本發(fā)明涉及超精密加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，尤其涉及一種具有梯度功能的扇形組合式研拋盤。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的利用研磨盤或研拋盤的加工方法將研磨和拋光工藝分開，使得由研磨過度到拋光時(shí)需要更換研拋盤，加工效率難以提高。同時(shí)，當(dāng)前對(duì)研磨盤或研拋盤的制備都是一次性制成圓盤，且盤面磨削性質(zhì)單一，加工很難達(dá)到所需的材料表面質(zhì)量。

過去的幾十年里，對(duì)材料的研究和發(fā)展主要集中在均勻材料上，即其整體結(jié)構(gòu)和性能并不隨空間位置而變化。隨著學(xué)科的不斷交叉發(fā)展，一種梯度功能材料的概念飛速興起。所謂的梯度功能材料，(functionallygradientmaterials，簡(jiǎn)稱fgm)是在材料的制備過程中，選擇兩種或兩種以上性質(zhì)不同的材料，通過連續(xù)地控制材料的微觀要素(包括組成、結(jié)構(gòu)和空隙在內(nèi)的形態(tài)與結(jié)合方式等)使其成分和組織都呈連續(xù)變化的新型材料。

安徽工業(yè)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在2014年發(fā)表的sio2/ceo2復(fù)合磨料的制備及在藍(lán)寶石晶片拋光中的應(yīng)用中提出了一種采用均相沉淀法制備了sio2/ceo2復(fù)合磨料，并用于藍(lán)寶石晶片的化學(xué)機(jī)械拋光，研究結(jié)果表明，采用復(fù)合磨料拋光雖然材料去除速率略低于單一sio2磨料，但拋光后的藍(lán)寶石晶片表面質(zhì)量得到明顯的改善，能滿足藍(lán)寶石作發(fā)光二極管襯底的工藝要求。中國兵器工業(yè)第五二研究所煙臺(tái)分所研究團(tuán)隊(duì)在2014年發(fā)表的功能梯度材料的制備技術(shù)及其研發(fā)現(xiàn)狀中提出了功能梯度材料的研究進(jìn)展，重點(diǎn)總結(jié)了功能梯度材料的制備方法和性能評(píng)價(jià)，其中特別指出功能梯度材料的彈性模量、熱導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)及成分在厚度方向上呈連續(xù)變化，并具有可設(shè)計(jì)性，可針對(duì)性地改變各組分材料體積含量的空間分布規(guī)律，優(yōu)化結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力分布。西安理工大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在2014年發(fā)表的增強(qiáng)鐵基梯度復(fù)合材料的原位生成及其磨粒磨損特性中提出了采用原位反應(yīng)法在ht300表面制備了碳化鉭增強(qiáng)表面梯度復(fù)合材料，并對(duì)復(fù)合層的微觀結(jié)構(gòu)、物相組成、顯微硬度以及磨粒磨損性能進(jìn)行了表征，從表面致密層到基體，其組織、成分、硬度分布均呈梯度變化。同時(shí)，授權(quán)公告號(hào)cn103432948b的中國發(fā)明專利一種用于軟固結(jié)磨粒群生產(chǎn)的封閉式攪拌裝置提出了一種為更好的均勻攪拌高聚物、磨料、固化劑、引發(fā)劑等混合物，保證了制備具有梯度功能研磨盤的實(shí)現(xiàn)。

因此，設(shè)計(jì)一種表面也采用梯度式分布且更換方便的研拋盤對(duì)工件進(jìn)行加工是研磨拋光加工發(fā)展的必然趨勢(shì)。但是現(xiàn)有的梯度式研拋盤往往都是固定的梯度，在梯度固定下來后任意位置磨損過多都會(huì)對(duì)接下來的加工產(chǎn)生影響，且這些梯度式研拋盤都無法變更的進(jìn)行更換和組合，從而導(dǎo)致了梯度式研拋盤僅能夠適應(yīng)一種工件的加工，很難針對(duì)不同的工件適應(yīng)性的更改研拋盤的梯度分布。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有的梯度式研磨盤僅存在從表層到里層呈梯度變化，更換不方便以及無法適應(yīng)多種不同工件進(jìn)行研磨拋光加工的問題，提供了一種具有梯度功能的扇形組合式研拋盤，能實(shí)現(xiàn)研拋盤表面的梯度式分布，同時(shí)實(shí)現(xiàn)研拋盤軸向的梯度式分布，方便加工不同的工件，同時(shí)更換磨損部位非常方便。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：一種具有梯度功能的扇形組合式研拋盤，包括研拋盤基座、將研拋盤本體分割成的一級(jí)扇形模塊和二級(jí)扇形模塊，所有的一級(jí)扇形模塊和二級(jí)扇形模塊形成具有多個(gè)梯度的等級(jí)庫，等級(jí)庫內(nèi)一級(jí)扇形模塊和二級(jí)扇形模塊均具有彈性模量從加工需求最低的彈性模量到加工要求最高的彈性模量的多組，由數(shù)個(gè)一級(jí)扇形模塊和數(shù)個(gè)二級(jí)扇形模塊組合拼接在研拋盤基座上形成完整的研拋盤。

進(jìn)一步的，上述任意一個(gè)一級(jí)扇形模塊或二級(jí)扇形模塊在徑向上呈現(xiàn)出彈性模量的梯度式分布。

進(jìn)一步的，上述任意一個(gè)一級(jí)扇形模塊或二級(jí)扇形模塊均由若干層粘磨層堆積而成，且每層粘磨層的彈性模量均不相同。

進(jìn)一步的，所述二級(jí)扇形模塊分割成若干三級(jí)扇形模塊，所有的三級(jí)扇形模塊并入所述等級(jí)庫內(nèi)形成更加細(xì)化的等級(jí)庫，所述三級(jí)扇形模塊的彈性模量在徑向或軸向呈現(xiàn)出彈性模量的梯度式分布。

進(jìn)一步的，所述等級(jí)庫內(nèi)所有一級(jí)扇形模塊的大小尺寸完全相同，所有二級(jí)扇形模塊的大小尺寸完全相同，所有三級(jí)扇形模塊的大小尺寸完全相同。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，生產(chǎn)成本低，能夠根據(jù)加工工件的需求快速的制備出研拋盤，方便針對(duì)工件的加工要求制作出適應(yīng)工件加工方式的研拋盤，方便實(shí)現(xiàn)工件的高效連續(xù)加工；研拋盤是由多個(gè)扇形模塊組合而成的，因此具有可更換性；扇形模塊的粘磨層的組合方式多樣，不僅在整體軸向上呈梯度式分布，而且可以在徑向或者軸向呈現(xiàn)出彈性模量的梯度式分布，使工件加工時(shí)獲得更好的加工質(zhì)量；隨著研拋盤的尺寸增加，可以同時(shí)完成至少四個(gè)不同加工要求的工件的加工，提高了研拋盤的應(yīng)用的廣泛性；彈性模量呈連續(xù)梯度式分布，其分布能夠保證工件的加工質(zhì)量更好。

附圖說明

圖1是本發(fā)明研拋盤本體的表層結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明單個(gè)扇形粘磨層的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明一種具有梯度功能的扇形組合式研拋盤的軸向分層示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明：

如圖1～3所示，一種具有梯度功能的扇形組合式研拋盤，包括研拋盤基座、將研拋盤本體分割成的一級(jí)扇形模塊和二級(jí)扇形模塊，所有的一級(jí)扇形模塊和二級(jí)扇形模塊形成具有多個(gè)梯度的等級(jí)庫，等級(jí)庫內(nèi)一級(jí)扇形模塊和二級(jí)扇形模塊均具有彈性模量從加工需求最低的彈性模量到加工要求最高的彈性模量的多組，由數(shù)個(gè)一級(jí)扇形模塊和數(shù)個(gè)二級(jí)扇形模塊組合拼接在研拋盤基座上形成完整的研拋盤。

上述任意一個(gè)一級(jí)扇形模塊或二級(jí)扇形模塊在徑向上劃分成若干彈性模量不同的環(huán)形區(qū)域。

上述任意一個(gè)一級(jí)扇形模塊或二級(jí)扇形模塊均由若干層粘磨層堆積而成，且每層粘磨層的彈性模量均不相同。

所述二級(jí)扇形模塊分割成若干三級(jí)扇形模塊，所有的三級(jí)扇形模塊并入所述等級(jí)庫內(nèi)形成更加細(xì)化的等級(jí)庫，所述三級(jí)扇形模塊的彈性模量在徑向或軸向呈現(xiàn)出彈性模量的梯度式分布。并以此類推，可以將扇形模塊細(xì)分成多級(jí)。

所述等級(jí)庫內(nèi)所有一級(jí)扇形模塊的大小尺寸完全相同，所有二級(jí)扇形模塊的大小尺寸完全相同，所有三級(jí)扇形模塊的大小尺寸完全相同。

在對(duì)于多種不同的加工工件同時(shí)加工的情況，若任意一個(gè)加工工件加工時(shí)只要單一彈性模量時(shí)，可以根據(jù)加工工件的體積選擇對(duì)應(yīng)的一級(jí)扇形模塊、二級(jí)扇形模塊和三級(jí)扇形模塊組合成研拋盤，用單一的扇形模塊對(duì)加工工件進(jìn)行加工，其工作方式為加工工件轉(zhuǎn)動(dòng)，研拋盤固定不定，在組合成的研拋盤每個(gè)扇形區(qū)域均可以實(shí)現(xiàn)一種加工工件的加工，從而使單個(gè)研拋盤具備同時(shí)加工多個(gè)加工工件的要求。

在對(duì)于多種不同的加工工件同時(shí)加工的情況，若任意一個(gè)加工工件加工時(shí)需要連續(xù)的梯度分布的多個(gè)彈性模量時(shí)，可以根據(jù)加工工件的體積選擇對(duì)應(yīng)的一級(jí)扇形模塊、二級(jí)扇形模塊和三級(jí)扇形模塊組合成研拋盤，這些一級(jí)扇形模塊、二級(jí)扇形模塊和三級(jí)扇形模塊上的粘磨層在徑向上利用環(huán)形區(qū)域的組合形成適應(yīng)于對(duì)應(yīng)加工工件的梯度式分布，可以用單一的扇形模塊對(duì)加工工件進(jìn)行加工，其工作方式為加工工件轉(zhuǎn)動(dòng)，研拋盤固定不定，加工工件在單一的扇形模塊上多個(gè)環(huán)形區(qū)域內(nèi)進(jìn)行依次加工。

在對(duì)于多種不同的加工工件同時(shí)加工的情況，若任意一個(gè)加工工件加工時(shí)需要連續(xù)的梯度分布的多個(gè)彈性模量時(shí)，可以根據(jù)加工工件的體積選擇對(duì)應(yīng)的一級(jí)扇形模塊、二級(jí)扇形模塊和三級(jí)扇形模塊組合成研拋盤，這些一級(jí)扇形模塊、二級(jí)扇形模塊和三級(jí)扇形模塊上的粘磨層在徑向和軸向上同時(shí)呈現(xiàn)出彈性模量的梯度式分布，其工作方式為加工工件轉(zhuǎn)動(dòng)，研拋盤固定不定，加工工件在單一的扇形模塊上進(jìn)行依次多種不同的加工。

上述實(shí)施例只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限制，只要是不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)即可在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案，均應(yīng)視為落入本發(fā)明專利的權(quán)利保護(hù)范圍內(nèi)。