CN105829022B - 抛光垫、抛光设备、抛光方法以及包括用该抛光方法抛光的物体的制品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于利用单个抛光设备来实现多种类型的抛光的抛光垫。根据一个实施方案的抛光垫包括：面向抛光构件和支撑构件中的一者的第一外层；面向抛光构件和支撑构件中的另一者的第二外层；定位在第一外层与第二外层之间的内层；以及形成于第二外层中、内层能够进入的多个空间。内层的硬度既低于第一外层的硬度又低于第二外层的硬度。

Description

抛光垫、抛光设备、抛光方法以及包括用该抛光方法抛光的物 体的制品

背景技术

本发明涉及抛光垫、抛光设备、抛光方法以及包括用该抛光方法进行抛光的物体的制品。

用于抛光金属材料等的抛光设备通常已为人所知。例如，具有抛光盘或抛光轮的抛光设备已得到普遍应用。未经审查的英国专利公布813963描述了用于支撑抛光带以及对工件施用抛光带的接触元件。该接触元件包含一系列具有锯齿状形状的脊状段，并且用比脊状段更柔软的材料填满将各个脊状段间隔开的凹槽。美国专利7,824,248描述了轨道磨砂机的驱动设备，该驱动设备通过使驱动轴围绕旋转轴的轴芯进行与旋转轴的旋转成比例的偏心移动而致使基板进行轨道运行，驱动轴相对于从设置在驱动部分的驱动源延伸的旋转轴偏心，驱动源的一端可旋转地连接到旋转轴，基板通过支撑柱支撑在驱动部分上，支撑柱由弹性件构成并固定到驱动轴的另一端。

发明内容

能够用单个抛光设备(换言之，例如，一个抛光盘或环状抛光带)执行各种类型的抛光操作是有用的。例如，另一种有用的情况是，能够通过以相对较高的压力将抛光表面压向物体而对工件表面进行集中抛光，同时通过以相对较低的压力将抛光表面压向物体而对工件表面进行精加工。为了能用单个抛光设备实现众多类型的抛光，可以考虑在抛光表面的背面设置缓冲材料。然而，仅仅通过采用常规可购得的缓冲材料难以获得所期望的抛光效果。因此，存在对如上所述用单个抛光设备实现多种类型的抛光的需要。

根据本发明一个方面的抛光垫包括：面向抛光构件和支撑构件中的一者的第一外层；面向抛光构件和支撑构件中的另一者的第二外层；设置在第一外层与第二外层之间的内层；以及形成于第二外层上且内层能够进入的多个空间，其中内层的硬度既低于第一外层的硬度又低于第二外层的硬度。

在该方面，当抛光期间向抛光构件施加压力时，柔软内层的一部分由于压力而进入空间中。在以空间没有被内层完全填满的压力程度(即，较低压力)下将抛光构件施加到物体上时，由于内层充当压力的缓冲，因此可以通过将抛光构件轻轻施加到工件表面而对表面进行精加工。另一方面，在以单个空间被内层填满的压力程度(即，较强压力)下将抛光构件施加到物体上时，由于内层几乎完全压扁并且基本上不充当压力的缓冲，因此通过将几乎所有压力转移到抛光构件上来对工件表面进行集中抛光。这样，通过提供柔软内层进入外层的空间，可以用单个抛光设备实现多种类型的抛光。

根据本发明的一个方面，可以用单个抛光设备实现多种类型的抛光。

附图说明

图1是根据一个实施方案的抛光垫的透视图。

图2是示出根据该实施方案的抛光垫的实施例的分解透视图。

图3是示出根据该实施方案的抛光垫的另一实施例的分解透视图。

图4是示出该抛光垫中空间的另一实施例的透视图。

图5是示出该抛光垫中空间的另一实施例的透视图。

图6是示出该抛光垫中空间的另一实施例的透视图。

图7是示出该抛光垫中空间的另一实施例的透视图。

图8是示出该抛光垫中空间的另一实施例的透视图。

图9是示出该抛光垫中空间的另一实施例的透视图。

图10是示出该抛光垫中空间的另一实施例的透视图。

图11是具有根据该实施方案的抛光垫的便携式研磨机的图示。

图12是示出在便携式研磨机中附接抛光垫的分解透视图。

图13是具有根据该实施方案的抛光垫的抛光轮的透视图。

图14是示出在抛光轮中附接抛光垫的分解透视图。

图15是具有根据该实施方案的抛光垫的单动磨砂机的图示。

图16是具有根据该实施方案的抛光垫的双动磨砂机的图示。

图17是示出在单动磨砂机或双动磨砂机中附接抛光垫的分解透视图。

图18是示意性地示出通过按压改变根据该实施方案的抛光垫的状态的横截面。

图19是示出工作例和比较例的抛光量和表面光洁度的结果的表格。

具体实施方式

现在将结合附图对本发明的实施方案进行更详细的描述。在附图描述中，相同或等效元件用相同的符号标记并且不再赘述。

首先，使用图1至图10描述根据一个实施方案的抛光垫10的结构。抛光垫10是设置在抛光构件与支撑构件之间的制品，抛光构件和支撑构件都是抛光设备的组成部件。一般来讲，抛光的目的不限于一个，例如包括各种类型的抛光，诸如削去物体表面(工件表面)的一大块以及对该表面进行精加工。抛光垫10用于与单个抛光设备一起实现多种类型的抛光。

在本文中需注意，本说明书中的术语“抛光”是也包括研磨的概念。此外，本说明书中的术语“抛光构件”是具有与物体表面接触的抛光表面的部件。另外，本说明书中的术语“支撑构件”是抛光期间直接或间接支撑抛光构件和抛光垫10的部件。

图1所示的抛光垫10包括至少三层。具体地，抛光垫10包括：面向抛光构件和支撑构件中的一者的第一外层11，面向抛光构件和支撑构件中的另一者的第二外层12，以及设置在两个外层之间的内层13。第一外层11、第二外层12和内层13都是平坦的层，这三层通过粘合剂层叠。这些层中每一层的厚度可依据抛光构件的尺寸以及抛光设备的类型和尺寸等确定。

第一外层11和第二外层12例如由天然橡胶或合成橡胶(例如，聚氨酯橡胶或氯丁橡胶)作为主要原材料制成。另一方面，内层13是例如由天然橡胶或合成橡胶制成的泡沫体。考虑到缓冲性能和内层13的弹性，作为泡沫体时，闭孔泡沫比开孔泡沫更优选。然而，当然可以使用开孔泡沫型的泡沫体。或者，内层13的主要原材料可以是硬度低于第一外层和第二外层12的天然橡胶或合成橡胶。

内层13的硬度既低于第一外层11的硬度又低于第二外层12的硬度。根据橡胶硬度的测量标准“硫化橡胶和热塑性橡胶硬度测定(Determination of Hardness ofVulcanized Rubber and Thermoplastic Rubber，JIS K 6253，2012版)”测量每层的硬度。例如，当内层13为硬度难以通过A型硬度计测量的柔软材料时，内层13的硬度通过E型硬度计测量。只要满足上述关系，内层13和两个外层的硬度不限于任何特定数值。例如，根据A型硬度计，第一外层11和第二外层12的硬度可以是70，根据E型硬度计，内层13的硬度可以是5。或者，根据A型硬度计，第一外层11和第二外层12的硬度可以是50，根据E型硬度计，内层13的硬度可以是10。注意，第一外层11和第二外层12的硬度可以不同。

两个外层中的一层(本说明书中的第二外层12)上形成有多个空间14。空间14可以是从第二外层12的一个表面贯穿相对表面的孔(没有底部的空间)14a，如图2所示。或者，空间14可以是形成于第二外层12的一个表面上的凹陷部(带有底部的空间)14b，如图3所示。在所有情况下，具有布满第二外层12的表面的空间14的开口断面的表面与内层13结合。

在图2和图3中，圆形空间14以交错的方式布置；然而空间14的形状和布置方式不限于此。这些空间的一些修改实施例在图4至图10中示出。注意，在图4至图9的修改实施例中，这些空间是通孔；然而，这些空间当然可以是凹陷部。这些空间在图10的修改实施例中是凹陷部。

在图4中，三角形空间14以交错的方式布置，在图5中，正方形空间14以交错的方式布置。交错的布置自然并不重要，例如，空间14可以按网格图案布置。在图6至图10中，单个空间为狭缝。在图6中，沿着第二外层12的一面延伸的空间14以交错的方式布置。在图7中，从第二外层12的一面延伸的空间14对齐与该面正交的一面。在图8中，相对于第二外层12的外边缘倾斜延伸的空间14对齐。在图9中，折线形状的空间14对齐。在图10中，相对于第二外层12的外边缘倾斜延伸的空间14以网状形式布置。空间14的形状自然不限于这些实施例。例如，可以考虑诸如六角形、星形、椭圆、波浪形、弧形和扇形等各种形状。

不同形状的空间14可以混合存在于一个第二外层12上。例如，三角形空间14可与正方形空间14混合，或者圆形空间14可与狭缝形空间14混合。此外，通孔和凹陷部可混合存在于一个第二外层12上。此外，一个第二外层12中的各个空间14可以大小不同。例如，直径为1cm的圆形空间14可与直径为2cm的圆形空间14混合。

空间14的区域对整个第二外层12的比率(即孔隙率)不受限制。孔隙率可以例如在50％至80％的范围内。由于也可存在一个第二外层中的空间14的形状或大小不同的情况，因此孔隙率可根据作为计算目标的区域的位置而改变。例如，一个第二外层12中外围段附近的孔隙率可能为50％，而中心附近的孔隙率可能为70％。

接下来，通过图11至图14示出抛光垫10的应用实施例。图11和图12是将抛光垫10应用于便携式研磨机20的实施例。在该实施例中，抛光构件是抛光盘21，支撑构件是衬垫22。抛光垫10经过处理与抛光盘21和衬垫22的形状相匹配，通孔形成于其中心。抛光垫10以与抛光盘21和衬垫22相同的方式可拆卸地附接到便携式研磨机20。如图12所示，用户将这三个部件插入从便携式研磨机20的主体延伸的轴23中，依次插入衬垫22、抛光垫10和抛光盘21。然后，用户通过将螺母24紧固到形成于轴23的端部的阳螺丝上，从而将垫22、抛光垫10和抛光盘21固定到轴23。

图13和图14是将抛光垫10与抛光轮30附接的实施例。在该实施例中，抛光构件是环状抛光带31，支撑构件是轮32。图14示出了多个比轮32的外圆周长短的抛光垫10(例如，8个长度只有外圆周长1/8的抛光垫10)。然而，抛光垫10可以呈环状(即环形)。抛光垫10可拆卸地附接到轮32的外圆周表面。如果多个抛光垫10如图14所示附接，面向轮32的抛光垫10的外层(图14中的第二外层12)上还会形成粘合剂层或粘结层。在这种情况下，在将抛光垫10附接到轮32的外圆周表面之后，用户将环状抛光带31附接到轮32。如果抛光垫10呈环状(环形)，用户首先将抛光垫10与轮32配合，然后将环状抛光带31附接到轮32。

也可以将抛光垫10应用于图15所示的单动磨砂机40A或图16所示的双动磨砂机40B。抛光设备40A和40B都包括图17中详细示出的同样抛光衬垫41。在抛光衬垫41中，抛光构件是抛光盘42，支撑构件是衬垫43。抛光垫10经过处理与抛光盘42和衬垫43的形状相匹配。抛光垫10可拆卸地附接到单动磨砂机40A或双动磨砂机40B。如图17所示，用户将衬垫43附接到从抛光设备40A或40B的主体延伸的轴44，抛光垫10附接到衬垫43，抛光盘42附接到抛光垫10。需注意，可以通过表面紧固件或粘合剂实现附接。通过这些一系列操作，衬垫43、抛光垫10和抛光盘42即固定到轴44。

不论抛光设备为何种类型，抛光垫10都有两种使用方式。如图11至图17所示，一种方式用在用于将抛光垫10附接到抛光设备的方法中，使得形成有多个空间14的第二外层12面向支撑构件(衬垫22、轮32或衬垫43)，并且使得不包含空间14的第一外层11面向抛光构件(抛光盘21、环状抛光带31或抛光盘42)。另一种方式用在用于将抛光垫10附接到抛光设备的方法中，使得第二外层12面向抛光构件，并且使得第一外层11面向支撑构件。

这样，抛光设备的类型和抛光垫的使用方式有所不同。在任何情况下，用户通过在抛光构件与支撑构件之间布置有抛光垫10的抛光设备来抛光物体。经抛光的物体作为制品或制品的一部分。

当用户通过用抛光构件的表面顶住物体来抛光工件表面时，设置在抛光构件50与支撑构件60之间的抛光垫10的内层13进入形成于第二外层12上的空间14，如图18所示。如图18的中间部分所示，在用户以空间14没有被完全填满的压力程度(即，较低压力)下用抛光构件50顶住物体时，由于内层13充当压力的缓冲，从而可以用抛光构件50轻轻顶住工件表面，因此可以对该表面进行精加工。在另一方面，如图18的下部分所示，在用户以空间14被内层13完全填满的压力程度(即较高压力)下用抛光构件50顶住物体时，由于内层13在第一外层11与第二外层12之间几乎完全压扁并且空间14被内层13填满，内层13基本上不充当压力的缓冲。因此，可以通过将几乎所有压力转移到抛光构件50上来对物体表面进行集中抛光。

由于内层基本上不改变不具有柔软内层能够进入的空间的抛光垫的形状，所以内层基本上不充当压力的缓冲。因此，尽管可以物体进行集中抛光，但很难对工件表面进行精加工。另一方面，根据本实施方案，通过提供柔软内层13进入第二外层12的空间14，可以用单个抛光设备实现多种类型的抛光。

如上所述，根据本发明一个方面的抛光垫包括：面向抛光构件和支撑构件中的一者的第一外层；面向抛光构件和支撑构件中的另一者的第二外层；设置在第一外层与第二外层之间的内层；以及形成于第二外层上且内层能够进入的多个空间，其中内层的硬度既低于第一外层的硬度又低于第二外层的硬度。

此外，根据本发明一个方面的抛光设备包括：抛光垫、抛光构件和上述支撑构件。

而且，根据本发明一个方面的抛光方法是使用抛光设备的抛光方法，包括：用在抛光构件与支撑构件之间布置有的抛光设备来抛光物体，其中抛光垫包括：面向抛光构件和支撑构件中的一者的第一外层；面向抛光构件和支撑构件中的另一者的第二外层；设置在第一外层与第二外层之间的内层；以及形成于第二外层上且内层能够进入的多个空间，其中内层的硬度既低于第一外层的硬度又低于第二外层的硬度。

此外，根据本发明一个方面的制品包括用上述抛光方法抛光的物体。

在该方面，当抛光期间向抛光构件施加压力时，柔软内层的一部分由于压力而进入空间中。在以空间没有被内层完全填满的压力程度(即，较低压力)下将抛光构件施加到物体上时，由于内层充当压力的缓冲，因此可以通过将抛光构件轻轻施加到工件表面而对表面进行精加工。另一方面，在以单个空间被内层填满的压力程度(即，较强压力)下将抛光构件施加到物体上时，由于内层几乎完全压扁并且基本上不充当压力的缓冲，因此可以通过将几乎所有压力转移到抛光构件上来对工件表面进行集中抛光。这样，通过提供柔软内层进入外层的空间，可以用单个抛光设备实现多种类型的抛光。

在本发明的另一方面，第一外层不具有内层能够进入的空间并且可面向抛光构件，第二外层可面向支撑构件。通过不在面向抛光构件的第一外层上提供空间，由于对抛光垫施加的压力几乎一致地从第一外层转移到抛光构件，因此可以不需要补丁即对工件表面进行抛光。

在本发明的另一方面，形成有多个空间的开口断面的第二外层的表面可与内层结合。在这种情况下，由于内层与开口断面之间没有插置任何东西，内层很容易进入空间，并且也很容易调整该部分的内层厚度。

在本发明的另一方面，多个空间可以是通孔。由于可以通过将空间设置为通孔来提高内层进入空间的最大体积，因此很容易对抛光构件施加相对较低的压力。此外，由于形成凹陷部比形成通孔容易，因此可以轻松地制备具有通孔的抛光垫。

实施例

尽管基于下文中的工作例对本发明进行了更具体的描述，但本发明并不局限于此。

作为工作例，制备等同于上述抛光垫10的三层抛光垫。第一外层和第二外层的主要原材料是氯丁二烯橡胶，内层的主要原材料也是氯丁二烯橡胶。在工作例中，根据A型硬度计的标准，第一外层和第二外层的硬度是50，根据E型硬度计的标准，内层的硬度是5。此外，第一外层和第二外层的厚度为2mm，内层的厚度为3mm。形成于第二外层上的多个空间是圆形通孔，并且这些通孔以交错的方式排列。孔隙率设置为50％至80％。

另一方面，作为比较例，制备具有由不包含空间的一个外层(等同于上述实施方案中的第一外层11)和内层构成的二层抛光垫。这些层中每一层的主要原材料和硬度与比较例的这些层相同。

除了抛光垫和抛光目标物体，工作例和比较例的构造是一样的。对于抛光设备，使用由美国密歇根卡拉马祖的Hammond Roto-Finish有限公司(Hammond Roto-Finish Co.,Inc.of Kalamazoo,Michigan,USA)制造的无心抛光机Nisshinbo Hammond OD-2。对于抛光带，采用由美国明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company of St.Paul,Minnesota,USA)制造的Trizact(商标)363FC A35。抛光带的宽度为5.08cm(两英寸)。直径为5.08cm(两英寸)的碳素钢棒用作抛光目标物体。抛光期间的压力由无心抛光机的负载电流(安培)确定。

在工作例和比较例中，钢棒由无心抛光机进行抛光两次：一次在压力增加的情况下(负载电流为4安培)，一次在压力降低的情况下(负载电流为0.5安培)。在本文中需注意，高压是工作例中使第二外层内的空间被内层完全填满的压力程度(参见图18的下部)，低压是工作例中使第二外层内的一部分空间未被内层填满的压力程度(参见图18的中间部分)。在工作例和比较例中，在钢棒的长度方向上，抛光时间为1.5秒/5.08cm(两英寸，即，等于抛光带宽度的长度)。图19示出抛光量和表面光洁度两个方面的抛光结果。抛光量根据钢棒直径的减少量确定，表面光洁度根据表面粗糙度(具体地讲，为算术平均値粗糙度(Ra))确定。

本发明参考其实施方案进行了详细描述。然而，本发明不限于上述实施方案。可以对本发明作出各种修改，只要这些修改不脱离本发明的主旨即可。

在上述实施方案中，抛光垫10具有三层结构；不过，抛光垫也可具有四层或多层。然而，用于将第一外层附接到内层的粘合剂层以及用于将第二外层附接到内层的粘合剂层不算作层。即，除了粘合剂层之外的单独层可存在于第一外层与内层之间，或存在于第二外层与内层之间。然而，有必要对出现在形成空间的外层与内层之间的层进行一定程度的薄化或软化处理，使得该层不对内层进入空间的入口造成干扰。另选地，可将单独层粘贴于第一外层的外侧，或可将单独层粘贴于第二外层的外侧。

在上述实施方案中，空间14仅形成于第二外层12上。然而，内层进入的空间可形成于第一外层和第二外层两者上。在这种情况下，第一外层和第二外层中的空间的形状、尺寸和位置可以相同或不同。

使用抛光垫10时，单独的构件可插置在抛光垫10与抛光构件之间，或插置在抛光垫10与支撑构件之间。即，抛光垫10的外表面不需要接触抛光构件或支撑构件。

附图标号

10 抛光垫

11 第一外层

12 第二外层

13 内层

14 空间

14a 通孔(空间)

14b 凹陷部(空间)

21 抛光盘(抛光构件)

22 衬垫(支撑构件)

31 环状抛光带(抛光构件)

32 轮(支撑构件)

42 抛光盘(抛光构件)

43 衬垫(支撑构件)

50 抛光构件

60 支撑构件

Claims (10)

1.一种抛光垫，包括：

面向抛光构件和支撑构件中的一者的第一外层；

面向所述抛光构件和所述支撑构件中的另一者的第二外层；

定位在所述第一外层与所述第二外层之间的内层；以及

形成于所述第二外层中的多个空间，其中所述多个空间和所述内层构造为使得所述内层的部分在施加于所述抛光垫上的压力的作用下进入所述多个空间，其中所述内层的所述部分在施加的第一量的压力下部分地进入所述多个空间并且所述内层充当施加至所述抛光构件的压力的缓冲，并且其中所述内层的所述部分在施加的第二量的压力下完全填满所述多个空间并且所述内层将施加的大致所有压力转移到所述抛光构件，

其中所述内层的硬度既低于所述第一外层的硬度又低于所述第二外层的硬度。

2.根据权利要求1所述的抛光垫，

其中所述第二外层与所述支撑构件相邻。

3.根据权利要求2所述的抛光垫，

其中所述第二外层包括含有开口的表面，所述表面与所述内层结合。

4.根据权利要求3所述的抛光垫，

其中所述多个空间是通孔。

5.根据权利要求4所述的抛光垫，还包括：

所述抛光构件；和

所述支撑构件。

6.一种使用抛光设备的抛光方法，所述方法包括：

使用抛光垫布置在抛光构件与支撑构件之间的所述抛光设备来对物体进行抛光，其中对所述物体进行抛光包括对所述物体进行精加工和对所述物体进行集中抛光中的一者或两者，

其中所述抛光垫包括：

面向所述抛光构件和所述支撑构件中的一者的第一外层；

面向所述抛光构件和所述支撑构件中的另一者的第二外层；以及

定位在所述第一外层与所述第二外层之间的内层，并且

其中所述第二外层包括多个空间，其中所述多个空间和所述内层构造为使得所述内层的部分在施加于所述抛光垫上的压力的作用下进入所述多个空间，其中所述内层的所述部分在施加的第一量的压力下部分地进入所述多个空间并且所述内层充当施加至所述抛光构件的压力的缓冲以对所述物体进行精加工，并且其中所述内层的所述部分在施加的第二量的压力下完全填满所述多个空间并且所述内层将施加的大致所有压力转移到所述抛光构件以对所述物体进行集中抛光，并且

其中所述内层的硬度既低于所述第一外层的硬度又低于所述第二外层的硬度。

7.一种组件，包括：

抛光构件；

支撑构件；以及

布置在所述抛光构件与所述支撑构件之间的抛光垫，所述抛光垫包括：

面向所述抛光构件和所述支撑构件中的一者的第一外层；

面向所述抛光构件和所述支撑构件中的另一者的第二外层；

定位在所述第一外层与所述第二外层之间的内层；以及

形成于所述第二外层中的多个空间，其中所述多个空间和所述内层构造为使得所述内层的部分在施加于所述抛光垫上的压力的作用下进入所述多个空间，其中所述内层的所述部分在施加的第一量的压力下部分地进入所述多个空间并且所述内层充当施加至所述抛光构件的压力的缓冲，并且其中所述内层的所述部分在施加的第二量的压力下完全填满所述多个空间并且所述内层将施加的大致所有压力转移到所述抛光构件，

其中所述内层的硬度既低于所述第一外层的硬度又低于所述第二外层的硬度。

8.根据权利要求7所述的组件，

其中所述第二外层与所述支撑构件相邻。

9.根据权利要求8所述的组件，

其中所述第二外层包括含有开口的表面，所述表面与所述内层结合。

10.根据权利要求9所述的组件，

其中所述多个空间是通孔。