CN105636743B - 研磨构件的加工方法以及研磨构件的修正方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的课题在于提供一种能够容易对具有与平面状不同的形状的研磨面进行形状加工或形状修正的研磨装置。研磨装置包括:研磨构件(10),其具有呈与被研磨加工物(K)的端部(KE)的形状相匹配的形状的研磨面;工具(41),其具有与端部(KE)的形状相同的形状,作为用于将研磨构件(10)的研磨面加工成与端部(KE)的形状相匹配的形状的形状加工用切削工具或用于将所述研磨面修正为与所述研磨部形状相匹配的形状的表面修正用工具发挥功能;以及接触机构(40),其用于使工具(41)接触于研磨构件(10)的研磨面。
Description
技术领域
本发明涉及研磨装置、研磨构件的加工方法、研磨构件的修正方法、形状加工用切削工具以及表面修正用工具。
背景技术
如专利文献1所记载那样,当利用研磨构件对被研磨加工物(被研磨加工的对象物)的被研磨部进行研磨时,研磨构件的研磨面的形状逐渐变化。因此,通常,进行修正研磨面而使研磨面恢复到原来的形状的、所谓的修整 (dressing)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平11-188590号公报
发明内容
发明要解决的问题
另外,以往进行的修整大多以修正平面状的研磨面为目的,基本上未考虑到对与被研磨加工物的被研磨部的形状相匹配的各种形状的研磨面进行修整。
本发明是鉴于这样的实际情况而做出的,其目的在于,提供能够容易对具有与平面状不同的形状的研磨面进行形状加工、形状修正的研磨装置、研磨构件的加工方法、研磨构件的修正方法。本发明的目的还在于提供在上述研磨装置和加工方法中使用的、用于对研磨面的形状进行加工的形状加工用切削工具,或者在上述研磨装置和修正方法中使用的、用于将研磨面修正为与被研磨部的形状相匹配的形状的表面修正用工具。
用于解决问题的方案
用于解决上述问题的研磨装置包括:研磨构件,其具有呈与被研磨加工物的被研磨部的形状相匹配的形状的研磨面;形状加工用切削工具或表面修正用工具,该形状加工用切削工具或表面修正用工具具有与所述被研磨部的形状相同的形状,该形状加工用切削工具用于将所述研磨面加工成与所述被研磨部的形状相匹配的形状,该表面修正用工具用于将所述研磨面修正为与所述被研磨部的形状相匹配的形状;以及接触机构,其用于使所述形状加工用切削工具或表面修正用工具接触于所述研磨面。
在该结构中,研磨构件具有呈与被研磨加工物的被研磨部的形状相匹配的形状的研磨面。因而,即使被研磨加工物的被研磨部为例如曲面、三角形等那样的与平面状不同的形状,也能够对该被研磨部进行研磨。
在此,在该结构中,利用接触机构使形状加工用切削工具或表面修正用工具接触于研磨面,其中,形状加工用切削工具或表面修正用工具具有与被研磨部的形状相同的形状,形状加工用切削工具用于将研磨面加工成与所述被研磨部的形状相匹配的形状,表面修正用工具用于将所述研磨面修正为与所述被研磨部的形状相匹配的形状。因而,通过将具有与被研磨加工物的被研磨部的形状相同的形状的形状加工用切削工具或表面修正用工具的形状复制到形状加工用切削工具或表面修正用工具所接触的研磨面上,从而能够将研磨面修正或加工成与被研磨加工物的被研磨部的形状相匹配的形状。如上所述,研磨构件的研磨面成为与被研磨加工物的被研磨部的形状相匹配的形状,但该研磨面的形状和形状加工用切削工具或表面修正用工具的形状成为一个为凹、另一个为凸的关系,因此,能够容易对具有与平面状不同的形状的研磨面进行形状加工或形状修正。
此外,被研磨加工物的被研磨部的形状和形状加工用切削工具或表面修正用工具的形状不必完全相同,在实用上不产生问题的前提下,彼此的形状也可以稍微不同。
另外,形状加工用切削工具指的是能够对研磨构件的研磨面适当地进行加工的工具,只要其具有硬度比所述研磨构件的研磨面的硬度高的加工部即可,并不受特别限制,作为具体例,能够使用研磨球(pellet)、电镀砂轮等带固定磨粒的加工工具、以及端铣刀、车刀等切削加工用工具。
另外,表面修正用工具指的是能够调整研磨构件的表面或将附着于研磨构件的表面的污垢、附着物等去除的工具,作为具体例,能够使用所述带固定磨粒的加工工具、硬质的刷子等。
另外,在上述研磨装置中,优选的是,每经过规定周期,利用所述接触机构使形状加工用切削工具或表面修正用工具接触于研磨面。根据该结构,由于每经过规定周期对研磨面进行加工或修正,因此能够适当地维持对被研磨加工物进行研磨时的研磨精度。
另外,在上述研磨装置中,优选的是,通过使具有与所述被研磨部的形状不同的形状的研磨构件表面接触于所述形状加工用切削工具或表面修正用工具,从而形成所述研磨构件的呈与所述被研磨部的形状相匹配的形状的研磨面。
根据该结构,能够在该研磨装置上形成与被研磨加工物的被研磨部的形状相匹配的形状的研磨面。因此,与将预先形成有呈同被研磨加工物的被研磨部的形状相匹配的形状的研磨面的研磨构件安装于研磨装置的情况相比,能够高精度地形成这样的研磨面的形状。
另外,优选的是,所述研磨装置包括用于自下方使所述研磨构件旋转的马达,优选的是,所述研磨装置包括平台,该平台能在其上表面载置有研磨构件的状态下与所述研磨构件一体地旋转。根据这些结构,能够获得轴振动等较少的稳定的研磨构件的旋转,因此能够进行更高精度的加工。
另外,通过在所述研磨装置中使用具有与被研磨部的形状相同的形状的、用于将研磨面加工成与被研磨部的形状相匹配的形状的形状加工用切削工具或用于将所述研磨面修正为与所述被研磨部的形状相匹配的形状的表面修正用工具,从而能够容易对具有与平面状不同的形状的研磨面进行形状加工或修正。
另外,在用于解决上述问题的研磨构件的加工或修正方法中,使具有与被研磨部的形状相同的形状的形状加工用切削工具或表面修正用工具接触于具有研磨面的研磨构件的所述研磨面,所述研磨面呈与被研磨加工物的被研磨部的形状相匹配的形状,所述加工用切削工具用于将所述研磨面加工成与被研磨部的形状相匹配的形状,所述表面修正用工具用于将所述研磨面修正为与所述被研磨部的形状相匹配的形状。
在该方法中,准备了具有呈与被研磨加工物的被研磨部的形状相匹配的形状的研磨面的研磨构件。因而,即使被研磨加工物的被研磨部为例如曲面、三角形等那样的与平面状不同的形状,也能够对该被研磨部进行研磨。
在此,在该方法中,使具有与被研磨部的形状相同的形状的、用于将研磨面加工成与所述被研磨部的形状相匹配的形状的形状加工用切削工具或用于将所述研磨面修正为与所述被研磨部的形状相匹配的形状的表面修正用工具接触于研磨面。因而,通过将具有与被研磨加工物的被研磨部的形状相同的形状的形状加工用切削工具或表面修正用工具的形状复制到形状加工用切削工具或表面修正用工具所接触的研磨面上,从而能够将研磨面修正或加工成与被研磨加工物的被研磨部的形状相匹配的形状。如上所述,研磨构件的研磨面成为与被研磨加工物的被研磨部的形状相匹配的形状,但该研磨面的形状和形状加工用切削工具或表面修正用工具的形状成为一个为凹、另一个为凸的关系。因此,能够容易对具有与平面状不同的形状的研磨面进行形状修正。
发明的效果
根据本发明,能够容易对具有与平面状不同的形状的研磨面进行形状加工或形状修正。
附图说明
图1是表示一实施方式的研磨装置的概略结构的俯视图。
图2是表示该实施方式的研磨装置的概略结构的侧视图。
图3是表示在该实施方式中使形状加工用切削工具或表面修正用工具接触于研磨构件时的状态的研磨装置的局部侧视图。
图4是表示在该实施方式中使形状加工用切削工具或表面修正用工具离开研磨构件时的状态的研磨装置的局部侧视图。
图5是表示该实施方式的变形例中的研磨装置的概略结构的俯视图。
图6是表示该实施方式的其他变形例中的形状加工用切削工具的构造的侧视图。
图7的(A)是表示该实施方式的其他变形例中的形状加工用切削工具的构造的侧视图。图7的(B)是C-C剖面图。
图8是表示该实施方式的其他变形例中的表面修正用工具的构造的侧视图。
图9是表示该实施方式的其他变形例中的接触机构的动作方式的侧视图。
图10是表示与图9相同的变形例中的接触机构的动作方式的侧视图。
图11是表示与图9相同的变形例中的接触机构的动作方式的侧视图。
图12是该实施方式的其他变形例中的棒材的立体图。
图13是与图12相同的变形例中的研磨构件的俯视图。
图14是该实施方式的其他变形例中的研磨构件的侧视图。
图15是与图14相同的变形例中的研磨构件的俯视图。
图16是与图14相同的变形例中的研磨构件的侧面剖面图。
图17是该实施方式的其他变形例中的被研磨加工物和研磨构件的局部侧视图。
图18是该实施方式的其他变形例中的被研磨加工物和研磨构件的局部侧视图。
图19是该实施方式的其他变形例中的被研磨加工物和研磨构件的局部侧视图。
图20是该实施方式的其他变形例中的被研磨加工物和研磨构件的局部侧视图。
图21是该实施方式的其他变形例中的被研磨加工物和研磨构件的局部侧视图。
图22是该实施方式的其他变形例中的研磨构件的局部侧视图。
图23是与图22相同的变形例中的研磨构件的局部侧视图。
具体实施方式
以下,参照图1~图4来说明将本发明的研磨装置、研磨构件的修正方法、形状加工用切削工具以及表面修正用工具具体化的一实施方式。
如图1所示,该研磨装置包括圆盘状的研磨构件10。使用该研磨构件10 的径向上的外周面对被研磨加工物K的被研磨部即端部KE进行研磨。利用预先的加工使该端部KE形成为曲面形状。被研磨加工物K的形状能够与被研磨加工物K的用途等相应地形成为任意的形状。
作为研磨构件10的材质,能够任意地使用最适于对端部KE进行研磨的材质。例如,在使用树脂作为研磨构件10的材质的情况下,能够使用任意的合成树脂。作为其例子,可列举出:热固性树脂(酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺等)、热塑性树脂(聚乙烯、聚丙烯、丙烯树脂、聚酰胺、聚碳酸酯等)。另外,也可以是织物、无纺布、无纺布的树脂加工品、合成皮革或这些材质的复合品,研磨构件10的研磨面的硬度优选为以肖氏A 硬度计为5以上。肖氏A硬度为5以上是指:将作为被测量硬度的待测体的具有研磨面的研磨构件10在湿度20%~60%的干燥状态下在室温下放置60分钟以上,之后以JIS K6253为基准使用橡胶硬度计(A型)测得该研磨面的硬度为5以上。若肖氏A硬度为5以上,则能够适当地加工被研磨加工物K的表面,此外,能够抑制研磨构件10的研磨面在短时间的研磨过程中变形。
此外,研磨构件10的研磨面的肖氏A硬度更优选为40以上,进一步优选为70~95,特别优选为70~85。
另外,在使用金属作为研磨构件10的材质的情况下,能够使用镁、铝、钛、铁、镍、钴、铜、锌、锰或者以上述一种金属为主要成分的合金。
此外,作为研磨构件10的材质,在使用树脂或金属的情况下,研磨构件 10也可以具有磨粒。所使用的磨粒的种类没有特别限制,能够使用氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化铈、氧化镁、氧化钙、氧化钛、氧化锰、氧化铁、氧化铬等金属氧化物颗粒、碳化硅等碳化物、其他氮化物、硼化物、金刚石等。
另外,在使用陶瓷作为研磨构件10的材质的情况下,作为材质,除了陶瓷器、玻璃之外,能够使用硅、铝、锆、钙、钡等的氧化物、氮化物、硼化物、碳化物等,氧化铝、氧化锆、氧化硅、碳化硅、氮化硅、氮化硼等。
另外,被研磨加工物K的材质也能够使用任意的材料。例如,在使用树脂作为被研磨加工物K的材质的情况下,能够使用任意的合成树脂。作为其例子,可列举出:热固性树脂(酚醛树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺等)、热塑性树脂(聚乙烯、聚丙烯、丙烯树脂、聚酰胺、聚碳酸酯等)。
另外,在使用陶瓷作为被研磨加工物K的材质的情况下,除了陶瓷器、玻璃、精制陶瓷之外,能够使用硅、铝、锆、钙、钡等的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物等。
另外,在使用金属作为被研磨加工物K的材质的情况下,能够使用镁、铝、钛、铁、镍、钴、铜、锌、锰或者以上述一种金属为主要成分的合金等。
另外,关于被研磨加工物K的具体的用途也是任意的。能够将例如轮子、轴、容器、壳体(外壳,罩等)、框(框架等)、球、金属丝、装饰品等作为被研磨加工物K的用途。
如图2所示,研磨构件10以能够拆卸的方式固定于圆盘状的平台20的上表面。在平台20的中心部下表面固定有第1马达21的旋转轴。若驱动第1马达 21进行旋转,则平台20和研磨构件10一同旋转。通过将第1马达21设置在研磨构件10和平台20的下方,自下方使配置于平台20上表面的研磨构件10连同该平台20一起旋转,由此,能够获得轴振动等较少的稳定的研磨构件10的旋转,因此能够进行更高精度的加工。
在研磨构件10的径向上的外周面设有研磨面11,该研磨面11具有沿周向延伸的槽状的曲面形状。该研磨面11的曲面形成为与被研磨加工物K的端部 KE的形状(被研磨部的形状)相匹配的形状。也就是说,研磨面11的曲率与端部KE的曲率相同。
被研磨加工物K以能够拆卸的方式由固定台32保持。固定台32固定于第2 马达30的旋转轴31。第2马达30安装于能使该第2马达30沿与研磨构件10的旋转轴正交的方向(图1和图2所示的箭头X方向)往复移动的马达移动机构33。若利用该马达移动机构33使第2马达30移动,则第2马达30、旋转轴31、固定台32以及被研磨加工物K成为一体地向与研磨构件10的旋转轴正交的方向移动。通过利用这样的马达移动机构33使第2马达30移动,从而将被研磨加工物K的端部KE按压于研磨面11。然后,以适当的方式向端部KE与研磨面11 之间的接触部供给加工液等并使第1马达21和第2马达30以规定的旋转速度进行驱动,由此,对具有曲面形状的端部KE进行研磨加工。此外,在将被研磨加工物K的端部KE按压于研磨面11时,对按压力进行调整,以便施加预先设定的规定压力。
对于加工液的供给,能够从外部向端部KE与研磨面11之间的接触部直接供给加工液。或者,也可以是,使回转接头(rotary joint)等加工液供给机构处于研磨构件10与第1马达21之间的连接部。然后,能够自该加工液供给机构向研磨构件10的内部供给加工液,并将供给到研磨构件10内部的加工液经由形成于研磨构件10内部的供给路径供给到上述接触部。如此通过自研磨构件10的内部朝向接触部供给加工液,能够高效地供给加工液。另外,为了效率良好地使用加工液,若在研磨构件10的周围设置罩并具有用于提高加工液的回收效率的回收装置则更好。
对于上述加工液的种类,能够根据被研磨加工物K、研磨构件10的材质而使用适当的种类。具体而言,能够使用切削用加工液、磨削用加工液、研磨材料、抛光剂、化学机械研磨用研磨液等。加工液也可以含有磨粒。所使用的磨粒的种类并没有特别限定,能够使用氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化铈、氧化镁、氧化钙、氧化钛、氧化锰、氧化铁、氧化铬等金属氧化物颗粒、碳化硅等碳化物、氮化物、硼化物、金刚石等。
例如,加工液中的磨粒的含有量优选为1质量%以上,更优选为2质量%以上。另外,加工液中的磨粒的含有量优选为50质量%以下,更优选为40质量%以下。
加工液中的磨粒的平均二次粒径优选为0.1μm以上,更优选为0.3μm以上。随着磨粒的平均二次粒径变大,加工液有助于提高加工速度。
另一方面,加工液中的磨粒的平均二次粒径优选为20μm以下,更优选为5μm以下。随着加工液中的磨粒的平均二次粒径变小,能够更均匀地研磨被研磨加工物K的表面。顺便说一句,磨粒的平均二次粒径指的是,使用例如堀场制作所制造的“LA-950”等激光衍射散射式粒径分布测量装置所测得的体积平均粒径等。
在上述加工液中,根据需要,也可以进一步含有pH调节剂、蚀刻剂、氧化剂、水溶性聚合物、共聚物、其盐、衍生物、防腐蚀剂、螯合剂、分散助剂、防腐剤、防霉剂等其它成分。
作为所述pH调节剂的例子,能够使用公知的酸、碱或它们的盐。作为能够用作pH调节剂的酸的例子,例如可列举出:盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸、硼酸、碳酸、次磷酸、亚磷酸和磷酸等无机酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、2-甲基丁酸、正己酸、3,3-二甲基丁酸、2-乙基丁酸、4-甲基戊酸、正庚酸、2-甲基己酸、正辛酸、2-乙基己酸、苯甲酸、乙醇酸、水杨酸、甘油酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、马来酸、邻苯二甲酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸、乳酸、二甘醇酸、2-呋喃羧酸、2,5-呋喃二羧酸、3-呋喃羧酸、2-四氢呋喃羧酸、甲氧基乙酸、甲氧基苯基乙酸以及苯氧基乙酸等有机酸。
作为能够用作pH调节剂的碱的例子,可列举出:脂肪族胺、芳香族胺等胺、氢氧化季铵等有机碱、氢氧化钾等碱金属的氢氧化物、碱土金属的氢氧化物以及氨等。
另外,也可以使用所述酸的铵盐、碱金属盐等盐代替所述酸或与所述酸组合来作为pH调节剂。需要说明的是,这样的pH调节剂是用于将加工液的 pH值调整到因被研磨加工物K的种类而异的最适值。
作为上述蚀刻剂的例子,可列举出:硝酸、硫酸、磷酸等无机酸;乙酸、柠檬酸、酒石酸、甲磺酸等有机酸;氢氧化钾、氢氧化钠等无机碱;氨、胺、季铵氢氧化物等有机碱等。
作为所述氧化剂的例子,可列举出:过氧化氢、过乙酸、过碳酸盐、过氧化尿素、高氯酸盐、过硫酸盐等,除此以外,还可列举出硫酸、硝酸、磷酸等含氧酸以及其盐等。
作为所述水溶性聚合物、共聚物、其盐、衍生物的例子,可列举出:聚丙烯酸盐等聚羧酸、聚磺酸、聚苯乙烯磺酸等聚磺酸、黄原胶、藻酸钠等多糖类;羟乙基纤维素、羧甲基纤维素等纤维素衍生物;聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、山梨糖醇酐单油酸酯、具有单种或多种氧化烯单元的氧化烯系聚合物、非离子性表面活性剂、阴离子性表面活性剂等。作为非离子性表面活性剂的例子,可列举出:聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、山梨糖醇酐单油酸酯、具有单种或多种氧化烯单元的氧化烯系聚合物等。作为阴离子性表面活性剂的例子,例如可列举出:烷基磺酸系化合物、烷基苯磺酸系化合物、烷基萘磺酸系化合物、甲基牛磺酸系化合物、烷基二苯基醚二磺酸系化合物、α-烯烃磺酸系化合物、萘磺酸缩合物、磺基琥珀酸二酯系化合物等。
作为所述防腐蚀剂的例子,可列举出:胺类、吡啶类、四苯基鏻盐、苯并三唑类、三唑类、四唑类、苯甲酸等单环化合物、具有稠环的多环化合物、杂环式化合物等。
作为所述螯合剂的例子,可列举出:葡糖酸等羧酸系螯合剂、乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺等胺系螯合剂、乙二胺四乙酸、氨三乙酸 (nitrilotriacetic acid)、羟乙基乙二胺三乙酸、三亚乙基四胺六乙酸、二亚乙基三胺五乙酸等多胺多羧酸系螯合剂、2-氨基乙基膦酸、1-羟基乙叉基-1,1- 二膦酸、氨基三(亚甲基膦酸)、乙二胺四(亚甲基膦酸)、二亚乙基三胺五 (亚甲基膦酸)、乙烷-1,1-二膦酸、乙烷-1,1,2-三膦酸、甲烷羟基膦酸、1-膦酸基丁烷-2,3,4-三羧酸等有机膦酸系螯合剂、苯酚衍生物、1,3-二酮等。
作为所述分散助剂的例子,可列举出焦磷酸盐、六偏磷酸盐等缩合磷酸盐等。
作为所述防腐剂的例子,可列举出次氯酸钠等。
作为所述防霉剂的例子,可列举出噁唑烷-2,5-二酮等噁唑啉等。
顺便说一句,若在能够适当地维持研磨精度的范围内尽可能地增大研磨构件10的直径,则能够在研磨构件10的外周面同时对多个被研磨加工物K的端部KE进行研磨,因此能够提高生产率。另外,若尽可能地增大研磨构件 10的直径,则即使研磨构件10的旋转速度相同,也能够在外周获得较大的线速度,因此,在进行研磨加工时,即使使研磨构件10的旋转速度较低,也能够获得足够的线速度。因此,例如能够抑制加工液的飞散等。
如之前的图1所示,在研磨构件10的径向的外周面附近的、与研磨面11 相对的位置设有接触机构40。
在该接触机构40设有工具41。该工具41呈棒状且其顶端的加工部具有与端部KE的形状相同的形状,更详细而言具有与端部KE的曲率相同的曲率。而且,工具41能够作为用于将研磨面11加工成与端部KE的形状相匹配的形状的形状加工用切削工具,或作为用于将研磨面11修正为与端部KE的形状相匹配的形状的表面修正用工具发挥功能。此外,作为工具41的材质,能够选择最适于对研磨面11进行加工或修正的材质。另外,被研磨加工物K的端部KE 的形状和工具41的形状不必完全相同,在实用上不产生问题的前提下,彼此的形状也可以稍微不同。
在上述接触机构40还设有:保持部42,工具41以能够拆卸的方式固定于该保持部42;以及移动机构43,其用于使保持部42沿与研磨构件10的旋转轴正交的方向(图1所示的箭头M方向)往复移动。此外,作为移动机构43的动力源,能够使用电力、液压等。另外,通过利用具备CPU、RAM以及ROM 等的控制装置进行的自动驱动、对研磨装置进行操作的操作者的开关操作等来对接触机构40进行驱动。
图3和图4示出接触机构40的动作方式。
如图3所示,若利用接触机构40使保持部42朝向研磨构件10的旋转中心 (沿箭头M1的朝向)移动,则工具41与研磨面11相接触。更详细而言,将工具41按压于研磨面11。
在将工具41按压于研磨面11时,能够进行恒定压力加工,但更优选的是,进行恒定尺寸加工(以恒定尺寸切入的加工)。恒定压力加工是主要为了提高表面粗糙度而使用的加工方法,是以恒定的按压力将工具41按压于研磨面 11并对研磨面11进行研磨的加工方法。另一方面,恒定尺寸加工是主要为了对形状进行精加工而使用的加工方法,是使工具41以恒定的尺寸切入研磨面 11并对研磨面11进行磨削的加工方法。如上所述,由于恒定尺寸加工适合于对形状进行精加工的加工,因此,适合于使用工具41对研磨面11的形状进行修正或加工时的加工方法,与进行恒定压力加工的情况相比,能够精度良好地对形状进行修正、加工。
此外,作为使用工具41对研磨面11的形状进行修正或加工时的加工方法,还能够进行上述恒定压力加工,在该情况下,例如能够进行以提高被研磨加工物K的表面粗糙度的精度为目的的加工,能够主要进行适于工具41作为表面修正用工具对研磨面11进行修正时的加工。
如图4所示,若利用接触机构40使保持部42向离开研磨构件10的旋转中心的方向(沿箭头M2的朝向)移动,则工具41离开研磨面11。
工具41基本上配置在离开研磨面11的图4的位置。并且,每经过规定周期例如在研磨时间的累积值超过了预先设定的值的情况下,或在操作者操作了开关的情况下,在驱动研磨构件10而使研磨构件10旋转的状态下,使工具 41向与研磨面11相接触的图3的位置移动。
此外,在工具41处于接触于研磨面11的状态时,可以向工具41与研磨面 11之间的接触部供给水、加工液。在该情况下,能够对利用工具41对研磨面 11的加工或修正进行辅助、对接触部进行冷却。
对于所使用的加工液的种类,能够根据形状加工用切削工具或表面修正用工具的种类,或者根据研磨构件的材质来任意地选择适当的种类。例如,在使用切削加工用工具的情况下,能够使用切削加工用的加工液。在使用带固定磨粒的加工工具的情况下,能够使用磨削加工用加工液。在使用硬质的刷子的情况下,能够使用清洗液等。
根据以上说明的本实施方式,能够获得以下的作用效果。
(1)研磨装置具备研磨构件10,其中,研磨构件10具有呈与被研磨加工物K的端部KE的形状相匹配的形状的研磨面11。因而,即使被研磨加工物 K的端部KE是与平面状不同的形状即曲面形状,也能够对该端部KE进行研磨。
(2)研磨装置具备:工具41,其具有与端部KE的形状相同的形状,用于将研磨面11修正或加工成为与端部KE的形状相匹配的形状;以及接触机构 40,其用于使工具41接触于研磨面11。因而,如之前的图3所示,通过将具有与被研磨加工物K的端部KE的形状相同的曲率的工具41的形状复制到工具41所接触的研磨面11上,从而能够将研磨面11修正或加工成为与被研磨加工物K的端部KE的形状相匹配的形状。
如上所述,研磨构件10的研磨面11成为与被研磨加工物K的端部KE的形状相匹配的形状,但该研磨面11的形状和工具41的形状成为一个为凹、另一个为凸的关系。因此,能够易于对与平面状不同的形状即曲面形状的研磨面 11进行形状加工或形状修正。
(3)每经过规定周期利用接触机构40使工具41接触于研磨面11。因而,每经过规定周期对研磨面11进行修正,由此能够长期维持对被研磨加工物K 的端部KE进行研磨时的研磨精度。
此外,上述实施方式还能够在如下那样变更后实施。
·也可以是,在对被研磨加工物K进行研磨的空暇时间,利用上述工具 41对研磨面11进行修正,或者使用被研磨加工物K的研磨过程中的一部分时间或全部时间与研磨同时地利用所述工具41对研磨面11进行修正。
·上述形状加工用切削工具指的是能够对研磨构件的研磨面适当地进行加工的工具,只要其具有硬度比所述研磨构件的研磨面的硬度高的加工部即可,并不受特别限制,作为具体例,能够使用研磨球、电镀砂轮等带固定磨粒的加工工具、以及端铣刀、车刀等切削加工用工具。
此外,在使用上述电镀砂轮的情况下,在对研磨构件10的研磨面11进行切削时,存在磨粒脱落而将被研磨加工物K的表面划伤的情况。在利用研磨构件10对被研磨加工物K进行研磨的过程中,一并利用电镀砂轮对研磨面11 进行磨削的情况下,需要特别注意这样的划伤。因此,通过对电镀砂轮的表面进行涂布硬质层的处理、例如涂布DLC(类金刚石镀膜)等,从而能够抑制上述磨粒的脱落,由此能够抑制上述那样的划伤的产生。
·上述表面修正用工具指的是能够调整研磨构件的表面或将附着于表面的污垢、附着物等去除的工具,作为具体例,能够使用所述带固定磨粒的加工工具、硬质的刷子等。
·如图5所示,作为以形状加工用切削工具或表面修正用工具发挥功能的工具41,也可以使用旋转式的刀具,该刀具在外周具有刀刃,该刀刃具有与被研磨加工物K的端部KE的形状相同的形状,能将研磨面11修正为与端部 KE的形状相匹配的形状。
图5示出该变形例中的研磨装置的概略结构。如该图5所示,在研磨构件 10的径向上的外周面附近的、与研磨面11相对的位置设有接触机构60。在该接触机构60设有上述那样的刀具50和用于使刀具50的旋转轴沿与研磨构件 10的旋转轴正交的方向(图5所示的箭头M方向)往复移动的移动机构。并且,若利用接触机构60使刀具50朝向研磨构件10的旋转中心(沿箭头M1的朝向)移动,则如图5中的双点划线所示,刀具50的刀刃接触于研磨面11。另一方面,若利用接触机构60使刀具50向离开研磨构件10的旋转中心的方向 (沿箭头M2的朝向)移动,则刀具50的刀刃离开研磨面11。在这样的变形例中,研磨面11的形状和刀具50的刀刃的形状也成为一个为凹、另一个为凸的关系,因此,能够易于对与平面状不同的形状即曲面形状的研磨面11进行形状修正。
·作为以形状加工用切削工具或表面修正用工具发挥功能的工具,也可以使用与上述工具41不同的工具。下面,说明几个这样的变形例。
图6所示的圆筒状的形状加工用切削工具200在周向上隔开间隔地设有多个沿该形状加工用切削工具200的轴线方向延伸的切削刃210。切削刃210 的位于形状加工用切削工具200的顶端部210a的部分的外形形状具有与端部 KE的曲率相同的曲率。在使用这样的形状加工用切削工具200来替代工具41 的情况下,通过一边使形状加工用切削工具200旋转一边使顶端部210a接触于研磨面11,从而能够将研磨构件10的研磨面11加工成为与端部KE的形状相匹配的形状。
图7的(A)和图7的(B)所示的另一形状加工用切削工具300呈平板状,其顶端部310成为具有与端部KE的曲率相同的曲率的圆形状的切削刃。另外,如图7的(B)所示,形状加工用切削工具300的厚度随着朝向顶端部310 去而变薄。在使用这样的形状加工用切削工具300来替代工具41的情况下,通过一边使形状加工用切削工具300旋转一边使顶端部310接触于研磨面11,也能够将研磨构件10的研磨面11加工成为与端部KE的形状相匹配的形状。此外,可以将这样的平板状的形状加工用切削工具300多个组合使用,例如可以将多个形状加工用切削工具300以60°、90°这样的一定的角度相互交叉地组合起来。
图8所示的另一圆筒状的表面修正用工具400在其顶端部具有硬质的刷子410。该刷子410的顶端形状在整体上呈半球形状,该半球形状的曲率与端部KE的曲率大致相同。在使用这样的表面修正用工具400来替代工具41的情况下,通过一边使表面修正用工具400旋转一边使刷子410接触于研磨面11,从而能够将研磨构件10的研磨面11修正为与端部KE的形状相匹配的形状。
·在上述实施方式中,将预先设有曲面状的研磨面11的研磨构件10固定于平台20。然而,由于能够使用形状加工用切削工具来形成研磨面11的形状,因此,例如,也可以是,准备不具有呈与被研磨部的形状相匹配的形状的面的研磨构件,使用形状加工用切削工具来形成与被研磨加工物的被研磨部的形状相匹配的形状的研磨面。作为该一个例子,也可以是,如图9~图11所示,通过使研磨构件10A的具有与被研磨加工物K的端部KE的形状不同的形状的外周面接触于工具41,从而形成与端部KE的形状相匹配的形状的研磨面11。
更详细而言,如图9所示,将径向上的外周面呈平面状的研磨构件10A 固定于平台20。然后,如图10所示,通过利用接触机构40使保持部42朝向研磨构件10A的旋转中心(沿箭头M1的朝向)移动,从而使工具41接触于研磨构件10A的径向上的外周面。更详细而言,将工具41按压于研磨构件10A的径向上的外周面。通过该工具41的按压,从而在原来为平面状的研磨构件10A 的外周面上形成上述研磨面11。此外,在形成这样的研磨面11时,也期望供给上述加工液。并且,在形成研磨面11之后,如图11所示,通过利用接触机构40使保持部42向离开研磨构件10A的旋转中心的方向(沿箭头M2的朝向) 移动,从而使工具41离开研磨面11。
根据该变形例,能够在研磨装置上形成与被研磨加工物K的端部KE的形状相匹配的形状的研磨面11。因此,与将预先形成有呈同被研磨加工物K的端部KE的形状相匹配的形状的研磨面11的研磨构件10安装于研磨装置的情况相比,能够高精度地形成研磨面11的形状。另外,能够节省事先准备形成有研磨面11的研磨构件10所需的劳力和时间。
·如图12所示,在直线状的棒材70的沿长边方向延伸的一侧面设置具有与上述研磨面11同样的形状的研磨面71。此外,作为棒材70的材质,能够选择任意的材质。例如,优选的是,使用易于进行弯曲加工的材质,例如合成树脂、黄铜等。
并且,如图13所示,将棒材70以研磨面71朝向外侧的方式缠绕在圆盘80 的周围,利用适当的方法将缠绕后的棒材70固定于圆盘80,从而制成包括棒材70和圆盘80的研磨构件。利用这样的方式,也能够形成与上述研磨构件10 同样的研磨构件。此外,圆盘80的材质也能够任意选择。能够使用例如金属、陶瓷等,但优选的是,尽可能为轻型的材质。
顺便说一句,在之前的图12和图13所示的变形例中,在棒材70上设置研磨面71之后,将该棒材70缠绕于圆盘80,但取而代之,也可以是,将例如直线状的棒材70缠绕于圆盘80,之后在该棒材70上设置研磨面71。
根据这样的变形例,在例如研磨面71发生磨损等情况下,能够仅更换设有该研磨面71的棒材70,因此,与上述那样的研磨构件10相比,能够抑制更换成本等。另外,在对多种被研磨部的形状不同的被研磨加工物K进行研磨的情况下,通过更换棒材70,能够容易应对这样的被研磨部的形状的差异。
·也可以是,如图14所示,在圆盘状的研磨构件90的径向上的外周面设置与沿周向延伸的上述研磨面11同样的曲面91,通过在该曲面91上粘贴其他构件或形成涂层来设置研磨面。例如,也可以是,如图15和图16所示,在形成于研磨构件90的径向外周面的曲面91上粘贴成为研磨面的带状的无纺布 100。在该情况下,通过更换无纺布100,能够使研磨面恢复到新品的状态。因此,例如,作为研磨构件90的材质,优选的是,使用耐久性较高的材质、例如不锈钢等金属。但是,研磨构件90的材质能够任意选择。例如,也可以是,利用金属来制作研磨构件90,对曲面91实施用于形成研磨面的树脂涂布。另外,也可以是,利用陶瓷来制作研磨构件90,对曲面91实施用于形成研磨面的树脂涂布。
·将研磨构件10设置在了平台20的上表面,但也可以是,省略平台20,将第1马达21的旋转轴直接固定于研磨构件10的中心。
·通过使马达移动机构33进行驱动来将端部KE按压于研磨面11,但也可以额外设置用于将端部KE按压于研磨面11的机构。
·使研磨构件10进行旋转,但也可以使研磨构件10以直线状往复移动。
·对被研磨加工物K的端部KE进行了研磨,但被研磨部并不限定于这样的端部,也可以为其他部位。
·被研磨加工物K的端部KE的形状也可以为曲面以外的非平面状,例如,也可以为图17所示的三角形或图18所示那样的大致三角形的、顶部带圆角的形状。另外,被研磨加工物K的端部KE的形状也可以为图19所示的阶梯形或图20所示那样的大致阶梯形的、角部带圆角的形状。另外,如图21所示,端部KE也可以为朝向被研磨加工物K的内侧凹陷的曲面形状。另外,端部KE 也可以为包括多个曲率的曲面或在局部设有直线部的曲面。在这些变形例中,也能够通过使研磨构件10的研磨面11为与被研磨加工物K的端部KE的形状(被研磨部的形状)相匹配的形状,对端部KE进行研磨。
·如之前的图2等所示,在上述实施方式中,通过将被研磨加工物K沿与研磨构件10的旋转轴正交的方向(图2等所示的箭头X方向)按压于研磨面11,从而对被研磨加工物K的端部KE进行了研磨。在该情况下,虽然能够对如此被按压了的端部KE进行研磨,但在研磨时未太对被研磨加工物K的上表面和下表面、也就是被研磨加工物K的同与研磨构件10的旋转轴正交的平面平行的两个面施加压力,因此可能无法对该两个面充分地进行研磨加工。
因此,首先,利用树脂等那样具有某种程度的弹性且能弹性变形的材质来形成研磨构件10。然后,如图22所示,使研磨面11的在与研磨构件10的旋转轴平行的方向(图22所示的箭头Y方向)上的宽度H1比加工前的被研磨加工物K的厚度T1(即被研磨加工物K的上表面KU与下表面KD之间的长度) 小规定量α。如此一来,利用弹性体形成研磨构件10,在使研磨面11的形状比被研磨加工物K的形状小的变形例中,能够取得以下的效果。
如图23所示,根据该变形例,在将被研磨加工物K按压于研磨构件10而对被研磨加工物K进行研磨时,来自与上述规定量α相应地弹性变形后的研磨构件10的按压力F施加于被研磨加工物K的上表面KU和下表面KD。因而,能够取得如下这样的效果,即:在研磨被研磨加工物K时,不仅能够研磨端部 KE还能够同时研磨上表面KU和下表面KD。此外,由于上述规定量α越大则研磨被研磨加工物K时的研磨构件10的弹性变形量变得越大,因此通过对该规定量α进行最优化,能够对施加于被研磨加工物K的上表面KU和下表面KD 的按压力F进行最优化。
另外,根据需要对将被研磨加工物K的端部KE按压于研磨面11力和施加于被研磨加工物K的上表面KU和下表面KD的按压力F进行调整,能够适当地加工被研磨加工物K。
附图标记说明
10、10A、90、研磨构件;11、研磨面;20、平台;21、第1马达;30、第2马达;31、旋转轴;32、固定台;33、马达移动机构;40、接触机构; 41、工具;42、保持部;43、移动机构;50、刀具;60、接触机构;70、棒材;71、研磨面;80、圆盘;91、曲面;100、无纺布;200、形状加工用切削工具;210、切削刃;210a、顶端部;300、形状加工用切削工具;310、顶端部;400、表面修正用工具;410、刷子;K、被研磨加工物;KE、(被研磨加工物的)端部;KU、(被研磨加工物的)上表面;KD、(被研磨加工物的)下表面。
Claims (6)
1.一种研磨构件的加工方法,其特征在于,
在该研磨构件的加工方法中,使具有与被研磨加工物的被研磨部的形状相同的形状的形状加工用切削工具接触于具有研磨面的研磨构件的所述研磨面,所述研磨构件由树脂形成,或者由织物、无纺布、无纺布的树脂加工品、合成皮革或这些材质的复合品形成,所述研磨面呈与所述被研磨部的形状相匹配的曲面状,
所述研磨构件通过将能够更换的棒材缠绕于圆盘而构成,
所述形状加工用切削工具用于将所述棒材的外周面加工成与所述被研磨部的形状相匹配的曲面状来作为所述研磨面。
2.根据权利要求1所述的研磨构件的加工方法,其中,
所述曲面状的研磨面由多个曲率构成,或者在局部具备直线部。
3.根据权利要求1或2所述的研磨构件的加工方法,其中,
所述形状加工用切削工具通过恒定尺寸加工来将所述研磨面加工成与所述被研磨部的形状相匹配的曲面状。
4.一种研磨构件的修正方法,其特征在于,
在该研磨构件的修正方法中,使具有与被研磨加工物的被研磨部的形状相同的形状的表面修正用工具接触于具有研磨面的研磨构件的所述研磨面,所述研磨构件由树脂形成,或者由织物、无纺布、无纺布的树脂加工品、合成皮革或这些材质的复合品形成,所述研磨面呈与所述被研磨部的形状相匹配的曲面状,
所述研磨构件通过将能够更换的棒材缠绕于圆盘而构成,
所述表面修正用工具用于将所述棒材的外周面修正为与所述被研磨部的形状相匹配的曲面状来作为所述研磨面。
5.根据权利要求4所述的研磨构件的修正方法,其中,
所述曲面状的研磨面由多个曲率构成,或者在局部具备直线部。
6.根据权利要求4或5所述的研磨构件的修正方法,其中,
所述表面修正用工具通过恒定压力加工来将所述研磨面修正成与所述被研磨部的形状相匹配的曲面状。
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