CN105073342A - 研磨工具 - Google Patents

Abstract

研磨工具（1）的旋转支承杆（2）在中间部分具有弯曲自由的铰链部（4），而且，在磨头（3）侧具有平衡器（5）。铰链部（4）由相对的2对以上的槽（4a）构成，所述2对以上的槽以在与旋转支承杆（2）的轴向正交的方向上延伸的方式，设置在旋转支承杆（2）的外周面上，并且所述2对以上的槽具有圆弧状的底面。各槽（4a）设置成隔开等角度的间隔。

Description

研磨工具

技术领域

本发明涉及一种研磨工具，该研磨工具以均一的研磨力自由地研磨钢铁材料、铝材料、铜材料等金属材料的表面。

背景技术

为了研磨钢铁材料、铝材料、铜材料等金属材料的表面，一直以来就利用研磨工具。在利用现有的研磨工具研磨的情况下，利用手动或数控（NC：NumericalControl）的加工机带动研磨工具，由此，平面或近似平面形状的表面研磨就可以无障碍地进行。但是，在研磨曲面或不均一表面的情况下，难以使设置在研磨工具末端的磨头和金属材料表面的位置关系为均一的状态来研磨，以均一的研磨力研磨金属材料的表面困难。

其结果，研磨后金属材料的表面上产生研磨不足的部分或研磨过多的部分，有时金属材料的表面上还会有产生损伤的情况。进而，研磨时施加过量负荷，还会有研磨轴折损、磨头处产生异常磨损的情况，一直以来都期待开发一种没有这种问题产生的研磨工具。

考虑到以上说明的背景等，为实现所期望的研磨工具一直以来做了各种各样的探讨。专利文献1中记载了根据以下见解提出的发明：含有50%容量以上无机长纤维的旋转工具，没有特别考虑和被加工物抵接的角度的必要，在所有方向上都具有良好的锋利度。在该专利文献1中，作为适用于研磨的旋转工具的一个实例，公开了一种由旋转的旋转刀头和使该旋转刀头转动的转动轴构成的旋转工具。

该旋转工具使用高硬度的纤维替代磨料（砥石），把热固性树脂作为粘合剂，形成没有孔洞的密致状态。基于这样的结构，切削（研磨）之际，作为基材的热固性树脂比无机长纤维略微先行磨损，因此无机长纤维形成从基材表面略微突出的刷毛状的面。由于这种刷毛状的无机长纤维成为了切削要素，没有必要特别地考虑和被加工物抵接的角度，因此该旋转工具拥有了在所有方向上都良好的锋利度。

但是，在专利文献1中，作为实施实例，只例示了切削钢板的圆板状旋转工具。进而，关于其原理，不仅没有说明，甚至连暗示都没有，专利文献1所述的旋转工具是否拥有在所有方向上都良好的研磨力并不明确。

另外，根据专利文献2，提出了一种研磨工具，其具有磨头和连接磨头的磨头支承部件，所述磨头由无机长纤维强化树脂体构成，多条无机长纤维的末端到达加工面。该研磨工具特征在于，磨头支承部件能够在与该磨头支承部件的长度方向正交的方向上弹性变形。

但是，专利文献2记载的研磨工具，在磨头支承部件向与磨头支承部件长度方向正交的方向弹性变形的情况下，设置在研磨工具末端的磨头和金属材料表面的位置关系（距离）会发生变化。因此，认为施加在磨头上的加工力也同样发生变化，金属材料的加工面形状、磨头的磨损量等会受到影响。其结果，认为无法用均一的研磨力进行稳定的加工。

专利文献1：日本特开平2-232174号公报。

专利文献2：日本特开2006-35414号公报。

发明内容

本发明鉴于上述一直以来的实际情况，把提供一种研磨工具作为课题，所述研磨工具在研磨钢铁材料、铝材料、铜材料等金属材料的表面时，即使金属材料的表面是曲面或不均一的面，也可以用均一的研磨力自由地研磨。

本发明是一种研磨工具，具有圆柱状的旋转支承杆和设置在前述旋转支承杆的末端的磨头，其特征在于，前述旋转支承杆在其中间部分具有弯曲自由的铰链部，而且，在比前述铰链部更靠前述磨头的一侧，具有抑制旋转中平衡不佳的产生的平衡器，前述铰链部由相对的2对以上的槽构成，所述2对以上的槽以在与前述旋转支承杆的轴向正交的方向上延伸的方式，设置在前述旋转支承杆的外周面上，并且所述2对以上的槽具有圆弧状的底面，各槽设置成，从前述旋转支承杆的轴向来看隔开等角度的间隔。

优选地，前述各槽设置成，在前述旋转支承杆的轴向上错开，使得前述各槽相互不交叉。

优选地，相对于前述旋转支承杆的直径D，前述槽的深度为D/3~D/5。

根据本发明的研磨工具，在研磨钢铁材料、铝材料、铜材料等金属材料的表面时，即使金属材料的表面是曲面或不均一的面，也可以用和平面的情况一样或与其相近的均一的研磨力自由地研磨。其结果，不会产生以下问题：研磨后金属材料的表面上产生研磨不足的部分或研磨过多的部分，研磨时金属材料的表面遭受损伤，旋转支承杆折损，在磨头上产生偏倚的异常磨损。

附图说明

图1是涉及本发明一个实施方式的研磨工具的示意图，（a）是主视图，（b）是单独抽出旋转支承杆的铰链部的侧视图。

图2涉及本发明的另一个实施方式，（a）是只表示有2对槽的类型的研磨工具的旋转支承杆的铰链部的主视图，（b）是单独抽出该铰链部的立体图，（c）是与该旋转支承杆的轴向正交的方向的剖视图，槽底部的位置用虚线表示。

图3涉及本发明的再一个实施方式，（a）是只表示有3对槽的类型的研磨工具的旋转支承杆的主视图，（b）是单独抽出其铰链部的立体图，（c）是与该旋转支承杆的轴向正交的方向的剖视图，槽底部的位置用虚线表示。

图4（a）、（b）、（c）、（d）、（e）是表示各式磨头形状的立体图。

图5是根据对实施例的变形分析表示旋转支承杆下端的载荷施加方向的说明图。

图6是根据实施例的变形分析表示旋转支承杆变形的状态的说明图。

图7是表示实施例的变形分析结果的图表。

具体实施方式

以下，基于附图中表示的实施方式对本发明做更详细的说明。

图1（a）、（b）表示涉及本发明的一个实施方式的研磨工具1。该研磨工具1具有圆柱状的旋转支承杆2和磨头3，所述磨头3由螺纹固定件等固定在该旋转支承杆2的末端。旋转支承杆2由铁、铜、铝或它们的合金等金属材料，或GFRP（玻璃纤维增强塑料）、CFRP（碳纤维增强塑料）等纤维强化塑料等具有高强度的材料形成。磨头3由碳化硅磨料或氧化铝磨料等材料形成。在旋转支承杆2的基端侧（图1（a）的上侧），虽然没有特别的图示，但是可以设置例如夹装在旋转装置等上的柄杆。

旋转支承杆2的大小为，长度例如10mm~500mm，直径例如2mm~50mm。弯曲自由的铰链部4形成在该旋转支承杆2的中间部位。在研磨工具1中，在比铰链部4更靠磨头3的一侧，即铰链部4和磨头3的中间，设置有用于抑制研磨工具1在旋转中发生平衡不佳的平衡器5。

铰链部4由2对以上的槽（R槽）4a构成，所述槽4a以在与旋转支承杆2的轴向正交的方向上延伸的方式设置在旋转支承杆2的外周面上。槽4a具有圆弧状的底面。槽4a的截面形状为半圆形、圆形或具有1个以上曲率的形状。这些槽4a设置成后背相对地配对。在图2表示的实施方式的情况下设置有2对槽4a（合计4条），在图3表示的实施方式的情况下，设置有3对槽4a（合计6条），这些槽如图2（c）、图3（c）所示，设置成从旋转支承杆2的轴向来看隔开等角度的间隔。此外，图2（a）~（c）、图3（a）~（c）所示的尺寸是实施例的模型中使用的尺寸，没有必要一定是该尺寸。

如图2（a）~（c）所示，在铰链部4由2对槽4a构成的情况下，2对槽4a设置成后背相对。这种情况下，4条槽4a设置成从旋转支承杆2的轴向来看隔开90°的间隔。详细地说，如图2（c）所示，分别与4条槽4a正交的虚线4b彼此隔开90°的间隔相互交叉。

另外，优选地，各个槽4a设置成，每个后背相对的槽对在旋转支承杆2的轴向上错开，使得各个槽4a彼此不交叉。在旋转支承杆2轴向的1处位置集中设置2对（合计4条）槽4a的情况下，只有集中设置槽4a的部位和其他部位相比过细，可能会出现强度上的障碍。

如图3（a）~（c）所示，在铰链部4由3对槽4a构成的情况下，3对槽4a设置为后背相对。这种情况下，6条槽4a设置为从旋转支承杆2的轴向来看隔开60°的间隔。详细地说，如图3（c）所示，分别与6条槽4a正交的虚线4b彼此隔开60°的间隔相互交叉。

另外，优选地，各个槽4a设置为，每个后背相对的槽对在旋转支承杆2的轴向上错开，形成为3层，使得各个槽4a彼此不交叉。在旋转支承杆2轴向的1处位置集中设置3对（合计6条）槽4a的情况下，只有集中设置槽4a的部位和其他部位相比过细，可能会出现强度上的障碍。

另外，虽然没有特别地图示，但是在铰链部4由6对槽4a构成的情况下，6对槽4a设置为分别后背相对。这种情况下，12条槽4a设置为，从旋转支承杆2的轴向来看隔开30°的间隔。详细地说，分别与12条槽4a正交的虚线4b彼此隔开30°的间隔相互交叉。

另外，优选地，各个槽4a设置为，每个后背相对的槽对沿旋转支承杆2的轴向错开，形成为6层，使得各个槽4a彼此不交叉。在旋转支承杆2轴向的1处位置集中设置6对（合计12条）槽4a的情况下，只有集中设置槽4a的部位和其他部位相比过细，可能会出现强度上的障碍。

相对于旋转支承杆2的直径D，槽4a的深度为D/3~D/5。在槽4a的深度比D/3深的情况下，有出现强度上的障碍的可能。另一方面，在槽4a的深度比D/5浅的情况下，研磨时旋转支承杆2的变形不充分，在待研磨金属材料的表面是曲面或不均一面的情况下，将无法用均一的研磨力自由地研磨。

平衡器5由比形成旋转支承杆2的材料密度更大的材料形成，例如可以采用钢球、铅球等。这些平衡器5可以通过埋入在旋转支承杆2的表面中来安装在旋转支承杆2上，使得这些平衡器5围绕旋转支承杆2。

另外，磨头3的形状除了图1或图4（a）所示的圆柱状之外，也可以采用图4（b）~（e）所示的圆锥状、半球状、球状等各种形状。

实施例

以下，列举实施例来更具体地说明本发明，但是本发明本身不受下述实施例的限制。也可在适应本发明目的的范围内施加适宜的变更来实施，这些全都包含在本发明的技术范围内。

利用图2（a）~（c）及图3（a）~（c）所示旋转支承杆2的模型进行变形分析。图2（a）~（c）所示类型的模型为设置了2对（合计4条）槽的模型，图3（a）~（c）所示类型的模型为设置了3对（合计6条）槽的模型。

利用本发明涉及的研磨工具的旋转支承杆的模型，上端为固定的状态，下端为施加1.5kgf载荷的状态，实施了变形分析。详细地说，用以下方法实施了变形分析：载荷方向为与旋转支承杆的轴向正交的方向，如图5所示，以15°的间距变换载荷方向。此外，将最初实施变形分析的载荷方向设为0°，以后设为15°，30°，45°，60°，75°，90°。实施结果按照载荷位置分别表示为：0°载荷位置：1，15°载荷位置：2，30°载荷位置：3，45°载荷位置：4，60°载荷位置：5，75°载荷位置：6，90°载荷位置：7。作为参考，旋转支承杆的变形状态如图6所示。结果如表1及图7所示。

表1

（单位：mm）

载荷位置	2对4条槽的类型	3对6条槽的类型
			1	0.100900	0.102404
2	0.101960	0.102655
			3	0.099815	0.101593
4	0.099284	0.101395
			5	0.098859	0.102193
6	0.098511	0.101848
			7	0.099880	0.102805
位移量最大差值	0.003449	0.001410

设置2对（4条）槽的模型中，位移量的最大差值约为3.4μm，与此相对，设置3对（6条）槽的模型中，位移量的最大差值约为1.4μm。如此可以说，越是形成在旋转支承杆外周面上的槽多的模型，位移量的最大差值越小。此外，可以想象，设置1对（合计2条）槽的模型中，在与槽长度方向相同的方向上施加载荷的情况下的位移量是不适于曲面或不均一表面研磨的小位移量，另外，位移量的最大差值比设置2对（合计4条）槽的模型更大。

此外，应该认为本次公开的实施方式在所有方面仅为示例，并非限制性的方案。特别是，在本次公开的实施方式中，没有明确公开的事项，例如，运转条件、操作条件、各种参数、构成物的尺寸、重量、体积等，不偏离本领域技术人员通常实施的范围，而是采用只要是本领域普通技术人员就容易设想出的值。本申请基于2013年2月26日申请的日本专利申请（特愿2013-035985），其内容在此引入作为参考。

附图标记说明

1研磨工具；2旋转支承杆；3磨头；4铰链部；4a槽；4b虚线；5平衡器。

Claims (3)

1.一种研磨工具，具有圆柱状的旋转支承杆和设置在前述旋转支承杆的末端的磨头，其特征在于，

前述旋转支承杆在其中间部分具有弯曲自由的铰链部，而且，在比前述铰链部更靠前述磨头的一侧，具有抑制旋转中平衡不佳的产生的平衡器，

前述铰链部由相对的2对以上的槽构成，所述2对以上的槽以在与前述旋转支承杆的轴向正交的方向上延伸的方式，设置在前述旋转支承杆的外周面上，并且所述2对以上的槽具有圆弧状的底面，

各槽设置成，从前述旋转支承杆的轴向来看隔开等角度的间隔。

2.如权利要求1所述的研磨工具，其特征在于，

前述各槽设置成，在前述旋转支承杆的轴向上错开，使得前述各槽相互不交叉。

3.如权利要求1或2所述的研磨工具，其特征在于，

相对于前述旋转支承杆的直径D，前述槽的深度为D/3~D/5。