CN101715382A - 用于精加工玻璃的单次使用的磨边轮 - Google Patents

Abstract

一种单次使用的研磨工具包括一个轮部分，该轮部分具有沿着该轮部分的周边环圆周地延伸的一个异型的凹陷(例如像一个U、V、或凹钵形状)。一种多层粘结的磨料(例如，磨料颗粒和粘合材料的3-维基体、或多层的磨料带)以一个均匀的厚度沿着该异型凹陷以可共形地涂覆或以别的方式施加。在一个具体例子中该粘结的磨料包括带有金刚石的一种金属粘合剂。然而，可以使用有机的、树脂的、玻璃化的、以及混合的粘合剂，连同其他的磨料砂砾类型。该轮部分是由一个轴杆部分支持的，该轴杆部分可以被可去除地连接在该轮部分上，或与该轮部分形成一体。例如，该工具对于边缘研磨一个工件，如板玻璃是有用的。同样披露了工具使用和工具制造的方法。

Description

用于精加工玻璃的单次使用的磨边轮

技术领域

本申请对在2007年7月10日提交的美国申请号11/775,269要求优先权，该申请的传授内容通过引用将它们的全部结合在此。

本发明总体上涉及研磨工具并且更具体地涉及在边缘研磨和/或精加工中使用的研磨工具。

背景技术

用来对平面玻璃(在此还称之为板玻璃)(如用在汽车的、建筑的、家具的、以及许多用具工业中的那些)的边缘磨轮廓和/或切角的含金刚石的磨轮的用途是众所周知的并且典型地是由于安全及装饰的两个原因而进行的。现有技术的磨轮包括一个异型的、粘结的磨料基体，它被布置在轮周边的一个凹陷中(例如，见美国专利号3,830,020、4,457,113以及6,769,964，它们中的每一个都通过引用全文结合在此)。

现有的金刚石平面玻璃磨边轮要求对它们的形式进行后移或修整以充分地利用由热压或冷压的以及烧结的粉末金属压实物所提供的金刚石深度。金刚石部分的形式的这种修整能够在金刚石轮的使用寿命中发生高达8次，同时有不可避免的附加的成本。此类常规磨边轮的形式一般属于三类中之一：圆边加工、接缝、以及双弯曲类型。也做成其他更复杂形状的边缘，如“三重瀑布”或“三重弯曲”，主要用于玻璃桌面。

存在着与修整边缘研磨工具相关的多个未解决的问题。

发明内容

本发明的一个实施方案提供了一种用于对一个玻璃板的一个边缘成形的单次使用的研磨工具。该工具包括一个轮，该轮被配置为与一个轴杆接合(该轮具有一个旋转轴线)；以及沿该轮的一个周边延伸的一个异型的凹陷，该异型的凹陷具有的一个外形对应于该玻璃板的一个希望的边缘外形(例如，U-形、V-形、或篮-形)。一个多层粘结的磨料被布置在该异型的凹陷里，并且以一个基本上均匀的厚度沿着该预定的周边以可共形地布置，由此为该多层粘结的磨料提供一个磨料外形，该磨料外形被配置为当该工具围绕轴线旋转时将该希望的边缘外形给予该玻璃板。例如，该多层粘结的磨料可以是自由烧结的。可替代地，该多层粘结的磨料可以是在一个拼合模具中热压的或热精压的。该轮能够被可去除地接合在该轴杆(它可被包括或可能不包括在该工具中)上。在一个具体实施方案中，该轮和该轴杆具有整体构造。例如，该轮可以是由多种材料，如铝合金类、镁合金类以及铁合金类制造的。可替代地，该轮或其至少一部分可以是非金属的(例如，复合材料或聚合物)。也可使用包括多种材料的混合轮(例如，包括金属的和非金属的部分)。在一个具体实施方案中，该粘结的磨料包括布置在一个基体中的一种超级磨料颗粒。在一个这样的例子中，该超级磨料颗粒包含一个粒度分布，其范围是从：大于或等于约2微米，并且小于或等于约300微米。在另一个这样的例子中，该超级磨料颗粒包含一个粒度分布，其范围是从：大于或等于约20微米，并且小于或等于约200微米。例如，该基体可以是大于或等于约5体积百分比的超级磨料颗粒，并且小于或等于约25体积百分比的超级磨料颗粒。该基体可包括金属的、有机的、树脂的、和/或玻璃化的粘合剂。在一个具体的例子中，该基体是一个金属粘合基体，它包括金刚石。该金属粘合剂可包括，例如，青铜、铜、锌、钴、铁、镍、银、锡、铝、铟、磷、锑、钛、钨、锆、铬、铪、以及它们的氢化物类、合金类和混合物类。在一个具体的这样的例子中，该金属粘合剂包括一种青铜合金以及选自下组的一种材料，该组的构成为：钴、铁、钨、以及它们的混合物和合金。可替代地，该金属粘合剂包括一种镍-铬合金。在一个具体的这样的例子中，该金属粘合剂包括一种镍-铬合金以及选自下组的一种材料，该组的构成为：钴、铁、钨、以及它们的混合物和合金。该轮可具有一个直径，例如，范围从大于或等于约75毫米，并且小于或等于约300毫米。

本发明的另一个实施方案提供了一种用于成形一个玻璃板的一个边缘的方法。该方法包括在一个研磨机上安装一个单次使用的研磨工具。该单次使用的研磨工具包括一个轮，该轮被配置为与一个轴杆相接合(该轮具有一个旋转轴线)；以及沿该轮的一个周边延伸的一个异型的凹陷，该异型的凹陷具有的一个外形对应于该玻璃板的一个希望的边缘外形。一个多层粘结的磨料被布置在该异型的凹陷里，并且以一个大体上均匀的厚度沿着该预定的外形以可共形地分布，由此为该多层粘结的磨料提供一个磨料外形，该外形被配置为当该工具围绕该轴线旋转时将该希望的边缘外形给予该玻璃板。当该单次使用的研磨工具在该研磨机上围绕该轴线旋转时，该方法通过将该玻璃板的边缘施加在该多层粘结的磨料上而继续。在一个这样的实施方案中，通过一旦该磨料外形落在与该希望的边缘外形相关的尺寸规格(例如像边缘倒圆度、边缘坚锐度、和/或边缘精加工)之外即丢弃该研磨工具而使该方法得以继续。

本发明的另一个实施方案提供了一种用于制造精加工玻璃的单次使用的磨边工具的方法。该方法包括提供一个轮，该轮具有一个旋转轴线、以及沿该轮的一个周边延伸的一个凹陷，该凹陷具有的一个外形对应于一个玻璃工件的一个希望的外形。该方法继续沿该外形以可共形地布置一个多层次的糊和/或磨料带以及粘结剂、并且把热量和/或压力施加于该糊和/或带上以形成一个多层粘结的磨料，该多层粘结的磨料具有一个磨料外形，该磨料外形被配置为当该工具围绕该轴线旋转时将该希望的边缘外形给予该玻璃工件。在施加热量和/或压力之前，该方法可进一步包括将一个模板施加在该糊/带上以便为该糊提供沿着该外形的一个基本上均匀的厚度。例如，施加热量和/或压力可包括自由烧结该糊/带。可替代地，施加热量和/或压力可包括在一个拼合模具中热压或热精压该糊/带。

在此描述的这些特征和优点不是全面包涵性的，并且具体地讲，许多另外的特征和优点由于附图、说明书、以及权利要求对于本领域的普通技术人员将是清楚的。此外，应注意，用在本说明书中使用的语言已经被选择为主要为了可读性和指导的目的，并且不限制本发明主题的范围。

附图说明

图1A是一个现有技术研磨轮的示意性图示；

图1B是一个现有技术研磨轮的示意性图示；

图2A是根据本发明的一个实施方案的一个研磨工具的截面图示；

图2B是图2A的研磨工具的一部分在放大比例上的截面图示；

图3A是本发明的一个研磨工具的另一个实施方案的与图2B类似的视图；并且

图3B是本发明的一个研磨工具的另一个实施方案的与图2B和图3A类似的视图。

具体实施方式

本发明的实施方案包括研磨工具以及相关的用在边缘研磨一个工件中的技术，如用在不同应用(包括汽车窗、建筑或装饰、家具、以及用具)中的板玻璃。

概述

根据本发明的一个实施方案配置的研磨工具着手解决不同的与修整边缘研磨工具相关的未解决的问题，如因为生成工艺变更所引起的改变而与轮性能的退化相关的那些问题。具体地讲，经修整的工具显示出在具有固定的发动机每分钟转数(RPMs)的机器上的减小的表面速度。例如，在通过7次修整之后在直径上减小了(其每一次径向地消耗约0.030”)的一个150mm直径的轮将以每分钟5028表面进给量(sfm)旋转，这对比初始的5412sfm(轮的速度减少7％)，由此损害了该磨边轮既维持线速度又维持表面精加工的能力。另外，一般固定了冷却剂保护套，意味着随着每次轮修整将在到达研磨区域的冷却剂的量上存在一些变化。同样，轮的设置变得更加难以进行，因为该轮的直径以及该形式的轴向位置均从一次修整到另一次修整而偏移。而且，在单独的玻璃加工车间或者商业的修饰公司在满足一个工具的最初限定的形式的能力上存在变化。

通过使用根据本发明的原理配置的一个单次使用的磨边轮可以实现更大的过程控制以及更低的维护费用。在一个具体的实施方案中，在第一次修整之前，为一个边缘修整工具配备了用于研磨一个轮的第一次运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线性英寸。对于这样一个第一次运行足够厚的一个共形的磨料层被支撑在具有适当的表面几何形状的一个芯部上。例如，该芯部可以是由铁或其他适合的材料(例如，铝或非金属的复合材料)制成的，并且将它的预先形成的周边形状(例如，如一个U、V、和凹钵形状)给予该磨边工具的磨料表面几何形状，这进而将该形状给予工件的边缘。当使用一种低熔点的芯部材料如铝时，例如，该磨边轮的磨料部分被可以被制为在一个钢芯部(或可以经受高加工温度的其他适合的材料)上的一个环。然后将该磨料环随后附加在一个铝或其他低熔点芯部上(例如，使用环氧树脂或铜焊)。可替代地，可以使用用于保持磨料砂砾(例如，超级磨料，如金刚石)的一种低温金属粘合剂(例如，铜焊组合物或其他适合的低温粘合剂)，其中该金属粘合剂在低于铝的熔点的温度下是可加工的。对于其他的低熔点芯部材料(例如，聚合物芯部)。

在任何情况下，例如，该支撑的共形磨料层可以是可使用，如同在在一种磨边机上(例如，具有整体构造的的轮，它包括在该轮的一个预成形的周边上的共形的磨料层)。可替代地，该支撑的共形磨料层可以作为一个环被结合在一个注射模制的压铸件中或夹入或另外整合在一个轮组件中(例如，金属环，它包括在该环的一个预成形的周边上的共形磨料层、并且被合并在一个轻型铝合金轮本体结构的一个注射模制的压铸件中)。

在本发明的一个实例实施方案中，一个单次使用的研磨轮包括一个轮部分，该部分具有沿着该轮部分的周边环圆周地延伸的一个异型的凹陷(例如，如一个U、V或凹钵形状)。一个多层粘结的磨料(例如，磨料颗粒与粘合剂材料的3-维基体、或多层的磨料带)以一个均匀的厚度沿该异型的凹陷可共形地涂覆或以另外的方式施加。该轮部分是由一个轴杆部分支撑的，该轴杆部分能够被可去除地连接在该轮部分上，或与该轮部分形成整体。该轴杆部分包括一个有螺纹的端部或其他的适合的方式用于连接在一个常规的研磨机上。应注意，在此使用的术语“单次使用的”是旨在描述以下的使用周期，即延续直到一个边缘研磨工具的使用寿命中的需要修整时的时间点。应进一步注意，这个使用周期可发生在多个研磨阶段上，这与一个单一的研磨阶段相反。

本发明不同的实施方案有利地提供了一种相对价廉的工具，该工具可以经济地被用在边缘研磨片玻璃，并且然后在一个单次使用之后丢弃或者回收。此外，可以避免与修整的工具相关的问题，如在具有固定的RPM的机器上的减小的表面速度、从固定的冷却剂挡板传送不一致的冷却剂、以及由轮直径和工具形式的轴向的位置中的偏移所必须进行的相对困难的轮设置。

如在此使用的术语轴杆是指一个装置，该装置连接一个研磨机的转轴或轮轴，并且在该装置上安装了一个工具(如一个切削、研磨或抛光轮)用于如典型的做法来给予旋转运动。一个整体的轴杆是指这样一个轴杆，它是这个工具的一个整体的部分，这样一个研磨轮和轴杆具有一个整体构造。术语边缘研磨是指一个研磨操作，其中一个工件，如片玻璃，将通过研磨其边缘来成形(例如，抛光、修饰和/或切角)。

轮构造

图1A和1B展示了常规的研磨工具50、50’的例子，它们典型地包括可安装(例如，通过螺栓固定)在一个轴杆30、30’上的一个研磨轮20、20’。总的来说，在图1A和1B中展示的这些特征还可以被用在本发明的不同的实施方案中，如将被进一步说明。研磨轮20、20’典型地包括一种布置在其上的粘结的磨料26。研磨轮20、20’典型地包括一个扁平的、环状的本体部分22、22’，该本体的周边是径向地在内部切槽(例如，围绕中心平面)以提供一个环状的凹陷24，该凹陷容纳粘结的磨料26并用作为其支撑结构。粘结的磨料26包括一个U或V形外形28，该外形是研磨的或以其他方式在其中制造的，它被复制在玻璃上。这个构造的轮由于它们的外形28通常被称为‘圆边’研磨轮。研磨轮20、20’典型地通过使用凸缘40、40’被安装在轴杆30、30’上，该凸缘用来将操作应力从中心孔分散开。

研磨工具50、50’典型地被用来使片玻璃成形，如用在汽车、家具、建筑、以及用具类的片玻璃。研磨轮20、20’被周期性地修整(例如，使用一种氧化铝磨料棒)以再次暴露磨料颗粒并且从该轮的表面上去除任何压入的玻璃细屑。当外形28已经被严重地磨损而超出了公差，或产生边缘碎裂(当外形28变得弱时通常观察到边缘碎裂)时，该轮被去除并且通过，例如，用一个碳化硅轮进行形式研磨或由电子放电机加工(EDM)来修整。在修整过程中，轮20、20’典型地被从轴杆30、30’上去除。

应注意，常规的边缘研磨工具典型地使用一个钢环和一个芯部来制造。该芯部的周边是用磨料粘合粉末来填充的并且将该钢环放置在顶部上。然后过量的钢通过机加工被去除以暴露该磨料粘合层。然后刻出或以其他方式在该磨料粘合层中机加工(例如，经过研磨或者EDM)一个几何形状的外形。由于模壁以及在该磨料粘合层之中的内部摩擦，在常规磨边轮中的在横跨该轮的轴向厚度上的粘合机械特性(如硬度)也存在变化。颗粒结构是在该轴向方向上定向的。

本发明的实施方案通过使用一个具有与磨料粘合层一致的预先异型的凹陷的轮消除了对在该磨料粘合层之内刻出一个外形的需要，这将通过参考图2A-B和3A-B来讨论。此外，本发明的不同的实施方案具有更均匀的特性，因为通过使用液相烧结消除了模壁摩擦并且减小了内摩擦。在一个这样的具体例子中，在其中保持磨料的粘合剂是一种镍-铬合金，它被配备有填充剂以提供某些希望的磨损特性。典型地维持在62.5/37.5的最大值的粘合剂-磨料的按体积计的比值可以被进一步改变(更高的浓度)，以便提供更多孔的产品，这样它适合用于一个玻璃化的边缘研磨轮。在这样一个应用中，例如，该粘合剂-磨料按体积计的比值可以是大约90/10。按照希望可以利用常规的孔诱导技术(例如，使用牺牲的孔诱导剂类，它们可以在加工过程中烧毁，或使用加工时幸存并且保持在完成的工具中的孔诱导剂类，或使用颗粒和粘结剂的附聚物，它们抑制紧密的填装密度)。

此外，根据本发明的实施方案配置的轮可以在处于控制的条件下形成外形以帮助阻止由在该领域内的或其他与修整过程相关的不够准确的操作引起的不规则性。这种单次使用的轮可以被机械地固定在一个轴杆30、30’上(例如，用一个凸缘40、40’)，如图1A、1B所示。可替代地，其他实施方案可以包括整体的轴杆，如将参考图2A讨论。这些替代实施方案可以消除任何在该轴杆与轮之间的不同心以进一步减小或消除瞬时的边缘碎裂和其他与在该轮与轴杆之间的一个非同心连接相关的问题。这个替代的方法还消除了维持相对地昂贵的多次使用的轴杆的一个供给的需要。这样，本发明的不同的实施方案可以既减少资金成本又减少操作费用。为了方便，本发明的实施方案将被示出和描述为具有整体的轴杆，应该理解，其描述也适用于那些使用机械紧固的轴杆的实施方案。

现在参见图2A，示出了根据本发明的一个实施方案配置的一个研磨工具。如从图中可以看出，研磨工具100包括一个轮部分110，该轮部分具有一个本体120，该本体具有沿着它的一个周边延伸的一个异型的凹陷125。凹陷125的整体外形对应于有待研磨的玻璃板或其他工件的一个所希望的边缘外形。一个多层粘结的磨料130以一个基本上均匀的厚度沿着该异型的凹陷125可共形地布置(例如，通过原位自由烧结或其他适合的方法，如将进一步讨论)。粘结的磨料130因而用作轮部分110的磨料装置，而异型的凹陷125用作粘结的磨料130的支撑装置。

该构造允许一个多层粘结的磨料130具有一个磨料外形128(在此还称为一个异型的研磨表面)，它被加工成预定的尺寸规格的尺寸和形状以在操作过程中将希望的外形给予玻璃板或其他工件的边缘。此外，粘结的磨料130的均匀的厚度是预定的以通过提供足够的厚度来提供一个单次使用，以只要磨料外形128保持在该前面提到的尺寸规格中即基本上防止凹陷125在研磨操作过程中暴露于玻璃。总的来说，一个单一层的粘结的磨料是不适当的，因为这样的一层将不能提供对于异型的凹陷125足够的界面并且也许还易于凿出痕迹而将裸露的本体120暴露给工件。这并不是直观的，因为存在许多的单层金属粘合磨料制品，它们可以成功地用在其他应用中，如粗研磨金属工件。应当理解，根据本披露，不同的研磨应用是各自与许多必须考虑到的挑战相关联的，其中某些挑战甚至是难于识别的更不必说解决。

一旦磨料外形128被使用到超出公差的程度(或者以其他方式确定为是失去效能的)，轮100被简单地去除并且丢弃(例如，回收)并且换一个新的轮100。使用具有一个预先异型的凹陷125的本体120(与自由烧结技术相结合以固定一个多层粘结的磨料130)有效地使本体自身能够用作磨料130的一个模具并且自动地给予磨料外形128。这有利地趋向于相对于常规的边缘研磨轮更低的制造成本，边缘研磨轮一般依赖多个不连续的模具以及相当复杂的机械操作以提供必需的磨料外形。在多个替代实施方案中，多层粘结的磨料130可以在一个“拼合”模具中被热压或热精压(这相对于自由烧结)。可以使用一个拼合模具以便从该模具中去除轮，尤其当这个轮具有在它里面的一种形式，这阻止它以其他方式取出。热压法总体上指同时施加热和压力以使该产品致密。例如，热压可能会在在一个钢模具中如果温度是低于450℃，与在更高温度(例如，450℃到1100℃)的一个石墨模具中进行。在热精压的情况下，包含粘合粉末的磨料(例如，金刚石)填充一个适合的模具(例如，钢)，然后它在一个加热炉里(例如，在500℃与750℃之间)被加热。然后在热的情况下将带有磨料粘合粉末的模具取出，同时在邻近该加热炉的一个压机中增密。假定一个钢模具，对于热精压在加工温度上存在限制，因为钢在高过750℃时趋于软化。

此外，使用一个整体的轴杆150和轮110的组合的本发明的实施方案可以通过消除需要在它们之间保持严密的制造公差来进一步减少制造成本。相对于彼此机械地紧固的不连续部件这样的整体构造提供了增强的结构完整性。因此，整体构造可以使用相对价廉的材料。更进一步，因为工具100是为仅单次使用设计的并且不需要经受与重复使用相关的疲劳，与在其他情况下的要求相比轮部分110(和整体的轴杆150，假若如此装备的话)可以用坚固度更低的材料制造，包括相对价廉的塑料或复合材料。此外，应注意，轴杆150和轮部分110可以使用令它们容易回收的材料和/或构造技术(如通过嵌入新的粘结的磨料130进入到异型的凹陷125中)来制造。然而，应注意，本发明的替代实施方案可以用常规的组件和材料制造，而不要求一个整体构造或特殊的材料。

异型的凹陷125(以及相应地，磨料外形128)典型地是U、V或篮-状，但是可以基本上包括任何形状，包括在片玻璃上那些必需提供的斜面、切角、弯曲、平面、棱以及类似的边缘模式。一个磨料外形128根据该玻璃的被研磨的厚度变化并且可以由一个宽度(W)、深度(D)、以及曲率半径(R)来定义，如在图2B中所示的。一个标准外形，它趋向于提供一个相对长的使用寿命并且满足如以下定义的良好的边缘品质： $W=2\sqrt{D(2R-D)},$ 其中宽度(W)等于工件(例如，玻璃)厚度加上0.5毫米，并且最小的曲率半径(R)是近似等于玻璃厚度除以2。

对于许多应用，一个更好的表面光洁度可以通过使用一个篮状外形来实现：W/2＝RCos(a/2)-(R-D)Tan(a/2)，其中a是夹角(在该篮子的截头-圆锥的边缘之间)并且范围是从约50到约60度，并且R是该篮子的底部的曲率半径。V-形128’和篮-形128”磨料外形分别在图3A和3B中示出。一旦确定了磨料外形128、128’、128”的希望的几何形状，然后就可以确定异型的凹陷125、125’、125”的几何形状以容纳那些磨料外形128、128’、128”，连同在其中的一个预定的磨料130的厚度。

如先前提到的，并且如在图2A的实施方案中所示，单次使用的研磨工具100包括与轮部分110以及本体120成整体的一个轴杆部分150。因此，轴杆部分150充当轴杆装置用于将旋转运动从一个研磨机给予轮部分110。轴杆部分150可包括一个带螺纹的端部160或其他适合的装置用于连接在一个研磨机上。轴杆部分150和轮部分110可以基本上是由任何材料(例如，一种铁合金如工具钢、或一种相对轻型的材料如铝合金类和镁合金类、或对于给定的应用有适合的强度的一个非金属复合材料、或一个组合)制造。一个相对轻型的工具在使用过程中可以有利地减小功率消耗并且在驱动转轴和其他研磨机部件上导致更小的磨损。一个轻型的工具还趋于相对容易地从该研磨机上安装和卸载。此外，应注意，包括一个铝本体的在该研磨工具与该研磨机之间的一个配合面上带有一个硬化的钢插入件的研磨工具也可以是令人希望的，因为它供给具有一个高度耐磨的轴杆部分150的一个轻量研磨工具。

研磨工具100可以是基本上任何尺寸，这取决于被研磨的玻璃的尺寸和形状。对于典型的应用，研磨工具100包括一个轮部分110，该部分具有范围从约75到约300毫米(例如，254或256毫米的轮)的直径。

粘结的磨料130可以包括基本上任何磨料颗粒材料。磨料的例子包括氧化铝、二氧化铈、硅石、碳化硅、氧化锆-氧化铝、石榴石、以及范围从约0.5到约5000微米的砂砾尺寸中的金刚砂，在一些具体的实施方案中具有的砂砾尺寸范围是从约2到约300微米，并且其他具体的实施方案中具有的砂砾尺寸范围是从约20到约200微米。还可以使用包括具有相似的砂砾尺寸的金刚石和立方氮化硼(CBN)的超级磨料颗粒。同样可采用超级磨料和普通磨料的组合，如果希望这样的话。对于大多数玻璃成形应用，金刚石颗粒是典型的但不是必需的。边缘品质趋向于由金刚石颗粒尺寸确定。增大金刚石颗粒粒度趋于在损害边缘品质的情况下增大研磨速度和轮的使用寿命，而减小金刚石颗粒尺寸趋于在损害研磨速度和轮的寿命的情况下改进边缘品质。根据本发明的一个实施方案，可用作圆边汽车玻璃的一种超级磨料包括一个粒度分布，其范围是从约74到约88微米(例如，比U.S.Mesh(标准筛)170细并且比U.S.Mesh 200粗)。对于切角，一种超级磨料的例子包括一个粒度分布，其范围是从约63到约74微米(例如，比U.S.Mesh 200细并且比U.S.Mesh 230粗)。建筑玻璃典型地要求比汽车玻璃更细的精加工，并且可用多样的工具来研磨，如一个粗的工具，它具有一个超级磨料粒度，其范围是从约125到约149微米(例如，比U.S.Mesh 100细并且比U.S.Mesh120粗)，随后是一个精细的工具，它具有一个超级磨料粒度，其范围是从约63到约76微米(例如，比U.S.Mesh 180细并且比U.S.Mesh 220粗)。在粘合基体之中的超级磨料浓度可以在相对大的程度上变化，但是根据本发明的一个实施方案，对于修整应用是在从约5到约13体积百分比的范围内，并且对于切角应用是约12到约25体积百分比。应注意，增大超级磨料浓度趋于增加轮的使用寿命(连同功率消耗)并且减小研磨速度。应进一步注意，尽管金刚石典型地是用在玻璃精加工应用中的超级磨料，CBN可提供用于磨边更薄的玻璃(如LCD片)的一个适合的方案，其中一个温和的研磨动作是可接受的(取决于如希望的切削率和颗粒硬度的多个因素)。此外，一些类型的玻璃可要求CBN作为砂粒类型。例如，鉴于金刚石对氟有高的亲和力，包含高氟含量的玻璃陶瓷应该用一个CBN轮来研磨。

在本发明的一个具体的实施方案中，一种镍-铬金属粘合剂体系被用在粘结的磨料130中。其他的可以被用在一种金属粘合基体中的示例性的材料包括，但不限于，青铜、铜与锌合金类(例如，黄铜)、钴、铁、镍、银、锡、铝、铟、磷、锑、钛、钨、锆、铬、铪以及它们的任何氢化物类、合金类以及组合。具有低水平的钴、铁、和/或钨的加入的青铜合金类对于大多数玻璃磨边应用总体上是令人希望的。更软的、较低耐磨损性的粘合剂可用于家具、建筑或用具玻璃并且总体上是使用相对低水平的钴、铁和/或钨制造的。在损害青铜的情况下增大钴、铁和/或钨趋于增大耐磨损性。汽车的玻璃研磨应用可使用高耐磨的粘合剂，它具有相对高水平的钴、铁、和/或钨以提供长使用寿命，以使在完全自动化的生产线上的轮变化最小化并且因此减少昂贵的停工期。然而，应注意，包括有机的、树脂的、或玻璃化的粘合剂类(需要时与适当的固化剂一起)的非金属粘合剂也可以被用在粘结的磨料130中，假如这样希望的话。

例如，应考虑具有一个玻璃化的粘合体系的一个共同烧结的整体的轮构造实施方案，其中芯部(任何用于保持粘合剂/磨料的预成形)是一个玻璃化的中心，它具有可比较的热膨胀，这样该单次使用的磨料部分将在加工过程中或一个研磨期间不会破裂。回想ANSI B7.1-2000要求这种构造的所有的轮在1.5倍工作速度下进行测试。对于一个具有有机粘结剂的轮，可以使用一个钢的芯部。例如，对于16,000表面英尺每分钟的标准速度，这样的一个设计可以是合格的。在一个这样的实施方案中，一个分段的构造用于满足不同的安全限制，因为作用于一个圆周的环的圆周应力可以使通过那些限制更加困难。

这个特殊的粘合剂复合材料的选择取决于研磨应用，并且取决于内芯硬度(为了耐久性)与在焙烧(烧结)过程中的流动能力的总体上相竞争的要求。成本是一个另外的因素(例如，分段的设计可以比圆周的设计更加昂贵)。在一个具体的实施方案中，粘结的磨料130足够软以在一个自由烧结的过程中流动以与预先异型的凹陷125、125’、125”形成一种均匀的没有裂纹的粘合。此外，最终加工的磨料130应该是足够硬的以提供一个合理的使用寿命。例如，施加在一个钢轮110上的一个青铜基的糊体系可以被用来对一些应用为所希望的可流动性提供足够的硬度。然而，如果该青铜基体系被认为对于一些特殊的应用是太软的，为了更长的使用寿命可以加入不同的添加物以增加硬度/耐久性。这种添加物的实例包括铸铁(例如，10到20体积百分比)、

合金第90号(从Deloro Stellite Company，Inc.，Goshen，Indiana可获得的白口铸铁合金)、碳化钨，和/或其他材料如在上文讨论的那些。可替代地，对于在其中希望特别高的硬度的那些应用，可以使用一种镍-铬粘合剂，例如，与一个由不锈钢制造的轮110结合在一起。本方法可以提供一个相对高水平的硬度同时能够使用足够低的加工温度，以避免在焙烧过程中使轮110和轴杆150部分过度地变形。

本发明的实施方案可用常规的技术制造。例如，轮和轴杆部分110、150可以由不同的材料(如钢、不锈钢、或其他金属的或非金属的(例如，复合材料)材料)被制造为或整体的或如先前讨论的离散部件，这些不同的材料具有足够的结构完整性并且能经受相关的制造温度。这些轮/轴杆部分可以使用任何希望的制造方法来制造，如机加工、铸造/模制、复合材料制造以及它们的多个组合。在一个具体的实施方案中，该磨料与适合的粘合剂(例如，以金属合金粉末的形式)连同任何希望的黏接剂和填充剂一起混合以形成一种糊。然后涂覆一个均匀厚度的这种糊或以另外的方式施加在预先异型的凹陷125、125’、125”上。例如通过缓慢地旋转该轮并且从该凹陷刮去过量的糊使用一种形成为该预先异型的凹陷125、125’、125”的翻转的模板可以提供这个均匀的厚度，由此提供希望的磨料外形128、128’、128”。可替代地，磨料-粘合带可以一个或多个层被施加在预先异型的凹陷125、125’、125”上以提供希望的标称均匀厚度的磨料外形128、128’、128”。

一旦该糊或带或其他适合的磨料130被施加在预先异型的凹陷125、125’、125”上，通过将轮放置在一个加热炉里在足够的温度下自由烧结以烧掉粘合剂，这样使金属合金融化、流动、并且封装磨料与填充剂同时均匀地粘合在轮上。在一个具体的实施方案中，自由烧结是在一个保护的气氛中，如在一个真空或一个氩气、氮气、氢气或者它们的组合的气氛中进行的。这样的一种保护气氛是有帮助的，例如，在防止金属粘合剂的氧化上。氧化通常导致在每个粘合颗粒的表面上形成一个氧化层，导致减少了烧结能力和砂砾保持力。因此，取决于多个因素如粘合组合物的趋于氧化的倾向性与该希望的砂砾留存，在一个保护的气氛中的自由烧结可以是适当的。另一方面，一些粘合剂可以在或空气或一个保护的气氛下加热(例如，玻璃化的粘合剂)。这个具体的粘合组合物和加工条件可以按一个常规方式来控制以帮助确保收缩是均匀的。磨料外形128、128’、128”可以被一个磨料工具(例如，氧化铝磨料棒或碳化硅研磨轮)或通过机加工(例如，EDM)来改进以帮助确保该外形是在预定的公差之内。

如以上讨论的，磨料130的厚度是预定的以便基本上防止磨料130磨损到轮部分110上，或在磨料外形128、128’、128”变得更薄以致超过规格之前。应注意，磨料外形128、128’、128”可以在一个公差范围之内轻微地变化，这个公差范围能够将一个可接受的边缘给予一个具体的玻璃工件。在边缘研磨的正常过程中，磨料颗粒将逐渐地从凹陷125、125’、125”中被移除，这将趋于减弱磨料外形128、128’、128”直到最后该外形将超过公差范围并且因此超出规格之外。一个单次使用的预期寿命可基于一个估计的使用的总的时间，最终用户可以将其用作确定何时停止使用工具100的一个指导。工具100然后可被丢弃和用一个新的工具替换。

使用与自由烧结的磨料130、130’、130”结合的预先异型的凹陷125、125’、125”消除了对于离散模具以及凹陷成形过程的任何需要，这些离散模具以及凹陷成形过程通常用于形成如在图1A、1B中所示常规的磨边轮的未异型的凹陷中相对较大的厚度的磨料粘合剂。这方面本身，并且可任选地与整体轮/轴杆110、150的使用结合在一起，提供了相对简单和高效的制造，它进而有效地充分减少了成本以能够使工具100作为一个单次使用的、一次性用品来制造。

本发明的不同研磨工具的实施方案可以与基本上任何常规的研磨机一起使用，如由

Machinen Corporation(瑞士)、

Chemical Industries Corporation(日本)、以及Glassline Corporation(佩里斯堡，俄亥俄州)提供的那些。在一个典型的研磨操作中，以范围从约2到约30米每分钟的速率研磨玻璃。磨料外形128可以使用一种工具(如一个氧化铝磨料棒)周期性地修整以保持研磨速度和边缘质量。

以下展示性的实例表明本发明的某些方面和实施方案，并且并非旨在将本发明限制在任何一个具体的实施方案或一组特征上。

实例

实例1

基本上如关于工具100的所示和描述、使用一个一件式的轮/轴杆部分110、150来生产一个单次使用的磨边轮，其中轮110由钢制造，并且基本上如关于图2B所示和描述的包括一个凹陷125。使用以下的青铜基糊体系以提供多层粘结的磨料130。

91重量百分比的预合金青铜(77/23Cu/Sn)-325目；

9重量百分比的氢化钛；

10体积百分比的微米金刚石(3-5微米，作为一种磨损延缓剂)；

40-50体积百分比的水基粘合剂(Vitta^TM粘合剂)以形成用于施加到衬底上的具有适当的稠度的一种糊；以及

7-14体积百分比的在150-220目范围内的金刚石来作为工作磨料。

此外，10到20体积百分比的铸铁、90合金、碳化钨、和/或其他类似的材料可以被任选地加入到该糊体系中以进一步增加耐久性/硬度。

实例2

基本上如关于上文的工具100的所示和描述、使用一个一件式的轮/轴杆部分110、150来生产一个单次使用的磨边轮，其中轮110由304不锈钢制造，并且基本上如关于图2B所示和描述的包括一个凹陷125。使用以下的镍-铬基糊体系。

Nicrobraze LM铜焊合金(Wall Colmonoy Corporation，底特律，密歇根州)；

40-50体积百分比的水基铜焊粘合剂(来自Vitta Corporation的VittaBraz-Binder Gel^TM)以形成一种用于施加在衬底上的具有适合的稠度的糊；以及

7-14体积百分比的金刚石(150-220目)来作为工作磨料。

此外，10到20体积百分比的铸铁、

90合金、不锈钢、和/或其他类似的材料可以任选地加入到该糊体系中以进一步增加耐久性/硬度，如根据本披露将被理解的。

为了展示和说明的目的已经给出了本发明的实施方案的以上说明。它并非旨在是穷尽性的或将本发明限制在所披露的确切的形式上。根据此披露许多变更和变体都是可能的。它旨在使本发明的范围不受该详细的描述的限制而是由所附权利要求所来限定。

Claims (27)

1.一种用于成形玻璃板的边缘的单次使用的研磨工具，该工具包括：

一个轮，该轮被配置为与一个轴杆接合，该轮具有一个旋转轴线；

一个异型的凹陷，该凹陷沿着该轮的一个周边延伸，该异型的凹陷具有的一个外形对应于该玻璃板的一个所希望的边缘外形；以及

一种多层粘结的磨料，该磨料被布置在该异型的凹陷里，该多层粘结的磨料以一个基本上均匀的厚度沿着该预定的外形以可共形地布置，由此为该多层粘结的磨料提供了一个磨料外形，该磨料外形被配置为当该工具围绕该轴线旋转时将所希望的边缘外形给予该玻璃板。

2.如权利要求1所述的研磨工具，其中该多层粘结的磨料是自由烧结的。

3.如权利要求1所述的研磨工具，其中该多层粘结的磨料是在一个拼合模具中被热压或热精压的。

4.如权利要求1所述的研磨工具，其中该轮是可移除地连接到该轴杆上。

5.如权利要求1所述的研磨工具，包括该轴杆。

6.如权利要求5所述的研磨工具，其中该轮以及该轴杆具有一体的构造。

7.如权利要求1所述的研磨工具，其中该轮是由选自下组的一种材料制造的，该组的构成为：铝合金类、镁合金类、铁合金类、非金属复合材料类、聚合物类、以及它们的多种组合。

8.如权利要求1所述的研磨工具，其中该粘结的磨料包括布置在一个基体中的一种超级磨料颗粒。

9.如权利要求8所述的研磨工具，其中该超级磨料颗粒包括一个粒度分布，其范围是从：

大于或等于约2微米；并且

小于或等于约300微米。

10.如权利要求8所述的研磨工具，其中该超级磨料颗粒包括一个粒度分布，其范围是从：

大于或等于约20微米；并且

小于或等于约200微米。

11.如权利要求8所述的研磨工具，其中该基体包括从：

大于或等于约5体积百分比的超级磨料颗粒；并且

小于或等于约25体积百分比的超级磨料颗粒。

12.如权利要求8所述的研磨工具，其中该基体包括选自下组的一种粘合剂，该组的构成为：金属的、有机的、树脂的以及玻璃化的粘合剂。

13.如权利要求8所述的研磨工具，其中该基体是一种金属粘合基体。

14.如权利要求13所述的研磨工具，其中该超级磨料颗粒包括金刚石。

15.如权利要求13所述的研磨工具，其中该金属粘合剂是选自下组，其构成为：青铜、铜、锌、钴、铁、镍、银、锡、铝、铟、磷、锑、钛、钨、锆、铬、铪、以及它们的氢化物类、合金类、以及混合物。

16.如权利要求13所述的研磨工具，其中该金属粘合剂包括一种青铜合金。

17.如权利要求13所述的研磨工具，其中该金属粘合剂包括一种青铜合金以及选自下组的一种材料，该组的构成为：钴、铁、钨、以及它们的混合物和合金。

18.如权利要求13所述的研磨工具，其中该金属粘合剂包括一种镍-铬合金。

19.如权利要求18所述的研磨工具，其中该金属粘合剂包括一种镍-铬合金以及选自下组的一种材料，该组的构成为：钴、铁、钨、以及它们的混合物和合金。

20.如权利要求1所述的研磨工具，其中该希望的边缘外形包括选自下组的一种形状，该组的构成为：U-形、V-形以及篮-形。

21.如权利要求1所述的研磨工具，其中该轮包括一个直径，其范围是从：

大于或等于约75毫米；并且

小于或等于约300毫米。

22.一种用于成形一个玻璃板的一个边缘的方法，该方法包括：

在一个研磨机上安装一个单次使用的研磨工具，该工具包括：

一个轮，该轮被配置为与一个轴杆接合，该轮具有一个旋转轴线；

一个异型的凹陷，该凹陷沿着该轮的一个周边延伸，该异型的凹陷具有的一个外形对应于该玻璃板的一种希望的边缘外形；以及

一个多层粘结的磨料，该磨料被布置在该异型的凹陷中，该多层粘结的磨料以一个基本上均匀的厚度沿着该预定的外形以可共形地布置，由此为该多层粘结的磨料提供了一个磨料外形，该磨料外形被配置为当该工具围绕该轴线旋转时将该希望的边缘外形给予该玻璃板；

当该单次使用的研磨工具在该研磨机上围绕着该轴线旋转时，将该玻璃板的该边缘施加在该多层粘结的磨料上。

23.如权利要求22所述的方法，进一步包括：

一旦该磨料外形落在与该希望的边缘外形相关的尺寸规格之外即丢弃该研磨工具。

24.一种用于制造精加工玻璃的单次使用的磨边工具的方法，该方法包括：

提供一个轮，该轮具有一个旋转轴线线以及沿该轮的一个周边延伸的一个凹陷，该凹陷具有的一个外形对应于一个玻璃工件的一个希望的外形；

沿着该外形以可共形地布置一个多层次的糊以及磨料带的至少一个以及粘合剂；并且

在该糊和带的至少一个上施加热和压力中的至少一个以形成一个多层粘结的磨料，该磨料具有一个磨料外形，该磨料外形被配置为当该工具围绕该轴线旋转时将该希望的边缘外形给予该玻璃工件。

25.如权利要求24所述的方法，其中在施加热和压力中的至少一个之前，该方法进一步包括：

将一个模板施加在该糊和带中的至少一个上以便为该糊和带中的至少一个提供沿着该外形的一个基本上均匀的厚度。

26.如权利要求24所述的方法，其中施加热和压力中的至少一个包括自由烧结该糊和带中的至少一个。

27.如权利要求24所述的方法，其中施加热和压力中的至少一个包括在一个拼合模具中热压或热精压该糊和带中的至少一个。

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