CN102170999B - 球状体的研磨装置、研磨方法及球状构件制造方法 - Google Patents

球状体的研磨装置、研磨方法及球状构件制造方法 Download PDF

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Abstract

一种能降低研磨成本的球状体的研磨装置，包括：转盘(10)，该转盘(10)具有转盘研磨面(10A)；以及固定盘，该固定盘具有与转盘研磨面(10A)相对的固定盘研磨面。转盘研磨面(10A)不仅能维持与固定盘研磨面相对的状态，还能进行相对旋转。转盘研磨面(10A)形成有朝与所述旋转对应的周向延伸的槽部(11)。形成有槽部(11)的转盘(10)包括：磨粒层(18)，该磨粒层(18)的硬度比作为球状体的材料球(91)的硬度高；以及保持层(19)，该保持层(19)形成于磨粒层(18)上，且硬度比磨粒层(18)的硬度低。此外，槽部(11)形成为在深度方向上贯穿保持层(19)，直至磨粒层(18)。

Description

球状体的研磨装置、研磨方法及球状构件制造方法
技术领域
本发明涉及球状体的研磨装置、球状体的研磨方法及球状构件的制造方法，更特定地说，涉及能降低研磨成本的球状体的研磨装置、球状体的研磨方法及球状构件的制造方法。
背景技术
用作滚动轴承的滚动体或球阀的阀芯等的球状构件的制造工艺在很多情况下包括对球状体的表面进行研磨的工序。对于研磨该球状体的工序有提高效率、降低成本等要求。在此，球状体的研磨一般使用硬度比球状体的硬度高的磨粒进行。因此，在球状体由氮化硅、硅铝氧氮等陶瓷这样的硬度较高的原材料制成的情况下，作为磨粒，需要使用金刚石、CBN(立方晶氮化硼；Cubic Boron Nitride)等具有极高硬度且高价的磨粒。
对此，进行了以提高效率和降低成本为目的的研究，并提出了各种方案(参照特開2000-210862号公報(专利文献1)和特開2000-326238号公報(专利文献2))。
专利文献1：特開2000-210862号公報(日本专利特开2000-210862号公报)
专利文献2：特開2000-326238号公報(日本专利特开2000-326238号公报)
发明内容
发明所要解决的技术问题
如上述专利文献1所记载的那样，通过将金刚石磨粒作为游离磨粒混入研磨液，研磨液用于研磨平台的修整，从而能提高研磨效率。然而，由于游离磨粒需要使用高价的金刚石磨粒等并且因游离磨粒的作用而促进研磨平台的磨损，因此存在运行成本上升的问题。
此外，像上述专利文献2这样，通过采用具有使用黏合剂将由碳化硼制成的磨粒黏合的结构的磨石，与由金刚石或CBN制成的磨粒的情况相比能降低磨石的成本。然而，在这种情况下，由于与采用金刚石或CBN制成的磨粒的情况相比，加工效率也同时降低，因此存在很难充分降低研磨成本自身的问题。
因此，本发明的目的在于提供能降低研磨成本的球状体的研磨装置、球状体的研磨方法及球状构件的制造方法。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的球状体的研磨装置是对球状体的表面进行研磨的球状体的研磨装置，其包括：具有第一研磨面的第一构件；以及具有与上述第一研磨面相对的第二研磨面的第二构件。第一研磨面和第二研磨面不仅能维持彼此相对的状态，还能进行彼此相对旋转。在第一研磨面和第二研磨面的至少一个研磨面上形成有朝与上述旋转对应的周向延伸的槽部。形成有槽部的第一构件和第二构件的至少一个构件包括：磨粒层，该磨粒层包含硬度比球状体的硬度高的磨粒；以及保持层，该保持层形成于磨粒层上且硬度比磨粒层的硬度低。此外，槽部形成为在深度方向上贯穿保持层，直至磨粒层。
在球状体的研磨装置中，有时采用如下结构：作为被研磨物的球状体被夹在具有相对的研磨面的一对构件(平台)之间，通过使这一对平台的研磨面相对旋转来实施研磨。此时，大多在一对平台的研磨面中的至少一个研磨面上形成有用于保持该球状体并对其进行研磨的朝周向延伸的槽部。在此，在现有的球状体的研磨装置中，平台的研磨面整体作为包含硬度比球状体的硬度高的磨粒的磨粒层，并在该磨粒层形成上述槽部。此外，通过在被形成于磨粒层的槽部保持的同时在该槽部上滚走并滑动，来对被一对平台夹持的球状体进行研磨。
在如上所述现有的球状体的研磨装置中，从稳定地保持球状体的观点考虑，需要在磨粒层上形成足够深度的槽部。此外，槽部中有助于球状体研磨的区域只在与球状体接触的槽部的底部附近。由于不仅需要确保能稳定地保持球状体的深度，还需要使槽部的底部位于磨粒层内，因此，磨粒层需要具有与之对应的足够的厚度。特别是当磨粒为高硬度且高价时，这便成为磨粒层的材料费和加工费增大的原因。此外，在持续使用球状体的研磨装置后，与球状体接触的槽部的底部慢慢磨损，槽部的深度增大，其结果是，可能会使相对的研磨面彼此接触。为避免这种情况，需要对持续使用规定期间后的球状体的研磨装置进行减小槽部深度的加工(槽部深度的修正加工)。具体而言，该加工能通过实施除去磨粒层的表面层的磨削加工等来实现。然而，由于磨粒层包含硬度比所要加工的球状体的硬度高的磨粒，因此很多情况下会使该加工的成本增高。尤其是，在磨粒层包含金刚石或CBN等硬度极高的磨粒时，很难通过磨削加工进行槽部深度的修正加工，需要实施成本更高的放电加工等，因此，槽部深度的修正加工所需要的成本非常高。
对此，在本发明的球状体的研磨装置中，形成有槽部的构件包括：磨粒层；以及保持层，该保持层形成于研磨层上且硬度比磨粒层的硬度低，槽部形成为在深度方向上贯穿保持层，直至磨粒层。藉此，使磨粒层在有助于研磨球状体的槽部的底部露出，并使有助于保持球状体的槽部的侧壁部由保持层构成。
由于具有上述结构，因而在本发明的球状体的研磨装置中，通过增大保持层的厚度，能稳定地保持球状体，因此不仅能抑制形成于磨粒层的槽部的深度，还能降低磨粒层的厚度。其结果是，根据上述结构，能抑制磨粒层的材料费和加工费。而且，在上述本发明的球状体的加工装置中，通过实施除去保持层的表层部而不是硬度高的磨粒层的表层部的加工，从而能实现槽部深度的修正加工。因此，能降低持续使用球状体的加工装置时的运行成本。
如上所述，根据本发明的球状体的研磨装置，能提供一种能够降低研磨成本的球状体的研磨装置。
在上述球状体的研磨装置中，较为理想的是，上述磨粒包含选自金刚石颗粒、立方晶氮化硅颗粒以及碳化硼颗粒中的至少一种。
通过采用这种硬度极高的颗粒作为磨粒，从而能实施由陶瓷等高硬度的材料制成的球状体的研磨。此外，由于上述磨粒硬度极高且高价，因此通过用于使磨粒层的厚度降低而能抑制磨粒的使用量且抑制对磨粒层的加工的本发明的球状体的加工装置，藉此能使研磨成本的降低效果变得特别大。
在上述球状体的研磨装置中，较为理想的是，通过黏合剂将上述磨粒黏合而形成磨粒层。藉此，能容易地形成包含各种磨粒的磨粒层。
在上述球状体的研磨装置中，黏合剂能够包含选自树脂黏合剂、陶瓷黏合剂和金属黏合剂中的至少一种。藉此，能容易地形成具有足够强度的磨粒层。
在上述球状体的研磨装置中，上述保持层能由在磨粒层中将磨粒黏合的黏合剂形成。
藉此，在形成了磨粒与黏合剂混合而成的层后，在该层上形成由黏合剂形成的层，此后通过实施烧成等处理，藉此能高效地制造磨粒层和在磨粒层上的保持层。
在上述球状体的研磨装置中，上述保持层也可以由钢或铸件构成。藉此，不仅能具有足够的强度，还能形成廉价的保持层。
本发明的球状体的研磨方法包括：将作为被加工物的球状体配置在具有第一研磨面的第一构件和具有与第一研磨面相对的第二研磨面的第二构件之间的工序；以及通过在维持第一研磨面和第二研磨面彼此相对的状态的同时使第一研磨面和第二研磨面相对旋转，从而对球状体进行研磨的工序。在第一研磨面和第二研磨面的至少一个研磨面上形成有朝与上述旋转对应的周向延伸的槽部。形成有槽部的第一构件和第二构件的至少一个构件包括：磨粒层，该磨粒层包含硬度比球状体的硬度高的磨粒；以及保持层，该保持层形成于磨粒层上且硬度比磨粒层的硬度低。槽部形成为在深度方向上贯穿保持层，直至磨粒层。此外，在对球状体进行研磨的工序中，通过将球状体保持在槽部的保持层且使球状体与磨粒层接触，从而对球状体进行研磨。
在本发明的球状体的研磨方法中，在对球状体进行研磨的工序中，通过将球状体保持在形成于槽部的磨粒层上的保持层且使球状体与磨粒层接触，从而对球状体进行研磨。此外，通过预先增大硬度比磨粒层的硬度低的保持层的厚度，从而能稳定地保持球状体，因此，不仅能抑制形成于磨粒层的槽部的深度，还能降低磨粒层的厚度。藉此，能抑制在球状体的研磨时使用的磨粒层的材料费和加工费。而且，在需要进行槽部深度的修正加工时，通过进行除去保持层的表层部而不是硬度较高的磨粒层的表层部的加工，从而能使该修正加工得以实现。因此，能减少球状体的加工装置的运行成本。
如上所述，根据本发明的球状体的研磨方法，能提供一种能够降低研磨成本的球状体的研磨方法。
在上述球状体的研磨方法中，较为理想的是，球状体是由陶瓷制成的。此外，上述磨粒包含选自金刚石颗粒、立方晶氮化硅颗粒以及碳化硼颗粒中的至少一种。
在通过减少磨粒层的厚度而能抑制磨粒的使用量且能抑制对磨粒层的加工的本发明的球状体的研磨方法中，通过采用上述这样的硬度极高的颗粒作为磨粒并应用于由高硬度的陶瓷制成的球状体的研磨，藉此能得到特别大的研磨成本的降低效果。
在上述球状体的研磨方法中，较为理想的是，通过黏合剂将上述磨粒黏合而形成磨粒层。藉此，能容易地形成包含各种磨粒的磨粒层，并能进一步降低研磨成本。
在上述球状体的研磨方法中，黏合剂能够包含选自树脂黏合剂、陶瓷黏合剂和金属黏合剂中的至少一种。藉此，能使用具有足够强度的磨粒层来实施球状体的研磨。
在上述球状体的研磨方法中，上述保持层能由在磨粒层中将磨粒黏合的黏合剂形成。
藉此，在形成了磨粒与黏合剂混合而成的层后，在该层上形成由黏合剂形成的层，此后通过实施烧成等处理，从而能高效地制造磨粒层和在磨粒层上的保持层，因而能进一步抑制研磨成本。
在上述球状体的研磨方法中，上述保持层也可以由钢或铸件构成。藉此，不仅能具有足够的强度，还能使用廉价的保持层来实施球状体的研磨。
本发明的球状构件的制造方法包括准备球状体的工序和对该球状体进行研磨的工序。此外，在对球状体进行研磨的工序中，通过上述本发明的球状体的研磨方法来对球状体进行研磨。
根据本发明的球状构件的制造方法，通过采用能降低研磨成本的上述球状体的研磨方法，从而能廉价地制造球状构件。
发明效果
由以上说明可知，根据本发明的球状体的研磨装置、球状体的研磨方法及球状构件的制造方法，能提供一种能够降低研磨成本的球状体的研磨装置、球状体的研磨方法及球状构件的制造方法。
附图说明
图1是表示实施方式1的球状体的研磨装置的结构的示意图。
图2是表示图1的球状体的研磨装置所包括的平台的结构的示意剖视图。
图3是示意表示实施方式1的轴承的球的制造方法的流程图。
图4是表示实施方式2的球状体的研磨装置所包括的平台的结构的示意剖视图。
图5表示比较例的平台的结构的示意剖视图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在以下附图中，对相同或相似的部分标注相同的符号，不重复其说明。
(实施方式1)
以下，对作为本发明一实施方式的实施方式1进行说明。参照图1，实施方式1的研磨装置1包括：转盘10，该转盘10是具有转盘研磨面10A的圆盘状的平台；固定盘20，该固定盘20是具有与转盘研磨面10A相对的固定盘研磨面20A的圆盘状的平台；入口斜槽30，作为球状体的材料球91能从该入口斜槽30进入至转盘10与固定盘20之间；以及出口斜槽40，研磨后的材料球91能从该出口斜槽40取出。
固定盘20与转盘10隔开规定间隔配置，以使固定盘研磨面20A与转盘研磨面10A平行且使中心轴与转轴α一致。此外，固定盘20固定于对固定盘20进行保持的架台(未图示)，转盘10能绕转轴α(朝对应于转盘10周向的旋转方向β)旋转。
参照图1和图2，在转盘研磨面10A形成有以转轴α与转盘研磨面10A的交点为中心的同心圆状的多个(在本实施例中为3个)槽部11。也就是说，在转盘研磨面10A形成有朝对应于转盘10旋转的周向延伸的三个槽部11。
固定盘20形成有在厚度方向(对应于转轴α的方向)上贯穿固定盘20的开口部24。此外，形成于转盘研磨面10A的三个槽部11从上述开口部24露出。另外，入口斜槽30包括形成有彼此平行延伸的多个槽31的上表面。此外，入口斜槽30被配置成一部分插入至开口部24，以使上述槽31延伸的方向与形成于转盘研磨面10A的槽部11相交且使槽31的一个端部与槽部11相邻。此外，入口斜槽30以上表面与水平面相交的形态固定于未图示的架台，以使槽31朝向开口部24倾斜。藉此，供给至入口斜槽30的槽31中的材料球91沿槽31滚走，进入至转盘10与固定盘20之间。
出口斜槽40在与转盘10旋转的方向β相反的一侧和入口斜槽30相邻，且被配置成在转轴α方向上贯穿固定盘20。
接着，参照图2对转盘10进行详细说明。另外，图2相当于转盘10在与转盘研磨面10A垂直且对应于转盘研磨面10A径向的面上的剖视图。在此，固定盘20的固定盘研磨面20A与转盘研磨面10A一样，形成有以转轴α与固定盘研磨面20A的交点为中心的同心圆状的多个(在本实施例中为三个)槽部(未图示)，上述多个(三个)槽部与转盘研磨面10A的三个槽部11配置成彼此相对。此外，固定盘20具有与以下说明的转盘10相同的结构。
参照图2，实施方式1的转盘10包括：圆盘状的平台主体17，该平台主体17由铁、铸件等原材料制成；磨粒层18，该磨粒层18配置在平台主体17上且包含作为磨粒的金刚石的颗粒；以及保持层19，该保持层19形成在磨粒层18上且由钢制成。保持层19的硬度比磨粒层18低。此外，从作为保持层19的与磨粒层18相反一侧的表面的转盘研磨面10A在深度方向上贯穿保持层19，直至磨粒层18，藉此形成槽部11。也就是说，槽部11的底部位于磨粒层18内。此外，在与延伸方向垂直的截面上，槽部11的壁面具有圆弧形的形状。藉此，磨粒层18在有助于研磨材料球91的槽部11的底部露出，并且有助于保持材料球91的槽部11的侧壁部(槽部11的壁面与没有形成槽部11的转盘研磨面10A的区域相交的部位)位于保持层19内。通过黏合剂将磨粒黏合来形成磨粒层18。
即、实施方式1的球状体的研磨装置1是对球状体的表面进行研磨的球状体的研磨装置，包括：作为第一构件的转盘10，该转盘10具有作为第一研磨面的转盘研磨面10A；以及作为第二构件的固定盘20，该固定盘20具有与转盘研磨面10A相对的、作为第二研磨面的固定盘研磨面20A。转盘研磨面10A不仅能维持与固定盘研磨面20A相对的状态，还能进行相对旋转。转盘研磨面10A形成有朝与上述旋转对应的周向延伸的槽部11。形成有槽部11的转盘10包括：磨粒层18，该磨粒层18包含由硬度比作为球状体的材料球91的硬度高的金刚石颗粒组成的磨粒；以及保持层19，该保持层19形成于磨粒层18上，且硬度比磨粒层18的硬度低。此外，槽部11形成为在深度方向上贯穿保持层19，直至磨粒层18。
接着，说明通过使用上述实施方式1的球状体的研磨装置1的研磨方法来制造作为球状构件的轴承的球的制造方法。
参照图3，在实施方式1的轴承的球的制造方法中，首先，实施作为工序(S10)的被加工球准备工序。具体而言，参照图1～图3，准备例如氮化硅、硅铝氧氮等陶瓷的原料粉末，在将该原料粉末成形成球状后，通过实施加压烧结或常压烧结等，来制造出由陶瓷的烧结体制成的作为球状体的材料球91。
接着，实施作为工序(S20)的被加工球投入工序。在该工序(S20)中，将在工序(S10)中准备好的材料球91投入图1所示的研磨装置。具体而言，参照图1，将在工序(S10)中准备好的材料球91供给至入口斜槽30的槽31上。所供给的材料球91在入口斜槽30的槽31上滚走，经过开口部24前进至与转盘10的槽部11接触的位置。此时，通过预先使转盘10沿旋转方向β旋转，从而能使材料球91进入彼此相对的转盘10与固定盘20之间。
接着，实施作为工序(S30)的加工工序。在该工序(S30)中，进入至转盘10与固定盘20之间的材料球91被保持在形成于转盘10的槽部11与形成于固定盘20的槽部之间，通过沿转盘10的旋转方向β滚走来得到研磨。具体而言，参照图2，进入至转盘10与固定盘20之间的材料球91被槽部11内的保持层19在转盘10的径向上保持，同时通过相对于在槽部11露出的磨粒层18滑动并滚走来得到研磨。另外，在本工序(S30)中，也可以对转盘10与固定盘20之间供给含游离磨粒的研磨液。
接着，实施作为工序(S40)的排出工序。在本工序(S40)，研磨结束后的材料球91从出口斜槽40排出。具体而言，参照图1，在工序(S30)中，在通过朝转盘10的旋转方向β滚走而获得研磨后的材料球91通过前进至出口斜槽40的配置位置而从槽部11脱离，经由出口斜槽40排出至研磨装置1的外部。
接着，实施作为工序(S50)的精加工工序。在工序(S50)中，通过对在工序(S10)中准备好、在工序(S20)～工序(S40)中研磨后的材料球91进行精加工，从而完成作为球状构件的轴承的球。具体而言，在基于图1所说明的研磨装置1中，对完成了工序(S40)为止的材料球91，使用磨粒层18所含的磨粒由更细的金刚石的颗粒组成的其它研磨装置，按照与上述情况相同的步骤，实施进一步降低材料球91的表面粗糙度的精加工。上述精加工也可以使构成磨粒的金刚石的颗粒慢慢变细，然后实施多次。此外，也可以采用公知的研磨机进行研磨加工来作为最终研磨。通过以上工序，能完成本实施方式的作为球状构件的滚动轴承的球(滚动体)。
在采用如上所述的本实施方式的研磨装置1的研磨方法中，参照图1和图2，通过增大保持层19的厚度，能稳定地保持材料球91，因而不仅能抑制形成于磨粒层18的槽部11的深度，还能减小磨粒层18的厚度。其结果是，包含由非常昂贵的金刚石组成的磨粒并且加工困难的研磨层的材料费和加工费得到抑制。
此外，在生产轴承的球的生产线上连续使用研磨装置1的情况下，随着有助于研磨材料球91的磨粒层18的磨损，槽部11的深度变大。此外，当槽部11的深度增大至超过限度时，由于固定盘20会与转盘10接触，因此需要进行槽部深度的修正加工。在本实施方式的研磨装置1中，由于硬度比磨粒层18的硬度低的保持层19形成于磨粒层18上，因此通过除去容易加工的保持层19的表面层，就能实现上述槽部深度的修正加工。其结果是，与磨粒层18和保持层19由一个磨粒层形成的现有的研磨装置相比，能抑制槽部深度的修正加工所需要的费用，并能减少运行成本。
更具体而言，参照图1和图2，若是需要进行转盘10的槽部深度的修正加工的情况，在磨粒层18和保持层19由一个磨粒层形成的现有的研磨装置中，从研磨装置中取下转盘10，通过高成本的放电加工等方法来实施修正加工。而且，在将转盘10再次安装于研磨装置时，由于上述安装精度给材料球91的加工精度带来很大的影响，因此需要在安装后进行微调。上述微调例如能通过实施实际研磨材料球91的跑合运转来确认材料球91的研磨状态的方法进行。由于需要进行上述安装后的微调，因此生产线的停止时间变长，导致成本上升。
与此相对的是，在使用本实施方式的研磨装置1的研磨方法中，由于转盘10的转盘研磨面10A的表层部由硬度较低的保持层19构成，因此，不需要将转盘10从研磨装置1中取下，并能通过廉价的方法实施槽部深度的修正加工。例如，参照图1，在需要进行转盘10的槽部深度的修正加工的情况下，通过在转盘10旋转的状态下将修整工具(dresser)从开口部24插入而与保持层19接触，并除去保持层19的表层部，藉此能实施修正加工。即、在本实施方式的研磨装置1中，能通过内嵌(日语：インライン)的方式进行槽部深度的修正加工。其结果是，由于不需要放电加工等高成本的加工，因此，不仅能抑制槽部深度的修正加工的加工费，还能大幅降低因修正加工而使生产线中止的中止时间，从而能有助于降低生产成本。
如上所述，通过采用本实施方式的球状体的研磨装置的球状体的研磨方法，能降低作为球状体的材料球的研磨成本。
(实施方式2)
接着，对作为本发明另一实施方式的实施方式2进行说明。实施方式2的球状体的研磨装置基本上具有与实施方式1的研磨装置相同的结构，进行同样的动作，并实现同样的效果。但是，实施方式2的球状体的研磨装置在保持层的结构上与实施方式1的研磨装置不同。
参照图4，实施方式2的转盘10的磨粒层18与实施方式1的磨粒层一样，是通过黏合剂将由金刚石组成的磨粒黏合来形成的。此外，在实施方式2的转盘10中，采用由在磨粒层18中将磨粒黏合的黏合剂形成的保持层59，而不是图2所示的由钢形成的保持层19。
藉此，在形成了磨粒与黏合剂混合而成的层后，在该层上形成由黏合剂形成的层，此后通过实施烧成等处理，藉此能高效地制造磨粒层18和在磨粒层18上的保持层59。
另外，参照图1，实施方式2的固定盘20既可以具有与实施方式1的转盘10相同的结构，也可以具有与上述实施方式2的转盘10相同的结构。此外，实施方式1的固定盘20也可以具有与上述实施方式2的转盘10相同的结构。
而且，在上述实施方式中，对研磨装置包括转盘和固定盘的情况进行了说明，但本发明的球状体的研磨装置不限于此，只要是通过使彼此相对的平台朝不同的旋转方向旋转和/或以不同的旋转速度旋转，来使一个平台相对于另一个平台作相对旋转的结构即可。
此外，作为上述实施方式的磨粒，只要是硬度比材料球91的硬度高的材料，能采用由各种原材料制成的颗粒，但优选包含选自硬度较高的金刚石、CBN、碳化硼、氧化铝和碳化硅颗粒中的至少一种。特别地，在包含选自硬度极高且高价的金刚石、CBM和碳化硼中的至少一种的情况下，本发明的效果将会更为显著。
而且，作为在磨粒层18中将磨粒黏合的黏合剂，能采用任意的黏合剂，例如能采用包含选自树脂黏合剂、陶瓷黏合剂和金属黏合剂中至少一种黏合剂。
此外，作为保持层，既可以如上述实施方式2这样采用由构成磨粒层18的黏合剂形成的保持层59，也可以采用由JIS标准S53C等钢制成的保持层19。而且，作为构成保持层的原材料，也可以采用孕育铸铁或灰铸铁等铸铁(铸件)。
此外，采用上述实施方式的研磨装置的研磨方法能用于在各种球状构件的制造时进行研磨，但由于硬度较高，因此需要硬度较高的磨粒，并且上述研磨方法能特别有效地用于在要求高表面精加工度的由氮化硅或硅铝氧氮制成的轴承的球的制造时进行研磨。
(实施例1)
以下，对本发明的实施例1进行说明。在实施方式2中，制造具有与基于图4所说明的平台相同结构的平台，并进行确认制造成本的降低效果的调查。具体而言，在铁制的平台主体上形成由金刚石颗粒组成的磨粒和金属黏合剂混合而成的厚度为3mm的含磨粒层，接着形成由金属黏合剂形成的厚度为1.6mm的黏合剂层。此后，进行烧成，制造在平台主体上形成有磨粒层和保持层的构件。接着，通过放电加工在该构件的保持层侧的表面形成曲率半径为4.37mm、深度为2.6mm的槽部。槽部呈同心状地形成三个，其半径分别为145mm、132mm、119mm。藉此，完成具有与图4相同结构的平台(实施例A)。
另一方面，再制造不属于本发明范围的比较例的平台以用于进行比较。参照图5，作为比较例的平台，在与上述实施例A的平台相同的步骤中省略黏合剂层的形成，通过将含磨粒层的厚度相应地增加上述黏合剂层的厚度，制造出磨粒层的厚度相应地增加了实施例A中保持层的厚度的平台(比较例A)。也就是说，参照图5，比较例的平台110包括：平台主体117；以及磨粒层118，该磨粒层118形成于平台主体117上、且包含由金刚石的颗粒组成的磨粒。此外，平台110的表面、即研磨面110A形成有底部在磨粒118内的槽部110。此外，计算出制造实施例A和比较例A所需的制造成本。表1中，以比较例A的制造成本为1表示计算出的实施例A和比较例A的制造成本。
表1
  制造成本比
 实施例A   0.75
 比较例A   1
参照表1，实施例A的平台虽然增加了在含磨粒层上形成黏合剂层的工序，但依然能实现相对于比较例的平台降低25％的制造成本。这是因为能降低含高价的金刚石磨粒的磨粒层的厚度而使原材料成本降低、以及因为在槽部的形成中对磨粒层的加工的相应部分替换为对硬度较低的保持层的加工而使加工成本降低所致。另外，在实施例A的平台中，如图4所示，由于在槽部的底部露出有助于研磨球状体的磨粒层18，因此能实施与图5所示的比较例A的平台相同的研磨加工。
根据以上调查结果，确认通过本发明的球状体的研磨装置，不仅能维持对研磨加工的性能，还能大幅降低平台的成本。
(实施例2)
以下，对本发明的实施例2进行说明。实施采用本发明的球状体的研磨装置对各种尺寸的陶瓷球进行研磨，以确认磨石寿命的实验。实验按如下步骤进行。
首先，制造具有与上述实施例1中制造的实施例和比较例相同结构的平台，使用上述平台实际对直径为5/16英寸、1/2英寸以及英寸三种尺寸的由氮化硅制成的陶瓷球进行研磨。另外，槽部的深度根据所要研磨的陶瓷球的大小而确定最适合的值。此外，由于研磨，磨粒层会磨损而使槽部的深度增大，在无法继续进行研磨的时候，除去保持层或研磨层的表层部而进行使槽部深度减少的加工(槽部深度的修正加工)，然后继续进行研磨。此外，通过重复上述步骤直至磨粒层磨完、在槽部的底部露出平台主体时，将此时刻记录作为寿命(磨石寿命)。实验结果示于表2。在表2中，将对5/16英寸、1/2英寸以及英寸的陶瓷球进行研磨时的实施例的平台的结果分别作为实施例B、实施例C以及实施例D，将比较例的平台的结果分别作为比较例B、比较例C以及比较例D，并以比较例B、比较例C和比较例D的寿命为1来表示磨石寿命。
表2
参照表2，在使用实施例的平台进行研磨时，磨石寿命与使用比较例的平台的情况相比为5.2～9.3倍。这是由于，在比较例的平台中，虽然磨粒层的厚度比实施例中的磨粒层厚度厚，但存在于槽部的底与平台主体之间的磨粒层的厚度小。此外，所要研磨的陶瓷球的直径越大，使用实施例的平台的效果越大。可以想到，这是因为所要研磨的陶瓷球的尺寸越大就越需要增大槽部的深度，因而存在于槽部的底与平台主体之间的磨粒层的厚度就会越小所致。
根据以上实验结果，确认通过本发明的球状体的研磨装置，不仅能维持对研磨加工的性能，还能提高平台的磨石寿命。
(实施例3)
以下，对本发明的实施例3进行说明。对本发明的球状体的研磨装置所包括的平台，进行调查实施槽部深度的修正加工时的加工成本的实验。实验按如下步骤进行。
利用包括上述实施例1中制造的实施例和比较例的平台的研磨装置对陶瓷球进行研磨。此外，磨粒层会磨损而使槽部的深度增大，在无法继续进行研磨的时候，除去保持层或研磨层的表层部而进行使槽部深度减少的加工(槽部深度的修正加工)，计算出该槽部深度的修正加工所需要的成本。实验结果示于表3。在表3中，将实施例的结果作为实施例E、将比较例的结果作为比较例E，以比较例E的成本为1，表示槽部深度的修正加工所需要的成本。
表3
  槽部深度修正的成本比
 实施例E   0.024
 比较例E   1
参照表3可知，通过使用实施例的平台，能使槽部深度的修正加工的成本降低至使用比较例的平台时的1/50左右。这是由于在比较例的平台中，为实施槽部深度的修正加工需要从研磨装置取下平台，再实施放电加工，而在实施例的平台中，不需要从研磨装置取下，通过使一般的修整工具与保持层接触来除去该保持层的表层部就能实施槽部深度的修正加工所致。
根据以上实验结果可以确认，通过本发明的球状体的研磨装置，由于能减少槽部深度的修正加工所需的成本，因此，能降低研磨装置的运行成本，从而能抑制球状构件的制造成本。
本次所公开的实施方式和实施例在所有点上均为例示，不应当认为是对本发明作出了限制。本发明的范围是由权利要求书来表示的而不是由上述说明来表示的，本发明的范围包括与权利要求书等同的意思和范围内的所有变更。
工业上的可利用性
本发明的球状体的研磨装置、球状体的研磨方法及球状构件的制造方法能特别有效地适用于要求降低研磨成本的球状体的研磨装置、球状体的研磨方法及球状构件的制造方法中。
(符号说明)
1 研磨装置
10 转盘
10A 转盘研磨面
11 槽部
17 平台主体
18 磨粒层
19 保持层
20 固定盘
20A 固定盘研磨面
24 开口部
30 入口斜槽
31 槽
40 出口斜槽
59 保持层
91 材料球

Claims (13)

1.一种球状体的研磨装置(1)，其对球状体(91)的表面进行研磨，
其特征在于，包括：
第一构件(10)，该第一构件(10)具有第一研磨面(10A)；以及
第二构件(20)，该第二构件(20)具有与所述第一研磨面(10A)相对的第二研磨面(20A)，
所述第一研磨面(10A)和所述第二研磨面(20A)不仅能维持彼此相对的状态，还能进行彼此相对旋转，
在所述第一研磨面(10A)和所述第二研磨面(20A)的至少任意一方形成有朝与所述旋转对应的周向延伸的槽部(11)，
形成有所述槽部(11)的所述第一构件(10)和所述第二构件(20)中的至少任意一方具有三层结构，并包括：
圆盘状的平台主体(17)；
磨粒层(18)，该磨粒层(18)配置在所述平台主体(17)的上方且包含硬度比所述球状体(91)的硬度高的磨粒；以及
保持层(19)，该保持层(19)形成于所述磨粒层(18)的上方且硬度比所述磨粒层(18)的硬度低，
所述槽部(11)形成为在深度方向上贯穿所述保持层(19)，直至所述磨粒层(18)，在与延伸方向垂直的截面上，所述槽部(11)的壁面具有圆弧形的形状，所述槽部(11)的底部位于所述磨粒层(18)内。
2.如权利要求1所述的球状体的研磨装置(1)，其特征在于，
所述磨粒包含选自金刚石颗粒、立方晶氮化硼颗粒和碳化硼颗粒中的至少任意一种。
3.如权利要求1所述的球状体的研磨装置(1)，其特征在于，
通过黏合剂将所述磨粒黏合而形成所述磨粒层(18)。
4.如权利要求3所述的球状体的研磨装置(1)，其特征在于，
所述黏合剂包含选自树脂黏合剂、陶瓷黏合剂和金属黏合剂中的至少任意一种。
5.如权利要求3所述的球状体的研磨装置(1)，其特征在于，
所述保持层(19)是由所述黏合剂形成的。
6.如权利要求1所述的球状体的研磨装置(1)，其特征在于，
所述保持层(19)是由钢或铸件形成的。
7.一种球状体的研磨方法，其特征在于，包括：
将作为被加工物的球状体(91)配置在具有第一研磨面(10A)的第一构件(10)和具有与所述第一研磨面(10A)相对的第二研磨面(20A)的第二构件(20)之间的工序；以及
通过使所述第一研磨面(10A)和所述第二研磨面(20A)维持彼此相对的状态且使所述第一研磨面(10A)和所述第二研磨面(20A)相对旋转，从而对所述球状体(91)进行研磨的工序，
在所述第一研磨面(10A)和所述第二研磨面(20A)的至少任意一方形成有朝与所述旋转对应的周向延伸的槽部(11)，
形成有所述槽部(11)的所述第一构件(10)和所述第二构件(20)的至少任意一方具有三层结构，并包括：
圆盘状的平台主体(17)；
磨粒层(18)，该磨粒层(18)配置在所述平台主体(17)的上方且包含硬度比所述球状体(91)的硬度高的磨粒；以及
保持层(19)，该保持层(19)形成于所述磨粒层(18)的上方且硬度比所述磨粒层(18)的硬度低，
所述槽部(11)形成为在深度方向上贯穿所述保持层(19)，直至所述磨粒层(18)，在与延伸方向垂直的截面上，所述槽部(11)的壁面具有圆弧形的形状，所述槽部(11)的底部位于所述磨粒层(18)内，
在对所述球状体进行研磨的工序中，通过将所述球状体(91)保持于所述槽部(11)的所述保持层(19)并使所述球状体(91)与所述磨粒层(18)接触，从而对所述球状体(91)进行研磨。
8.如权利要求7所述的球状体的研磨方法，其特征在于，
所述球状体(91)是由陶瓷制成的，
所述磨粒包含选自金刚石颗粒、立方晶氮化硼颗粒和碳化硼颗粒中的至少任意一种。
9.如权利要求7所述的球状体的研磨方法，其特征在于，
通过黏合剂将所述磨粒黏合而形成所述磨粒层(18)。
10.如权利要求9所述的球状体的研磨方法，其特征在于，
所述黏合剂包含选自树脂黏合剂、陶瓷黏合剂和金属黏合剂中的至少任意一种。
11.如权利要求9所述的球状体的研磨方法，其特征在于，
所述保持层(19)是由所述黏合剂形成的。
12.如权利要求7所述的球状体的研磨方法，其特征在于，
所述保持层(19)是由钢或铸件形成的。
13.一种球状构件的制造方法，其特征在于，包括：
准备球状体(91)的工序；以及
对所述球状体(91)进行研磨的工序，
在对所述球状体(91)进行研磨的工序中，通过权利要求7所述的球状体的研磨方法来对所述球状体(91)进行研磨。
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