量百分比的氫化鈦； 10體積百分比的微米金剛石(3-5微米，作為一種磨損延緩劑)； 40-50體積百分比的水基粘合劑(VittaTM粘合劑)以形成用于施加到襯底上的具
有適當?shù)某矶鹊囊环N糊；以及
7-14體積百分比的在150-220目范圍內的金剛石來作為工作磨料。
此夕卜，io到20體積百分比的鑄鐵、DELCROME⑧90合金、碳化鎢、和/或其他
類似的材料可以被任選地加入到該糊體系中以進一步增加耐久性/硬度。
實例2 基本上如關于上文的工具100的所示和描述、使用一個一件式的輪/軸桿部分
110、 150來生產一個單次使用的磨邊輪，其中輪110由304不銹鋼制造，并且基本上如關于
圖2B所示和描述的包括一個凹陷125。使用以下的鎳-鉻基糊體系。Nicrobraze LM銅輝合金(Wall Colmonoy Corporation,底特律，密歇根州)； 40-50體積百分比的水基銅焊粘合劑(來自Vitta Corporation的
VittaBraz-Binder Gel )以形成一種用于施加在襯底上的具有適合的稠度的糊；以及 7-14體積百分比的金剛石(150-220目)來作為工作磨料。此夕卜，10到20體積百分比的鑄鐵、DELCROME⑧90合金、不銹鋼、和/或其他
類似的材料可以任選地加入到該糊體系中以進一步增加耐久性/硬度，如根據(jù)本披露將被
理解的。 為了展示和說明的目的已經給出了本發(fā)明的實施方案的以上說明。它并非旨在是 窮盡性的或將本發(fā)明限制在所披露的確切的形式上。根據(jù)此披露許多變更和變體都是可能 的。它旨在使本發(fā)明的范圍不受該詳細的描述的限制而是由所附權利要求所來限定。
1權利要求
一種用于成形玻璃板的邊緣的單次使用的研磨工具，該工具包括一個輪，該輪被配置為與一個軸桿接合，該輪具有一個旋轉軸線；一個異型的凹陷，該凹陷沿著該輪的一個周邊延伸，該異型的凹陷具有的一個外形對應于該玻璃板的一個所希望的邊緣外形；以及一種多層粘結的磨料，該磨料被布置在該異型的凹陷里，該多層粘結的磨料以一個基本上均勻的厚度沿著該預定的外形以可共形地布置，由此為該多層粘結的磨料提供了一個磨料外形，該磨料外形被配置為當該工具圍繞該軸線旋轉時將所希望的邊緣外形給予該玻璃板。
2. 如權利要求1所述的研磨工具，其中該多層粘結的磨料是自由燒結的。
3. 如權利要求1所述的研磨工具，其中該多層粘結的磨料是在一個拼合模具中被熱壓或熱精壓的。
4. 如權利要求1所述的研磨工具，其中該輪是可移除地連接到該軸桿上。
5. 如權利要求l所述的研磨工具，包括該軸桿。
6. 如權利要求5所述的研磨工具，其中該輪以及該軸桿具有一體的構造。
7. 如權利要求1所述的研磨工具，其中該輪是由選自下組的一種材料制造的，該組的構成為鋁合金類、鎂合金類、鐵合金類、非金屬復合材料類、聚合物類、以及它們的多種組合。
8. 如權利要求1所述的研磨工具，其中該粘結的磨料包括布置在一個基體中的一種超級磨料顆粒。
9. 如權利要求8所述的研磨工具，其中該超級磨料顆粒包括一個粒度分布，其范圍是從大于或等于約2微米；并且小于或等于約300微米。
10. 如權利要求8所述的研磨工具，其中該超級磨料顆粒包括一個粒度分布，其范圍是從大于或等于約20微米；并且小于或等于約200微米。
11. 如權利要求8所述的研磨工具，其中該基體包括從大于或等于約5體積百分比的超級磨料顆粒；并且小于或等于約25體積百分比的超級磨料顆粒。
12. 如權利要求8所述的研磨工具，其中該基體包括選自下組的一種粘合劑，該組的構成為金屬的、有機的、樹脂的以及玻璃化的粘合劑。
13. 如權利要求8所述的研磨工具，其中該基體是一種金屬粘合基體。
14. 如權利要求13所述的研磨工具，其中該超級磨料顆粒包括金剛石。
15. 如權利要求13所述的研磨工具，其中該金屬粘合劑是選自下組，其構成為青銅、銅、鋅、鈷、鐵、鎳、銀、錫、鋁、銦、磷、銻、鈦、鎢、鋯、鉻、鉿、以及它們的氫化物類、合金類、以及混合物。
16. 如權利要求13所述的研磨工具，其中該金屬粘合劑包括一種青銅合金。
17. 如權利要求13所述的研磨工具，其中該金屬粘合劑包括一種青銅合金以及選自下組的一種材料，該組的構成為鈷、鐵、鎢、以及它們的混合物和合金。
18. 如權利要求13所述的研磨工具，其中該金屬粘合劑包括一種鎳-鉻合金。
19. 如權利要求18所述的研磨工具，其中該金屬粘合劑包括一種鎳-鉻合金以及選自下組的一種材料，該組的構成為鈷、鐵、鎢、以及它們的混合物和合金。
20. 如權利要求1所述的研磨工具，其中該希望的邊緣外形包括選自下組的一種形狀，該組的構成為U-形、V-形以及籃-形。
21. 如權利要求1所述的研磨工具，其中該輪包括一個直徑，其范圍是從大于或等于約75毫米；并且小于或等于約300毫米。
22. —種用于成形一個玻璃板的一個邊緣的方法，該方法包括在一個研磨機上安裝一個單次使用的研磨工具，該工具包括 一個輪，該輪被配置為與一個軸桿接合，該輪具有一個旋轉軸線；一個異型的凹陷，該凹陷沿著該輪的一個周邊延伸，該異型的凹陷具有的一個外形對 應于該玻璃板的一種希望的邊緣外形；以及一個多層粘結的磨料，該磨料被布置在該異型的凹陷中，該多層粘結的磨料以一個基 本上均勻的厚度沿著該預定的外形以可共形地布置，由此為該多層粘結的磨料提供了一個 磨料外形，該磨料外形被配置為當該工具圍繞該軸線旋轉時將該希望的邊緣外形給予該玻 璃板；當該單次使用的研磨工具在該研磨機上圍繞著該軸線旋轉時，將該玻璃板的該邊緣施 加在該多層粘結的磨料上。
23. 如權利要求22所述的方法，進一步包括一旦該磨料外形落在與該希望的邊緣外形相關的尺寸規(guī)格之外即丟棄該研磨工具。
24. —種用于制造精加工玻璃的單次使用的磨邊工具的方法，該方法包括 提供一個輪，該輪具有一個旋轉軸線線以及沿該輪的一個周邊延伸的一個凹陷，該凹陷具有的一個外形對應于一個玻璃工件的一個希望的外形；沿著該外形以可共形地布置一個多層次的糊以及磨料帶的至少一個以及粘合劑；并且 在該糊和帶的至少一個上施加熱和壓力中的至少一個以形成一個多層粘結的磨料，該磨料具有一個磨料外形，該磨料外形被配置為當該工具圍繞該軸線旋轉時將該希望的邊緣外形給予該玻璃工件。
25. 如權利要求24所述的方法，其中在施加熱和壓力中的至少一個之前，該方法進一 步包括將一個模板施加在該糊和帶中的至少一個上以便為該糊和帶中的至少一個提供沿著 該外形的一個基本上均勻的厚度。
26. 如權利要求24所述的方法，其中施加熱和壓力中的至少一個包括自由燒結該糊和 帶中的至少一個。
27. 如權利要求24所述的方法，其中施加熱和壓力中的至少一個包括在一個拼合模具 中熱壓或熱精壓該糊和帶中的至少一個。
全文摘要
一種單次使用的研磨工具包括一個輪部分，該輪部分具有沿著該輪部分的周邊環(huán)圓周地延伸的一個異型的凹陷(例如像一個U、V、或凹缽形狀)。一種多層粘結的磨料(例如，磨料顆粒和粘合材料的3-維基體、或多層的磨料帶)以一個均勻的厚度沿著該異型凹陷以可共形地涂覆或以別的方式施加。在一個具體例子中該粘結的磨料包括帶有金剛石的一種金屬粘合劑。然而，可以使用有機的、樹脂的、玻璃化的、以及混合的粘合劑，連同其他的磨料砂礫類型。該輪部分是由一個軸桿部分支持的，該軸桿部分可以被可去除地連接在該輪部分上，或與該輪部分形成一體。例如，該工具對于邊緣研磨一個工件，如板玻璃是有用的。同樣披露了工具使用和工具制造的方法。
文檔編號B24B9/10GK101715382SQ200880021040
公開日2010年5月26日 申請日期2008年7月9日 優(yōu)先權日2007年7月10日
發(fā)明者D·L·希爾, R·G·布洛克, S·拉曼斯 申請人:圣戈班磨料磨具有限公司;法國圣戈班磨料磨具公司