專利名稱：研磨工具及在工件中對復(fù)雜形狀進(jìn)行精加工的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
以下內(nèi)容是針對研磨工具及使用此類研磨工具在工件中對復(fù)雜形狀進(jìn)行精加工的方法，并且更具體地是使用具有特殊形狀的粘結(jié)的研磨工具用于在工件中對復(fù)雜形狀進(jìn)行精加工。
背景技術(shù)：
在精加工行業(yè)，可以使用不同的方法對工件進(jìn)行精加工。然而，在具體的對工件進(jìn)行精加工以使其具有復(fù)雜形狀的背景下，可供使用的選擇很少的，因為此類精加工操作要求準(zhǔn)確的表面輪廓以及嚴(yán)格的尺寸公差。某些優(yōu)選的途徑是銑削或者拉削，其中使用刃片在工件中切削復(fù)雜的形狀。然而，拉削可以是一種昂貴的操作，由于高的工具加工的成本、昂貴的機(jī)器、準(zhǔn)備成本、工具加工的再研磨成本、以及緩慢的材料去除速率。銑削過程通常是非常緩慢的，尤其是在對難以機(jī)加工的材料(如鎳合金)進(jìn)行機(jī)加工時。然而，在形成渦輪盤中的保留槽縫(這些槽縫被用于圍繞盤的外周來保持或者夾·持渦輪葉片)的背景下，拉削是遍及絕大多數(shù)的工業(yè)的優(yōu)選的方法。在航空工業(yè)中現(xiàn)有的慣例是通過使用一個拉床在該盤中機(jī)加工出多個槽縫，這種拉床是一種線性切削機(jī)器，它連續(xù)地驅(qū)動多個更大的刀具穿過該盤槽縫，其中這些最終的刀具具有一種所希望的精加工后的槽縫的復(fù)雜形狀(即，一種凹腔的形狀)。授予Yadzik, Jr.等人的美國專利號5，430，936中展示了拉削。授予Kuehne等人的美國專利號5，330, 326中展示了用于生產(chǎn)仿形(profiled)部件的另一種方法。該方法涉及在一個夾緊的位置中使用至少一個仿形的研磨砂輪對一個坯件進(jìn)行預(yù)成型并且進(jìn)行精加工研磨。在該預(yù)成型步驟的過程中使該坯件相對于該至少一個仿形的研磨砂輪平移并且轉(zhuǎn)動，從而大致地給予該坯件一種希望的外形。然而，Kuehne方法可以用于外表面，而不是內(nèi)表面，并且因此對于產(chǎn)生內(nèi)槽縫是不可適用的。在美國專利號6，883，234和美國專利號7，708，619中披露了在工件中生產(chǎn)復(fù)雜的形狀的其他方法。在授予Subramanian等人的美國專利號7，708, 619中,這些方法利用了借助垂直于部件表面來操作的大直徑的輪來進(jìn)行研磨，從而在該工件內(nèi)最初形成槽縫。使用一個單層的經(jīng)電鍍的工具來將槽縫精加工至所希望的輪廓。存在開發(fā)新的方法以便在工件內(nèi)形成復(fù)雜的形狀并且限制與常規(guī)方法相關(guān)聯(lián)的缺點的需要。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個第一方面，一種研磨工具包括一個粘結(jié)的磨料本體，該粘結(jié)的磨料本體具有在一種粘結(jié)材料中包含的磨料顆粒，其中該粘結(jié)的磨料本體包括一種復(fù)雜的形狀，該形狀具有至少約0.3的成形深度(FD)，其中該成形深度是由方程[(Rl-Rs)/Rl]來描述的。值得注意的是，Rs是在沿著該粘結(jié)的磨料本體的縱向軸線的一個點處的最小半徑(Rs)并且Rl是在沿著該粘結(jié)的磨料本體的縱向軸線的一個點處的最大半徑(R1)。
根據(jù)另一個方面，一種對工件進(jìn)行精加工的方法包括使一個粘結(jié)的研磨工具相對于一個工件而轉(zhuǎn)動以便在該工件中對一個凹腔形狀的開口進(jìn)行精加工。該粘結(jié)的研磨工具包括一個粘結(jié)的磨料本體，該粘結(jié)的磨料本體具有在一種粘結(jié)材料中包含的磨料顆粒，并且其中精加工包括形成一個表面，該表面限定了凹腔形狀的開口，該開口具有不大于約2微米的表面粗糙度(Ra)。在又另一個方面，一種操作研磨工具的方法包括使用一種磨頭式(mountedpoint)研磨工具在一個工件中對一個凹腔形狀的開口進(jìn)行精加工，該研磨工具包括在一種粘結(jié)材料中包含的磨料顆粒。該本體具有一種復(fù)雜的形狀，該形狀具有至少約0. 3的成形深度(FD)，其中該成形深度是由方程[(Rl-Rs)/Rl]來描述的，并且Rs是沿著該本體的縱向軸線的一個點處的最小半徑(Rs)而Rl是沿著該本體的縱向軸線的一個點處的最大半徑(Rl)0值得注意的是，Rs是不大于約10mm。該方法進(jìn)一步包括沿著該本體的成形長度對該磨頭式研磨工具進(jìn)行切入式修整。另一個方面包括對工件進(jìn)行精加工的方法，該方法包括提供一個工件，該工件具 有在該工件的表面內(nèi)粗糙地形成的一個凹腔形開口 ；并且使用一種磨頭式研磨工具來對該凹腔形開口進(jìn)行精加工，該研磨工具包括在一個玻璃狀粘結(jié)劑內(nèi)包含的磨料顆粒。在精加工的過程中，在該磨頭式研磨工具和限定該凹腔形開口的工件表面的界面處提供了一種水溶性冷卻劑材料。


通過參見附圖可以更好地理解本披露，并且使其許多特征和優(yōu)點對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員變得清楚。圖I包括一個槽縫形成過程的示意性圖示；圖2(a)和圖2(b)包括可以通過槽縫形成過程而產(chǎn)生的槽縫的示意性圖示；圖3A包括使用了根據(jù)一個實施方案的粘結(jié)的研磨工具進(jìn)行精加工操作的一個圖解；圖3B包括在一個工件中具有一個復(fù)雜形狀的精加工出的開口的圖解，其中該精加工出的開口是使用根據(jù)一個實施方案的粘結(jié)的研磨工具來形成的；圖4包括根據(jù)一個實施方案的具有一個復(fù)雜形狀的粘結(jié)的研磨工具的截面圖解；圖5包括根據(jù)一個實施方案的在具有一個復(fù)雜形狀的粘結(jié)的研磨工具上進(jìn)行修整操作的一個圖解；圖6A至圖6B包括根據(jù)一個實施方案進(jìn)行精加工操作的過程中測量的性能參數(shù)的曲線圖。在不同的圖中使用相同的參考符號表示相似的或相同的事項。
具體實施例方式以下是針對研磨工具，并且更具體地是適用于對在工件內(nèi)具有復(fù)雜形狀的表面進(jìn)行精加工的粘結(jié)的研磨工具。應(yīng)理解，粘結(jié)的磨料與其他磨料(例如涂覆的磨料，等)是分開的并且不同的類別，其中粘結(jié)的磨料具有三維形狀，這種三維形狀包括遍及一個三維體積分散的磨料顆粒，這些磨料被包含在粘結(jié)材料的三維體積之內(nèi)。此外，粘結(jié)的磨料本體可以包括一定量的孔隙率，該孔隙率可以有助于切屑的形成以及暴露新的磨料顆粒。切屑的形成、磨料顆粒的暴露、以及修整是與粘結(jié)的磨料相關(guān)聯(lián)的某些屬性，并且它們將粘結(jié)的磨料與其他類別的磨料(如涂覆的磨料或者單層經(jīng)電鍍的工具)區(qū)分開。如在此使用的，術(shù)語“復(fù)雜的形狀”是指一種形狀(例如，一個工件內(nèi)一個開口的形狀)或者一個部件(例如，一個粘結(jié)的磨料本體)的形狀，該形狀具有一個限定了凹腔形狀的輪廓。一個凹腔形狀不允許一個配對成形體在垂直于三個軸(即，x、y或z)之一的方向上被去除。一個“凹腔形狀”可以是一 種輪廓，該輪廓是向內(nèi)凹進(jìn)或者指向的，它在內(nèi)軸向位置處比在外軸向位置(即，一個入口)處更寬。凹腔形狀的一個例子是一個燕尾槽、一個楔石的形狀，以及類似形狀。渦輪機(jī)部件，如噴氣發(fā)動機(jī)、轉(zhuǎn)子、壓縮機(jī)的葉片組件，典型地在該渦輪盤中使用了凹腔形的槽縫。這種凹腔形狀可以用來將多個渦輪葉片保持或者夾持在多個渦輪盤的外圍的附近。將多個部件夾緊在一個機(jī)器工作臺上的機(jī)械滑動件、T形槽縫也使用了此類凹腔形狀的槽縫。對于在工件中形成一個復(fù)雜形狀的方法，可以進(jìn)行一種初始槽縫形成過程，它在工件內(nèi)形成一個開口。該開口或者槽縫不一定具有最終的輪廓(即，復(fù)雜的形狀)。該槽縫形成過程可以去除大部分材料，從而在使用一種粘結(jié)的磨料工具的復(fù)雜形狀的精加工過程中使有待去除材料的量最小化。圖I包括一個槽縫形成過程10的圖解。如圖所示，該槽縫形成過程可以使用一個粘結(jié)的研磨工具12 (它相對于該工件14以一個特定方式來定向)，由此在工件14中形成一個或多個槽縫16。在一個具體的實施方案中，本發(fā)明的槽縫形成過程可以使用相對于工件14定向的一個粘結(jié)的研磨工具12來進(jìn)行一個緩慢給進(jìn)的研磨過程來完成。這種緩慢給進(jìn)研磨可以按在約30m/s與約150m/s之間的范圍的一個研磨速度來進(jìn)行。圖2(a)和圖2(b)包括可以通過槽縫形成過程而產(chǎn)生的槽縫的示意性圖示。具體地講，圖2(a)和2(b)包括工件18A和18B，它們可以分別通過本發(fā)明的槽縫形成過程10來形成。在一個實施方案中，槽縫16具有遍及槽縫16的這些深度的一個單一直徑，如圖2(a)中所示。在另一個實施方案中，槽縫16具有在不同的深度處的至少兩個不同的直徑，如圖2(b)中所示。槽縫形成過程可以使用一種特別指定的切削能量。例如，該指定的切削能量可以是等于或小于約IOHp/英寸3分鐘(約27J/mm3),如在約0. 5Hp/英寸3分鐘(約I. 4J/mm3)與約IOHp/英寸3分鐘(約27J/mm3)之間或者在約IHp/英寸3分鐘(約2. 7J/mm3)與約IOHp/英寸3分鐘(約27J/mm3)之間。在另一個實施方案中，該槽縫形成過程可以按一個特定的材料去除率(MRR)，如在約0. 25英寸3/分鐘英寸(約2. 7mm3/sec/mm)與約60英寸3/分鐘英寸(約650mm3/sec/mm)之間的范圍內(nèi)，以約IOHp/英寸3分鐘(約27J/mm3)的最大指定的切削能量來進(jìn)行。美國專利號7，708，619提出了槽縫形成過程的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)，它們可以與在此披露的精加工方法結(jié)合使用，該專利號的傳授內(nèi)容通過弓I用結(jié)合在此。槽縫形成過程以及因此本文中這些實施方案的精加工方法可以在某些類型的材料(包括難以研磨的材料)上完成。本發(fā)明的工件可以是金屬的，并且特別是金屬合金，如鈦、鉻鎳鐵合金(例如，IN-718)、鋼-鉻-鎳合金(例如，100Cr6)、碳鋼(AISI 4340和AISI1018)以及它們的組合。根據(jù)一個實施方案，這種工件可以具有的硬度值為等于或小于約65Rc，如在約4Rc與約65Rc之間(或者84至IllRb硬度)。這與現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)加工方法形成對照，現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)加工方法典型地可以僅用于更軟的材料，即，具有約32Rc的最大硬度值的那些材料。在一個實施方案中，用于本發(fā)明的金屬工件具有在約32Rc與約65Rc之間或者在約36Rc與約65Rc之間的硬度值。在這種槽縫形成過程中，可以使用一種粘結(jié)的研磨工具，如研磨輪以及切割輪。用于在該槽縫形成過程中使用的粘結(jié)的研磨工具，可以包括至少約3體積％(在一個工具體積的基礎(chǔ)上)的細(xì)絲溶膠凝膠a-氧化鋁磨料顆粒，任選地包括次級磨料顆?；蚱鋱F(tuán)聚體。用于制造粘結(jié)的研磨工具的適當(dāng)方法披露在美國專利號5，129，919,5, 738，696,5, 738，697、6，074，278、和6，679，758B，以及于2005年9月28日提交的美國專利申請序號11/240,809中，它們的傳授內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。用于在槽縫形成過程中使用的粘結(jié)的研磨工具的具體的細(xì)節(jié)在美國專利號7，708，619中提供，其傳授內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。現(xiàn)在提及槽縫形成過程之后的操作，可以進(jìn)行一個精加工過程來將該槽縫的輪廓改變成一種復(fù)雜的形狀(例如一個凹腔形狀)。用于進(jìn)行槽縫形成和精加工過程的工具可以是高效研磨機(jī)器(包括多軸機(jī)加工中心)的一部分。通過一個多軸機(jī)加工中心，槽縫形成和復(fù)雜形狀的精加工過程兩者可以在同一臺機(jī)器上進(jìn)行。適合的研磨機(jī)器包括例如從美國密西根州春湖市坎貝爾研磨公司(Campbell Grinding Company, Spring Lake, Mich.)可獲得的Campbell950H水平軸線研磨機(jī)床，以及從德國的德國保寧磨床公司(BlohmMaschinenbau GmbH),可獲得的Blohm Mont. 408的三軸的CNC緩慢給進(jìn)研磨機(jī)。圖3A包括使用了根據(jù)一個實施方案的粘結(jié)的研磨工具進(jìn)行精加工操作的一個圖解。具體地講，圖3A展示了通過使用處于一個磨頭式工具的形式的粘結(jié)的研磨工具301在工件14的槽縫16內(nèi)形成一個復(fù)雜形狀的精加工操作。該粘結(jié)的研磨工具301可以具有一種復(fù)雜的形狀，這種復(fù)雜的形狀適合用于在工件14中生產(chǎn)一個相應(yīng)的復(fù)雜形狀。這就是說，粘結(jié)的磨料本體303可以具有與有待賦予給工件14的一個復(fù)雜形狀相反的形狀。根據(jù)此處的實施方案，粘結(jié)的研磨工具301可以具有一個粘結(jié)的磨料本體303，該粘結(jié)的磨料本體包括在一種粘結(jié)材料基體內(nèi)包含的磨料顆粒。這就是說，粘結(jié)的研磨工具結(jié)合了遍及一個粘結(jié)材料的三維基體來分散的磨料顆粒。根據(jù)一個實施方案，這些磨料顆粒可以包括超級磨料材料。例如，適合的超級磨料材料可以包括立方氮化硼、金剛石、以及它們的一種組合。在某些情況下，粘結(jié)的磨料本體303可以包括主要由金剛石組成的磨料顆粒。然而，在其他工具中，粘結(jié)的磨料本體303可以包括主要由立方氮化硼組成的磨料顆粒。粘結(jié)的研磨工具可以形成為使得它具有結(jié)合了磨料顆粒的一個磨料本體，這些磨料顆粒具有不大于約150微米的平均砂礫尺寸。在某些實施方案中，這些磨料顆粒可以具有的平均砂礫尺寸為不大于約125微米，如不大于約100微米，或甚至不大于95微米。在具體的例子中，這些磨料顆粒具有的平均砂礫尺寸為在約10微米與150微米之間、如在約20微米與120微米之間、或者甚至在約20微米與100微米之間的范圍內(nèi)。關(guān)于在該粘結(jié)的磨料本體303內(nèi)的粘結(jié)材料，適合的材料可以包括有機(jī)材料、無機(jī)材料、以及它們的一種組合。例如，適合的有機(jī)材料可以包括聚合物類，如樹脂類、環(huán)氧樹脂類、以及類似物。
—些適合的無機(jī)粘結(jié)劑材料可以包括金屬、金屬合金、陶瓷材料、以及它們的一種組合。例如，一些適合的金屬可以包括過渡金屬元素以及包含過渡金屬元素的金屬合金。在其他實施方案中，該粘結(jié)劑材料可以是一種陶瓷材料，該陶瓷材料可以包括多晶的和/或玻璃質(zhì)的材料。適合的陶瓷粘結(jié)材料可以包括氧化物類，包括例如Si02、ai2o3、b2o3、MgO, CaO, Li20、K2O, Na2O 以及類似物。此外，應(yīng)理解該該粘結(jié)材料可以是一種混合材料。例如，該粘結(jié)材料可以包括有機(jī)和無機(jī)組分的一種組合。一些適合的混合粘結(jié)劑材料可以包括金屬和有機(jī)粘結(jié)劑材料。根據(jù)至少一個實施方案，該粘結(jié)的研磨工具301可以包括一種復(fù)合材料，該復(fù)合材料包括粘結(jié)劑材料、磨料顆粒、以及一些孔隙率。例如，粘結(jié)的研磨工具301可以具有該粘結(jié)的磨料本體的總體積的至少約3vol%的磨料顆粒(例如,超級磨料顆粒)。在其他例子中，粘結(jié)的研磨工具301可以包括至少約6vol%、至少約10vol%、至少約15vol%、至少約20vol%、或者甚至至少約25vol%的磨料顆粒。特定粘結(jié)的研磨工具301可以形成為包括在約2vol%與約60vol%之間、如在約4vol%與約60vol%之間、或者甚至在約6vol%與約54vol%之間的超級磨料顆粒。 粘結(jié)的研磨工具301可以形成為具有該粘結(jié)的磨料本體的整個體積的至少約3vol%的粘結(jié)劑材料(例如，玻璃化的粘結(jié)劑或者金屬粘結(jié)劑材料)。在其他例子中，粘結(jié)的研磨工具301可以包括至少約6vol%、至少約10vol%、至少約15vol%、至少約20vol%、或者甚至至少約25vol%的粘結(jié)劑材料。特定粘結(jié)的研磨工具301可以包括在約2vol%與約60vol%之間、如在約4vol%與約60vol%之間、或者甚至在約6vol%與約54vol%之間的粘結(jié)劑材料。粘結(jié)的研磨工具301可以形成為具有一定含量的孔隙率，并且具體地是不大于約該粘結(jié)的磨料本體的整個體積的約60vol%的一個量值。例如，粘結(jié)的磨料本體301可以具有不大于約55vol%、如不大于約50vol%、不大于約45vol%、不大于約40vol%、不大于約35vol%、或者甚至不大于約30vol%的孔隙率。特定粘結(jié)的研磨工具301可以具有一定含量的孔隙率，如在約0. 5vol%與約60vol%之間、如在約lvol%與約60vol%之間、在約lvol%與約54vol%之間、在約2vol%與約50vol%之間、在約2vol%與約40vol%之間、或者甚至在約2vol%與約30vol%之間的孔隙率。在精加工的過程中，一種粘結(jié)的研磨工具301可以置于與工件14相接觸中、并且更具體地置于先前在工件14內(nèi)形成的槽縫16之內(nèi)。根據(jù)一個實施方案，粘結(jié)的研磨工具301可以按一個顯著高的速度來轉(zhuǎn)動以便對槽縫16的表面321和323進(jìn)行精加工和重新構(gòu)造輪廓以便在工件14內(nèi)形成一種復(fù)雜的形狀(例如，參見圖3B的351)。例如，該粘結(jié)的研磨工具可以按至少約10，OOOrpm的速度來轉(zhuǎn)動。在其他例子中，該工具可以按更大的速度來轉(zhuǎn)動，如至少約20，OOOrpm、至少約30，OOOrpm、至少約40，OOOrpm、或者甚至更大。然而，在某些例子中，該粘結(jié)的研磨工具301相對于該工件14以在約10，OOOrpm與125，OOOrpm之間、如在約10，OOOrpm與110，OOOrpm之間、或者甚至在約10，OOOrpm與約100，OOOrpm之間的范圍內(nèi)的速度來轉(zhuǎn)動。在精加工過程中，該粘結(jié)的研磨工具301可以沿著相對于該工件14的一條軸線來移動以協(xié)助將表面321精加工成一個適合的、復(fù)雜的形狀。例如，在某些例子中，粘結(jié)的研磨工具301可循著一條往復(fù)運(yùn)動的路徑或者完成一個盒式循環(huán)(box cycle).例如，在往復(fù)運(yùn)動的路徑的第一趟中，該粘結(jié)的研磨工具300可以相對于工件14沿著一條路徑308移動。粘結(jié)的研磨工具300沿著路徑308的運(yùn)動有助于表面321的全部厚度的精加工。根據(jù)往復(fù)運(yùn)動的路徑的一種類型，在沿著路徑308完成該第一趟之后，該粘結(jié)的研磨工具301可以沿著軸線375側(cè)向移位并且在一個第二趟中沿著路徑309移動。根據(jù)這個特定往復(fù)運(yùn)動的路徑，在第二趟的過程中，該粘結(jié)的研磨工具301的表面可以接觸槽縫16的與表面321相對的表面323，由此對由表面323限定的槽縫16的部分進(jìn)行精加工。在粘結(jié)的研磨工具301沿著工件的全部厚度行進(jìn)穿過槽縫16之后，該工具可以然后再次沿著軸線375側(cè)向移位并且返回到路徑308以便沿著表面321的另一條(即，第三)趟。應(yīng)該理解，對于一個設(shè)計數(shù)目的轉(zhuǎn)向，該粘結(jié)的研磨工具301可以往復(fù)運(yùn)動并且沿著路徑308和309移動，直至這些表面321和323令人滿意地進(jìn)行了精加工。還將進(jìn)一步認(rèn)識到，盡管這些路徑308和309被展示為線性的，但是某些過程也可以使用曲線的路徑或者使用一個弧形的方向。根據(jù)一個替代的實施方案，該往復(fù)運(yùn)動的路徑可以如此進(jìn)行而使得該槽縫的一個表面在另一個表面被精加工之前就被精加工。例如，對于多條順序的路徑(即，沿著路徑308來回)，粘結(jié)的研磨工具301可以沿著一個第一表面321移動，直至第一表面321被精加工 為具有一個適合的復(fù)雜形狀。在精加工第一表面321之后，該粘結(jié)的研磨工具可以沿著軸線375側(cè)向移位以便接觸槽縫16的與第一表面323相對的第二表面323。粘結(jié)的研磨工具301可以然后再次進(jìn)行多次順序的趟沿著槽縫16的厚度(即，沿著路徑309來回)沿著第二表面323移動，直到對第二表面323進(jìn)行了精加工。根據(jù)一個實施方案，該精加工過程可以在每趟時從槽縫的表面去除一個特殊量的材料。例如，在精加工過程中，對于每趟粘結(jié)的研磨工具301穿過槽縫16，粘結(jié)的研磨工具301可以從表面321去除材料至不大于100微米的一個深度。在其他實施方案中，該精加工操作可以如此進(jìn)行而使得對于每趟粘結(jié)的研磨工具301穿過槽縫16，該材料被去除至不大于約75微米的一個深度，如不大于約65微米、如不大于約50微米、或者甚至更小。在多個具體的例子中，粘結(jié)的研磨工具301的每趟可以去除材料至在I微米與約100微米之間、如在約I微米與約75微米之間、或者甚至在約10微米與約65微米之間的范圍內(nèi)的一個深度。此外，在精加工的過程中，該粘結(jié)的研磨工具的給進(jìn)速率(它是在同一表面處在多個順序的趟之間粘結(jié)的研磨工具沿著軸線375的側(cè)向移動的測量)可以是至少約30ipm[762mm/min]。在其他實施方案中，該給進(jìn)速率可以更大，例如至少約50ipm[1270mm/min]、至少約 75ipm[1905mm/min]、至少約 IOOipm[2540mm/min]、或者甚至至少約125ipm[3175mm/min]。某些精加工方法使用了在約30ipm[762mm/min]與約300ipm[7620mm/min]之間、如在約 50ipm[1270mm/min]與約 250ipm[6350mm/min]之間的范圍內(nèi)的，或者甚至在約50ipm[1270mm/min]與約200ipm[5080mm/min]之間的范圍內(nèi)的一個給進(jìn)速率。在工件中形成凹腔形狀的精加工操作可以在特定材料去除率下進(jìn)行。例如，在精加工操作的過程中該材料去除率可以為至少約0.01英寸3/分鐘/英寸
0在其他例子中，精加工過程可以按至少約0. 05英寸3/分鐘/英寸
、如至少約0. 08英寸3/分鐘/英寸
、至少約0. I英寸3/分鐘/英寸[I. Imm3/sec/mm]、至少約0. 3英寸3/分鐘/英寸[3. 2mm3/sec/mm]、至少約I英寸3/分鐘/英寸[11mm3/sec/mm]、至少約I. 5英寸3/分鐘/英寸[16mm3/sec/mm]、或者甚至至少約2英寸3/分鐘/英寸[22mm3/sec/mm]的材料去除率來進(jìn)行。對于某些精加工操作，該材料去除率可以是不大于約I. 5英寸3/分鐘/英寸[16mm3/sec/mm]。然而，某些精加工過程可以具有的材料去除率為不大于約I英寸3/分鐘/英寸[11mm3/sec/mm]、不大于約0. 8英寸3/分鐘/英寸[8. 6mm3/sec/mm]、或者甚至不大于約0. 3英寸3/分鐘/英寸[3. 2mm3/sec/mm]。在具體的例子中，該精加工過程可以如此進(jìn)行而使得材料去除率可以處于約0. 01英寸3/分鐘/英寸
與約2英寸3/分鐘/英寸[22mm3/sec/mm]之間、如約0. 03英寸3/分鐘/英寸
與約I. 5英寸3/分鐘/英寸[16mm3/sec/mm]之間的范圍內(nèi)。根據(jù)此處的實施方案的精加工操作可以進(jìn)一步按一個特定的精加工功率來進(jìn)行。例如，以在約30ipm[762mm/min]與約300ipm[7620mm/min]之間的范圍內(nèi)的磨頭式工具的 給進(jìn)速率，在精加工操作的過程中所使用的精加工功率可以是不大于約5Hp[3. 75kff]。根據(jù)某些其他實施方案，在精加工的過程中，該精加工功率可以是不大于約4Hp [3. Okff]，如不大于約3. 8Hp [2. 83kW]、不大于約3. 6Hp [2. 68kW]、不大于約3. 4Hp [2. 54kW]、不大于約
3.2Hp [2. 39kff]、或者甚至不大于約3Hp[2. 25kff]。此精加工功率可以按在約30ipm[762mm/min]與約300ipm[7620mm/min]之間的范圍內(nèi)的給進(jìn)速率來使用。還將認(rèn)識到，該精加工操作與其他材料去除操作的不同之處在與，在該精加工操作完成時，該工件的表面可以具有特定特征。例如，轉(zhuǎn)向圖3B，根據(jù)一個實施方案展示了具有一個精加工后的凹腔形開口 351的工件的一部分的截面圖示。如所展示的，工件14可以具有一個在其中形成的并且由表面326和327限定的凹腔形開口 351，該開口具有實質(zhì)上類似于粘結(jié)的研磨工具301的輪廓。根據(jù)一個實施方案，這種精加工過程包括形成一個具有不大于約2微米的表面粗糙度(Ra)的表面326。在其他例子中，表面粗糙度(Ra)可以更小，如不大于約I. 8微米，如不大于約I. 5微米。在具體的例子中，表面粗糙度(Ra)可以在約0. I微米與約2微米之間的范圍內(nèi)。精加工的表面的表面粗糙度可以使用一臺輪廓儀(如MarSurfUD 120/LD 120模式的輪廓儀,通常從馬爾聯(lián)邦公司(Mahr-Federal Corporation)可獲得，并且使用MarSurfXCR軟件進(jìn)行操作)來測量。在精加工操作完成時，限定了凹腔形開口 351的這些表面326和327基本上沒有燒損(burn)。燒損可以作為這些表面326或327變色或者具有一種殘余物或者在蝕刻之后具有一個帶白的外觀的部分的證據(jù)、它們指示了在精加工操作的過程中對這些表面有熱損害。根據(jù)此處的實施方案進(jìn)行的精加工過程能夠產(chǎn)生顯示出很少到?jīng)]有燒損的最終表面。根據(jù)此處的實施方案進(jìn)行的精加工操作可以使用在粘結(jié)的研磨工具301和槽16的表面321和323的界面處提供的一種冷卻劑。如在美國專利號6，669，118中說明的，冷卻劑可以在一個集束噴射流中提供。在其他實施方案中，冷卻劑可以通過溢出該界面區(qū)域來提供。此處這些實施方案的粘結(jié)的磨料本體可以有助于使用一種溶于水的冷卻劑，該溶于水的冷卻劑可以是因為環(huán)境的原因超過某些其他冷卻劑(例如，不溶于水的冷卻劑)而優(yōu)選的。其他適合的冷卻劑可以包括使用半合成的和/或合成的冷卻劑。然而，將認(rèn)識到，為了某些操作，可以使用基于油的冷卻劑。圖4包括根據(jù)一個實施方案的研磨工具的截面圖示。具體地講，該研磨工具可以是一個磨頭式研磨工具，該工具被配置為以高速轉(zhuǎn)動用于如在此說明的表面精加工。值得注意地，該研磨工具包括一個粘結(jié)的磨料本體，該粘結(jié)的磨料本體結(jié)合了遍布一個體積而分散的并且被包含在如在此說明的粘結(jié)材料的體積內(nèi)的磨料顆粒。更具體地講，如圖4中所展示的，該粘結(jié)的磨料本體可以具有一個復(fù)雜形狀，該復(fù)雜形狀被配置為在一個工件中精加工出復(fù)雜的形狀(例如，凹腔形狀)。根據(jù)一個實施方案，該粘結(jié)的磨料本體401可以具有一條縱向軸線450，該縱向軸線沿著本體401的長度(即，該本體的最長的維度)在上表面404與下表面403之間延伸。另外，一條側(cè)向軸線451可以垂直于縱向軸線450來延伸并且限定了本體401的寬度。根據(jù)一個實施方案，該粘結(jié)的磨料本體401的復(fù)雜形狀可以由一個第一徑向凸緣410來限定，該第一徑向凸緣從該粘結(jié)的磨料本體在一個第一軸向位置處延伸。例如，該第一徑向凸緣410可以沿著側(cè)向軸線451側(cè)向延伸并且圍繞著本體401環(huán)圓周地延伸。凸緣410可以具有一個第一表面411，該第一表面從該本體401以相對于該側(cè)向軸線451的一個第一角度徑向延伸。如所展示的，第一表面411和側(cè)向軸線451的交叉點可以限定一個銳角461。同樣地，凸緣410可以進(jìn)一步由一個第二表面412來限定，該第二表面從粘結(jié)的磨料本體410徑 向延伸。第二表面412可以與第一表面411相鄰并且甚至鄰接。表面412可以限定在側(cè)向軸線451與表面412之間的一個銳角462。此外，該粘結(jié)的磨料本體401可以如此形成而使得它包括一個第二徑向凸緣413，該第二徑向凸緣可以不同于該第一徑向凸緣410。實際上，如圖4中所展示的，徑向凸緣413可以與徑向凸緣410沿著縱向軸線450以一個第二軸向位置來間隔開，該第二軸向位置不同于徑向凸緣410的軸向位置。根據(jù)一個實施方案，徑向凸緣413可以由表面414和415來限定，這些表面可以從該粘結(jié)的磨料本體徑向并且環(huán)圓周地延伸以便限定凸緣413。在某些例子中，粘結(jié)的磨料本體401的截面形狀可以被描述為一個單凸緣的形狀、雙凸緣的形狀、三凸緣的形狀、以及類似形狀。此類形狀可以結(jié)合一個或多個徑向凸緣，這些徑向凸緣從該本體延伸以限定一個凹腔的形狀。在其他例子中，它可以被描述為一個凹腔形狀的本體，這樣使得它具有適合于將一個凹腔的形狀精加工并且形成到一個工件中的尺寸。根據(jù)一個實施方案，粘結(jié)的磨料本體401的復(fù)雜的形狀可以由一個成形深度(FD)來描述。該成形深度可以是由方程[(Rl-Rs)/Rl]來描述的，其中Rs是在該粘結(jié)的磨料本體401在沿著縱向軸線450的一個點的最小半徑(Rs) (S卩，尺寸406的一半)并且Rl是該粘結(jié)的磨料本體401在沿著縱向軸線450的一個點處的最大半徑(Rl)(即，尺寸408的一半)。在一個實施方案中，粘結(jié)的磨料本體401具有至少約0. 3的成形深度(FD)。在其他實施方案中，該粘結(jié)的磨料本體401可以具有的成形深度(FD)為至少約0. 4、至少約0. 5、至少約0. 6、至少約0. 7、或者更大。某些實施方案可以使用一個粘結(jié)的磨料本體401，該粘結(jié)的磨料本體具有的成形深度(FD)是在約0. 3與約0. 95之間、如在約0. 4與約0. 9之間、如在約0. 5與約0. 9之間的范圍內(nèi)。該粘結(jié)的磨料本體401還可以通過一個成形比率(FR)來描述，該成形比率由方程[Fl/Fw]來描述。尺寸Fl是作為沿著粘結(jié)的磨料本體401的縱向軸線450的一個方向的周邊外形表面尺寸測量的一個成形長度。具體地講，該成形長度可以說明粘結(jié)的磨料本體401在點A和點B (在圖4上展示的)之間的外形長度，從而限定了在材料去除精加工過程中有效地接合的外形部分。尺寸Fw是成形寬度，它實際上限定了粘結(jié)的磨料本體在頂表面404與底表面403之間沿著縱向軸線450的一條直線的長度。根據(jù)一個實施方案，粘結(jié)的磨料本體401可以具有的成形比率[Fl/Fw]為至少約I. I。在其他例子中，粘結(jié)的磨料本體401可以具有的成形比率為至少約I. 2、如至少約I. 3、至少約L 4、至少約I. 5、或者甚至至少約I. 7。具體實施方案可以使用一種粘結(jié)的磨料本體，該粘結(jié)的磨料本體具有的成形比率是在約I. I與約3. O之間、如在約I. 2與約2. 8之間、如在約I. 2與約2. 5之間、如在約I. 3與約2. 2之間、或者甚至在約I. 3與約2. O之間的范圍內(nèi)。粘結(jié)的磨料本體401的某些尺寸方面可以進(jìn)一步通過一個外伸比率(overhangratio)來描述。粘結(jié)的磨料本體401的外伸比率可以由方程[OL/Dm]來描述,其中Dm在沿著粘結(jié)的磨料本體的縱向軸線450的一個點處的最小直徑406，并且OL是在粘結(jié)的磨料本體401的底表面403與沿著粘結(jié)的磨料本體的縱向軸線的、限定了最小直徑406的點之間 的長度407。根據(jù)一些實施方案，粘結(jié)的磨料本體401可以具有的外伸比率(OR)為至少約I. 3。在還其他的實例中，該粘結(jié)的磨料本體401可以被形成為使得它具有的外伸比率為至少約
I.4、如至少約I. 5、或者甚至至少約I. 6。粘結(jié)的磨料本體401的外伸比率可以是在約I. 3與約2. 5之間、如在約I. 3與約2. 2之間的范圍內(nèi)。除了在此說明的特征之外，這些粘結(jié)的研磨工具可以與精加工處理一起在原位進(jìn)行修整。修整在本領(lǐng)域中被理解為一種對粘結(jié)的磨料本體進(jìn)行銳化和整形的方法，并且典型地是在粘結(jié)的磨料物品上進(jìn)行的一種操作并且不是一種適合于同其他磨料物品(包括例如，單層的研磨工具(例如，電鍍的磨料本體))一起使用的操作。圖5包括根據(jù)一個實施方案的修整操作的一個截面圖示。具體地講，圖5包括一個粘結(jié)的研磨工具400的一個部分的截面視圖，該粘結(jié)的研磨工具400包括一個粘結(jié)的磨料本體，該粘結(jié)的磨料本體具有包含在一個粘結(jié)材料基體內(nèi)的磨料顆粒。根據(jù)此處的實施方案的粘結(jié)的研磨工具可以在精加工操作的過程中進(jìn)行修整以便維持該粘結(jié)的磨料本體的輪廓，這有助于該精加工操作的改進(jìn)的精度以及超過其他常規(guī)磨頭式研磨工具的改進(jìn)的工具壽命。在一次修整操作的過程中，一個修整材料501 (它可以包括一個顯著尖銳的材料)可以被置于同粘結(jié)的磨料本體401的外形邊緣相接觸。粘結(jié)的磨料本體401可以相對于該修整材料501進(jìn)行轉(zhuǎn)動以便使該粘結(jié)的磨料本體的外形邊緣變尖銳并且重新構(gòu)造外形?？商娲?，在修整的過程中，修整材料501可以相對于該粘結(jié)的磨料本體401進(jìn)行轉(zhuǎn)動?；蛘咴诹硪粋€替代實施方案中，該粘結(jié)的磨料本體401和修整材料501可以同時轉(zhuǎn)動，并且可以根據(jù)修整的類型在同一方向或者在相反的方向上轉(zhuǎn)動。具體地講，圖5展示了一個切入式修整(plunge dressing)操作,其中該修整材料501被置于與磨料本體401的成形長度完全相接觸。切入式修整作為一個機(jī)制可以提供超過其他操作的一個顯著的優(yōu)點，以保持該粘結(jié)的磨料本體401具有一個特定的輪廓，該輪廓適合用于將該工件的表面精加工成一種復(fù)雜的形狀以及緊的尺寸公差。值得注意的是，為了進(jìn)行一次切入式修整操作，該修整材料501的表面顯著地具有與磨料本體401的成形長度同樣復(fù)雜的輪廓用于磨料401的適當(dāng)?shù)闹匦聵?gòu)造輪廓。這就是說，修整材料501的形狀可以被確定為具有一個互補(bǔ)的復(fù)雜的形狀，這樣使得修整材料501可以在修整的過程中沿著成形長度的整個外圍與粘結(jié)的磨料本體401相接合。在該精加工操作的過程中，對粘結(jié)的磨料本體401進(jìn)行修整的能力可以有助于更長的工具壽命以及這些精加工表面(包括多個尺寸以及表面的幾何形狀(例如，Ra))的改進(jìn)的一致性。盡管圖5展示了一個切入式修整操作，但是其他修整操作(包括例如一個橫切式修整(traverse dressing)操作)可以與本發(fā)明的實施方案的這些粘結(jié)的磨料物品使用。橫切式修整可以包括使一個修整材料與該粘結(jié)的磨料相接觸，特別是與該粘結(jié)的磨料本體的外形的一個部分相接觸。值得注意的是，橫切式修整不同于切入式修整的地方在于在任何一個時間僅對該成形長度的一個部分進(jìn)行修整，因為該修整材料對于補(bǔ)充該粘結(jié)的磨料本體的復(fù)雜形狀來說不是必需給定的一個復(fù)雜形狀(如在切入式修整的情況下)。相反，橫 切式修整操作使用了一種修整材料，該材料沿著該粘結(jié)的磨料本體的成形長度的復(fù)雜形狀來移動或者橫越，直至全部的成形長度被修整。橫切式修整可以與精加工操作一起在原位完成。SM將具有的尺寸為2. 85X2. OOX I. 50英寸的Inconel 718工件放置于從黑爾德研磨機(jī)(Heald Grinders)公司可得的一臺修改的Cinternal ID/0D兩軸CNC磨床中。在該工件上使用一個來自圣戈班公司的、具有如圖4中所展示的一個復(fù)雜形狀的、玻璃化的cBN磨頭式工具(B120-2-B5-VCF10)進(jìn)行精加工操作。該粘結(jié)的磨料本體具有的成形深度(FD)為O. 8、成形比率(FR)L 5、以及外伸比率為1.57。該工具具有的成形寬度為大約4. 1cm、伸出長度(OL)為I. 19cm、最小直徑為O. 762cm、并且最大直徑為3. 76cm。進(jìn)行精加工過程以便模擬一個2英寸厚的、具有60個槽縫的轉(zhuǎn)子的精加工直到完成(等效于從一個2英寸的工件中去除1.2英寸的材料)。在精加工的過程中，每趟切削的深度為O. 0005英寸，這樣使得以40，OOOrpm的輪轉(zhuǎn)速在一個槽縫的各個側(cè)面上的切削的總深度為O. 010英寸。值得注意的是，40，OOOrpm的輪轉(zhuǎn)速在該粘結(jié)的研磨工具上產(chǎn)生了一系列的表面速度的，該表面速度的范圍是從最大直徑處的16，755sfpm的極大值到最小直徑處的3，140sfpmo以50ipm和IOOipm的工作速度來進(jìn)行兩個精加工操作，并且對于這些工作速度的每一個，使用了兩個的單獨的工件。對于每一個測試，從這些工件中去除了 I. 2英寸的材料，而無需修整。在該第一測試工件中，40趟或者O. 020英寸深度的材料從工件的一個末端被去除(等效于完成一個槽縫)。在第二工件上，O. 400英寸的材料從每個末端被去除。最終，該第一工件被再次使用，并且從一個第二末端去除了 O. 400英寸的材料。在精加工之后，這些工件被送于對這些精加工的表面的磨損進(jìn)行分析?；谠摲治觯嬖谟邢薜臒龘p的證據(jù)(即，在這些表面上的白色的材料層)以及這些精加工的表面是處于商業(yè)規(guī)格之內(nèi)的證據(jù)。在精加工的過程中，使用一個噴嘴在粘結(jié)的研磨工具與工件表面的界面上提供一種油冷卻劑(Master Chemical 0M-300),該噴嘴被設(shè)計為橫跨該成形體以IOOpsi按29. 2gpm的流動速率為來規(guī)定多個噴射流的目標(biāo)。在以下表I中列出的條件下對粘結(jié)的磨料本體進(jìn)行修整。對該粘結(jié)的磨料本體修整兩次，一次在IOOipm測試開始時并且再一次是在50ipm測試開始時。
表I :修整條件
權(quán)利要求
1.一種研磨工具,包括 一種粘結(jié)的磨料本體，該粘結(jié)的磨料本體具有被包含在一種粘結(jié)材料內(nèi)的磨料顆粒，其中該粘結(jié)的磨料本體包括一種復(fù)雜的形狀，該復(fù)雜的形狀具有至少約0. 3的成形深度(FD)，其中該成形深度是由方程[(Rl-Rs)/Rl]來描述的，在該方程中Rs是在沿著該粘結(jié)的磨料本體的縱向軸線的一個點處的最小半徑(Rs)并且Rl是在沿著該粘結(jié)的磨料本體的縱向軸線的一個點處的最大半徑(Rl)。
2.如權(quán)利要求I所述的研磨工具，其中，該復(fù)雜的形狀包括一個第一徑向凸緣，該第一徑向凸緣在一個第一軸向位置從該粘結(jié)的磨料本體延伸。
3.如權(quán)利要求2所述的研磨工具，其中，該第一徑向凸緣包括一個第一表面，該第一表面相對于該粘結(jié)的磨料本體的一條側(cè)向軸線以一個第一角度從該粘結(jié)的磨料本體徑向延伸。
4.如權(quán)利要求3所述的研磨工具，其中，該第一角度是一個銳角。
5.如權(quán)利要求3所述的研磨工具，其中，該第一徑向凸緣包括一個第二表面，該第二表面與該第一表面相鄰并且相對于該粘結(jié)的磨料本體的一條側(cè)向軸線以一個第二角度從該粘結(jié)的磨料本體徑向延伸。
6.如權(quán)利要求5所述的研磨工具，其中，該第二角度是一個銳角。
7.如權(quán)利要求2所述的研磨工具，其中，該復(fù)雜的形狀包括一個第二徑向凸緣，該第二徑向凸緣在一個第二軸向位置處從該粘結(jié)的磨料本體延伸，其中該第一徑向凸緣和該第二徑向凸緣沿著該粘結(jié)的磨料本體的一條縱向軸線彼此間隔開。
8.如權(quán)利要求7所述的研磨工具，其中，該第二徑向凸緣包括一個第三表面，該第三表面相對于該粘結(jié)的磨料本體的一條側(cè)向軸線以一個角度從該粘結(jié)的磨料本體徑向延伸。
9.如權(quán)利要求7所述的研磨工具，其中，該第二徑向凸緣包括一個第四表面，該第四表面相對于該粘結(jié)的磨料本體的一條側(cè)向軸線以一個角度從該粘結(jié)的磨料本體徑向延伸。
10.如權(quán)利要求I所述的研磨工具，其中，該復(fù)雜的形狀包括一個雙凸緣的形狀。
11.如權(quán)利要求I所述的研磨工具,其中，該成形深度(FD)是至少約0.4、至少約0. 5、至少約0. 6、或者至少約0. 7。
12.如權(quán)利要求I所述的研磨工具，其中，該成形深度(FD)是處于約0.3與約0. 95之間、約0. 4與約0. 9之間、或者約0. 5與約0. 9之間的一個范圍內(nèi)。
13.如權(quán)利要求I所述的研磨工具，其中，該粘結(jié)的磨料本體包括由方程Fl/Fw描述的至少約I. I的成形比率(FR)，其中Fl是作為沿著該粘結(jié)的磨料本體的縱向軸線的一個方向的外圍外形表面的一個尺寸來測量的一個成形長度，并且Fw是作為該粘結(jié)的磨料本體沿著一個頂表面與一個底表面之間的縱向軸線的一個尺寸來測量的一個成形寬度。
14.如權(quán)利要求13所述的研磨工具，其中，該粘結(jié)的磨料本體包括至少約I.2、至少約I. 3、或至少約I. 4的一個成形比率(FR)。
15.如權(quán)利要求13所述的研磨工具，其中，該粘結(jié)的磨料本體包括在約I.I與約3. 0之間、在約I. 2與約2. 8之間、或在約I. 2與約2. 5之間的范圍內(nèi)的一個成形比率(FR)。
16.如權(quán)利要求I所述的研磨工具，其中，該粘結(jié)的磨料本體包括至少約I.3、至少約I. 4、或者至少約1.5的一個外伸比率(OR)，其中該外伸比率由方程[OL/Dm]來描述，其中Dm是在沿著該粘結(jié)的磨料本體的縱向軸線的一個點處的最小直徑并且OL是該粘結(jié)的磨料本體在一個底表面與沿著該粘結(jié)的磨料本體的縱向軸線的限定該最小直徑的點之間的一個部分的長度。
17.如權(quán)利要求I所述的研磨工具，其中，該復(fù)雜的形狀包括在第一和第二徑向凸緣之間延伸的、從該粘結(jié)的磨料本體軸向延伸的一條徑向通道。
18.如權(quán)利要求I所述的研磨工具，其中，該粘結(jié)材料包括一種選自以下材料的組的材料，該材料的組由有機(jī)物質(zhì)、無機(jī)物質(zhì)、以及它們的一種組合組成。
19.如權(quán)利要求18所述的研磨工具，其中，該粘結(jié)材料包括一種選自下組的有機(jī)材料，該組由樹脂類、環(huán)氧樹脂類、以及它們的一種組合組成。
20.如權(quán)利要求18所述的研磨工具，其中，該粘結(jié)材料包括一種選自下組的無機(jī)材料，該組由以下各項組成金屬類、金屬合金類、陶瓷類、以及它們的一種組合。
21.如權(quán)利要求20所述的研磨工具，其中，該粘結(jié)材料包括一種陶瓷材料，該陶瓷材料 包括一種玻璃質(zhì)材料。
22.如權(quán)利要求21所述的研磨工具，其中，該玻璃質(zhì)材料包括一種氧化物。
23.如權(quán)利要求I所述的研磨工具，其中，這些磨料顆粒包括一種超級磨料材料。
24.如權(quán)利要求23所述的研磨工具，其中，這些磨料顆粒主要由金剛石構(gòu)成。
25.如權(quán)利要求23所述的研磨工具，其中，這些磨料顆粒主要由立方氮化硼(cBN)構(gòu)成。
26.如權(quán)利要求I所述的研磨工具，其中，這些磨料顆粒具有不大于約150微米、不大于約125微米、或者不大于約100微米的平均砂礫尺寸。
27.如權(quán)利要求26所述的研磨工具，其中，這些磨料顆粒具有在約10微米與約150微米之間的范圍內(nèi)的平均砂礫尺寸。
28.如權(quán)利要求I所述的研磨工具，其中，這些磨料顆粒占該粘結(jié)的磨料本體的總體積的約2vol%與約60vol%之間。
29.如權(quán)利要求I所述的研磨工具,其中，該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料占該粘結(jié)的磨料本體的總體積的約2vol%與約60vol%之間。
30.如權(quán)利要求I所述的研磨工具,其中，該本體包括在該粘結(jié)的磨料本體的總體積的約0. 5vol%與約60vol%之間范圍內(nèi)的孔隙率量值。
31.一種操作研磨工具的方法，包括 使用一種磨頭式研磨工具在一個工件中對一個凹腔形狀的開口進(jìn)行精加工，該磨頭式研磨工具包括在一種粘結(jié)材料內(nèi)包含的磨料顆粒，其中，該本體包括一種復(fù)雜的形狀，該復(fù)雜的形狀具有一個至少約0. 3的成形深度(FD)，其中該成形深度是由該方程[(Rl-Rs)/Rl]來描述的，其中Rs是在沿著該本體的縱向軸線的一個點處的最小半徑(Rs)并且Rl是在沿著該本體的縱向軸線的一個點處的最大半徑(R1)，并且其中Rs是不大于約IOmm ;并且 沿著該本體的一個成形長度對該磨頭式研磨工具進(jìn)行切入式修整。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，修整包括使一個修整本體沿著該本體的一個成形長度在不同的位置處以不同的速度來轉(zhuǎn)動。
33.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，精加工包括形成一個精加工的表面，該精加工的表面限定了該工件中的凹腔形狀的開口并且具有不大于約2微米的一個平均表面粗糙度(Ra)。
34.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，在精加工的過程中，在該磨頭式研磨工具和限定該凹腔形開口的該工件表面的界面處提供了一種溶于水的冷卻劑材料。
35.一種對工件進(jìn)行精加工的方法，包括 使一個粘結(jié)的研磨工具相對于一個工件轉(zhuǎn)動從而在該工件中對一個凹腔形狀的開口進(jìn)行精加工，其中該粘結(jié)的研磨工具包括一個粘結(jié)的磨料本體，該粘結(jié)的磨料本體具有被包含在一種粘結(jié)材料內(nèi)的磨料顆粒，并且其中精加工包括形成一個表面，該表面限定了該凹腔形狀的開口，該開口具有不大于約2微米的表面粗糙度(Ra)。
36.一種對工件進(jìn)行精加工的方法，包括 提供一個工件，該工件具有在該工件的一個表面內(nèi)粗糙地形成的一個凹腔形開口 ；并且 使用一個磨頭式研磨工具對該凹腔形開口進(jìn)行精加工，該磨頭式研磨工具包括在一個玻璃質(zhì)粘結(jié)劑內(nèi)包含的磨料顆粒，其中在精加工的過程中，在該磨頭式研磨工具與限定該凹腔形開口的該工件表面的界面處提供一種冷卻劑材料。
37.如權(quán)利要求35或36所述的方法,其中，該工件包括一種金屬或金屬合金。
38.如權(quán)利要求35或36所述的方法,其中，該工件包括一種鎳基超耐熱合金材料。
39.如權(quán)利要求35或36所述的方法，其中，在精加工的過程中，該粘結(jié)的研磨工具是以至少約10，OOOrpm或至少約30，OOOrpm的速度來轉(zhuǎn)動的。
40.如權(quán)利要求35或36所述的方法，其中，在精加工的過程中，該粘結(jié)的研磨工具是以在約10，OOOrpm與約250，OOOrpm之間、或者在約10，OOOrpm與約125，OOOrpm之間的范圍內(nèi)的一個速度來轉(zhuǎn)動的。
41.如權(quán)利要求35或36所述的方法，其中，精加工進(jìn)一步包括 在一個第一趟中，使該粘結(jié)的研磨工具與限定了在該工件內(nèi)的該凹腔形狀開口的表面的一個第一部分相接觸；并且 在一個第二趟中，使該粘結(jié)的研磨工具與限定在該工件內(nèi)的該凹腔形狀開口的表面的一個第二部分相接觸，其中該第一部分與該第二部分是該表面的不同部分。
42.如權(quán)利要求35或36所述的方法，其中，精加工進(jìn)一步包括 在一個第一趟中，使該粘結(jié)的研磨工具與限定了在該工件內(nèi)的該凹腔形狀開口的表面的一個第一部分相接觸；并且 在一個第二趟中，使該粘結(jié)的研磨工具與該第一部分相接觸，其中在該第一部趟和該第二趟中，該粘結(jié)的研磨工具在不同的方向上移動。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其中，該第一趟包括從限定該凹腔形狀的開口的表面將材料去除至不大于約100微米的深度、或從限定該凹腔形狀的開口的表面將材料去除至不大于約75微米的深度。
44.如權(quán)利要求42所述的方法，其中，該第一趟包括從限定該凹腔形狀的開口的表面將材料去除至一個深度，該深度是在約I微米與約100微米之間的范圍內(nèi)。
45.如權(quán)利要求35或36所述的方法，其中，在精加工的過程中，該粘結(jié)的研磨工具的給進(jìn)速率是至少約 30ipm[762mm/min]、至少約 50ipm[1270mm/min]、至少約 75ipm[1905mm/min]、至少約 100ipm[2540mm/min]、或至少約 125ipm[3175mm/min]。
46.如權(quán)利要求35或36所述的方法，其中，在精加工的過程中，該粘結(jié)的研磨工具的給進(jìn)速率是在約 30ipm[762mm/min]與約 300ipm[7620mm/min]之間、在約 50ipm[1270mm/min]與約 250ipm[6350mm/min]之間、或者在約 50ipm[1270mm/min]與約 200ipm[5080mm/min]之間的范圍內(nèi)。
47.如權(quán)利要求35或36所述的方法，其中，在精加工的過程中，材料去除率是至少約0. 01英寸3/分鐘/英寸
、至少約0. 05英寸3/分鐘/英寸
、至少約0. 08英寸3/分鐘/英寸
、至少約0. I英寸3/分鐘/英寸[I. Imm3/sec/mm]、至少約0. 3英寸3/分鐘/英寸[3. 2mm3/sec/mm]、至少約I英寸3/分鐘/英寸[11mm3/sec/mm]、至少約I. 5英寸3/分鐘/英寸[16mm3/sec/mm]、或者至少約2英寸V 分鐘 / 英寸[22mm3/sec/mm]。
48.如權(quán)利要求35或36所述的方法，其中，在精加工過程中，材料去除率是在約0.01英寸3/分鐘/英寸
與約2英寸3/分鐘/英寸[22mm3/sec/mm]之間、或在約0. 03英寸3/分鐘/英寸
與約I. 5英寸3/分鐘/英寸[16mm3/sec/mm]之間的范圍內(nèi)。
49.如權(quán)利要求35或36所述的方法，其中，在精加工的過程中，在該磨頭式工具的給進(jìn)速率在約30ipm[762mm/min]與約300ipm[7620mm/min]之間的范圍內(nèi)，所使用的精加工功率是不大于約5Hp[3. 75kff]、不大于約4Hp[3. Okff]、或者不大于約3Hp[2. 25kff]。
50.如權(quán)利要求35或36所述的方法，其中，在精加工之后，該工件基本上沒有燒損。
51.如權(quán)利要求35或36所述的方法，其中，精加工是使用一種溶于水的冷卻劑來進(jìn)行的。
52.如權(quán)利要求83所述的方法，其中，在該磨頭式工具與該工件之間的界面處提供該溶于水的冷卻劑。
53.如權(quán)利要求35或36所述的方法，其中，該精加工是使用一種油冷卻劑來進(jìn)行的。
54.如權(quán)利要求35或36所述的方法,進(jìn)一步包括進(jìn)行一個橫切式修整操作。
55.如權(quán)利要求35或36所述的方法,其中，該冷卻劑材料包括一種溶于水的冷卻劑材料。
56.如權(quán)利要求35或36所述的方法，其中，該冷卻劑材料包括一種油冷卻劑。
全文摘要
一種研磨工具包括一個粘結(jié)的磨料本體，該粘結(jié)的磨料本體具有包含在一種粘結(jié)材料中的磨料顆粒，其中該粘結(jié)的磨料本體包括一種復(fù)雜的形狀，該形狀具有至少約0.3的成形深度(FD)。該成形深度是由方程[(Rl-Rs)/Rl]描述的，其中Rs是在沿著該粘結(jié)的磨料本體的縱向軸線的一個點處的最小半徑(Rs)并且Rl是在沿著該粘結(jié)的磨料本體的縱向軸線的一個點處的最大半徑(Rl)。這種研磨工具可以用于在工件中對復(fù)雜的形狀進(jìn)行精加工。
文檔編號B24D3/06GK102811839SQ201180014736
公開日2012年12月5日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月6日
發(fā)明者J·R·貝西, D·C·格雷漢姆, K·賽博拉馬尼案, S·羅曼娜, M·A·拉姆若克斯 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