專利名稱:磨料制品、其制法、用法及制造該制品用的模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種帶狀結(jié)構(gòu)的磨料制品,其主表面上散布著許多個(gè)形狀精確的研磨復(fù)合體,但這些研磨復(fù)合體的精確形狀并不一一相同。本發(fā)明還涉及制造這種磨料制品的方法和所用的模具,以及使用該磨料制品以提高表面光潔度的方法。
背景技術(shù):
一般說(shuō)來(lái),磨料制品所用的許多磨粒是粘合在一起形成一整體結(jié)構(gòu)(如磨輪),或者是分別粘結(jié)在一共同的背襯上(如涂覆磨料制品)。雖然這些類型的磨料制品用來(lái)對(duì)工件研磨和加工已有許多年,但仍存在一些問(wèn)題。
例如,磨具工業(yè)一直面臨著的一個(gè)問(wèn)題就是磨削速率(即一給定時(shí)間內(nèi)從工件上除去的物質(zhì)量)與磨料制品在工件表面上形成的表面光潔度總的來(lái)說(shuō)呈反比關(guān)系。也就是說(shuō),很難設(shè)計(jì)一種磨料制品,它既能提供較高的磨削速率,又能在被研磨的工件上給出較細(xì)的表面光潔度。這就解釋了為什么市場(chǎng)上存在著范圍廣泛的磨料制品,它們使用從粗磨料(即相對(duì)較大顆粒尺寸的磨粒)至細(xì)磨粒(即相對(duì)較小顆粒尺寸的磨粒)。分別且相繼地使用這些磨料粒度不同的磨料制品,就可以在某種程度上成功地最終獲得高磨削速率和優(yōu)良光潔度,但其實(shí)際操作畢竟繁復(fù)而費(fèi)時(shí)。很顯然,一種能同時(shí)提供高磨削速率和優(yōu)良光潔度的單一磨料制品在工業(yè)上就更為方便且是十分必要的了。
除了這些目標(biāo)之外,在磨料工業(yè)上也還需要提供一種在工件上產(chǎn)生恒定的表面光潔度,同時(shí)減輕或避免劃紋和/或振痕出現(xiàn)的磨料制品。劃紋系指在工件表面產(chǎn)生較顯著的不需要的槽溝,結(jié)果增加表面精糙度(以Ra為單位)。Ra是劃痕深度的算術(shù)平均值,典型的是,當(dāng)出現(xiàn)槽溝時(shí),它們?cè)诠ぜ砻娴难由旆较蚴茄刂チ现破废鄬?duì)于工件表面運(yùn)動(dòng)方向的。另一方面,振痕則是在工件表面出現(xiàn)的不宜有的重復(fù)性的細(xì)槽,其出現(xiàn)的位置通常是有規(guī)則間隔的,而出現(xiàn)的方向是垂直于磨料帶的運(yùn)動(dòng)方向。
雖然在研制新的和改進(jìn)的磨料制品方面曾經(jīng)作過(guò)許多努力,但上述問(wèn)題迄今并未完全解決。雖然下面列舉了一些描述各種磨料制品的文獻(xiàn),但其中沒(méi)有一篇能對(duì)這些問(wèn)題給出完全令人滿意的結(jié)果。
美國(guó)專利2,115,897(Wooddell等)相當(dāng)具體地?cái)⑹隽艘环N帶有背襯且背襯上由粘結(jié)劑附著了許多粘合磨料小塊的磨料制品。這些粘合磨料小塊可以按特定的圖樣很牢地粘結(jié)在背襯上。
美國(guó)專利2,242,877(Albertson)敘述了一種制造壓制磨盤的方法。該方法是先將磨粒嵌埋在涂覆于纖維質(zhì)背襯上的粘合劑層中。然后在加熱和加壓條件下用一模板朝著粘合劑與磨粒層的深度方向施壓使其具有模制的圖案或輪廓,這樣制成壓制磨盤。這種磨盤的被模制表面具有特定的加工用表面圖案,它是模板輪廓的反象。
美國(guó)專利2,755,607(Haywood)敘述了一種具有臺(tái)槽式磨料部分的涂覆磨料制品,這些磨料部分的平臺(tái)和凹槽在整體上可以構(gòu)成例如直線形圖案或螺旋形圖案。其制法是先在背襯的前表面覆以一層粘合劑層,然后對(duì)此粘結(jié)劑層進(jìn)行梳刮處理以產(chǎn)生峰(平臺(tái))和谷(凹槽),從而在此粘結(jié)劑層表面上形成圖案。Haywood指出,通過(guò)梳刮在粘結(jié)劑層中形成的每個(gè)平臺(tái)和凹槽最好是寬度和厚度都相同,但可以不一樣。其次,在起初制成有圖案,隨后固化成的平臺(tái)和凹槽中的磨粒是均勻分布的。Haywood所用的磨粒乃是不以在粘合劑中與其它顆粒粘合在一起呈漿狀使用的單個(gè)磨粒,因此,這些單個(gè)磨粒仍保持其不規(guī)則的,不精確的形狀。
美國(guó)專利3,048,482(Hurst)敘述了一種包含背襯、粘結(jié)系統(tǒng)、磨料團(tuán)粒的磨料制品,其中磨料團(tuán)粒藉粘結(jié)系統(tǒng)與背襯連接。磨料團(tuán)粒本身則是一些磨料和粘合劑(與粘結(jié)系統(tǒng)分隔開的)的復(fù)合體。磨料團(tuán)粒是三維的,形狀上最好為棱錐形。為了制造這種磨料制品,先通過(guò)模壓方法制出磨料團(tuán)粒。再將背襯放入一模子中,然后加入粘結(jié)系統(tǒng)和磨料團(tuán)粒。模式的腔壁上是有圖案的,結(jié)果生成的磨料制品,其磨料團(tuán)粒在背襯上也呈一定的圖案。
美國(guó)專利3,605,349(Anthon)是涉及一種精研型磨料制品。將粘合劑和磨?;旌?,然后通過(guò)一格柵噴到背襯上。由于用了格柵,結(jié)果形成了有圖案的磨料涂層。
英國(guó)專利申請(qǐng)2,094,824(Moore)是涉及一種表面有圖案的精研薄膜。先制備磨粒漿料,然后將此漿料通過(guò)一掩板施加用以形成斷續(xù)的島形區(qū)域。隨后令樹脂即粘合劑固化。掩板可以用絲網(wǎng)、模繪板、絲材或篩網(wǎng)。
美國(guó)專利4,644,703(Kaczmarek等)是關(guān)于一種含有背襯和附著于其上的磨料涂層的精研磨料制品。該磨料涂層則含有精研粒度磨粒的懸浮體和自由基聚合固化的粘合劑。磨料涂層可通過(guò)一轉(zhuǎn)輪凹板印刷用的轉(zhuǎn)輪印成一定的圖案。
美國(guó)專利4,773,920(Chasman等)也是關(guān)于一種含有背襯以及附著于其上的磨料涂層的精研磨料制品。該磨料涂層則含有精研粒度磨粒的懸浮體和自由基聚合固化的粘合劑。磨料涂層可通過(guò)一轉(zhuǎn)輪凹板印刷用的轉(zhuǎn)輪印成一定的圖案。
美國(guó)專利4,930,266(Calhoun等)敘述了一種表面有圖案的磨料帶,其中的磨料團(tuán)粒與背襯緊密粘結(jié),而且基本上位于一個(gè)平面上,團(tuán)粒之間有一個(gè)預(yù)定的距離間隔著。在該發(fā)明中團(tuán)粒的施加是用沖擊方法,使得每個(gè)團(tuán)粒單個(gè)地粘結(jié)在背襯上。這樣就制成了一種磨料帶,其上的磨料團(tuán)粒之間具有可精確控制的間距。
美國(guó)專利5,014,468(Ravipati等)是關(guān)于一種眼科用的精研薄膜。它具有一個(gè)有圖案的表面涂層,該涂層是磨粒分散于一種;輻射固化的粘合劑中。這種有圖案的表面涂層中,有許許多多相互分隔,突出的三維形體,其寬度隨著離開背襯的方向而減小。為了制成這種有圖案的表面,將磨料漿施加在一轉(zhuǎn)輪凹板印刷用的轉(zhuǎn)輪上,生成有圖案的表面,然后將其從轉(zhuǎn)輪上取下,輻射固化其中的樹脂。
美國(guó)專利5,015,266(Yamamoto)所述的磨料帶子,其制法是在一壓花帶子上均勻涂上一層磨粒粘結(jié)劑漿料。這樣生成的磨料涂層上就有高的和低的磨料部分,它們是因漿料的表面張力而生成的,這些或高或低的部分對(duì)應(yīng)于壓花基帶上的表面不規(guī)則部分。
美國(guó)專利5,107,626(Mucci)敘述了一種在基材上產(chǎn)生圖案表面的方法,它是用一種含有許許多多形狀精確的研磨復(fù)合體的涂覆磨料制品進(jìn)行研磨的方法。那些研磨復(fù)合體的排列不是無(wú)序的,其本身的構(gòu)成是許多磨粒分散在粘合劑中。
美國(guó)專利5,152,917(Pieper等)敘述了一種涂覆磨料制品,它有相當(dāng)高的磨削速率,并在工件表面能產(chǎn)生比較優(yōu)良的光潔度。Pieper等人的這種結(jié)構(gòu)磨料制品上有著許多特定形狀的研磨復(fù)合體,它們以一種規(guī)則的圖案粘結(jié)在背襯上。Pieper等人的磨料制品上這些研磨復(fù)合體形狀的一致性也有助于在工件表面上產(chǎn)生恒定一致的表面光潔度。
公布于1990年3月23日的日本專利申請(qǐng)S63-235942敘述了一種制造具有一定圖案的精研薄膜。將磨粒漿料涂覆到一個(gè)模板上的布成網(wǎng)絡(luò)的許多凹穴中。然后將背襯覆在模板上,再令磨粒漿料中的粘合劑固化。最后,將生成的涂覆磨料制品從模板上取下。粘合劑的固化可用輻射能,也可用熱能進(jìn)行。
公布于1992年6月2日的日本專利申請(qǐng)JP4-159084也敘述了一種制造精研帶的方法。它是將含有磨粒和可用電子束固化的樹脂的磨粒漿料施加在凹板印刷用的滾子或具有許多凹穴的模板的表面。然后使磨粒漿料接受電子束的輻照,使粘合劑固化,最后從滾子上取下生成的精研帶。
提交于1992年1月13日的美國(guó)專利申請(qǐng)07/820,155(Calhoun)(該申請(qǐng)是通常地屬于此申請(qǐng)的所有人的),敘述了一種制造磨料制品的方法。它是將磨粒漿料涂覆到一壓花基材上,進(jìn)入其凹穴中。將由此形成的結(jié)構(gòu)與一背襯疊壓,令漿料中的粘合劑固化。將壓花基材除去,磨粒即藉樹脂粘著于背襯上面。
美國(guó)專利5,219,462(Bruxvoort等)敘述了一種制造磨料制品的方法。它是將一種磨粒漿料涂覆在一壓花背襯上,基本上只進(jìn)入其凹穴中。該漿料含有粘合劑、磨粒和一種膨脹劑。涂覆以后,令粘合劑固化,并令膨脹劑活化。這樣就使?jié){料膨脹溢出凹穴到壓花背襯的表面之上。
提交于1993年1月14日的美國(guó)專利申請(qǐng)08/004,929(Spurgeon等)(該申請(qǐng)是通常地屬于此申請(qǐng)的所有人的)敘述了一種制造磨料制品的方法。該專利申請(qǐng)的一個(gè)內(nèi)容是將一種磨粒漿料涂覆到一壓花基材上,進(jìn)入其凹穴中。令輻射能穿透壓花基材進(jìn)入磨粒漿料中,使粘合劑固化。
提交于1993年5月26日的美國(guó)專利申請(qǐng)08/067,708(Mucci等)(該申請(qǐng)是通常地屬于此申請(qǐng)的所有人的)敘述了用一種有一定結(jié)構(gòu)的磨料制品對(duì)工件進(jìn)行拋光的方法,該磨料制品是其背襯上粘結(jié)有許許多多形狀精確的研磨復(fù)合體。在拋光時(shí),該有一定結(jié)構(gòu)的磨料制品進(jìn)行著振蕩運(yùn)動(dòng)。
曾有報(bào)導(dǎo)使用變節(jié)距鋸齒作為弓鋸條的刃口使得切割作用平衡,性能平穩(wěn),例如在Lenox Co.的題為“Lenox Hackmaster V變齒強(qiáng)力弓鋸條”的商業(yè)廣告上曾提到過(guò)。這種結(jié)構(gòu)的弓鋸條據(jù)稱能用來(lái)鋸金屬棒料、成組的工件或者帶有孔、槽或不連續(xù)部位的工件。但并未具體報(bào)導(dǎo)這種結(jié)構(gòu)的弓鋸條能適于兩個(gè)相磨表面之間磨擦研磨的用途,包括其中有個(gè)表面是復(fù)雜的三維工件表面,而且Lenox的廣告也未透露為此目的所能采取的措施。
雖然按照上述專利,即Pieper等人的專利制造的一些磨料制品能有高的磨削速率并給出較優(yōu)良的表面光潔度,但人們觀察到這些磨料制品用于那些一般仍用某些現(xiàn)有技術(shù)的磨料制品磨削的表面時(shí),會(huì)產(chǎn)生劃紋現(xiàn)象。例如,在磨料制品相對(duì)于要被研磨的工件表面是如何取向的意義上,許多磨料制品是有方向上的限制的,即有一些磨料制品使用時(shí)其方向不是可以任意的。如果偶而或因疏忽而使用不當(dāng),例如操作工人將這種磨料制品相對(duì)于要研磨的表面在方向上安裝得不恰當(dāng),則可在被研磨表面上產(chǎn)生劃紋,當(dāng)然也還可能由于別的原因。
因此不難理解,如果有一種通用的磨削速率很高,而又能給出優(yōu)良表面光潔度的磨料制品,它又不會(huì)因疏于操作而產(chǎn)生劃紋,而且適用于很廣泛的研磨條件,則磨具工業(yè)會(huì)對(duì)它給以很高評(píng)價(jià)的。發(fā)明簡(jiǎn)述本發(fā)明提供一種磨削速率高,仍能給出相當(dāng)優(yōu)良的表面光潔度的磨料制品。本發(fā)明提供一種帶狀結(jié)構(gòu)的磨料制品,其主表面上散布著許多個(gè)形狀精確的研磨復(fù)合體,但它們的形狀并不一一相同。本發(fā)明還提供一種制備此磨料制品的方法、該方法中所用的模具以及使用該磨料制品提高表面光潔度的方法。
在一個(gè)實(shí)施方案中,本發(fā)明涉及一種帶狀結(jié)構(gòu)的磨料制品,其主表面上在固定的位置上散布著許多三維的研磨復(fù)合體,每個(gè)復(fù)合體是由磨粒分散在粘合劑中構(gòu)成的,并具有由基本上清晰的邊界所限定的基本上精確的形狀,這個(gè)邊界具有基本上特定的尺寸,且并非所有這些復(fù)合體的形狀都一一相同。
在又一個(gè)實(shí)施方案中,基本上所有的上述研磨復(fù)合體都是成對(duì)存在的,每一對(duì)研磨復(fù)合體的兩者之間并不匹配,一個(gè)研磨復(fù)合體與其相鄰的研磨復(fù)合體在形狀上并不相同。
本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案所涉及的磨料制品中,上述成對(duì)的研磨復(fù)合體中的第一個(gè)研磨復(fù)合體具有第一種精確形狀,該形狀具有特定的第一種尺寸,而另一個(gè)研磨復(fù)合體則具有第二種精確形狀,該形狀則有特定的第二種尺寸,其中第一種特定尺寸與第二種特定尺寸是不相同的。
在本發(fā)明磨料制品的又一個(gè)實(shí)施方案中,上述的第一個(gè)和第二個(gè)研磨復(fù)合體各有一個(gè)由至少四個(gè)平面表面所限定的邊界,而兩個(gè)相鄰的平面表面相交,構(gòu)成具有一定長(zhǎng)度的邊,而第一個(gè)復(fù)合體的至少一條邊,其長(zhǎng)度與第二個(gè)復(fù)合體所有邊的長(zhǎng)度不相等。在另一個(gè)實(shí)施方案中,該第一個(gè)復(fù)合體的至少一條邊的長(zhǎng)度與該第二個(gè)復(fù)合體的任一邊的長(zhǎng)度之比在10∶1至1∶10的范圍之內(nèi),但不包括1∶1。
在本發(fā)明磨料制品的另一個(gè)實(shí)施方案中,上述的第一個(gè)和第二個(gè)研磨復(fù)合體分別具有第一種和第二種幾何形狀,而這兩種形狀是不一樣的。例如上述的第一種和第二種幾何形狀可以選自立方、棱柱、圓錐、截圓錐、圓柱、棱錐、截棱錐等形狀。
在本發(fā)明磨料制品的另一個(gè)實(shí)施方案中,每一個(gè)研磨復(fù)合體有一個(gè)由至少四個(gè)平面表面所限定的邊界,而兩個(gè)相鄰平面表面相交于一條邊,同時(shí)形成相交角,第一個(gè)研磨復(fù)合體的至少一個(gè)相交角與第二個(gè)研磨復(fù)合體的所有相交角均不相等。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中,第一個(gè)研磨復(fù)合體的相鄰平面表面的交角中,沒(méi)有一個(gè)角等于0°和90°。在又一個(gè)實(shí)施方案中,基本上所有的研磨復(fù)合體都為棱錐形。
在本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案中,磨料制品的表面有一加工方向和兩條相對(duì)的側(cè)邊,每一條側(cè)邊與加工方向軸平行,并且每一條側(cè)邊分別位于一個(gè)第一和一個(gè)第二虛平面內(nèi),這兩個(gè)虛平面均與磨料制品表面垂直,在表面上固定地散布著許多條平行伸長(zhǎng)的磨料脊,每條脊具有一個(gè)縱軸,該縱軸通過(guò)處于橫向中點(diǎn)的位置,并沿一條虛線延伸,該虛線與上述第一和第二虛平面的交角既非0°,也非90°,而每一條研磨脊系由許許多多沿其縱軸間隔散布著的前述三維研磨復(fù)合體組成,在本發(fā)明磨料制品的還有一種實(shí)施方案中,上述的許多條伸長(zhǎng)的研磨脊是散布成第一組和第二組,而這兩組研磨脊在主表面的加工方向上或與該加工方向垂直的方向上是各位于不相重疊的區(qū)域內(nèi),第一組內(nèi)有至少一條研磨脊的縱軸是沿一條虛線延伸,該虛線與第二組內(nèi)一條研磨脊的至少一個(gè)縱軸所延伸的虛線相交。
在本發(fā)明磨料制品的另一個(gè)實(shí)施方案中,每一條研磨脊具有一條與制品表面相距最遠(yuǎn)的頂端線,而每一條頂端線又延伸至一個(gè)第三虛平面,該平面隔著制品表面并與之平行。例如,在一個(gè)實(shí)施方案中,所有的研磨復(fù)合體從制品表面量起直至其遠(yuǎn)端的高度均相同,此高度的范圍約為50-1020微米。
在本發(fā)明磨料制品的另一個(gè)較佳實(shí)施方案中,在主表面上固定附著的研磨復(fù)合體,其散布密度為每厘米2中有約100-10,000個(gè)研磨復(fù)合體。在又一個(gè)實(shí)施方案中,主表面的幾乎全部面積均為研磨復(fù)合體所復(fù)蓋。
本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案是涉及制造所述的一種磨料制品的方法,該方法包括以下步驟(a)制備磨粒漿料,它是由許多磨粒分散在一種粘合劑前體中構(gòu)成的;(b)提供一個(gè)具有前表面和背表面的背襯;提供一個(gè)在其主表面上有許多空穴即模腔的模具,每個(gè)模腔具有一由清晰界面所限定的精確形狀,該形狀具有特定的尺寸,而這些模腔的形狀并不一一相同;(c)提供將磨粒漿料施加進(jìn)入模腔的裝置;(d)將背襯的前表面與模具接觸,使磨粒漿料潤(rùn)濕該前表面;(e)令粘合劑前體固化形成粘合劑,磨粒漿料在固化后即轉(zhuǎn)變?yōu)樵S許多多研磨復(fù)合體;(f)在固化以后,使模具與背襯分離,產(chǎn)生連接于背襯的許多研磨復(fù)合體,每個(gè)復(fù)合體具有清晰邊界所限定的精確形狀并具有特定的尺寸,這些形狀精確的研磨復(fù)合體的形狀并非都是一樣的。
上述六個(gè)步驟最好是連續(xù)進(jìn)行,以提供一個(gè)高效率的制造涂覆磨料制品的方法。
這個(gè)方法的實(shí)施也還可以是先將磨粒漿料施加到背襯上,而非施加到模具里,然后才將已涂覆有漿料的背襯與模具有模腔的一面相接觸,填充進(jìn)入模腔。
在另一個(gè)實(shí)施方案中,這里所述的具有研磨復(fù)合體的磨料制品用來(lái)磨削工件的表面,其步驟為(a)將工件表面與上述磨料制品作摩擦性的接觸;(b)令所述磨料制品與所述工件進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng),以提高所述工件的表面光潔度。
在又一個(gè)實(shí)施方案中,本發(fā)明涉及用于制造前述磨料制品的模具,該模具具有帶狀結(jié)構(gòu)并在其一個(gè)主表面上具有許多模腔,每一模腔具有由清晰邊界所限定的一種精確形狀,并有特定的尺寸,而這些模腔的形狀并非都是一樣的。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中,有一個(gè)制造原型的方法,此方法的產(chǎn)品即原型能用來(lái)成形前述的模具,所述原型有一個(gè)延伸在一個(gè)第一虛平面內(nèi)的主表面,該方法的步驟如下
(1)確定對(duì)應(yīng)于相鄰兩個(gè)三維形體的互相面對(duì)的左平面表面和右平面表面的角度的值,所述的每一角度的值是該平面表面與一個(gè)與所述主表面垂直,并含有所述平面表面與所述主表面接觸的邊線的平面之間的夾角,確定這些角度的步驟如下(i)用能在0°和90°范圍內(nèi)選取角度值的產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法,選取一個(gè)在0°-90°范圍內(nèi)的角度值(但不包括0°和90°),以確定第一個(gè)右側(cè)三維形體的第一個(gè)右平面表面的第一右半角;(ii)用所述的產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法,選取一個(gè)在0°-90°范圍內(nèi)的角度值(但不包括0°和90°),以確定與第一個(gè)右側(cè)三維形體的第一個(gè)右平面表面面對(duì)的第一個(gè)左側(cè)三維形體的第一個(gè)左平面表面的第一左半角;(iii)沿著在所述第一虛平面內(nèi)的第一方向延伸至達(dá)到與所述第一個(gè)左側(cè)三維形體相鄰的第二個(gè)左側(cè)三維形體的第二個(gè)左平面表面,用所述產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法選取一個(gè)0°-90°范圍內(nèi)的角度值(但不包括0°和90°),以確定所述左平面表面的第二個(gè)左半角;(iv)為與所述第二左平面表面相對(duì)的第二右側(cè)三維形體的第二右平面表面,也用所述產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法選取一個(gè)0°-90°范圍內(nèi)的角度值(但不包括0°和90°);(v)沿所述第一個(gè)方向延伸至達(dá)到與所述第二個(gè)右側(cè)三維形體相鄰的第三個(gè)右側(cè)三維形體;(vi)依序重復(fù)上述的步驟(i)、(ii)、(iii)、(iv)和(v),至少重復(fù)一次;(2)重復(fù)步驟(1),不同的是為在所述第一個(gè)虛平面內(nèi)直線沿伸的第二個(gè)方向上兩個(gè)相鄰行中散布的相鄰的三維形體的左平面表面和右平面表面,確定有關(guān)角度的值。
(3)對(duì)于所述原型的所述表面的給定的寬度上,確定用一切削方法所需切削出的槽溝的位置,以形成一系列相交的槽溝,這些槽溝界定出許多具有步驟(1)和(2)所計(jì)算的角度,形狀精確的三維形體;(4)提供一切削裝置,用來(lái)按照步驟(1)和(2)所計(jì)算的角度以及步驟(3)所確定的所述槽溝的位置,在所述原型的所述表面上切削出槽溝,以形成一系列相交的槽溝,這些槽溝即界定出許多從所述表面凸出的形狀精確的三維形體,所述的形狀精確的三維形體由一清晰邊界所限定并具有一些特定尺寸,而并非所有所述的三維形體均相同。這個(gè)原型然后即可用來(lái)形成前述的模具,其方法例如可將一聚合物熔體施加到原型的表面上,待聚合物固化后將由其固化成的模具卸下,該模具即具有一個(gè)含許多模腔的表面,這些模腔的形狀與原型表面的凸出部位呈反象的關(guān)系。
在本發(fā)明的這個(gè)方面,原型表面上形成的凸出部位的右半角和左半角最好各在8°-45°范圍內(nèi),并且這些三維形體宜為棱錐。
由下面對(duì)本發(fā)明的附圖和較佳實(shí)施方案的敘述可以更好地理解本發(fā)明的其它特征、優(yōu)點(diǎn)和構(gòu)思。附圖簡(jiǎn)述
圖1是本發(fā)明磨料制品的一種實(shí)施方案的端視截面圖。
圖2是本發(fā)明磨料制品的另一種實(shí)施方案的端視截面圖。
圖3是制造本發(fā)明磨料制品的一套設(shè)備的側(cè)視示意圖。
圖4是制造本發(fā)明磨料制品的另一套設(shè)備的側(cè)視示意圖。
圖5是對(duì)一種本發(fā)明磨料制品的上表面攝取的45X掃描電子顯微鏡(SEM)照片,該制品具有許多高為355微米但有其它不同尺寸的棱錐形研磨復(fù)合體。
圖6是對(duì)一種本發(fā)明的聚丙烯模具的上表面攝取的25X掃描電子顯微鏡(SEM)照片,該模具有許多深為355微米,但有其它不同尺寸的模腔。
圖7是一種本發(fā)明模具的平面示意圖。
圖8是一種本發(fā)明磨料制品表面形貌的平面示意圖,該制品表面具有許多棱錐形的研磨復(fù)合體,其中相鄰復(fù)合體的高度相等,但側(cè)面的角度不同。詳細(xì)敘述本發(fā)明的磨料制品具有高的切削速率,但在被研磨的工件上仍能給出相當(dāng)好的表面光潔度,并且不易在工件表面產(chǎn)生劃紋。雖然現(xiàn)時(shí)我們不擬為任何理論所束縛,但可以設(shè)想,具有完善節(jié)距的一列陣研磨復(fù)合體(即其中所有復(fù)合體在形體尺寸上均全同的一列陣研磨復(fù)合體)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)共振現(xiàn)象,結(jié)果進(jìn)行磨削的磨料制品表面會(huì)達(dá)到一種共振振動(dòng)狀態(tài),這就會(huì)產(chǎn)生表面光潔度上的問(wèn)題(被稱為振痕)。在本發(fā)明中,據(jù)信若在相鄰的形狀精確的研磨復(fù)合體之間有尺寸上的差異,就會(huì)抑制這種振動(dòng)共振并/或防止其發(fā)展,結(jié)果能使磨料制品以高磨削速率工作,并產(chǎn)生優(yōu)良的表面光潔度,除了劃紋減少以外,振痕現(xiàn)象也減輕了。
在本發(fā)明中,“形狀精確的”或類似的術(shù)語(yǔ)在這里系描述這種研磨復(fù)合體,它的形狀是磨粒和可固化粘合劑的可流動(dòng)混合物在仍受背襯承載并填充在模具表面上的模腔中時(shí)經(jīng)固化形成的。這樣生成的“形狀精確的”研磨復(fù)合體就會(huì)精確地與模腔的形狀相同。而且,研磨復(fù)合體的精確形狀為比較光滑的側(cè)表面所限定,這些側(cè)表面是由具有明確長(zhǎng)度并有明確端點(diǎn)的銳邊所連接,這些銳邊系由各側(cè)表面相交生成,同時(shí)至少有一個(gè)所述的研磨復(fù)合體至少有一個(gè)尺寸與其相鄰的研磨復(fù)合體不同。
在本發(fā)明中,用來(lái)限定研磨復(fù)合體所占空間的“邊界”是指每個(gè)研磨復(fù)合體的外露表面和邊緣,它們限定著每個(gè)研磨復(fù)合體三維形體的實(shí)際空間范圍。當(dāng)本發(fā)明磨料制品的截面用一顯微鏡例如掃描電子顯微鏡觀察時(shí),這些清晰的邊界是很容易清楚可見的。每一研磨復(fù)合體的清晰邊界就構(gòu)成了本發(fā)明研磨復(fù)合體精確形狀的截面輪廓。這些邊界將研磨復(fù)合體互相隔開并區(qū)分之,即使當(dāng)這些研磨復(fù)合體在它們的底部沿一公共邊界鄰接時(shí)也是如此。與此相比,在那些不具有精確形狀的研磨復(fù)合體上,其邊界和邊緣都不確定,例如當(dāng)研磨復(fù)合體在固化完成之前若產(chǎn)生垂弛就是如此。
在本發(fā)明中,用來(lái)限定研磨復(fù)合體的術(shù)語(yǔ)“尺寸”系指空間范圍的一種量度,例如與研磨復(fù)合體相關(guān)聯(lián)的形體的一個(gè)表面(包括底面)的邊長(zhǎng);“尺寸”還可以是指一個(gè)側(cè)表面相對(duì)于背襯表面的傾角的量度。因此,在本發(fā)明中,對(duì)于兩個(gè)不同的研磨復(fù)合體的“尺寸”是“不同的”,其意義是某第一個(gè)研磨復(fù)合體的兩個(gè)平面表面的相交邊的邊長(zhǎng)或這兩個(gè)平面表面的相交角,與限定復(fù)合體列陣中的某第二個(gè)復(fù)合體形狀的邊長(zhǎng)或相交角絕不相等。在較好的實(shí)施方案中,這第一和第二個(gè)研磨復(fù)合體可以是相鄰的。
在本發(fā)明中,“幾何形狀”系指三維的規(guī)則幾何形狀的某一類型,例如立方體、棱錐、棱柱、圓錐、圓柱、截棱錐、截圓錐等。
在本發(fā)明中,“相鄰復(fù)合體”及類似術(shù)語(yǔ)在這里是指至少兩個(gè)相鄰的復(fù)合體,在其連接直線上不存在居中的研磨復(fù)合體。
現(xiàn)參見圖1進(jìn)行說(shuō)明。這個(gè)磨料制品的側(cè)視圖表明了具有兩個(gè)相對(duì)側(cè)邊19(圖中只表示其一個(gè)側(cè)邊)的背襯11,與所述側(cè)邊19方向平行的磨削加工方向軸(圖中未示),固定于背襯上表面16的許多研磨復(fù)合體12。研磨復(fù)合體12是由許多磨粒13分散在粘合劑14中構(gòu)成的。每個(gè)研磨復(fù)合體均具有清晰而精確的形狀。在此涂覆磨料制品使用之前,磨粒最好不應(yīng)露出在復(fù)合體的平面表面15之外。隨著此涂覆磨料制品被用來(lái)進(jìn)行研磨操作,復(fù)合體就會(huì)破碎露出未用的磨粒。
在本發(fā)明的一個(gè)場(chǎng)合中,即研磨復(fù)合體以恒定節(jié)距間隔時(shí)(兩相鄰研磨復(fù)合體中心之間的峰至峰距離恒定不變),“相鄰”復(fù)合體將包括一個(gè)最鄰近的復(fù)合體或多個(gè)與該參照復(fù)合體(有不同尺寸)等距離的最鄰近復(fù)合體。然而在本發(fā)明的另一個(gè)場(chǎng)合中,其中研磨復(fù)合體是按不同節(jié)距間隔,則“相鄰復(fù)合體”有可能包括一個(gè)與參照復(fù)合體(有不同尺寸)不一定是距離最近的復(fù)合體,只要在兩者的連接線上并不存在居中的復(fù)合體。背襯背襯可以方便地在本發(fā)明中用來(lái)提供供研磨復(fù)合體散布于其上的表面,背襯可用任何通用的背襯。例如,聚合物薄膜、打了底的聚合物薄膜、布、紙、硬化紙板、無(wú)紡織物以及它們的組合。背襯也可以是一種增強(qiáng)熱塑性背襯,如受讓人的待批美國(guó)專利申請(qǐng)No.07/811,547(Stout等,1991年12月20提交)中所述的;也可以是一根環(huán)形帶,如受讓人的待批美國(guó)專利申請(qǐng)No.07/919,541(Benedict等,1991年12月20提交)中所述的。對(duì)背襯可以進(jìn)行某種或多種處理使其孔隙密封起來(lái),并/或改善其某些物理性能。在本技術(shù)領(lǐng)域中這些處理是已知的。
背襯在其背面還可以有一個(gè)連接裝置,使得形成的涂覆磨料制品固定在一支持墊上。這個(gè)連接裝置可以是一層壓敏粘結(jié)劑或一個(gè)用于鉤環(huán)連接的環(huán)形織物。也可以用一種互相嚙合的連接手段,如美國(guó)專利5,201,101(Rouser等)中所述的。
磨料制品的背面也可以有一層防滑即摩擦作用的涂層。這種涂層實(shí)例如無(wú)機(jī)粉末(如碳酸鈣或石英)分散在粘結(jié)劑中的組合物。視需要,在磨料制品中也可加入一層如炭黑或氧化釩材料的抗靜電層。研磨復(fù)合體a.磨粒(磨料顆粒)磨粒的粒度范圍一般為0.1-1500微米,常在0.1-400微米,宜為0.1-100微米,0.1-50微米更佳。磨粒的莫氏硬度宜至少為8,更宜大于9。這類磨粒的例子包括熔融氧化鋁(包括棕色氧化鋁、熱處理氧化鋁、白色氧化鋁)、陶瓷氧化鋁、綠色碳化硅、碳化硅、氧化鉻、氧化鋁氧化鋯、金剛石、氧化鐵、二氧化鈰、立方氮化硼、碳化硼、石榴石以及它們的組合。
磨粒這個(gè)詞也可包括許多單個(gè)的磨粒粘合在一起所形成的磨料團(tuán)聚物。對(duì)本發(fā)明適用的磨料團(tuán)聚物在美國(guó)專利4,311,489(Kress-ner),4,652,275(Bloecher等)和4,799,939(Bloecher等)中均有進(jìn)一步敘述。
在磨粒表面覆以一層表面涂層也屬本發(fā)明范圍。這種表面涂層可有各種功能。有時(shí)它是用以增加顆粒與粘合劑的粘接,有時(shí)是改變磨粒的研磨特性,等等。表面涂層材料例如有偶合劑、鹵化物鹽、金屬氧化物如二氧化硅、高熔點(diǎn)金屬氮化物、高熔點(diǎn)金屬碳化物等。
在磨料制品中還可以有稀釋劑顆粒。它們的粒度可以與磨粒粒度在數(shù)量級(jí)上相同。用作稀釋劑的實(shí)例有石膏、大理石、石灰石、燧石、二氧化硅、玻璃小泡、玻璃珠、硅酸鋁等。
b.粘合劑研磨復(fù)合體的形成是將磨粒分散在一種有機(jī)粘合劑中實(shí)現(xiàn)的。有機(jī)粘合劑可是熱塑性粘合劑,但宜用熱固性粘合劑。粘合劑是由粘合劑前體形成的。在制造磨料制品過(guò)程中,將熱固性粘合劑前體接受一能源的作用,該能源有助于聚合即固化過(guò)程的引發(fā),能源的例子有熱能、包括電子束、紫外光、可見光的輻射能。經(jīng)此聚合過(guò)程,粘合劑前體即轉(zhuǎn)變?yōu)楣袒恼澈蟿?。?duì)于熱塑性粘合劑前體,則用另一種方法,即在制造磨料制品過(guò)程中,讓熱塑性粘合劑前體冷卻至一定溫度,令粘合劑前體固化,即形成了研磨復(fù)合體。
研磨復(fù)合體中的粘合劑一般也起著將復(fù)合體附著在背襯前表面上的作用。但有時(shí)在背襯的前表面與研磨復(fù)合體之間用另一粘結(jié)層。
熱固性樹脂有兩大類縮合固化的和加成聚合的。適宜采用加成聚合樹脂,因?yàn)樗?jīng)輻射能照射即易固化。加成聚合樹脂可通過(guò)陽(yáng)離子機(jī)理或自由基機(jī)理進(jìn)行聚合。根據(jù)所用的能源和粘合劑前體的化學(xué)類型,有時(shí)還宜加入一種固化劑、引發(fā)劑或催化劑來(lái)引發(fā)聚合反應(yīng)。
有代表性的粘合劑前體的實(shí)例有酚醛樹脂、脲甲醛樹脂、密胺甲醛樹脂、丙烯酸化聚氨脂、丙烯酸化環(huán)氧化物、含不飽和烯鍵的化合物、具有側(cè)位不飽和羰基的氨基塑料衍生物,具有至少一個(gè)側(cè)位丙烯酸酯基的異氰脲酸酯衍生物,具有至少一個(gè)側(cè)位丙烯酸酯基的異氰酸酯衍生物、乙烯醚、環(huán)氧樹脂,它們的混合物和組合物。丙烯酸酯這個(gè)詞包括丙烯酸酯與甲基丙烯酸酯。
酚醛樹脂廣泛用作磨料制品粘合劑,因?yàn)槠渚哂羞m宜的熱性質(zhì),供應(yīng)方便而且價(jià)格也較低。有兩類酚醛樹脂,即酚醛樹脂A和酚醛清漆。前者的甲醛對(duì)苯酚的摩爾比大于或等于1,一般為1.5∶1.0至3.0∶1.0。后者的甲醛對(duì)苯酚的摩爾比小于1∶1。酚醛樹脂商品例如有Occidental Chemicals Corp.的“Durez”和“Varcum”;Mon-santo公司的“Resinox”;Ashland Chemical Co.的“Aerofene”和“Aerotap”。
丙烯酸化聚氨酯是末端帶有羥基的,NCO擴(kuò)展的聚酯或聚醚,其商品例如有Morton Thiokol Chemical的UVITHANE 782,Rad-cure Specialties的CMD6600,CMD8400,CMD8805。
丙烯酸化環(huán)氧化物是環(huán)氧樹脂的二丙烯酸酯,例如雙酚A環(huán)氧樹脂。其商品例如有Radure Specialities的CMD3500,CMD3600和CMD3700。
含有不飽和烯鍵的化合物包括含碳、氫、氧,有時(shí)還含氮、鹵素的單體化合物和聚合物化合物。氧或氮原子或這兩種原子通常存在于醚、酯、尿烷、酰胺和脲基團(tuán)中。含烯鍵的不飽和化合物宜用分子量小于4,000的,它們宜為由含有脂族-羥基或脂族多羥基的化合物與不飽和羧酸(如丙烯酸、異丁烯酸、衣康酸、巴豆酸、異巴豆酸、馬來(lái)酸等)反應(yīng)生成的酯。丙烯酸酯樹脂的代表性例子有異丁烯酸甲酯、異丁烯酸乙酯、苯乙烯、二乙烯基苯、乙烯基甲苯、乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇異丁烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、三甘醇二丙烯酸酯、三丙烯酸三羥甲基丙酯、三丙烯酸甘油酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇異丁烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯。其它含烯鍵的不飽和樹脂包括單烯丙酯類、多烯丙酯和聚甲代烯丙酯類、羧酸的酰胺類,例如鄰苯二甲酸二烯丙酯、己二酸二烯丙酯和N,N-二烯丙基己二酰二胺。含氮的其它化合物還有三(2-丙烯酰氧乙基)異氰脲酸酯、1,3,5-三(2-異丁烯酰氧乙基)-S-三嗪、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和N-乙烯基哌啶酮。
氨基塑料樹脂每個(gè)分子或低聚物具有至少一個(gè)側(cè)位α-,β-不飽和羰基。這些不飽和羰基可以是丙烯酸酯、異丁烯酸酯或丙烯酰胺類型的基團(tuán)。這類材料的例子有N-羥甲基-丙烯酰胺、N,N′-氧聯(lián)二甲基-二丙烯酰胺、鄰和對(duì)丙烯酰氨甲基化酚、丙烯酰氨甲基化酚醛清漆以及它們的組合。這些材料的例子在美國(guó)專利4,903,440(Larson等)和5,236,472(Kirk等)中還有敘述。
具有至少一個(gè)側(cè)位丙烯酸酯基的異氰脲酸酯衍生物和具有至少一個(gè)側(cè)位丙烯酸酯基的異氰酸酯衍生物在美國(guó)專利4,652,274(Boettcher等)中有進(jìn)一步敘述。一種宜采用的異氰脲酸酯材料是三(羥乙基)異氰脲酸酯的三丙烯酸酯。
環(huán)氧樹脂具有一個(gè)環(huán)氧乙烷,藉開環(huán)作用而聚合。這種環(huán)氧化物樹脂包括單體環(huán)氧樹脂和低聚物環(huán)氧樹脂。某些宜采用的環(huán)氧樹脂的例子有2,2-雙〔4-(2,3-環(huán)氧丙氧基)-苯基丙烷〕(雙酚A的二縮水甘油酯)和Shell Chemical Co.的商品“Epon 828”、“Epon1004”和“Epon1001F””,Dow Chemical Co.的商品“DER-331”、“DER-332”和“DER-334”。其它適用的環(huán)氧樹脂還有酚醛清漆的縮水甘油酯(如Dow Chemical Co.的“DEN-431”和“DEN-428”)。
本發(fā)明的環(huán)氧樹脂可通過(guò)加入一種合適的陽(yáng)離子固化劑藉陽(yáng)離子機(jī)理進(jìn)行聚合。陽(yáng)離子固化劑是產(chǎn)生一種酸源物質(zhì)引發(fā)環(huán)氧樹脂的聚合。這些陽(yáng)離子固化劑可包括一種具有鎓陽(yáng)離子和含鹵素的金屬或準(zhǔn)金屬配合陰離子的鹽類。其它陽(yáng)離子固化劑包括一種具有有機(jī)金屬配合陽(yáng)離子和含鹵素的金屬或準(zhǔn)金屬配合陰離子的鹽類,這在美國(guó)專利4,751,138(Tumey等)(第4欄第65行至第9欄第45行)中有進(jìn)一步的敘述。另外的例子是有機(jī)金屬鹽和鎓鹽,在美國(guó)專利4,985,340(Palazzotto)(第4欄第65行至第14欄第50行)和歐洲專利申請(qǐng)304,161及306,162中均有敘述。其它陽(yáng)離子固化劑包括有機(jī)金屬配合物的離子鹽,其中的金屬選自周期表IVB、VB、VIB、VIIB和VIIIB族,在歐洲專利申請(qǐng)109,851中有敘述。
就自由基固化的樹脂而言,在有些情況下,磨粒漿料還宜含有一種自由基固化劑。但若采用電子束輻射源,則固化劑并不總是需要的,因?yàn)殡娮邮旧頃?huì)產(chǎn)生自由基,自由基熱引發(fā)劑的例子包括過(guò)氧化物,例如過(guò)氧化苯甲酰、偶氮化合物、二苯酮和醌。對(duì)紫外或可見光能源,這種固化劑有時(shí)稱為光引發(fā)劑。在受紫外光作用時(shí)能產(chǎn)生自由基源的引發(fā)劑,包括(但不限于)有機(jī)過(guò)氧化物、偶氮化合物、醌、二苯酮、亞硝基化合物、丙烯基鹵、腙(hydrozones)、巰基化合物、吡喃鎓化合物、三丙烯基咪唑、聯(lián)咪唑、氯化烷基三嗪、苯偶姻醚、苯偶??s酮、噻噸酮、乙酰苯衍生物以及它們的混合物。關(guān)于受可見光作用能產(chǎn)生自由基源的引發(fā)劑例子可參見美國(guó)專利4,735,632(Oxman等),其名稱為含三元光引發(fā)劑系統(tǒng)的涂覆磨料粘合劑。用于可見光的較好光引發(fā)劑是CibaGeigy Corp.的商品“Irgacure 369”。
磨粒與粘合劑的重量比可為5-95份磨粒與95-5份粘合劑;更常用的是50-90份磨粒與50-10份粘合劑。
c.添加劑磨粒漿料還可含有一些任選的添加劑,例如填料(包括研磨助劑)、纖維、潤(rùn)滑劑、潤(rùn)濕劑、觸變性物質(zhì)、表面活性劑、顏料、染料、抗靜電劑、偶合劑、增塑劑、懸浮劑等。這些物質(zhì)的用量以達(dá)到所需性質(zhì)為宜。采用這些物質(zhì)可能影響研磨復(fù)合體的耐腐蝕性。有時(shí)是有意地加入某種添加劑使研磨復(fù)合體更易受磨蝕,以除去已變鈍的磨粒,從而將新的磨粒露出。
適用于本發(fā)明的填料如金屬碳酸鹽(例如碳酸鈣(如白堊、方解石、泥炭巖、石灰華、大理石、石灰石)、碳酸鈣鎂、碳酸鈉、碳酸鎂),硅石(例如石英、玻璃珠、玻璃小泡、玻璃纖維),硅酸鹽(例如滑石、粘土、蒙脫土、長(zhǎng)石、云母、硅酸鈣、偏硅酸鈣、鋁硅酸鈉、硅酸鈉),金屬硫酸鹽(例如硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鈉、硫酸鋁鈉、硫酸鋁),石膏,蛭石,木粉,鋁的三水化物,炭黑,金屬氧化物(例如氧化鈣即石灰、氧化鋁、氧化鈦),金屬亞硫酸鹽(例如亞硫酸鈣)。
填料這個(gè)術(shù)語(yǔ)還包括那些在磨具工業(yè)中稱為研磨助劑的物質(zhì)。研磨助劑定義為一種顆粒物質(zhì),其加入對(duì)于研磨的化學(xué)與物理過(guò)程有顯著的影響而引起其研磨性能的提高。研磨助劑化學(xué)類別的例子包括蠟、有機(jī)鹵化物、鹵化物鹽、金屬及其合金。有機(jī)鹵化物在研磨過(guò)程中一般會(huì)分解,釋放出一種鹵酸或氣態(tài)鹵化物。這類物質(zhì)例如有氯代蠟,如四氯代萘、五氯代萘和聚氯乙烯。鹵化物鹽如氯化鈉、鉀冰晶石、鈉冰晶石、銨冰晶石、四氟硼酸鉀、四氟硼酸鈉、四氟化硅、氯化鉀、氯化鎂。金屬的例子如錫、鉛、鉍、鈷、銻、鎘、鐵、鈦。其它的雜類研磨助劑有硫、有機(jī)硫化物、石墨和金屬硫化物。
抗靜電劑例如有石墨、炭黑、氧化釩、濕潤(rùn)劑類物質(zhì)等,在美國(guó)專利5,061,294(Harmer等)、5,137,542(Buchanan等)和5,203,884(Buchanan等)中有敘述。
偶合劑具有可在粘合劑前體與填料顆?;蚰チVg提供偶合橋梁的作用,其例子有硅烷、鈦酸鹽和鋯鋁酸鹽。磨粒漿料中偶合劑的適宜含量為0.01-3重量%。
作為懸浮劑的一個(gè)例子是一種比表面積小于150平方米/克的硅石顆粒,它以商品名“OX-50”購(gòu)自DeGussa Corp.。研磨復(fù)合體的形狀每個(gè)研磨復(fù)合體均有一精確形狀。這個(gè)精確形狀由一清晰的邊界所限定,這些術(shù)語(yǔ)的定義已在上面給出。當(dāng)本發(fā)明的研磨復(fù)合體的截面用一顯微鏡例如掃描電子顯微鏡(如圖5所示)觀察時(shí),此清晰的邊界是很容易清楚可見的。每一研磨復(fù)合體的清晰邊界就構(gòu)成了本發(fā)明研磨復(fù)合體精確形狀的外部輪廓。這些邊界將研磨復(fù)合體互相隔開并區(qū)分之,即使當(dāng)這些研磨復(fù)合體在它們的底部沿一公共邊界鄰接時(shí)也是如此。
與此相比,在那些不具有精確形狀的研磨復(fù)合體上,其邊界和邊緣都不確定,例如當(dāng)研磨復(fù)合體在固化完成之前若產(chǎn)生垂弛就是如此。因此這里在描述研磨復(fù)合體時(shí)所用的形狀精確之類的詞語(yǔ)也是指那些研磨復(fù)合體,它的形狀是當(dāng)磨粒和可固化粘合劑的可流動(dòng)混合物仍被背襯所承載并填在模具表面上的模腔中時(shí),通過(guò)此混合物中的粘合劑固化而形成的。這樣形成的形狀精確的研磨復(fù)合體就會(huì)在形狀上與模腔精確地一致。模具中的這些模腔示于圖6。
許多這樣的復(fù)合體是三維的形體,它從背襯表面向外突起的形式與模具中對(duì)應(yīng)模腔向內(nèi)突起的形式恰好相反。每一復(fù)合體由一清晰的邊界所限定,該界面的底部即是其與背襯附著的界面。邊界所包圍的其余部分與復(fù)合體在其中固化的模腔的形狀恰好倒置。復(fù)合體的全部外表面在其固化形成過(guò)程中由背襯或由模腔所限定。形成形狀精確的復(fù)合體的方法與技術(shù)在美國(guó)專利5,152,917(Pieper等)中有所敘述。
但本發(fā)明與美國(guó)專利5,152,917(Pieper等)不同,不同之處至少在于其中在研磨復(fù)合體的列陣中其形體的尺寸不同。這一點(diǎn)可以藉任何常規(guī)方法達(dá)到,例如可以在一個(gè)磨料制品的復(fù)合體列陣的全部或其一部分中,為兩個(gè)相鄰的復(fù)合體形狀任意指定至少有一個(gè)尺寸不同??梢栽谠偷谋砻嫔希缬靡唤饎偸毒哕嚧曹囅鞒鲆涣嘘嚥蹨?,由此原型制出具有一列陣模腔的模具,該模具即可用來(lái)接受和模壓所述的磨粒漿料,這些模腔即是預(yù)定的該列陣研磨復(fù)合體形狀的反形體。也可以在所謂的金屬原型(如用鋁、銅或青銅)或者塑料原型(如用聚丙烯酸酯塑料)的表面加工形成形狀尺寸不同的研磨復(fù)合體的所需的形狀輪廓,例如用金剛石刀具車削出槽溝,使得其上突部分對(duì)應(yīng)于研磨復(fù)合體所需的預(yù)定形狀,而槽溝車削好以后可以鍍鎳。然后,如美國(guó)專利5,152,917(Pieper等)所述,可以由此原型一般制出模具。結(jié)果所得的塑料模具的表面上有著與要成形的研磨復(fù)合體呈反形的許多凹穴即模腔。金屬原型的制造方法也可以是在可用金剛石刀具車削的金屬如鋁、銅或青銅的金屬表面上用金剛石刀具車削出槽溝,然后鍍鎳制成金屬原型。制造尺寸不同的研磨復(fù)合體的示例性方法在下面將詳細(xì)敘述。
關(guān)于研磨復(fù)合體本身的結(jié)構(gòu)可參見圖1,其中的研磨復(fù)合體12具有邊界15。其形體的邊界使得一個(gè)研磨復(fù)合體在某種程度上與相鄰的另一研磨復(fù)合體是隔開的。為了形成各自的研磨復(fù)合體,構(gòu)成其形體的邊界的一部分須是互相隔開的。參見圖1,復(fù)合體的底部即其最靠近背襯的那部分可與相鄰復(fù)合體對(duì)接。參見圖2,本發(fā)明的磨料制品20有一個(gè)背襯21,其上面粘接著許多研磨復(fù)合體22。研磨復(fù)合體本身則是將許多磨粒23分散于粘合劑24中構(gòu)成的。在本發(fā)明的這一實(shí)施方案中,相鄰的復(fù)合體之間存在空隙空間25。也屬本發(fā)明范圍的是許多研磨復(fù)合體粘接于背襯上,而其中相鄰的復(fù)合體之間,有些是對(duì)接的,而有些則是留有空隙空間的。
在有些場(chǎng)合,例如對(duì)棱錐的,非圓柱形的復(fù)合體,作為其邊界的是一些平面。對(duì)于具有幾個(gè)平面表面的復(fù)合體,至少有四個(gè)平面,包括三個(gè)側(cè)面和底面。一給定形體的平面表面數(shù)目隨其所需的幾何形狀而異,例如其數(shù)可為4至20個(gè)以上。一般為4-10個(gè)平面,最好為4-6個(gè)平面。這些平面相交,形成了所需的形體,這些平面的交角如何決定了其形狀尺寸。參見圖1,研磨復(fù)合體12,其界面是平面性的。側(cè)平面15A和15b以角度γ相交,而截面15c則面對(duì)觀察者,與頁(yè)面共平面。
本發(fā)明的一個(gè)要點(diǎn)就是在一列陣研磨復(fù)合體中,至少有一個(gè)復(fù)合體具有與另一個(gè)復(fù)合體不同的尺寸。這不同的尺寸最好是在至少一對(duì)相鄰的復(fù)合體之間,更好的是,在磨料制品表面上的每一對(duì)相鄰的復(fù)合體之間。所謂“每一對(duì)”相鄰復(fù)合體這一詞包含著對(duì)表面上的每一復(fù)合體相對(duì)于其相鄰復(fù)合體的某種人為的含義。一般說(shuō)來(lái),相鄰復(fù)合體對(duì)數(shù)中的至少10%,其相互之間應(yīng)有不同的尺寸,較好至少有30%,更好有至少50%。最好的則是基本上100%研磨復(fù)合體都與其各自成對(duì)相鄰的研磨復(fù)合體在尺寸上有所不同。在研磨復(fù)合體之間尺寸不同,具體即是成對(duì)的相鄰研磨復(fù)合體之間尺寸不同,這個(gè)前提造成的結(jié)果就是該磨料制品在被研磨的工件表面上可產(chǎn)生較好的光潔度。由于相鄰研磨復(fù)合體在尺寸上不同,由形狀精確的研磨復(fù)合體在工件表面上產(chǎn)生劃紋的可能性即減小。一般說(shuō)來(lái),若少于10%的成對(duì)相鄰復(fù)合體在尺寸上不同,則本發(fā)明意圖在提高磨削速率和表面光潔度的同時(shí)也要降低劃紋這一目標(biāo)就不能滿意地實(shí)現(xiàn)。一般,具有不同尺寸的相鄰研磨復(fù)合體的對(duì)數(shù)的選擇,應(yīng)務(wù)使劃紋現(xiàn)象降至最小。這種對(duì)數(shù)占總對(duì)數(shù)的百分?jǐn)?shù)視許多因素而定,如工件類型、研磨時(shí)的界面壓力、磨料制品的轉(zhuǎn)速以及其它研磨條件。
下面的內(nèi)容也屬本發(fā)明范圍,即可以有一些(但不可全部)表面上的研磨復(fù)合體具有完全相同(形狀和尺寸上均相同)的形狀。但這些形體完全相同的復(fù)合體不應(yīng)相鄰,以利于充分實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn),例如在磨料制品中可以有兩個(gè)研磨復(fù)合體具有相同尺寸定義的形狀。但它們?cè)趶?fù)合體列陣中應(yīng)該是隔開的,至少有一個(gè)在尺寸上均與這兩者不同的研磨復(fù)合體位于其中間。
至少有一個(gè)研磨復(fù)合體的至少一個(gè)尺寸與另一個(gè)復(fù)合體的不同。但有兩個(gè)或多個(gè)不同尺寸,這也屬本發(fā)明范圍。這些尺寸可指種種,例如復(fù)合體的兩個(gè)平面表面相交形成的邊長(zhǎng)不同,又如其兩個(gè)平面表面相交形成的角度不同;又如研磨復(fù)合體的幾何形狀的類型不同,因而也就使得邊長(zhǎng)和/或角度不同。
如果為了本發(fā)明的目標(biāo),研磨復(fù)合體的某個(gè)邊長(zhǎng)有所不同,在一個(gè)實(shí)施方案中,該邊的長(zhǎng)度即尺寸(對(duì)于均為棱錐體的情況,且錐的高度為25-1020微米)差別,尤其是對(duì)于相鄰復(fù)合體而言,可為約1-500微米,較好為5-250微米。在一個(gè)實(shí)施方案中,在復(fù)合體列陣中,某一個(gè)復(fù)合體的至少一個(gè)邊的長(zhǎng)度相對(duì)于另一復(fù)合體的任一邊長(zhǎng)之比可為10∶1至1∶10,但不包括1∶1,在兩相鄰復(fù)合體之間尤其如此。
更一般地說(shuō),本發(fā)明的研磨復(fù)合體可為任何合適的形狀,但宜為三維的規(guī)則的幾體形狀,例如立方形,棱柱形(如三角,四角,六角等)、圓錐形、截圓錐形(平頂)、圓柱形、棱錐形、截圓錐形(平頂)等。相鄰研磨復(fù)合體的幾何形狀可以不同,例如,可以是棱錐體與棱柱體相鄰,以形成所需的尺寸上的差異。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中,研磨復(fù)合體例如棱錐體的形狀均具有相同的高度(由背襯表面量起),其范圍為50-1020微米。
一種宜采取的形體是棱錐,此棱錐可以是四或五個(gè)平面(包括底面)的棱錐。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中,所有研磨復(fù)合體均為棱錐。更好的是,其相鄰棱錐形復(fù)合體之間的尺寸差異是改變其一個(gè)側(cè)面與背襯之間的角度。例如,如圖1所示的相鄰棱錐形復(fù)合體的側(cè)面所形成的角度α和β是互相不同的,并各自在0°和90°之間(不包括0°和90°)取不同的值。最好的是,在棱錐形復(fù)合體的側(cè)面和垂直通過(guò)相應(yīng)側(cè)面與背襯的交點(diǎn)的虛平面17(圖1)之間的夾角應(yīng)大于或等于8°,但小于或等于45°。從實(shí)際觀點(diǎn)看,若該角小于8°,會(huì)使固化的復(fù)合體從模具上卸脫有較大的困難。另一方面,若該角大于45°,會(huì)不恰當(dāng)?shù)卦龃笙噜徰心?fù)合體之間的空隙,以致在背襯面積上所提供的研磨表面積不充分。
還要注意的是,角度α和β應(yīng)各在0°至90°的范圍內(nèi),并且其差別至少為約1°,最好差約5°。
還要注意的是,所形成的棱錐形研磨復(fù)合體中,每個(gè)棱錐體的兩個(gè)側(cè)面在其截面圖上相交形成的材料內(nèi)角γ(見圖1)宜大于或等于25°,且小于或等于90°。下限25°可以是個(gè)實(shí)際下限,因?yàn)橛盟龅臐{料和模具構(gòu)型的方法,對(duì)于頂角很尖銳,小于25°的研磨復(fù)合體來(lái)說(shuō),形成這么小的頂角是困難的。為了充分實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的好處,關(guān)于材料內(nèi)角γ的這個(gè)限制條件應(yīng)與前述的限制條件結(jié)合起來(lái)采用,前述的限制條件是相鄰復(fù)合體之間的夾角α和β如前所述應(yīng)既是不同的,又是在0°和90°之間隨機(jī)選取的。
而且,在任何單個(gè)的研磨復(fù)合體中,其本身的不同平面表面與背襯表面所呈的角度無(wú)需相同。例如,在一具有四個(gè)平面表面(一個(gè)底面和三個(gè)側(cè)表面)的棱錐中,其三個(gè)不同側(cè)表面與背襯表面之間的角度可以相互不同。自然,側(cè)表面相互之間相交所形成的角度也可以相互不同,而且與其和背襯之間的角度也不相同。
在本發(fā)明的那些其相鄰復(fù)合體在尺寸上的差異表現(xiàn)在相鄰復(fù)合體的側(cè)表面角度例如α和β(見圖1)不同的實(shí)施方案中,為相鄰復(fù)合體之間的α和β角各自所選取的對(duì)應(yīng)值,在復(fù)合體的列陣中最好不要恒定不變(重復(fù)),根信這就可以進(jìn)一步保證不會(huì)產(chǎn)生工件與磨料制品之間的共振現(xiàn)象。因此,當(dāng)人們沿著磨料制品的寬度方向或長(zhǎng)度方向觀察一對(duì)對(duì)相繼鄰近的兩個(gè)復(fù)合體時(shí),角度α和β的值在0°和90°范圍內(nèi)最好應(yīng)是不同的(例如,見圖8)。在復(fù)合體列陣中不同相鄰復(fù)合體組之間的α和β的改變可以用任何常規(guī)的方式實(shí)現(xiàn),例如在0°和90°范圍對(duì)α和β的值進(jìn)行隨機(jī)選取。
例如,如果說(shuō)在一行研磨復(fù)合體中,對(duì)每個(gè)復(fù)合體的右半角α(圖1)可以在0°和90范圍內(nèi)隨機(jī)選取的話,則在相鄰的復(fù)合體行中,對(duì)于對(duì)應(yīng)相鄰復(fù)合體的面對(duì)α的左半角β也是隨機(jī)選取;并且,當(dāng)人們?cè)谀チ现破繁砻娴膶挾然蜷L(zhǎng)度方向上沿著復(fù)合體列陣的另兩行觀察,對(duì)其次一對(duì)對(duì)相鄰復(fù)合體來(lái)說(shuō),則在0°和90范圍內(nèi)又是隨機(jī)選取一新的左半角β值和一新的右半角α值,在復(fù)合體列陣中可依次這樣進(jìn)行下去。這種做法是可取的,目的是在磨料制品的研磨復(fù)合體列陣中,在0°和90°之間獲得一較均勻的角度分布。
在前述的宜采取的限制條件之下,在研磨復(fù)合體的整個(gè)列陣中隨機(jī)地實(shí)際選取α、β和γ角度的值,可以按任何常規(guī)的方式進(jìn)行。例如,可以在前述的數(shù)值優(yōu)選范圍的條件下,對(duì)角度的值采用藉抽取進(jìn)行的系統(tǒng)隨機(jī)選擇法。對(duì)一列陣,這種系統(tǒng)隨機(jī)選取法可以用一普通計(jì)算機(jī),例如一臺(tái)式計(jì)算機(jī),在上述的角度值限制范圍內(nèi)進(jìn)行隨機(jī)的選取。在統(tǒng)計(jì)學(xué)和計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中,人們一般是熟知選取隨機(jī)數(shù)字用的算法的,它已經(jīng)用于本發(fā)明。例如,人們熟知的為產(chǎn)生偽隨機(jī)數(shù)所用的線性同余法可以用來(lái)隨機(jī)地選取角α和β的值。為本發(fā)明研磨復(fù)合體形狀的側(cè)表面角度的選定,隨機(jī)數(shù)字產(chǎn)生方法的應(yīng)用和實(shí)施將在后面附錄中所述的計(jì)算機(jī)源程序中例示說(shuō)明之。
無(wú)論如何,列陣中的研磨復(fù)合體的角度值一旦這樣選取以后,即可用來(lái)確定并表述在一金屬模具或模具的表面上用金剛石刀具車削形成的模腔的式樣和形狀,而該模具則可用來(lái)用所述方法制造本發(fā)明的具有研磨復(fù)合體的磨料制品。
在有些場(chǎng)合,需要使所有的復(fù)合體都具有相同的幾何形狀類型和高度。這個(gè)高度系指該磨料制品使用之前研磨復(fù)合體由背襯表面量至其最外端點(diǎn)的距離。若高度和形狀類型相同,則平面表面之間的角度宜不同。
為了在工件表面獲得優(yōu)良的光潔度,要注意的是每個(gè)研磨復(fù)合體的峰不宜排在與研磨方向平行的同一行上。否則的話,將會(huì)在空間上產(chǎn)生細(xì)槽,結(jié)果表面光潔度太粗糙。因此,研磨復(fù)合體應(yīng)互相稍有錯(cuò)開以避免這種取向。
一般而言,每平方厘米上至少宜有5個(gè)研磨復(fù)合體,有時(shí)至少應(yīng)有100個(gè),2,000-10,000個(gè)更佳。對(duì)于研磨復(fù)合體的密度并不存在操作上的上限;雖然從實(shí)際角度看來(lái),超過(guò)一定密度,已不可能增加模腔密度和/或在用來(lái)制造研磨復(fù)合體列陣的模具表面上加工形成形狀精確的模腔。一般說(shuō)來(lái),若研磨復(fù)合體的數(shù)密度增加,磨料制品將會(huì)有較高的磨削速率,較長(zhǎng)的壽命,并且在被研磨的工件上產(chǎn)生較優(yōu)的表面光潔度。并且此時(shí)每個(gè)研磨復(fù)合體上的作用力也較小。在有些情況下,這會(huì)導(dǎo)致研磨復(fù)合體較好的,更為穩(wěn)定的破碎。制造磨料制品的方法下面將進(jìn)一步詳述關(guān)于制造本發(fā)明的磨料制品的方法,但一般說(shuō)來(lái),其第一步是制備磨粒漿料。磨粒漿料的制法是用任何適當(dāng)?shù)幕旌戏椒▽⒄澈蟿┣绑w、磨粒與任選的添加劑加以混合??捎玫幕旌戏椒ǖ膶?shí)例包括有低剪切或高剪切混合,以用后者為宜。也可在混合步驟中結(jié)合使用超聲波,以降低磨粒漿料的粘度。磨粒一般是逐步加入粘合劑前體中。混合過(guò)程中若采用真空(如使用常規(guī)的真空方法和設(shè)備),可使磨粒漿料中產(chǎn)生的氣泡量減至最小。
有時(shí)最好將漿料加熱(一般為30-70℃)以降低其粘度。磨粒漿料應(yīng)具有涂覆良好的流變性能,磨粒與其它填料顆粒在漿料中不致產(chǎn)生沉積,這是很重要的。
若采用熱固性粘合劑前體,可采用熱能或輻射能作為能源,這取決于粘合劑前體的化學(xué)組成。若采用熱塑性粘合劑前體,應(yīng)將其冷卻直至固化,以形成研磨復(fù)合體。制造本發(fā)明的磨料制品的方法的其它種種細(xì)節(jié)將在下文中敘述。模具在制造本發(fā)明的磨料制品中,從實(shí)際和工藝角度考慮,特別是鑒于研磨復(fù)合體的尺寸相對(duì)較小,模具都是至為重要的。模具中含有許許多多模腔。這些模腔基本上是所需研磨復(fù)合體的反形,它們起著產(chǎn)生研磨復(fù)合體形狀的作用。應(yīng)按研磨復(fù)合體所需的形狀和尺寸來(lái)選擇模腔的尺寸。若模腔的形狀和尺寸制造得不適當(dāng),則模腔就不能產(chǎn)生所需尺寸的研磨復(fù)合體。
模腔在模具中可呈點(diǎn)狀分布,在相鄰模腔之間留有間隔空間,但相鄰模腔也可以互相對(duì)接?;ハ鄬?duì)接的模腔有利于將磨粒漿料經(jīng)成型且固化的研磨復(fù)合體卸出。此外,模腔形狀應(yīng)選擇得使研磨復(fù)合體的截面積在其離開背襯的方向上是減小的。
模具的一個(gè)較好實(shí)施方案是該模具具有兩個(gè)相對(duì)的平行的側(cè)邊,這兩個(gè)側(cè)邊限定著模腔的列陣,這許多模腔的結(jié)構(gòu)應(yīng)能使得在磨料制品沿著長(zhǎng)度和/或?qū)挾确较蛏弦欢吻逦拈L(zhǎng)度內(nèi),用所述方法形成的所有研磨復(fù)合體中,凡鄰近的復(fù)合體均在尺寸上有所不同;而這些尺寸不同的復(fù)合體的預(yù)定列陣可以沿著整個(gè)磨料制品的長(zhǎng)度和/或?qū)挾确较蛑貜?fù)至少一次或多次,如果需要和方便的話。
例如,圖7是一個(gè)可用來(lái)制造本發(fā)明磨料制品的模具70的頂視圖。模具的側(cè)邊71與模具的加工方向(圖中未示)平行,并與模具的橫向(寬度方向)垂直。模腔74由相交的上凸部分(用實(shí)線72和73表示)限定其范圍,這個(gè)模具中的模腔有明顯不同的6組,即A、B、C、D、E、F組,在每一組中的模腔均排列成平行的各行,這些模腔由模具的上凸部分72和73限定其范圍,這些上凸部分72和73正是模具板未經(jīng)加工變形(即未鉆空穴的)的其余部位。這A-E6組,如圖7所示,是沿著模具的長(zhǎng)度方向頭尾相接的。在每一組中那些排列最接近側(cè)邊71的模腔行是沿著虛線延伸的,該虛線與模腔的加工方向呈非平行(非零)角度,而這個(gè)角隨A組至B組至C組一直至F組,都不相同。模腔行(以及上凸部分72)與側(cè)邊71所成的角應(yīng)在0°至90°范圍內(nèi)。但若模腔行與側(cè)邊71的角度為0°或90°,則可能產(chǎn)生劃紋的問(wèn)題。模腔行與加工方向的夾角最好選定在5°至85°范圍內(nèi),這樣可更有把握的避免出現(xiàn)劃紋。
如圖7所示,模腔行的角度最好是逐組在順時(shí)針?lè)较蚝湍鏁r(shí)針?lè)较蛑g改變。模腔與上凸部分72的行與側(cè)邊71之間的角,其絕對(duì)值在各組中可以相同,也可不同。
用這種模具70按本發(fā)明所述的方法制成的磨料制品將具有一列陣的研磨復(fù)合體,這些復(fù)合體的形狀恰為模具,即此模具70的一列陣模腔的反形。利用如圖7所例示的模腔排列,以一定合適的角度排列模具中各行的模腔,則用這個(gè)模具制成的磨料制品在使用時(shí),產(chǎn)生劃紋的可能性就可最大限度地降低。
另一個(gè)可用的方法,是將模具中的模腔排列得在與模具的側(cè)邊平行的方向上,逐個(gè)逐個(gè)的模腔在橫向中互相稍有錯(cuò)開,即不是對(duì)準(zhǔn)成行的位置(這種排列未在圖中示出)。也就是說(shuō),這個(gè)實(shí)施方案提供了另一種可用的方法來(lái)形成研磨復(fù)合體和居于其間槽溝的列陣,而這些復(fù)合體與槽溝并不是沿著平行于磨料制品側(cè)邊的方向成行排列的。與此相反,若是從磨料制品的前方沿著平行于制品側(cè)邊的方向觀察,這些研磨復(fù)合體是互相交錯(cuò),并非對(duì)準(zhǔn)成行的。
模具的形式可以是帶、片、連續(xù)的片即材幅、涂覆輥例如轉(zhuǎn)輪凹板印刷用的轉(zhuǎn)輪、裝在涂覆輥上的套管或印模。模具材料可用金屬(如鎳)、金屬合金(如鎳合金)、塑料(如聚丙烯,丙烯酸塑料)或任何其它便于成形的材料。制作金屬模具可用任何常規(guī)的方法,例如照相制板、滾銑、電成形、金剛石刀具車削等。
熱塑性材料的模具,其制法可以是從一金屬原型進(jìn)行復(fù)制。該金屬原型應(yīng)具有與所需模具相反的構(gòu)型。金屬原型的制法可用那些直接用來(lái)制造模具的一些基本方法,如對(duì)金屬表面用金剛石刀具進(jìn)行車削。在使用金屬原型的情況下,系將熱塑性片材加熱,有時(shí)對(duì)金屬原型也加熱,以便將該熱塑性片材的表面與金屬原型的表面壓在一起,使得熱塑性片材上面壓印出金屬原型表面的反象。也可將熱塑性材料擠壓澆注到金屬原型上然后互相緊壓。熱塑性材料隨后冷卻固化,形成模具。適用的熱塑性模具材料例如有聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯以及它們的組合。
也可以在塑料板材的表面直接通過(guò)照相制板法或金剛石刀具車削法制成具有與所需研磨復(fù)合體在形狀上構(gòu)成反象的預(yù)定模腔列陣的模具,而無(wú)需通過(guò)原型。若采用熱塑性模具,必須注意勿產(chǎn)生過(guò)多的熱量。尤其是在其固化步驟中,因?yàn)檫^(guò)多熱量會(huì)使熱塑性模具變形。其它適用的制造模具和原型的方法在已通常轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利申請(qǐng)No.08/004,929(Spurgeon等,于1993年12月14日提交)中有討論。
例如,制造圖7所示類型的本發(fā)明聚合物模具的一個(gè)較佳方法是利用一個(gè)鼓形的鍍鎳金屬原型。先在一金剛石刀具車床上,通過(guò)計(jì)算機(jī)對(duì)車削過(guò)程的控制,制成幾條鍍鎳金屬原型,每條約30厘米長(zhǎng),其表面上具有與所需研磨復(fù)合體的形狀相對(duì)應(yīng)的許多凹穴。將這幾條金屬原型頭尾焊接連在一起,每一條上的槽溝與相鄰條上的槽溝應(yīng)成非零度角取向。將這一整條金屬原型固定在一鼓的周邊上。焊縫應(yīng)十分平整,應(yīng)注意避免有膨脹突起的部分。要鑄造模具,就將聚合物樹脂擠壓到該鼓的上面,然后令擠壓條在該鼓與一壓送輥之間通過(guò),擠壓條冷卻后即形成帶狀的模具,其表面上具有一列陣的模腔,這些模腔的形狀與鼓上的原型的表面凹穴形狀呈反象對(duì)應(yīng)。上述過(guò)程可以連續(xù)進(jìn)行,以制成任意長(zhǎng)度的聚合物模具。能源當(dāng)磨粒漿料含有熱固性粘合劑前體時(shí),該粘合劑前體需固化或聚合。一般需通過(guò)能源的輻照來(lái)引發(fā)聚合過(guò)程。能源的例子包括熱能和輻射能。所需的能量數(shù)量取決于幾個(gè)因素,諸如粘合劑前體的化學(xué)組成,磨粒漿料的尺寸,磨粒的類型和數(shù)量以及可任選加入的添加劑的類型和數(shù)量。對(duì)熱能,溫度可為約30°-150℃,一般40°-120℃。時(shí)間可為5分鐘至24小時(shí)。輻射能包括電子束、紫外光或可見光。電子束輻射又稱電離輻射,其使用劑量水平可在約1×103-1×105Gy(0.1-10兆拉德),最好約1×104-1×105Gy(1-10兆拉德)。紫外輻射是指波長(zhǎng)在約200-400納米,最好在約250-400納米的非粒子輻射。宜用300-600瓦/時(shí)(120-240瓦/厘米)的紫外光。可見光輻射是指波長(zhǎng)在約400-800納米,最好在約400-550納米的非粒子輻射。宜用300-600瓦/時(shí)(120-240瓦/厘米)的可見光。
一種制造本發(fā)明磨料制品的方法示于圖3。背襯41離開退繞筒42,與此同時(shí)模具離開退繞筒45。磨粒漿料通過(guò)涂料裝置44涂覆并填入到模具46表面上形成的模腔(圖中未示)中。另一個(gè)辦法可將涂料裝置44的位置改換,使其將漿料注入到背襯上而非模具上,然后通向轉(zhuǎn)筒43,以后進(jìn)行的步驟均與下面就漿料涂覆在模具上的情況相同。涂料裝置可以是任何常規(guī)的,例如落模式、刮刀式、幕式、真空模式或模式。在涂料過(guò)程中應(yīng)盡量避免空氣泡的形成。宜用的涂料方法是使用真空模式涂料器,可用美國(guó)專利3,594,865;4,959,265和5,077,870中所述的那些。當(dāng)模具涂上漿料以后,采用任何方式使模具上的塑料與背襯接觸,務(wù)使?jié){料良好地潤(rùn)濕背襯的前表面。圖3中,是用一接觸夾緊輥使得漿料與背襯接觸的,接觸夾緊輥47將涂有漿料的模具與背襯接觸形成的結(jié)構(gòu)壓緊貼在支承轉(zhuǎn)筒43上。然后,任意合適形式的能量48即穿透進(jìn)入漿料中,其進(jìn)入的量應(yīng)足以至少使粘合劑前體部分固化。部分固化一詞是指粘合劑前體已聚合到磨粒漿料從一倒置試管中不會(huì)流出的狀態(tài)。粘合劑前體從模具卸出之后乃可用任何能源使其充分固化。然后將模具重新繞在卷筒49上供以后再用。而磨料制品120則繞在卷筒121上,若粘合劑前體尚未充分固化,可通過(guò)時(shí)間和/或受能源照射充分固化之。按照這第一種方法制造磨料制品的一些附加步驟可參見美國(guó)專利5,152,917(Pieper等)或上述的美國(guó)專利申請(qǐng)No.08/004,929(Spurgeon等)。可在適當(dāng)?shù)牡胤窖b置其它的導(dǎo)輥,在圖3中以輥40表示。
對(duì)于這第一種方法,粘合劑前體宜用輻射能來(lái)固化??梢酝ㄟ^(guò)模具或背襯使輻射能穿透過(guò)去,只要模具或背襯只吸收很少輻射能。此外,輻射能不應(yīng)使模具發(fā)生顯著的變質(zhì)。宜采用熱塑性材料的模具,并采用紫外或可見光。
如上所述,在這第一種方法的另一做法中,是將磨粒漿料先涂覆在背襯上而不是涂入模具的模腔中。然后將這涂了漿料的背襯與模具接觸,使?jié){料流入模具的模腔中。此后,制造磨料制品的其余步驟則與前述相同。
制造本發(fā)明磨料制品的第二種方法示于圖4。將模具55裝在轉(zhuǎn)筒的外表面上,例如以套筒的形式(如以熱縮鎳的形式)固定在轉(zhuǎn)筒的周邊上。背襯51離開退繞筒52,漿料則用涂料裝置53涂覆進(jìn)入到模具55的模腔中。所用的涂料裝置例如用落模式、輥式、刮刀式、幕式、真空模式或模式的涂料器。在這方法中也可在涂料前將漿料加熱或使其接受超聲波的作用以降低粘度。涂覆時(shí)應(yīng)盡量避免形成空氣泡。然后將裝有漿料的模具藉夾緊輥56與背襯接觸,務(wù)使?jié){料良好潤(rùn)濕背襯的前表面。再通過(guò)能量源57的輻照,使?jié){料中的粘合劑前體至少部分固化。這樣,磨粒漿料即轉(zhuǎn)變?yōu)檎持诒骋r上的研磨復(fù)合體。制成的磨料制品59在通過(guò)夾緊輥58時(shí)即從模具剝離下來(lái),然后繞在一重繞筒60上。在這個(gè)方法中,能量源可用熱能或輻射能。若能量源用的是紫外或可見光,則背襯應(yīng)是能透過(guò)紫外或可見光的。這種背襯的一個(gè)例子是聚酯背襯。在適當(dāng)?shù)牡胤揭部商碛靡恍┢渌膶?dǎo)輥和接觸輥,在圖4中以輥50表示。
在這第二種方法的另一做法中,可將涂料裝置53移到輥?zhàn)?6的前面某一個(gè)位置,從而將磨粒漿料直接涂在背襯的前表面上。涂有漿料的背襯然后與模具接觸,務(wù)使?jié){料良好潤(rùn)濕并進(jìn)入模具的模腔中。其后的步驟仍與前述相同。
磨料制品制成以后,在其進(jìn)一步加工成模具以前可以進(jìn)行撓曲和/或增濕處理。磨料制品在使用以前一般尚要進(jìn)一步加工成任意所需的形式如錐體,環(huán)形帶,片,盤等。對(duì)工件表面進(jìn)行研磨的方法本發(fā)明的另一內(nèi)容是關(guān)于研磨工件表面的方法。這個(gè)方法包括將本發(fā)明磨料制品與工件摩擦接觸。在經(jīng)過(guò)研磨以后,工件表面的表面光潔度就提高了。表面粗糙度的一般量度是Ra;Ra是測(cè)出的算術(shù)平均表面粗糙度,通常以微時(shí)或微米為單位。表面粗糙度可用輪廓儀測(cè)量,如商品名為“Perthometer”或“Surtronic”的輪廓儀。工件工件材料可以是任何種類的材料,例如金屬、金屬合金、稀有金屬合金、陶瓷、玻璃、木材、木狀材料、復(fù)合材料、油漆的表面、塑料、增強(qiáng)塑料、石材、以及它們的組合。工件可以是平的,也可具有一定的外形即輪廓。工件的例子有玻璃眼鏡透鏡、塑料眼鏡透鏡、玻璃電視屏、汽車金屬零件、塑料零件、碎料板、凸輪軸、曲軸、家具、渦輪葉片、上漆的汽車零件、磁性介質(zhì)等等。
視用途而異,在研磨界面的力約為0.1千克至1000千克以上,一般為1千克至500千克。在研磨過(guò)程中也可能有液體存在,這視用途而定。液體可以是水和/或有機(jī)化合物。通常的有機(jī)化合物例如為潤(rùn)滑劑、油、乳化有機(jī)化合物、磨削液、肥皂之類。這些液體中也還可含有其它添加劑如去泡劑、去脂劑、腐蝕抑制劑等。磨料制品在其使用時(shí)也可沿研磨界面進(jìn)行振蕩運(yùn)動(dòng)。在有些情況下,這種振蕩運(yùn)動(dòng)會(huì)提高被研磨表面的光潔度。
研磨復(fù)合體與其相鄰研磨復(fù)合體具有不同的尺寸,這一特點(diǎn)導(dǎo)致了較佳的表面光潔度。由于研磨復(fù)合體中有一部分具有不同的尺寸,所以從透視棱錐體等的頂點(diǎn)看來(lái),具有棱錐等形狀的研磨復(fù)合體可能是不很完善地排成單行的。例如,圖8是本發(fā)明磨料制品80的一個(gè)形貌頂視圖(及側(cè)視圖),該制品中,標(biāo)號(hào)為85的研磨復(fù)合體具有側(cè)表面82和頂點(diǎn)81。如圖8所示,這些棱錐體整體上排列成行,因此這些研磨復(fù)合體的頂點(diǎn)是對(duì)準(zhǔn)排列的,盡管在公共槽溝兩側(cè)互相面對(duì)著的鄰近研磨復(fù)合體之間,在邊尺寸上有所不同。既是這樣排列,就會(huì)導(dǎo)致因研磨復(fù)合體的連續(xù)磨過(guò)而在工件表面上產(chǎn)生擦痕。而研磨復(fù)合體對(duì)先前產(chǎn)生的擦痕連續(xù)地磨過(guò),就會(huì)在總效果上導(dǎo)致表面光潔度的提高。
本發(fā)明磨料制品可以用手或與機(jī)器結(jié)合使用。磨料制品和工件這兩者中的至少一個(gè)或兩者應(yīng)互相作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。磨料制品可進(jìn)一步加工成帶、帶卷、盤、片等。若要使用環(huán)形帶,可將一磨料制品帶的兩個(gè)末端連接起來(lái),形成一個(gè)接頭。使用無(wú)接頭環(huán)形帶也是在本發(fā)明范圍之內(nèi)。環(huán)形的磨料制品帶一般是套在至少一空轉(zhuǎn)輥和一壓磨板或接觸輪上。壓模板或接觸輪的硬度應(yīng)調(diào)整到獲得所需的磨削速率和工件表面光潔度。這種研磨帶的速度為150-5000米/分,一般多為500-3000米/分。研磨帶速度也還取決于所需的磨削速率和表面光潔度。研磨帶的尺寸可為約5毫米至1米寬,5厘米至10米長(zhǎng)。研磨帶是有連續(xù)長(zhǎng)度的磨料制品。其寬約1毫米至1米,一般約5毫米至25厘米。研磨帶在使用時(shí)通常先退繞展開,置于一支承墊上,該支承墊將帶壓緊貼于工件上,研磨后被重新卷繞。研磨料可連續(xù)地通過(guò)研磨界面喂給,并可轉(zhuǎn)換角度。研磨盤,包括在研磨技術(shù)領(lǐng)域中被稱為“daisies”的,其直徑約50毫米至1米。研磨盤一般是通過(guò)一連接裝置固定在一背襯墊子上。研磨盤的轉(zhuǎn)速可為100-20,000轉(zhuǎn)/分,一般多為1,000-15,000轉(zhuǎn)/分。
本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)下面的非限制性實(shí)施例作進(jìn)一步的說(shuō)明。除非另有說(shuō)明,這些實(shí)施例中的一切份數(shù)、百分?jǐn)?shù)、比值等均以重量計(jì)。
實(shí)驗(yàn)步驟文中使用下列縮寫符號(hào)TMPTA三丙烯酸三羥甲基丙酯;TATHEIC三(羥乙基)異氰脲酸酯的三丙烯酸酯;PH22-芐基-2-N,N-二甲氨基-1-(4-嗎啉代苯基)-1-丁酮,CibaGeigy Company有售,商品名為“Irgacure 369”;ASF無(wú)定形硅石填料,DeGussa公司有售商品名為“OX-50”;FAO熔凝熱處理的氧化鋁WAO白色熔凝的氧化鋁SCA硅烷偶合劑,3-異丁烯氧丙基三甲氧基硅烷,Union Car-bide公司有售,商品名為“A-174”。
制造磨料制品的一般步驟制備含有20.3份TMPTA、8.7份TATHEIC、0.3份PH2、1份ASF、1份SCA和69份P-320級(jí)的FAO的磨粒漿料。該漿料用一高剪切混合機(jī)以1200轉(zhuǎn)/分混合20分鐘。
模具用的是一由Exxon公司的商品聚乙烯片材“PolyPro3445”制成的連續(xù)材幅,用一鍍鎳的原型作為母模壓印而成。而原型母模是根據(jù)附錄所述的計(jì)算機(jī)程序在金屬上用金剛石工具切削出尺寸不同的槽溝和凹穴圖案,然后鍍鎳而制成的。附錄中有四個(gè)計(jì)算機(jī)的源程序。這四個(gè)計(jì)算機(jī)程序中的第一個(gè)程序題為“VARI-1.BAS”,它是為五面棱錐體的側(cè)表面產(chǎn)生確定出其隨機(jī)左角和右角的值,同時(shí)也產(chǎn)生確定出其材料內(nèi)角的值。第二個(gè)程序題為“VARI-STAT.BAS”,它是對(duì)形體列陣的x和y坐標(biāo)中的左角、右角、材料內(nèi)角的數(shù)目及值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)清點(diǎn),以確保隨機(jī)性。第三個(gè)程序題為“TOPVIEW.BAS”,它是取出隨機(jī)角度數(shù)據(jù)的文件,計(jì)算出在一平方時(shí)(6.5厘米2)范圍內(nèi)為使形體具有第一個(gè)程序所確定的角度、谷和峰應(yīng)出現(xiàn)的所在位置,然后在計(jì)算機(jī)屏幕上或用打印機(jī)將形體列陣的形貌顯示或打印出來(lái)。第四個(gè)程序題為“MAKETAPE.BAS”根據(jù)所確定的角度,產(chǎn)生出一組代碼,用以控制為制造一22.5時(shí)(57厘米)寬的由第一個(gè)程序所產(chǎn)生的隨機(jī)形體圖案,需要用金剛石刀具車床加以切削出的槽溝數(shù)目和型式。
一般而言,根據(jù)用上述四個(gè)程序制造的原型母模制造的模具,它含有一列陣模腔,這些模腔是倒置的五面棱錐體(包括模腔口部的那個(gè)底面),它們的深度相同,均為355微米,但相鄰模腔之間在其側(cè)表面對(duì)于垂直于模具平面的夾角上,其數(shù)值是在8°-45°范圍內(nèi)隨機(jī)不同的,而每個(gè)復(fù)合體的材料內(nèi)角即頂角至少為25°。
磨料制品是用圖3所示的裝置和方法制造的。這個(gè)方法是個(gè)連續(xù)過(guò)程,操作的運(yùn)行速度約為15.25米/分。背襯是用一J重量人造纖維背襯,它含有已干燥的膠乳/酚醛樹脂填孔處理涂層。磨粒漿料是用刮刀式涂料器(涂覆寬度約15厘米,刮刀空隙約76微米)涂在模具上。模具與背襯之間的夾緊壓力(例如圖3夾緊輥所施加的)約為40磅。所用能源為一可見光燈,其中含有Fusion systems所制的V形燈泡,操作條件為600瓦/時(shí)(240瓦/厘米)。漿料經(jīng)固化之后,所得的涂覆磨料制品再經(jīng)240 F(116℃)12小時(shí)的熱固化處理使背襯填孔處理用的酚醛樹脂進(jìn)行最后的固化。試驗(yàn)步驟I將涂覆磨料制品進(jìn)一步制成7.6厘米×335厘米的環(huán)形帶,在一恒負(fù)載平面磨床上進(jìn)行試驗(yàn)。將預(yù)先稱重的,尺寸為2.5厘米×5厘米×18厘米的4150低碳鋼工件裝入夾持器中。在一個(gè)材料為肖氏硬度65的橡皮,直徑為36厘米的接觸輪(其輪子周邊的表面是一個(gè)齒格扣一個(gè)齒格的鋸齒形表面)的鋸齒形表面上,裝上要試驗(yàn)的涂覆研磨帶。工件系垂直置放,其2.5厘米×18厘米的表面面對(duì)著上述裝在接觸輪上的環(huán)形研磨帶。然后令工件以20周期/分在18厘米長(zhǎng)的垂直距離上作往復(fù)運(yùn)動(dòng),此時(shí)由一彈簧加載式柱塞將工件以4.5千克(10磅)的力壓緊,貼在以2050米/分運(yùn)行的研磨帶上,經(jīng)過(guò)30秒的研磨時(shí)間后,將裝有工件的夾持器取下,重新稱重。將研磨后的重量從研磨前的重量中減去,得到除去的料重。再將一新的預(yù)稱重的夾持器連同工件裝到設(shè)備上。而且,工件的表面粗糙度(Ra),有時(shí)還有Rtm,用下面將述的步驟進(jìn)行測(cè)量。試驗(yàn)的終點(diǎn)是當(dāng)在30秒時(shí)間內(nèi)除去的金屬量少于其第一個(gè)30秒時(shí)間內(nèi)的除去量的三分之一時(shí),或者直至工件發(fā)生灼燒即變色時(shí)為止。試驗(yàn)步驟II與試驗(yàn)步驟相同,不同的是使用1018低碳鋼工件試驗(yàn)步驟III將一直徑約3厘米的槭木棒裝在車床上,以約3800轉(zhuǎn)/分的速度旋轉(zhuǎn)。將一條寬1時(shí)(2.54厘米),長(zhǎng)12時(shí)(30.5厘米)的磨料制品帶包在該槭木棒的周圍壓緊,但不得有振動(dòng),為時(shí)約15-20秒。經(jīng)研磨后的槭木用一種櫻桃油著色劑(Watco公司的商品)涂在上面試驗(yàn)觀察之。
Ra是磨具工業(yè)中用于表示表面粗糙度的常用量度。Ra定義為粗糙輪廓線與平均線的偏離(距離)的算術(shù)平均值。Ra測(cè)量是用一輪廓儀的探針進(jìn)行的,它是一根以金剛石為頂尖的觸針。一般說(shuō)來(lái),Ra值越小,則工件表面光潔度就越光滑即越佳。結(jié)果以微米記錄之。所用的輪廓儀為Perthen M4P型。
Rtm也是磨具工業(yè)中用于表示粗糙度的常用量度。Rtm的定義是連續(xù)五次測(cè)出的深度的平均值,其中每個(gè)深度是在測(cè)量深度方向上最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的距離。如Ra一樣,也測(cè)量了Rtm。結(jié)果也以微米為單位。Rtm越小,一般表面越光滑。實(shí)施例實(shí)施例1,1A和對(duì)比實(shí)施例A,AA將本發(fā)明的有代表性的磨料制品與具有均勻形狀和尺寸的研磨復(fù)合體的常規(guī)涂覆磨料制品進(jìn)行了比較。實(shí)施例1是根據(jù)前述的“制造磨料制品的一般步驟”進(jìn)行的。對(duì)比實(shí)施例A是一種購(gòu)自3M公司(St.Paul,MN)的P320級(jí)的3M 201E Three M-ite樹脂粘合布JE-VF涂覆磨料制品。這些模料制品均按試驗(yàn)步驟I進(jìn)行試驗(yàn),其結(jié)果見表1。仍用這些制品,但按試驗(yàn)步驟II進(jìn)行試驗(yàn),作為實(shí)施例1A和對(duì)比實(shí)施例AA,結(jié)果也見表1。
表1
上述結(jié)果表明,由實(shí)施例1和1A所代表的本發(fā)明的磨料制品與采用形狀完全相同的研磨復(fù)合體的對(duì)比實(shí)施例1相比顯示了較高的磨削量和較佳的表面光潔度。實(shí)施例2和對(duì)比實(shí)施例B至E這一套實(shí)施例是比較本發(fā)明磨料制品與在背襯上一切研磨復(fù)合體均為相同形狀與尺寸的磨料制品。所有這些實(shí)施例的制品均按前述的“制造磨料制品的一般步驟”制造,但有下述的變化。所用的磨粒漿料含有20.3份TMPTA、8.7份TATHEIC、1份PH2、1份ASF、1份SCA、69份40微米的WAO。而對(duì)比實(shí)施例B至E的模具是壓印的熱塑性聚丙烯連續(xù)材幅,它含有五面(包含的模腔的口部為“底面”)棱錐形模腔。對(duì)比實(shí)施例B至E用的模具上,對(duì)一個(gè)實(shí)例而言,所有的模腔在尺寸上都是一樣的,并且模腔是互相對(duì)接的。對(duì)比實(shí)施例B模腔的高度為178微米,對(duì)比實(shí)施例C模腔的高度為63.5微米,對(duì)比實(shí)施例D模腔的高度為711微米,對(duì)比實(shí)施例E模腔的高度為356微米。
實(shí)施例2和對(duì)比實(shí)施例B至E的制品按上述的試驗(yàn)步驟III進(jìn)行了試驗(yàn)。用對(duì)比實(shí)施例B至E的制品研磨的槭木棒經(jīng)涂上櫻桃油著色劑后,顯示出裸眼可見的槽溝,而對(duì)本發(fā)明磨料制品的實(shí)施例2,則裸眼未見到槽溝,同時(shí)其木材工件上的光潔度也非常好。
對(duì)于本領(lǐng)域中的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)不難看出,可在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的條件下,對(duì)本發(fā)明作出不同的修改。應(yīng)該理解,本發(fā)明并不受這里例示性實(shí)施方案的限制。
<pre listing-type="program-listing"><![CDATA[′*****************************′**ProgramVARI-1.BAS ******************************′VARI-1.BAS-Creates random left and right halfangles′DECLARE SUB showangles ()DIM SHARED LEFTANG(3000) AS INTEGERDIM SHARED RIGHTANG(3000) AS INTEGER′*******Begin Main Program *****PI=3.141592654#RANDOMIZE TIMERCLSINPUT″WHAT IS THE TOOL ANGLE″,ToolAngINPUT″WHAT IS THE MINIMUM HALF ANGLE″,MinHalfAngINPUT″WHAT IS THE MAXIMUM HALF ANGLE″,MaxHalfAngINPUT″WHAT IS THE MINIMUM INCLUDED ANGLE OF THEMATERIAL″,MinInclAngANG1=45′ANG1 is the previous grooves Right half angle′ANG1 & 2 are used to check the MinInclAngFOR I=1 TO 2500 STEP 2 ′** Calculate Odd Numbered Groove Angles **** FOR T=1 TO INT(RND*100+1)NEXT T′This is a random delay IF MinInclAng-ANG1>MinHalfAng THEN min=MinInclAng-ANG1 ELSE min=MinHalfAng END IF LEFTANG(I)=INT(RND*(MaxHalfAng-min+1)+min) IF ToolAng-LEFTANG(I)>MinHalfAng THEN min=ToolAng-LEFTANG(I) ELSEmin=MinHalfAng END IF RIGHTANG(I)=INT(RND*(MaxHalfAng-(min)+1)+(min)) ANG2=RIGHTANG(I) ′** End Calculate Odd Number Groove angles ** ′** Begin Calculating Even Numbered Groove angles **FOR T=1 TO INT(RND*100+1)NEXT T′This is a random delayRIGHTANG(I+1)=INT(RND*(MaxHalfAng-MinHalfAng+1)+MinHalfAng)IF ToolAl.g-RIGHTANG(I+1)>MinHalfAng THEN min=ToolAng-RIGHTANG(I+1)ELSE min=MinHalfAngEND IFIF MinInclAng-ANG2>min THEN min=MinInclAng-ANG2ELSE min=minEND IFLEFTANG(I+1)=INT(RND*(MaxHalfAng-(min)1)+(min))ANG1=RIGHTANG(I+1)′**End Calculating Even Numbered Groove Angles**NEXT ICALL showanglesOPEN″RANANG.TXT″FOR OUTPUT AS #3PRINT #3,″RANDOM ANGLE GENERATOR″PRINT #3,″LEFT ANG RIGHT ANG″FOR I=1 TO 2500 PRINT #3,LEFTANG(I);RIGHTANG(I)NEXT ICLOSE 3′****************** End Main Program*************′SUB showangles′This subroutine shows the first 30groovesCLSSCREEN 9COLOR 3SLEEP 2PI 3.141592654# FOR I=1 TO 30 ′LOCATE 1,1PRINT LEFTANG(I),RIGHTANG(I),LEFTANG(I)+RIGHTANG(I) A=(TAN(LEFTANG(I)*PI/180)*200) LINE(200,100)-(200-A,300),3 B=(TAN(RIGHTANG(I)*PI/180)*200) LINE(200,100)-(200+B,300),3 FOR T=1 TO 200000NEXT T LINE(200,100)-(200-A,300),0 LINE(200,100)-(200+B,300),0 NEXT IEND SUB]]></pre> <pre listing-type="program-listing"><![CDATA[′*****************************′** ProgramVARISTAT.BAS ******************************DECLARE SUB SETGRAPH2 () ′Graph for Included AnglesDECLARE SUB ANGLEGEN () ′Main SubroutineDECLARE SUB XGEN () ′Subroutine for TestsonlyDECLARE SUB SETGRAPH () ′Graph for Half AnglesDIM SHARED ANGLEFT(2501) AS INTEGER ′Array for lefthalf angles Direction 1DIM SHARED ANGRIGHT(2501) AS INTEGER ′Array forright half angles Direction 1DIM SHARED ANGLEFT2(2501) AS INTEGER ′Array for lefthalf angles Direction 2DIM SHARED ANGRIGHT2(2501) AS INTEGER ′Array forright half angles Direction 2DIM SHARED HALF(8 TO 45)AS INTEGER ′Array to tallynumber of angles between 8 and 45 Direction 1DIM SHARED HALF2(8 TO 45) AS INTEGER ′Array to tallynumber of angles between 8 and 45 Direction 2DIM SHARED ACCUM(0 TO 100) AS INTEGER ′Array to tallynumber of included angles between 40 and 90 DirDIM SHARED ACCUM2(0 TO 100) AS INTEGER ′Array to tallynumber of included angles between 40 and 90 DirCLSCALL ANGLEGEN′CALL XGEN ′This was for test purposes onlySUB ANGLEGENCALL SETGRAPHOPEN″RANANG.TXT″FOR INPUT AS #3′Two different .TXT files would have been created,however here we use the same fileOPEN″RANANG.TXT″FOR INPUT AS #4INPUT #3,A$INPUT #3,B$INPUT #4,A$INPUT #4,B$FOR I=1 TO 2500 INPUT #3,ANGLEFT(I) INPUT #3,ANGRIGHT(I) INPUT #4,ANGLEFT2(I) INPUT #4,ANGRIGHT2(I)NEXT ICLOSE 3,4FORI=1 TO 2500 HALF(ANGLEFT(I))=HALF(ANGLEFT(I))+1 HALF2(ANGRIGHT(I))=HALF2(ANGRIGHT(I))+1NEXT ILOCATE 2,10COLOR 11PRINT ″First Direction Total Left Half Angle″LOCATE 3,10COLOR 12PRINT ″First Direction Total Right Half Angle″FOR I=8 TO 45 LINE(I,0)-(I,HALF(I)),11 LINE(I+.5,0)-(I+.5,HALF2(I)),12 HALF(I)=0 HALF2(I)=0NEXT ISLEEPCALL SETGRAPHLOCATE 2,10COLOR 11PRINT″Second Direction Total Left Half Angle″LOCATE 3,10COLOR 12PRINT″Second Direction Total Right Half Angle″FOR I=1 TO 2500 HALF(ANGLEFT2(I))=HALF(ANGLEFT2(I))+1 HALF2(ANGRIGHT2(I))=HALF2(ANGRIGHT2(I))+1NEXT IFOR I=8 TO 45 LINE(I,0)-(I,HALF(I)),11 HALF(I)=0 LINE(I+.5,0)-(I+.5,HALF2(I)),12 HALF2(I)=0NEXT ISLEEPCALL SETGRAPH2LOCATE 2,10COLOR 11PRINT″First Direction Total Included Angles(Left+Right Half Angle)″LOCATE 3,10COLOR 12PRINT″Second Direction Total Included Angles(Left+Right Half Angle)″FOR I=1 TO 2500 ACCUM(ANGLEFT(I)+ANGRIGHT(I))=ACCUM(ANGLEFT(I)+ANGRIGHT(I))+1 ACCUM2(ANGLEFT2(I)+ANGRIGHT2(I))=ACCUM2(ANGLEFT2(I)+ANGRIGHT2(I))+1NEXT IFOR I=40 TO 90 LINE(I,0)-(I,ACCUM(I)),11 ACCUM(I)=0 LINE(I+.5,0)-(I+.5,ACCUM2(I)),12 ACCUM2(I)=0NEXT ISLEEPEND SUBSUB SETGRAPHSCREEN 9WINDOW(4,-30)-(50,200)CLSLINE(6,0)-(6,200),3LINE(6,0)-(50,0),3LINE(6,195)-(50,195),3LINE(6,105)-(50,105),3LINE(6,50)-(50,50),3LINE(6,150)-(50,150),3LOCATE 23,7PRINT″8″LOCATE 23,72PRINT″45″LOCATE 23,40PRINT″27″LOCATE 22,3PRINT″1″LOCATE 1,1PRINT″200″LOCATE 11,1PRINT″100″,END SUBSUB SETGRAPH2SCREEN 9WINDOW(37,-30)-(95,200)CLSLINE(39,0)-(39,200),3LINE(39,0)-(95,0),3LINE(39,198)-(95,198),3LINE(39,102)-(95,102),3LINE(39,50)-(95,50),3LINE(39,150)-(95,150),3LOCATE 23,4PRINT″40″LOCATE 23,73PRINT″90″LOCATE 23,39PRINT″65″LOCATE 22,3PRINT″1″LOCATE 1,1PRINT″200″LOCATE 11,1PRINT″100″END SUBSUB XGEN ′This subroutine was for test purposes onlyCALL SETGRAPHOPEN″RANANG.TXT″FOR INPUT AS #3INPUT #3,A$INPUT #3,B$FOR I=1 TO 2500INPUT #3,ANGLEFT(I) INPUT #3,ANGRIGHT(I)NEXT IFOR I=1 TO 2500 HALF(ANGLEFT(I))=HALF(ANGLEFT(I))+1NEXT IFOR I=8 TO 45 LINE(I,0)-(I,HALF(I)),11 HALF(I)=0NEXT ISLEEPCALL SETGRAPHFOR I=1 TO 2500 HALF(ANGRIGHT(I))=HALF(ANGRIGHT(I))+1NEXT IFOR I=8 TO 45 LINE(I,0)-(I,HALF(I)),11 HALF(I)=0NEXT ISLEEPCALL SETGRAPH2FOR I=1 TO 2500 ACCUM(ANGLEFT(I)+ANGRIGHT(I))=ACCUM(ANGLEFT(I)+ANGRIGHT(I))+1NEXT IFOR I=40 TO 90 LINE(I,0)-(I,ACCUM(I)),11 ACCUM(I)= 0NEXT ISLEEPEND SUB]]></pre>
<pre listing-type="program-listing"><![CDATA[*****************************′**ProgramTOPVIEW.BAS ******************************′* In general it takes the random angle data file,calculates where the valleys and peaks are,draws blackstraight lines for the valleys,then connects the peaksacross the diagonal.Then it displays the output onthe screen or an HP 7475 plotter. *******************************DECLARE SUB PLOTPEAKS ()DECLARE SUB PLOTDOTS ()DECLARE SUB LINES ()DECLARE SUB DIAGONAL ()DIM SHARED ML(2500) AS INTEGERDIM SHARED MR(2500) AS INTEGERDIM SHARED NL(2500) AS INTEGERDIM SHARED NR(2500) AS INTEGERDIM SHARED M(5000) AS DOUBLEDIM SHARED N(5000) AS DOUBLECOMMON SHARED PI,X,GROOVESPI=3.141592654#GROOVES=1000OPEN″RANANG.TXT″FOR INPUT AS #2OPEN″RANANG.TXT″FOR INPUT AS #3INPUT″ENTER IN THE SQUARE SIZE YOU WOULD LIKE(.2->1.5 INCHES)″,XINPUT #2,A$INPUT #2,B$FOR I=1 TO GROOVES INPUT #2,ML(I) INPUT #2,MR(I)NEXT ICLOSE 2INPUT #3,A$INPUT #3,B$FORI=1 TO GROOVES INPUT #3,NL(I) INPUT #3,NR(I)NEXT ICLOSE 3FORI=1 TO GROOVES M(I*2-1)=M((I-1)*2)+TAN(ML(I)*PI/180)* .014 M(I*2)=M(I*2-1)+TAN(MR(I)*PI/180)*.014 N(I*2-1)=N((I-1)*2)+TAN(NL(I)*PI/180)* .014 N(I*2)=N(I*2-1)+TAN(NR(I)*PI/180)*.014NEXT ILOCATE 15,15INPUT″Would you like to see the data on the (S)creenor(P)lotter″,ans$ans$=UCASE$(ans$)IF ans$=″S″THEN SCREEN 9 COLOR 0 WINDOW SCREEN(-(X/10),-(X/10))-(X,(X+X/10)*(.75-.75*.138)) PAINT(X/2,X/2),15 CALL LINES SLEEP CLS PAINT(X/2,X/2),15 CALL DIAGONALEND IFIF ans$=″P″THEN CALL PLOTDOTS CALL PLOTPEAKS SLEEPEND IFSUB DIAGONALFOR I=1 TO GROOVES*2 STEP 2 ′LINE(M(I),N(1))-(M(I),10) ′LINE(M(1),N(I))-(10,N(I))NEXT IFOR I=1 TO GROOVES*2-2 STEP 2 LINE(M(I),-.014)-(M(I+1),0) LINE(M(I+1),0)-(M(I+2),-.014)NEXT ILINE(M(1),-.014)-(M(1),-.02)LINE-(M(GROOVES*2-2),-.02)LINE-(M(GROOVES*2-2),-.014)FORI=1 TO GROOVES*2-2 STEP 2 LINE(-.014,N(I))-(0,N(I+1)) LINE(0,N(I+1))-(-.014,N(I+2))NEXT ILINE(-.014,N(1))-(-.02,N(1))LINE-(-.02,N(GROOVES*2-2))LINE-(-.014,N(GROOVES*2-2))FOR NN=2 TO GROOVES*2-2 STEP 2 FOR MM=2 TO GROOVES*2-2 STEP 2 ′LINE(M(MM),N(NN))-(M(MM+1),N(NN+1)),2 ′LINE(M(MM),N(NN))-(M(MM+1),N(NN-1)),4 ′LINE(M(MM),N(NN))-(M(MM-1),N(NN+1)),4 ′LINE(M(MM),N(NN))-(M(MM-1),N(NN-1)),2LINE(M(MM),N(NN))-(M(MM+2),N(NN+2)),2 ′LINE(M(MM),N(NN))-(M(MM+2),N(NN-2)),4 PSET(M(MM),N(NN)),4 IF M(MM-1)>X THEN GOTO STOPMM IF N(NN-1)>(X+X/10)*(.75-.75*.138)THEN GOTO STOPNN NEXT MMSTOPMMNEXT NN′PAINT(M(5)+(M(6)-M(5))/2,N(6)-(N(6)-N(5))/ 2),11′CIRCLE(M(5)+(M(6)-M(5))/2,N(6)-(N(6)-N(5))/ 2),.001,11STOPNNBEEPEND SUBSUB LINESFOR I=1 TO 200 STEP 2 LINE(M(I),N(1))-(M(I),10) LINE(M(1),N(I))-(10,N(I))NEXT IFOR I=1 TO 198 STEP 2 LINE(M(I),-.014)-(M(I+1),0) LINE(M(I+1),0)-(M(I+2),-.014)NEXT ILINE(M(1),-.014)-(M(1),-.02)LINE-(M(198),-.02)LINE-(M(198),-.014)FOR I=1 TO 198 STEP 2 LINE(-.014,N(I))-(O,N(I+1)) LINE(0,N(I+1))-(-.014,N(I+2))NEXT ILINE(-.014,N(1))-(-.02,N(1))LINE-(-.02,N(198))LINE-(-.014,N(198))FOR NN=2 TO 198 STEP 2 FOR MM=2 TO 198 STEP 2 LINE(M(MM),N(NN))-(M(MM+1),N(NN+1)),2 LINE(M(MM),N(NN))-(M(MM+1),N(NN-1)),4 LINE(M(MM),N(NN))-(M(MM-1),N(NN+1)),4 LINE(M(MM),N(NN))-(M(MM-1),N(NN-1)),2 IF M(MM-1)>X THEN GOTO 300 IF N(NN-1)>(X+X/10)*(.75-.75*.138)THEN GOTO 200 NEXT MM300NEXT NN′PAINT(M(5)+(M(6)-M(5))/2,N(6)-(N(6)-N(5))/ 2),11′CIRCLE(M(5)+(M(6)-M(5))/2,N(6)-(N(6)-N(5))/ 2),.001,11200BEEPEND SUBSUB PLOTDOTS′WINDOW SCREEN(-(X/10),-(X/10))-(X,(X+X/10)* (.75-.75*.138))OPEN″COM19600,S,7,1,RS,CS65535,DS,CD″FOR RANDOM AS#4′PRINT #4,USING″IP;SC##.#####,##.#####,##.#####,##.#####;″;(-(X/10));(X);(-(X/10));((X+X/10′PRINT#4,USING″IP250,596,7470,7796;SC##.#####,##.#####,##.#####,##.#####;″;0;4;0;3PRINT #4,″IN;IP250,596,7443,7796;SC0,1,0,1;″PRINT #4,″VS30;″PRINT #4,″SP1;″FOR I=1 TO GROOVES*2 STEP 2 ′LINE(M(I),N(1))-(M(I),10) ′LINE(M(1),N(I))-(10,N(I))NEXT IPRINT #4,USING″PA##.#####,-.014;″;M(1)PRINT #4,″PD ;″FORI=2 TO GROOVES*2-2 STEP 2 ′LINE(M(I),-.014)-(M(I+1),0) PRINT #4,USING″PA##.#####,0″;M(I) ′LINE(M(I+1),0)-(M(I+2),-.014) PRINT #4,USING″PA##.#####,-.014″;M(I+1) P=I+1 IF M(I+1)>X THEN GOTO 600NEXT I600′LINE(M(1),-.014)-(M(1),-.02)PRINT #4,USING″PA##.#####,-.03;″;M(P)′LINE-(M(P),-.02)PRINT #4,USING″PA###.#####,-.03;″;M(1)′LINE-(M(P),-.014)PRINT #4,USING″PA ###.#####,-.014;PU;″;M(1)PRINT #4,USING″PA-.014,##.#####;PD;″;N(1)FOR I=2 TO GROOVES*2-2 STEP 2 ′LINE(-.014,N(I))-(0,N(I+1)) PRINT #4,USING ″PA 0,##.#####;″; N(I) ′LINE(0,N(I+1))-(-.014,N(I+2)) PRINT #4,USING″PA-.014,##.#####;″;N(I+1) Q=I+1 IF N(I+1)>X THEN GOTO 700NEXT I700′LINE(-.014,N(1))-(-.02,N(1))PRINT #4,USING″PA-.03,##.#####;″;N(Q)′LINE-(-.02,N(Q))PRINT #4,USING″PA-.03,##.#####;″;N(1)′LINE-(-.014,N(Q))PRINT #4,USING″PA-.014,##.#####;PU;″;N(1)PRINT #4,″SP4;″PRINT #4,USING″PA##.#####,##.#####;PD;″;M(2);N(2)A=2FOR B=2 TO P STEP 2 FOR COUNT=0 TO Q-1 STEP 2 ′LINE(M(MM),N(NN))-(M(MM+2),N(NN+2)),2 PRINT #4,USING″PD;PA##.#####,##.#####;″;M(B+COUNT)N(A+COUNT) IF M(B+COUNT-1)>X THEN GOTO 400 IF N(A+COUNT-1)>X THEN GOTO 400 NEXT COUNT400PRINT #4,″PU;″PRINT #4,USING″PA##.#####,##.#####;″;M(B+2);N(A)NEXT BPRINT #4,USING″PA##.#####,##.#####;PD;″;M(2); N(4)B=2FOR A=4 TO Q STEP 2 FOR COUNT =0 TO P-1 STEP 2 ′LINE(M(MM),N(NN))-(M(MM+2),N(NN+2)),2 PRINT #4,USING″PD;PA##.#####,##.#####;″;M(B+COUNT);N(A+COUNT) IF M(B+COUNT-1)>X THEN GOTO 401 IF N(A+COUNT-1)>X THEN GOTO 401 NEXT COUNT401PRINT #4,″PU;″PRINT #4,USING″PA##.#####,##.#####;″;M(B);N(A+2)NEXT A′PRINT #4,″PA.25,.25;PD;PA.75,.25;PA.75,.75;PA.25,.75;PA.25,.25;″500BEEPCLOSE 4END SUBSUB PLOTPEAKSOPEN″COM19600,S,7,1,RS,CS65535,DS,CD″FOR RANDOM AS#4PRINT #4,″IN;IP250,596,7443,7796;SCO,1,0,1;″PRINT #4,″VS50;″PRINT #4,″SP1;″PRINT #4,USING″PA##.#####,-.014;″;M(1)PRINT #4,″PD;″FOR I=2 TO GROOVES*2-2 STEP 2 PRINT #4,USING″PA##.#####,O″;M(I) PRINT #4,USING″PA##.#####,-.014″;M(I+1) P=I+1 IF M(I+1)>X THEN GOTO 1600NEXT I1600PRINT #4,USING″PA##.#####,-.03;″;M(P)PRINT #4,USING″PA##.#####,-.03;″;M(1)PRINT #4,USING″PA##.#####,-.014;PU;″;M(1)PRINT #4,USING″PA-.014,##.#####;PD;″;N(1)FOR I =2 TO GROOVES*2-2 STEP 2 PRINT #4,USING″PA O,##.#####;″;N(I) PRINT #4,USING″PA-.014,##.#####;″;N(I+1) Q=I+1IF N(I+1)>X THEN GOTO 1700NEXT I1700PRINT #4,USING″PA-.03,##.#####;″;N(Q)PRINT #4,USING″PA-.03,##.#####;″; N(1)PRINT #4,USING″PA-.014,##.#####;PU;″;N(1)FOR I=1 TO P STEP 4 PRINT #4,USING″PA###.#####,##.#####;PD;PA##.#####,##.#####;PU;″;M(I);N(1);M(I);N(Q) PRINT #4,USING″PA##.#####,##.#####;PD;PA##.#####,##.#####;PU;″;M(I+2);N(Q);M(I+2);N(1)NEXT IFOR I=1 TO Q STEP 4 PRINT #4,USING″PA##.#####,###.#####;PD;PA##.#####,##.#####;PU;″;M(1);N(I);M(P);N(I) PRINT #4,USING″PA##.#####,##.#####;PD;PA##.#####,##.#####;PU;″;M(P);N(I+2);M(1);N(I+2)NEXT IPRINT #4,″SP4;VS20;″PRINT #4,USING″PA##.#####,##.#####;″;M(1);N(1)A=1FOR B=1 TO P STEP 2 FOR COUNT=0 TO Q-1 STEP 1 PRINT #4,USING″PD;PA##.#####,##.#####;″;M(B+COUNT);N(A+COUNT) IF M(B+COUNT-1)>X THEN GOTO 1400 IF N(A+COUNT-1)>X THEN GOTO 1400NEXT COUNT1400PRINT #4,″PU;″PRINT #4,USING″PA##.#####,##.#####;″;M(B+2);N(A)NEXT BPRINT #4,″SP3;″PRINT #4,USING″PA##.#####,##.#####;″;M(P);N(1)A=1FOR B=P TO 1 STEP-2 FOR COUNT=0 TO Q-1 STEP 1 PRINT #4,USING″PD;PA##.#####,###.###### ;″;M(B-COUNT);N(A+COUNT) IF B-COUNT 1=0 THEN GOTO 2500 IF A+COUNT=Q THEN GOTO 2500 NEXT COUNT2500PRINT #4,″PU;″IF B-2<=0 THEN GOTO 2000PRINT #4,USING″PA##.#####,##.#####;″;M(B-2);N(A)NEXT B2000PRINT #4,″SP4;″PRINT #4,USING″PA##.#####,##.#####;″;M(1);N(3)B=1FOR A=3 TO Q STEP 2 FOR COUNT = 0 TO P-1 STEP 1 PRINT #4,USING″PD;PA##.#####,##.#####;″;M(B+COUNT);N(A+COUNT) IF M(B+COUNT-1)>X THEN GOTO 1401 IF N(A+COUNT-1)>X THEN GOTO 1401 NEXT COUNT1401PRINT #4,″PU;″PRINT #4,USING″PA##.#####,###.#####;″;M(B);N(A+2)NEXT APRINT #4,″SP3;″PRINT #4,USING″PA##.#####,##.#####;″;M(P);N(3)B=PFOR A=3 TO Q STEP 2 FOR COUNT=0 TO Q-1 STEP 1 PRINT #4,USING″PD;PA##.#####,##.#####;″;M(B-COUNT);N(A+COUNT) IF B-COUNT-1=0 THEN GOTO 2400 IF A+COUNT=Q THEN GOTO 2400 NEXT COUNT2400PRINT #4,″PU;″PRINT #4,USING″PA##.#####,##.#####;″;M(B);N(A+2)NEXT ABEEPCLOSE 4END SUB]]></pre> <pre listing-type="program-listing"><![CDATA[′*****************************′**ProgramMAKETAPE.BAS *′*****************************′MAKETAPE.BAS′ 1)Ask for the real tool angle′ 2)Read in all Left and Right angles′ 3)Figure out how many grooves it will take to make a 22.5 inch wide pattern′ 4)Write the Code′′′DECLARE SUB STOPFANUK()′Code to shut down DTMDECLARE SUB STARTFANUK()′Code to start up DTMDECLARE SUB XthenLEFT(A!)′Code generation forXmove then Left angle plungeDECLARE SUB ROTATEthenRIGHT(A!)′Code generation forRotate C then Right angle plungeDECLARE SUB XthenRIGHT(A!)′Code generation forXmove then Right angle plungeDECLARE SUB ROTATEthenLEFT(A!)′Code generation forRotate C then Left angle plunge′*LEFT()-array to store the left angle information′*RIGHT()-array to store the right angle information′*XMOVE()-array to store the X distance betweengroovesDIM SHARED LEFT(2500)AS INTEGER,RIGHT(2500)ASINTEGERDIM SHARED XMOVE(2500) AS DOUBLECOMMON SHARED TOOLANG AS DOUBLE,CABS AS DOUBLE,XPOSAS DOUBLE′******** BEGIN MAIN PROGRAM *********PI=3.141592654#CLSLOCATE 5,5INPUT″WHAT IS THE REAL TOOL ANGLE″,TOOLANGINPUT″WHAT IS THE PEAK HEIGHT″,HeightOPEN″RANANG.TXT″FOR INPUT AS #3′Opens data fileof anglesINPUT #3,A$INPUT #3,B$FOR I=1 TO 2500′Reads all Left and Right anglesfrom data file INPUT #3,LEFT(I) INPUT #3,RIGHT(I)NEXT ICLOSE 3XMOVE(1)=TAN(LEFT(1)*PI/180)*Height′Thisformula calculates the horizontal movement for thefirst grooveXPOS=XPOS+XMOVE(1)FOR I=2 TO 2500 XMOVE(I)=TAN(RIGHT(I-1)*PI/180)*Height+TAN(LEFT(I)*PI/180)*Height′This formula calculates the horizontal movement XPOS=XPOS+XMOVE(I) P=I′P is the number of grooves IF XPOS>22.5 THEN GOTO 100′Checks to make sure our pattern width is<22.5NEXT I100LOCATE 10,10PRINT USING″GROOVES=####PATTERN WIDTH=##.####″;P;XPOSXPOS=0OPEN ″FANUK.TXT″FOR OUTPUT AS #3PRINT ″WRITING TO FILE″CALL STARTFANUK ′*This Block of code Generates theCNC file to run the FANUK controllerFOR I=1 TO P STEP 2 ′* CALL XthenLEFT(I)′*CALL ROTATEthenRIGHT(I)′* CALL XthenRIGHT(I+1) ′* CALL ROTATEthenLEFT(I+1) ′*NEXT I ′*CALL STOPFANUK ′*PRINT″DONE″CLOSE 3′********** END MAIN PROGRAM ***************′*****The information below describes the twosubroutines of the CNC code ******′THE SUBROUTINES 0171 & 0172 ARE AS FOLLOWS′0171;′G91 G01 Y 0.00200 F 1.0;′G91 G01 Y 0.01587 F 0.03;′G91 G01 Y 0.00013 F 0.005;′G04P245;′G91 G01 -0.013 F 1.0;′M99;′;′0172;′G91 G01 Y 0.01287 F 0.03;′G91 G01 Y 0.00013 F 0.005;′G04P245;′G91 G01 Y-0.018 F 1.0;′M99;′;SUB ROTATEthenLEFT (A)CABS=-1* (LEFT(A)+90)+TOOLANGPRINT#3,USING″G01 G90 C##.######F 300.0;″;CABSPRINT #3,″M98 P172 L1;″END SUBSUB ROTATEthenRIGHT,(A)CABS=-1*(90-RIGHT(A))PRINT #3,USING″G01 G90 C ##.###### F 300.0;″;CABSPRINT #3,″M98 P172 L1;″END SUBSUB STARTFANUKPRINT #3,″;″PRINT #3,″G94 G20 G61;″END SUBSUB STOPFANUKPRINT #3,″M54;″PRINT #3,″M50;″PRINT #3,″M58;″PRINT #3,″M59;″PRINT #3,″M51 ;″PRINT #3,″M02;″PRINT #3,″M00;″PRINT #3,″;″END SUBSUB XthenLEFT (A)PRINT #3,USING″G00 G91 X ##.###### F 1.0;″;XMOVE(A)XPOS=XPOS+XMOVE(A)CABS=-1*(LEFT(A)+90)+TOOLANGPRINT #3,USING″G01 G90 C####.######F 300.0;″;CABSPRINT #3,″M98 P171 L1;″END SUBSUB XthenRIGHT (A)PRINT #3,USING″G00 G91 X##.######F 1.0;″;XMOVE(A)XPOS=XPOS+XMOVE(A)CABS=-1*(90-RIGHT(A))PRINT #3,USING″G01 G90 C####.######F 300.0;″;CABSPRINT #3,″M98 P171 L1;″END SUB]]></pre>
權(quán)利要求
1.一種帶狀結(jié)構(gòu)的磨料制品(10),其主表面(16)上以固定的位置散布著許多三維研磨復(fù)合體(12),每一個(gè)所述復(fù)合體(12)是由磨粒(13)分散在粘合劑(14)中構(gòu)成的,并具有由清晰的邊界(15)所限定的精確的形狀,這個(gè)邊界具有特定的尺寸,其中所述的精確形狀并不一一相同。
2.如權(quán)利要求1所述的磨料制品,其特征在于所述的研磨復(fù)合體均成對(duì)存在,每對(duì)包括兩個(gè)不匹配的研磨復(fù)合體,一個(gè)研磨復(fù)合體與相鄰的研磨復(fù)合體在形狀上并不相同。
3.如權(quán)利要求1所述的磨料制品,其特征在于所述的研磨復(fù)合體包括具有第一個(gè)精確形狀的第一個(gè)研磨復(fù)合體,此第一個(gè)精確形狀具有特定的第一種尺寸;所述研磨復(fù)合體還包括具有第二個(gè)精確形狀的第二個(gè)研磨復(fù)合體,此第二個(gè)精確形狀具有特定的第二種尺寸,其中所述的第一種特定尺寸和第二種特定尺寸是不相同的。
4.如權(quán)利要求3所述的磨料制品,其特征在于所述的第一個(gè)和第二個(gè)研磨復(fù)合體各有一個(gè)由至少四個(gè)平面表面所限定的邊界,其中相鄰的平面表面相交,構(gòu)成具有一定長(zhǎng)度的邊,其中所述的第一個(gè)復(fù)合體的至少一個(gè)邊的長(zhǎng)度與第二個(gè)復(fù)合體的所有邊的長(zhǎng)度不相等。
5.如權(quán)利要求4所述的磨料制品,其特征在于所述第一個(gè)復(fù)合體的至少一個(gè)邊的長(zhǎng)度與所述第二個(gè)復(fù)合體的任意邊的長(zhǎng)度之比在10∶1至1∶10的范圍之內(nèi),但不包括1∶1。
6.如權(quán)利要求3所述的磨料制品,其特征在于所述的第一個(gè)和第二個(gè)研磨復(fù)合體分別具有第一種和第二種幾何形狀,而這兩種形狀是不相同的。
7.如權(quán)利要求6所述的磨料制品,其特征在于所述的第一種和第二種幾何形狀選自立方、棱柱、圓錐、截圓錐、圓柱、棱錐、和截棱錐。
8.如權(quán)利要求3所述的磨料制品,其特征在于每一個(gè)所述研磨復(fù)合體具有一個(gè)由至少四個(gè)平面表面所限定的邊界,其中相鄰的平面表面相交于一個(gè)邊,以限定其相交角,其中所述第一個(gè)研磨復(fù)合體的至少一個(gè)相交角與所述第二個(gè)研磨復(fù)合體的所有相交角都不相等。
9.如權(quán)利要求8所述的磨料制品,其特征在于所述第一個(gè)研磨復(fù)合體中的相鄰平面表面的交角都不等于0°或90°。
10.如權(quán)利要求8所述的磨料制品,其特征在于所述的研磨復(fù)合體為棱錐形。
11.如權(quán)利要求1所述的磨料制品,其特征在于所述的表面有一個(gè)加工方向和相對(duì)的側(cè)邊,每一個(gè)側(cè)邊與加工方向軸平行,并且每一個(gè)側(cè)邊分別位于第一和第二虛平面內(nèi),這兩個(gè)虛平面均與所述的表面垂直,在所述表面上按固定位置散布著許多平行的伸長(zhǎng)的研磨脊,每個(gè)脊具有一個(gè)縱軸,該縱軸位于橫向中點(diǎn)的位置,并沿一條虛線延伸,該虛線與所述第一和第二平面的交角既非0°,也非90°,其中每一條所述的研磨脊是由許許多多沿著所述的縱軸間隔散布著的所述三維研磨復(fù)合體構(gòu)成的。
12.如權(quán)利要求11所述的磨料制品,其特征在于,所述的許多條平行伸長(zhǎng)的研磨脊散布成第一組和第二組,其中這兩組研磨脊在所述的加工方向上或在與所述的加工方向垂直的方向上是各位于不相重疊的區(qū)域,其中所述的第一組內(nèi)的至少一條研磨脊的所述縱軸是沿著一條虛線延伸,該虛線與所述第二組內(nèi)一條研磨脊的至少一個(gè)縱軸所延伸的虛線相交。
13.如權(quán)利要求11所述的磨料制品,其特征在于每一條研磨脊具有一個(gè)與所述表面相距最遠(yuǎn)的頂端,該頂端延伸至第三虛平面,該第三虛平面與所述表面是隔開的并與其平行。
14.如權(quán)利要求1所述的磨料制品,其特征在于每一個(gè)所述研磨復(fù)合體都有一個(gè)與所述表面相距最遠(yuǎn)的頂端,該頂端至所述表面的距離為50-1020微米。
15.如權(quán)利要求1所述的磨料制品,其特征在于所述的研磨復(fù)合體以100-10,000個(gè)研磨復(fù)合體/厘米2的密度固定在所述主表面上。
16.如權(quán)利要求1所述的磨料制品,其特征在于所述主表面具有一表面積,并且所述表面積為所述研磨復(fù)合體所覆蓋。
17.制造如權(quán)利要求1所述的磨料制品的方法,它包括如下步驟(a)制備磨粒漿料,該漿料是由許多磨粒分散在一種粘合劑前體中構(gòu)成的;(b)提供一個(gè)具有前表面和背表面的背襯(41);提供一個(gè)在其至少一個(gè)主表面上有許多模腔的模具(46),每個(gè)模腔具有一個(gè)由清晰界面所限定的精確形狀,該形狀具有特定的尺寸,其中所述的精確的模腔形狀并不一一相同;(c)提供將所述磨粒漿料施加進(jìn)入所述模具(46)的許多所述模腔中的裝置(44);(d)將所述背襯的所述前表面與所述模具接觸,使得磨粒漿料潤(rùn)濕所述前表面;(e)令粘合劑前述固化成粘合劑,于是固化的磨粒漿料轉(zhuǎn)變?yōu)樵S多研磨復(fù)合體;(f)在固化以后,使模具與背襯分離,產(chǎn)生附著于背襯的許多研磨復(fù)合體,每個(gè)復(fù)合體具有由清晰邊界所限定的精確形狀并有特定的尺寸,而所述形狀精確的研磨復(fù)合體的形狀并不一一相同。
18.使用如權(quán)利要求1所述的磨料制品對(duì)工件進(jìn)行研磨的方法,其步驟為(a)將一工件表面與所述磨料制品作摩擦性接觸;(b)令所述磨料制品與所述工件表面的至少一個(gè)相對(duì)于另一個(gè)進(jìn)行運(yùn)動(dòng),使得所述工件表面的光潔度有所提高。
19.用于制造如權(quán)利要求1所述的研磨復(fù)合體的模具,它是帶狀結(jié)構(gòu),在其一個(gè)主表面上具有許多模腔,每個(gè)模腔具有由清晰界面所限定的精確形狀,該形狀具有特定的尺寸,其中所述精確的模腔形狀并不一一相同。
20.制造用于形成如權(quán)利要求19所述模具的原型的方法,所述原型具有一個(gè)在第一虛平面內(nèi)延伸的主表面,其步驟如下(1)確定對(duì)應(yīng)于相鄰三維形體的面對(duì)的右平面表面和左平面表面的角度值,其中所述的每一角度值是該平面表面與一個(gè)對(duì)所述原型表面垂直,并含有所述平面表面與所述表面接觸的邊線的平面之間的夾角,確定這些角度的步驟如下(i)用一個(gè)能在0°和90°范圍內(nèi)(但不包括0°和90°)任意選取角度值的產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法,選取一個(gè)在0°-90°范圍內(nèi)的角度值(但不包括0°和90°),以確定第一個(gè)右側(cè)三維形體的第一個(gè)右平面表面的第一右半角;(ii)用所述的產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法,選取一個(gè)在0°-90°范圍內(nèi)的角度值(但不包括0°-90°),以確定面對(duì)所述第一個(gè)右側(cè)三維形體的所述第一個(gè)右平面的第一個(gè)左側(cè)三維形體的第一個(gè)左平面表面的第一左半角;(iii)沿著在所述第一虛平面內(nèi)的一個(gè)第一方向直線延伸至達(dá)到與所述第一個(gè)左側(cè)三維形體相鄰的第二個(gè)左側(cè)三維形體的第二個(gè)左平面表面,用所述產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法選取一個(gè)0°-90°范圍內(nèi)的角度值(但不包括0°和90°),以確定所述左平面表面的第二個(gè)左平面角;(iv)用所述產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的方法選取一個(gè)0°-90°范圍內(nèi)的角度值(但不包括0°和90°)用于與所述第二左平面表面面對(duì)的第二右側(cè)三維形體的第二右平面表面;(v)沿所述第一方向延伸達(dá)到與所述第二個(gè)右側(cè)三維形體相鄰的第三個(gè)右側(cè)三維形體;(vi)依序重復(fù)所述的步驟(i)、(ii)、(iii)、(iv)和(v)至少一次;(2)重復(fù)步驟(1),不同的是為在所述第一個(gè)虛平面內(nèi)直線沿伸的第二個(gè)方向上兩個(gè)相鄰行中散布的相鄰的三維形體的左平面表面和右平面表面確定角度值;(3)對(duì)于所述原型的所述表面的給定的寬度,確定用切削裝置所需切削出的槽溝的位置,以形成一系列相交的槽溝,這些槽溝界定出許多具有步驟(1)和(2)所計(jì)算的所述角度的形狀精確的三維形體;(4)提供一切削裝置,用于按照步驟(1)和(2)所算出的所述角度以及步驟(3)所確定的所述槽溝的位置,在所述原型的所述表面上切削出槽溝,以形成一系列相交的槽溝,這些槽溝界定出許多從所述表面凸出的形狀精確的三維形體,這每一所述的形狀精確的三維形體由清晰邊界所限定并具有特定的尺寸,其中所述的三維形體并不一一相同;以及可任選地,(5)將一可固化的融熔的聚合物樹脂施加到所述原型的所述表面上,施加方式為能有效地令該熔體流入所述的三維形體并與其在形狀上吻合;(6)令所述聚合物樹脂固化成一帶狀形式;(7)將所述帶狀的聚合物樹脂從所述原型的所述表面上除去,即形成了所述的模具。
全文摘要
一種帶狀結(jié)構(gòu)的磨料制品(10),其主表面(16)上散布著許多三維研磨復(fù)合體(12),每個(gè)復(fù)合體都是由磨粒分散在粘合劑(14)中形成的,復(fù)合體具有由清晰的邊界(15)所限定的精確的形狀和特定的尺寸,各復(fù)合體的形狀并不一一相同。本發(fā)明還涉及制造該磨料制品(10)的方法,包括所用的模具和原型。
文檔編號(hào)B24D18/00GK1141016SQ94193349
公開日1997年1月22日 申請(qǐng)日期1994年1月21日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月13日
發(fā)明者T·L·胡珀曼, N·D·休厄爾 申請(qǐng)人:美國(guó)3M公司