JP2009526655A - Satin finish for hard materials and ornaments made of hard materials with satin finish - Google Patents

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Abstract

The method involves providing a part holder (10) and an abrading tool (14) having a substrate (22), and an active part (23) fastened to the substrate. A part in hard material (12) e.g. watch strap link, is fixed to the part holder. A relative movement is made at the part and the tool so that a surface (16) is in contact with the part (23) on a portion of trajectory of the part (12) and the tool (14) for forming grooves parallel between them on the surface (16), where the part (23) has cluster forming patterns distributed regularly on the substrate.

Description

本発明は、表面処理に関し、特に硬質材料(例、セラミック、サーメット、硬質金属)製のワークピース(物品、装飾品)をサテン仕上げするプロセスに関する。       The present invention relates to surface treatment, and more particularly to a process for satin finishing a workpiece (article, decorative article) made of a hard material (eg, ceramic, cermet, hard metal).

サテン仕上げは、高光沢の外観(high-sheen appearance) と艶消された外観(matt appearance) の間の特定の外観を付与する表面最終処理である。このような処理は、ガラス、金属、プラスティックさらには木材のような様々な材料に施される。表面の低研磨を達成することを目的とするこのプロセスは、処理される材料に応じて、化学的処理あるいは機械的処理である。       Satin finish is a surface finish that provides a specific appearance between a high-sheen appearance and a matt appearance. Such treatment is applied to various materials such as glass, metal, plastic and even wood. This process aimed at achieving low surface polishing is a chemical or mechanical treatment, depending on the material being treated.

例えば、ガラスのサテン仕上げは、通常、フッ酸ベースの浴内でエッチングすることにより行われる。これに対し、スチール、金、真鍮等の金属は、酸化シリコン粒子あるいはカーバイド粒子を有する研磨ホイールを用いて、機械的研磨によりサテン仕上げ処理を達成している。       For example, the satin finish of glass is usually done by etching in a hydrofluoric acid based bath. On the other hand, metals such as steel, gold, and brass achieve a satin finish process by mechanical polishing using a polishing wheel having silicon oxide particles or carbide particles.

時計業界では、様々な材料が様々な外観を有する時計のケースあるいはバンドの製造に用いられている。それゆえに、あらゆる種類のサテン仕上げ処理が広く用いられている。しかしセラミックのような硬質材料は、時計の製造では、広く用いられているが、化学的あるいは機械的なサテン仕上げ処理は、このような硬質材料に対しては、これまで存在しなかった。       In the watch industry, various materials are used to manufacture watch cases or bands having different appearances. Therefore, all kinds of satin finishing processes are widely used. However, while hard materials such as ceramics are widely used in watchmaking, chemical or mechanical satin finishing has not previously existed for such hard materials.

硬質材料とは、ビッカース硬度が1000HV以上の材料を意味する。硬質材料は、化学的に非常に安定しており、それ故機械加工が困難であり、化学エッチングに対し耐性を有する。時計の製造に対しては、硬質材料は、その機械的特性ゆえに特に傷が付き難いために、多用されている。例えば、これらの材料は、時計のケースあるいはバンドのリンク等の部品を製造するために用いられている。これらの材料の表面状態は、一般的に研磨されており、高光沢の外観となっている。       The hard material means a material having a Vickers hardness of 1000 HV or higher. Hard materials are very stable chemically and are therefore difficult to machine and resistant to chemical etching. For the manufacture of watches, hard materials are often used because of their mechanical properties, which are particularly difficult to scratch. For example, these materials are used to manufacture parts such as watch cases or band links. The surface state of these materials is generally polished and has a high gloss appearance.

特定の美的外観を、時計、宝飾品、装飾品等で得るためには、硬質材料特にセラミック材料をサテン仕上げ処理するプロセスを利用することが好ましい。       In order to obtain a specific aesthetic appearance in watches, jewelry, ornaments, etc., it is preferable to utilize a process in which a hard material, particularly a ceramic material, is subjected to a satin finish treatment.

本発明は、この種のプロセスを提案する。特定の特性を有する2種類の研削ツールを利用して、本発明のプロセスにより、サテン仕上げ処理された外観を有する硬質材料の表面を得ることができる。       The present invention proposes this type of process. Utilizing two types of grinding tools with specific properties, the process of the present invention can provide a hard material surface with a satin finish appearance.

特に、本発明は、ビッカース硬度が1000HV以上の材料製で、処理すべき表面を有するワークピースをサテン仕上げ処理する方法において、
(A) ワークピース・ホルダと研削ツールとを用意するステップと、
前記研削ツールは、基板と前記基板と一体に形成された活性部分とを有し、前記活性部分は、バインダにより固められた粒の揃った粒子から形成され、
(B) ワークピースを前記ワークピース・ホルダに固定するステップと、
(C) 前記ワークピースと研削ツールとの間に相対運動を行わせるステップと、
これにより、前記表面は、前記活性部分に、前記ワークピースと研削ツールの軌道の少なくとも一部に沿って、接触し、これにより互いに平行な溝が形成され、
を有し、前記活性部分は、前記基板上に規則正しく分布したパターンを形成する集合体から構成される。
In particular, the present invention is a method for satin finishing a workpiece having a surface to be processed, made of a material having a Vickers hardness of 1000 HV or more.
(A) preparing a workpiece holder and a grinding tool;
The grinding tool has a substrate and an active portion formed integrally with the substrate, and the active portion is formed of particles having a uniform particle fixed by a binder,
(B) fixing the workpiece to the workpiece holder;
(C) causing relative movement between the workpiece and the grinding tool;
Thereby, the surface contacts the active part along at least part of the trajectory of the workpiece and the grinding tool, thereby forming grooves parallel to each other,
And the active portion is composed of an aggregate that forms a regularly distributed pattern on the substrate.

特に、本発明は、ビッカース硬度が1000HV以上の材料製で、処理すべき表面を有するワークピースをサテン仕上げ処理する方法において、
(A) ワークピース・ホルダと研削ツールとを用意するステップと、
前記研削ツールは、基板と前記基板と一体に形成された活性部分とを有し、バインダにより固まりにされた粒の揃った粒子から形成され、
(B) 前記ワークピースをワークピース・ホルダに固定するステップと、
(C) 前記ワークピースと研削ツールとの間に相対運動を行わせるステップと、
これにより、前記表面は、前記活性部分に、前記ワークピースと研削ツールの軌道の少なくとも一部に沿って、接触し、これにより互いに平行な溝が形成され、
を有し、前記バインダは、ガラス状バインダ(vitrifiled binder)である。
In particular, the present invention is a method for satin finishing a workpiece having a surface to be processed, made of a material having a Vickers hardness of 1000 HV or more.
(A) preparing a workpiece holder and a grinding tool;
The grinding tool has a substrate and an active portion formed integrally with the substrate, and is formed from grains of particles that are solidified by a binder,
(B) fixing the workpiece to a workpiece holder;
(C) causing relative movement between the workpiece and the grinding tool;
Thereby, the surface contacts the active part along at least part of the trajectory of the workpiece and the grinding tool, thereby forming grooves parallel to each other,
And the binder is a vitrifiled binder.

本発明は、装飾品に関し、その材料のビッカース硬度は、1000HV以上で、その表面は、互いに平行な、そして特にV字形状のマイクロ溝を有する。       The present invention relates to a decorative article, whose material has a Vickers hardness of 1000 HV or more, and whose surface has parallel to each other and in particular V-shaped microgrooves.

図1の装置は、手動のワークピース・ホルダ10と研削ツール14を有する。このワークピース・ホルダ10上にワーク・ピース12が固定される。このワーク・ピース12は、硬質材料製あるいは硬質材料製の外側層を有する。ワークピース・ホルダ12は、例えば、平面状の外側表面16を有する平行なパイプ形状の時計のバンドのリンクである。ただしこれに限定されるものではなく、変形例として、表面16は、球の一部を形成してもよい。硬質材料は、セラミック材料、例えば、酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、カーバイド、窒化物、サーメット、あるいはビッカース硬度が1000HV以上の硬質金属あるいは他の材料である。ワークピース12は、従来公知の方法で、研磨されていた。このプロセスの変形例としては、焼結あるいは機械加工がある。       The apparatus of FIG. 1 has a manual workpiece holder 10 and a grinding tool 14. A workpiece 12 is fixed on the workpiece holder 10. The work piece 12 has a hard material or a hard material outer layer. The workpiece holder 12 is, for example, a parallel pipe-shaped watch band link having a planar outer surface 16. However, it is not limited to this, and as a modification, the surface 16 may form a part of a sphere. The hard material is a ceramic material, such as aluminum oxide (Al2O3), zirconium oxide (ZrO2), carbide, nitride, cermet, or a hard metal or other material having a Vickers hardness of 1000 HV or higher. The workpiece 12 has been polished by a conventionally known method. Variations on this process include sintering or machining.

研削ツール14は、環状の研削ベルト18と2個のガイド・ローラ20a(回転軸AAを中心に回転する)、20b(回転軸BBを中心に回転する)で形成される。これらのガイド・ローラの内の少なくとも一方は、モータ(図示せず)により回転駆動される。研削ベルト18は、2本のガイド・ローラ20a、20bの間に張られている。これらのガイド・ローラは、それらの半径の合計以上の距離離されて配置される。その研削ベルトは、ガイド・ローラ20との摩擦動作により駆動される。研削ベルト18は、この基板22と活性部分23とで形成される。活性部分23は、基板22と一体に形成され、バインダにより固められた研削粒子から形成される。基板22は、例えばテープである。本発明によれば、このベルトは、特定の構造的特徴を有する。本発明によるこの構造を以下説明する。研削ベルト18が動いていると、この研削ベルト18の粒子が、回転軸AAと回転軸BBに直交する面内で軌道を描く。図中、P1は、研削粒子の軌道が描かれる相互に平行な面を表す。       The grinding tool 14 is formed of an annular grinding belt 18 and two guide rollers 20a (rotating about the rotation axis AA) and 20b (rotating about the rotation axis BB). At least one of these guide rollers is rotationally driven by a motor (not shown). The grinding belt 18 is stretched between two guide rollers 20a and 20b. These guide rollers are arranged at a distance greater than the sum of their radii. The grinding belt is driven by a frictional operation with the guide roller 20. The grinding belt 18 is formed by the substrate 22 and the active portion 23. The active portion 23 is formed of abrasive particles formed integrally with the substrate 22 and hardened by a binder. The substrate 22 is, for example, a tape. According to the invention, this belt has certain structural features. This structure according to the present invention is described below. When the grinding belt 18 is moving, the particles of the grinding belt 18 draw a trajectory in a plane perpendicular to the rotation axis AA and the rotation axis BB. In the figure, P1 represents mutually parallel planes on which the trajectories of the abrasive particles are drawn.

研削ベルト18は、ガイド・ローラ20a、20bの少なくもと一方により、摩擦駆動されるので、表面16は、研削ベルト18に接触するようになる。ワークピース12の縦軸は、P1の面に直交している。必要とするサテン仕上げにより、ワークピース12の縦軸は、粒子の動きの方向と平行に配置することも、または、傾斜させて配置することもできる。ワークピース12が、粒子の移動方向に対し、如何なる方向を向こうとも、サテン仕上げ処理の間、このワークピースの方向は一定でなければならない。ワークピース12を研削ベルト18に軽く押し付けて、ワークピース12に、深さが約2μmのV字型の平行なマイクロ・グローブ(微細溝)を刻む。       Since the grinding belt 18 is frictionally driven by at least one of the guide rollers 20 a and 20 b, the surface 16 comes into contact with the grinding belt 18. The vertical axis of the workpiece 12 is orthogonal to the plane P1. Depending on the required satin finish, the longitudinal axis of the workpiece 12 can be arranged parallel to the direction of the movement of the particles or inclined. Regardless of the direction in which the workpiece 12 is directed relative to the direction of particle movement, the orientation of the workpiece must be constant during the satin finishing process. The workpiece 12 is lightly pressed against the grinding belt 18, and V-shaped parallel micro globes (fine grooves) having a depth of about 2 μm are cut into the workpiece 12.

所望のサテン仕上げを得るために、ワークピース12を、静止状態に維持するか、または面P1に平行な面P2に刻まれる軌道に沿って、制御しながら移動させる。ワークピース12をこのように移動させることにより、表面16の上に直線状の溝が形成される。このプロセスの変形例として、ワークピース12は、面P1に平行ではない面P3内を制御しながら移動させ、これにより表面16の上にある程度湾曲した平行な溝を形成することもできる。かくして得られた表面は、サテン仕上げの効果があり、溝の湾曲に沿った光のきらめきが得られる。面P3が面P1に如何に傾斜しようとも、ワークピース12と研削ベルト18との間の相対的な移動は、平行ではない微細溝が、表面15の上で重ならないようにしなければならない。実際、このような溝の重なり合いがあると、所望のサテン仕上げ効果が得られない。ワークピース12が研削ベルト18の面内で粒子の軌道とは平行でない方向に移動することにより、サテン仕上げが得られず、好ましくない。その理由は、平行ではない溝が重なり合うからである。       In order to obtain the desired satin finish, the workpiece 12 is kept stationary or moved in a controlled manner along a trajectory cut into a plane P2 parallel to the plane P1. By moving the workpiece 12 in this manner, a linear groove is formed on the surface 16. As a variant of this process, the workpiece 12 can be moved in a controlled manner in a plane P3 that is not parallel to the plane P1, thereby forming a parallel curved groove on the surface 16 to some extent. The surface thus obtained has the effect of a satin finish, and a sparkle of light along the curvature of the groove is obtained. No matter how the surface P3 is inclined to the surface P1, the relative movement between the workpiece 12 and the grinding belt 18 must ensure that non-parallel microgrooves do not overlap on the surface 15. In fact, if there is such an overlap of grooves, the desired satin finish effect cannot be obtained. Since the workpiece 12 moves in the direction of the grinding belt 18 in a direction not parallel to the particle trajectory, a satin finish cannot be obtained, which is not preferable. The reason is that non-parallel grooves overlap.

表面16が、半径方向の半径RLとの横方向の半径RIを有する湾曲した球体の断面を形成する時は、研削ベルト18が表面16に部分的に又は完全に当たる為に、ワークピース12が研削ベルト18に当たる圧力により、研削ベルト18は変形する。研削ベルト18の変形が不十分であると、ワークピース12の長手方向軸と横方向軸の周囲の若干の回転移動により、表面16全体が、研削ベルト18と接触するようになる。このプロセスの変形例として、ワークピース12の研削ベルト18に対する方向に依存して、前記の半径RLと半径RIのトラフ(谷)を形成するカムを、研削ベルト18の後ろに配置して、研削ベルト18をガイドし、ワークピース12のサポートとして機能させることもできる。図4aと図5aで説明する自動プロセスは、球状表面のサテン仕上げに、特に適したものである。       When the surface 16 forms a curved sphere cross section having a radial radius RI with a radial radius RL, the workpiece 12 is ground because the grinding belt 18 partially or completely abuts the surface 16. The grinding belt 18 is deformed by the pressure applied to the belt 18. If the grinding belt 18 is not sufficiently deformed, the entire surface 16 will come into contact with the grinding belt 18 by a slight rotational movement around the longitudinal and transverse axes of the workpiece 12. As a variant of this process, depending on the direction of the workpiece 12 relative to the grinding belt 18, a cam forming the troughs (valleys) of the radius RL and the radius RI is arranged behind the grinding belt 18 for grinding. The belt 18 can also be guided and function as a support for the workpiece 12. The automated process described in FIGS. 4a and 5a is particularly suitable for satin finishing of spherical surfaces.

図2の2aに示す研削ベルト18は、本発明のセラミック製の時計をサテン仕上げ処理するのに、用いられる。研削ベルト18は、強化紙、布あるいは厚紙からなる基板22と、この基板22に一体形成された活性部分23とから形成される。活性部分23は、バインダにより固められた研削粒子24から形成される。研削粒子24は、粒の揃ったダイヤモンド粒子で、その直径は、約40μmである。必要とされるサテン仕上げによって、約40μm以上あるいはそれ以下の粒子も用いることもできる。       A grinding belt 18 shown in FIG. 2a is used for satin finishing the ceramic timepiece of the present invention. The grinding belt 18 is formed of a substrate 22 made of reinforced paper, cloth or cardboard, and an active portion 23 formed integrally with the substrate 22. The active portion 23 is formed from abrasive particles 24 that are hardened by a binder. The grinding particles 24 are diamond particles with uniform grains, and the diameter thereof is about 40 μm. Depending on the required satin finish, particles of about 40 μm or more can also be used.

従来の研削クロスとは異なり、本発明の研削粒子24を含む活性部分23は、基板22全体をカバーせずに、基板22上にランダムではなく分散している(即ち、活性部分23は基板22上に所々に形成されるが、形成される場所はランダムではない)。活性部分23は、基板22上に、その表面に規則正しく分散するパターンを形成する集合体として、分布する。       Unlike conventional grinding cloths, the active portion 23 containing the abrasive particles 24 of the present invention does not cover the entire substrate 22, but is distributed randomly on the substrate 22 (i.e., the active portion 23 is substrate 22). It is formed in places above, but the place where it is formed is not random). The active portions 23 are distributed on the substrate 22 as an aggregate that forms a regularly distributed pattern on the surface thereof.

好ましくはこの分布は、途切れ途切れである。図2の2aの場合のように、活性部分23が、基板22上でずらした列で配置される円板26を形成する。この円板26は、直径が0.7mmで1mm間隔で配置される。各円板は、ニッケル等の金属製バインダで固められた大量の研削粒子24から形成される。図2の2bに示す研削ベルト18の変形例として、活性部分23は、基板22上に背中合わせに配置した2個の馬蹄形状を形成する集合体で分布している。このような研削ベルト18は、商品コード6400JN40Fと6480JN40の商品名でスリー・エム社から市販されている。あるいはDia-Pellet N40とDia-Link N40の商品名でMeister Abrasives 社から市販されている。このようなベルトを上記の方法と組み合わせて使用することにより、硬質材料製のワークピースに、好ましいサテン仕上げが得られる。しかし本発明の方法は、上記のベルトの使用に限定されない。基板の表面上に規則正しく分布した集合体の活性部分23を有する他の研削ベルト18も、本発明の範囲内にある。       Preferably this distribution is discontinuous. As in FIG. 2 a, active portions 23 form discs 26 that are arranged in staggered rows on the substrate 22. The disks 26 have a diameter of 0.7 mm and are arranged at 1 mm intervals. Each disk is formed from a large amount of abrasive particles 24 that are hardened with a metal binder such as nickel. As a modification of the grinding belt 18 shown in FIG. 2 b, the active portions 23 are distributed in an aggregate forming two horseshoe shapes arranged back to back on the substrate 22. Such a grinding belt 18 is commercially available from 3M under the trade names 6400JN40F and 6480JN40. Alternatively, they are commercially available from Meister Abrasives under the trade names Dia-Pellet N40 and Dia-Link N40. By using such a belt in combination with the above method, a preferable satin finish can be obtained on a workpiece made of hard material. However, the method of the present invention is not limited to the use of the belt described above. Other grinding belts 18 with active portions 23 of the assembly regularly distributed on the surface of the substrate are also within the scope of the present invention.

図3にサテン仕上げ処理した後の表面16の走査型電子顕微鏡の写真を示す。表面16は、互いに平行で、その深さが0.1−2μmで、その幅が1−30μmのV字型の微細溝の筋が付けられている。微細溝と可視光線の相互作用により、表面16のサテン仕上げの外観を呈する。       FIG. 3 shows a scanning electron microscope photograph of the surface 16 after the satin finishing treatment. The surfaces 16 are parallel to each other, and are V-shaped fine groove streaks having a depth of 0.1-2 μm and a width of 1-30 μm. Due to the interaction of the microgrooves and visible light, the surface 16 has a satin finish appearance.

図4aは、本発明の自動サテン仕上げ処理用に用いられる第1の数値制御装置を示す。この装置は、回転軸CCを有するワークピース・ホルダ30と、この回転軸CCに平行な回転軸DDを有する円筒状に対象な研削ツール32とを有する。       FIG. 4a shows a first numerical controller used for the automatic satin finishing process of the present invention. This apparatus comprises a workpiece holder 30 having a rotation axis CC and a cylindrical grinding tool 32 having a rotation axis DD parallel to the rotation axis CC.

球形状の外側表面16を有するワークピース12が、ワークピース・ホルダ30に取り付けられる。その際、その長手軸は、ワークピース・ホルダ30の回転軸CCに平行である。ワークピース12の湾曲の半径方向半径RIは、ワークピース・ホルダ30の半径(Rpp)とワークピース12の厚さ(e)の和に等しい。       A workpiece 12 having a spherical outer surface 16 is attached to a workpiece holder 30. In that case, the longitudinal axis is parallel to the rotation axis CC of the workpiece holder 30. The radial radius RI of the curvature of the workpiece 12 is equal to the sum of the radius (Rpp) of the workpiece holder 30 and the thickness (e) of the workpiece 12.

図4bにおいて、自動プロセスの第1変形例において、研削ツール32は、円筒状で対称なアルミ製支持部材34から形成される。このアルミ支持部材34の上に研削ベルト18が固定される。本発明によれば、この研削ツール18は、上記の手動プロセスで用いられたベルトと同一種類である。活性部分23は、基板22上に規則正しく分布した集合体の形で、配置される。この集合体は、この基板22上で、途切れ途切れに配置されたパターンを形成する。       In FIG. 4b, in a first variant of the automatic process, the grinding tool 32 is formed from a cylindrical and symmetrical aluminum support member. The grinding belt 18 is fixed on the aluminum support member 34. According to the present invention, this grinding tool 18 is of the same type as the belt used in the manual process described above. The active portions 23 are arranged on the substrate 22 in the form of regularly distributed aggregates. This aggregate forms a pattern arranged on the substrate 22 in an intermittent manner.

自動プロセスの第2変形例においては、研削ツール32は研磨ホイールである。この研磨ホイールは、アルミ製支持部材34と活性部材23とから形成される。この活性部材23は、アルミ製支持部材に34と一体に形成され、バインダで固着された研削粒子24からなる。この活性部材23は、基板22上に均一に分布している。本発明によれば、バインダは、溶融(ガラス化された)バインダである。このバインダは、SiO2、Al2O3、B2O3、Na2O、K2O、CaO、ZnOをベースにしたセラミック化合物で形成される。この種の研磨ホイールは、公知であり、「溶融バインダ研磨ホイール」の商品名で市販されている。       In a second variant of the automatic process, the grinding tool 32 is a polishing wheel. The polishing wheel is formed of an aluminum support member 34 and an active member 23. The active member 23 is formed of grinding particles 24 which are integrally formed with an aluminum support member 34 and fixed with a binder. The active members 23 are uniformly distributed on the substrate 22. According to the invention, the binder is a molten (vitrified) binder. This binder is formed of a ceramic compound based on SiO2, Al2O3, B2O3, Na2O, K2O, CaO, ZnO. This type of grinding wheel is known and is commercially available under the trade name "Melted Binder Polishing Wheel".

図4bに示すように、如何なる研削ツール32を使用しようとも、その回転軸のプロファイルは、表面16の湾曲の縦方向半径に対応する半径RLを有する円のアークを形成する。       As shown in FIG. 4 b, whatever the grinding tool 32 is used, the profile of its axis of rotation forms a circular arc with a radius RL corresponding to the longitudinal radius of curvature of the surface 16.

図4aに示すように、その初期位置において、ワークピース・ホルダ30と研削ツール32は、2つの半径の和以上の距離だけ離れて配置される。ワークピース・ホルダ30と研削ツール32は、モータ(図示せず)により、それぞれ回転軸CCと回転軸DDを中心に回転するよう駆動される。研削ツール32は、軌道に沿って平行(水平)運動をするよう搭載される。この研削ツール32の軌道は、ワークピース12に接触するまでは、直線状であり、次にワークピース12との接触を維持するよう、半円形となる。その軌道の円形部分においては、研削ツール32とワークピース・ホルダ30との間の表面間距離dは、ワークピース12の厚さeよりも若干小さい。これにより、ワークピース・ホルダ30に、軽い圧力がかかる。距離dは、所望のサテン仕上げの程度により調整される。       As shown in FIG. 4a, in its initial position, the workpiece holder 30 and the grinding tool 32 are spaced apart by a distance greater than or equal to the sum of the two radii. The workpiece holder 30 and the grinding tool 32 are driven to rotate about the rotation axis CC and the rotation axis DD, respectively, by a motor (not shown). The grinding tool 32 is mounted for parallel (horizontal) movement along the track. The trajectory of the grinding tool 32 is linear until it contacts the workpiece 12 and then becomes semi-circular so as to maintain contact with the workpiece 12. In the circular portion of the track, the inter-surface distance d between the grinding tool 32 and the workpiece holder 30 is slightly smaller than the thickness e of the workpiece 12. Thereby, a light pressure is applied to the workpiece holder 30. The distance d is adjusted according to the desired degree of satin finish.

操作の間、ワークピース・ホルダ30と研削ツール32は、それぞれ回転軸CCと回転軸DDを中心に回転し、同時に、研削ツール32は、上記した軌道に沿って平行運動しならが移動する。粒子とワークピース12は、回転軸CCと回転軸DDに直交するよう、互いに平行な面の軌道を描く。P1は、粒子の軌道が記述する面を表し、P2は、ワークピース12の軌道が記述する面を表す。研削ツール32がワークピース・ホルダ30に十分近づくと、研削ベルト18はワークピース12に接触する。ワークピース・ホルダ30と研削ツール32の結合運動により、表面16の全体が研削ベルト18により表面処理される。ワークピース12に付けられた溝は、直線状でありかつ互いに平行である。その結果、ワークピース12の表面16は、好ましいサテン仕上げの外観を呈する。       During operation, the workpiece holder 30 and the grinding tool 32 rotate about the rotation axis CC and the rotation axis DD, respectively, and at the same time, the grinding tool 32 moves as long as it moves in parallel along the aforementioned trajectory. The particles and the workpiece 12 draw a trajectory of surfaces parallel to each other so as to be orthogonal to the rotation axis CC and the rotation axis DD. P1 represents the surface described by the particle trajectory, and P2 represents the surface described by the workpiece 12 trajectory. When the grinding tool 32 is sufficiently close to the workpiece holder 30, the grinding belt 18 contacts the workpiece 12. Due to the combined movement of the workpiece holder 30 and the grinding tool 32, the entire surface 16 is surface treated by the grinding belt 18. The grooves formed in the workpiece 12 are straight and parallel to each other. As a result, the surface 16 of the workpiece 12 exhibits a preferred satin finish appearance.

上記したサテン仕上げのプロセスは、研削ツール32の所定の回転速度と前進速度とワークピース・ホルダ30の回転速度の条件に対して、最適なものになる。上記で示すように、最適な結果は、研削ツール32の回転速度は600rpmであり、ワークピース・ホルダ30の回転速度は3rpmで、研磨ホイール32の分速3mの前進速度で得られる。       The above-described satin finishing process is optimal for the predetermined rotational speed and forward speed of the grinding tool 32 and the rotational speed of the workpiece holder 30. As indicated above, optimum results are obtained with a grinding tool 32 rotational speed of 600 rpm, workpiece holder 30 rotational speed of 3 rpm, and a grinding wheel 32 forward speed of 3 meters per minute.

これらの値は、本発明のプロセスを行うために使用される数値制御機械装置にのみ適応可能である。しかしこれらの数値は、本発明の範囲を制限するものではない。       These values are only applicable to numerically controlled machinery used to perform the process of the present invention. However, these numerical values do not limit the scope of the present invention.

球状表面のサテン仕上げ用の自動プロセスの変形例においては、ワークピース・ホルダ30の回転軸CCと研削ツール32の回転軸DDは、本発明の範囲内において、それぞれ直交してあるいは他の方向を向いて、配置できる。このため、ワークピース・ホルダ30と研削ツール32の形状は、所定の装置に適合しなければならない。かくして得られたサテン仕上げは、溝の湾曲により、特有の外観を呈する。       In a variant of the automatic process for satin finishing of a spherical surface, the rotation axis CC of the workpiece holder 30 and the rotation axis DD of the grinding tool 32 are respectively orthogonal or in other directions within the scope of the invention. It can be placed. For this reason, the shape of the workpiece holder 30 and the grinding tool 32 must be adapted to a given device. The satin finish thus obtained exhibits a unique appearance due to the curvature of the grooves.

本発明のサテン仕上げプロセスは、平面状の外部表面を有するワークピース12にも適用可能である。この為、ワークピース12は、円筒状のワークピース・ホルダ30あるいは平面状のワークピース・ホルダ30に取り付けられる。どんな種類のワークピース・ホルダ30を用いようとも、ワークピース12は静止している。研削ツール32が、軌道に沿った動きと組み合わされた回転運動により、駆動される。しかし、この場合、研削ツール32の軌道は直線状である。ワークピース・ホルダ30は、表面16が研削ツール32の軌道上に前進方向に平行なるよう、配置される。研削ツール32のプロファイルは、表面16に合うようストレートである。この場合、最適な研削ツール32の回転速度と平行運動速度は、前述したものとは、異なる。       The satin finishing process of the present invention is also applicable to a workpiece 12 having a planar outer surface. For this reason, the workpiece 12 is attached to the cylindrical workpiece holder 30 or the planar workpiece holder 30. No matter what kind of workpiece holder 30 is used, the workpiece 12 is stationary. The grinding tool 32 is driven by a rotational movement combined with a movement along the track. However, in this case, the trajectory of the grinding tool 32 is linear. The workpiece holder 30 is arranged so that the surface 16 is parallel to the advance direction on the track of the grinding tool 32. The profile of the grinding tool 32 is straight to fit the surface 16. In this case, the optimum rotation speed and parallel motion speed of the grinding tool 32 are different from those described above.

最後に、図5aに、本発明によるサテン仕上げ処理をする為の第2実施例を示す。この組立体は、固定された38と回転可能な研削ツール32とを有する。この研削ツール32は、自動プロセスで使用されたものと同一である、この変形例においては、研削ツール32は、固定されているフレーム40上に回転可能に搭載されている。その回転軸EEは水平方向に配置される。更に、その回転軸EEは、ワーク・ピース12の湾曲の横方向の半径RIの円の円弧を形成する軌道に沿って平行移動が可能になる。ワークピース・ホルダ38は、フレーム40の近傍に配置され、その結果、ワークピース12の表面16は、研削ツール32に渡って、接線をなしている。       Finally, FIG. 5a shows a second embodiment for performing a satin finishing process according to the present invention. The assembly has a fixed 38 and a rotatable grinding tool 32. The grinding tool 32 is the same as that used in the automated process. In this variant, the grinding tool 32 is rotatably mounted on a fixed frame 40. The rotation axis EE is arranged in the horizontal direction. Further, the rotational axis EE can be translated along a trajectory that forms a circular arc of a radius RI of the workpiece piece 12 in the lateral direction of curvature. Workpiece holder 38 is located near frame 40 so that surface 16 of workpiece 12 is tangent across grinding tool 32.

動作中は、研削ツール32は、その回転軸EEの周囲を回転しながら、軌道上を前後に動く。この研削ツール32は、ワークピース12に若干圧力をかけて、これにより表面16の面全体に相互に平行な直線状の溝を形成する。これによりサテン仕上げの外観が得られる。       During operation, the grinding tool 32 moves back and forth on the track while rotating around its rotation axis EE. The grinding tool 32 applies a slight pressure to the workpiece 12, thereby forming linear grooves parallel to each other over the entire surface 16. This gives a satin finish appearance.

図5aに示した装置は、ワークピース12を自動搭載できる。これにより、研削ツール32は、中断することなく動作できる。このためワークピース・ホルダ38は、図5bに示すよう、その周囲に規則正しく配置された4個の支持部材44a、44b、44c、44dを搭載する回転軸FFを有する円板42から形成される。図5bの概念図に示すように、各支持部材44に対しワークピース12は、サテン仕上げ操作の前に、自動的に搭載され、サテン仕上げ操作の後、自動的に外される。ワークピース12の各表面処理の間、円板42は、4分の1回転して、新たなワークピース12を研削ツール32に向ける。       The apparatus shown in FIG. 5a can automatically mount the workpiece 12. As a result, the grinding tool 32 can operate without interruption. Therefore, as shown in FIG. 5b, the workpiece holder 38 is formed of a disc 42 having a rotating shaft FF on which four support members 44a, 44b, 44c, and 44d are regularly arranged. As shown in the conceptual diagram of FIG. 5b, the workpiece 12 is automatically mounted on each support member 44 before the satin finishing operation and automatically removed after the satin finishing operation. During each surface treatment of workpiece 12, disc 42 rotates a quarter turn to direct new workpiece 12 to grinding tool 32.

本発明のサテン仕上げプロセスの第2の組立体は、第1の組立体と同様に、表面16にサテン仕上げ処理を施す。このため研削ツール32のプロファイルは、直線状であり、かつその軸による軌道も直線状である。       The second assembly of the satin finishing process of the present invention applies a satin finishing treatment to the surface 16 in the same manner as the first assembly. For this reason, the profile of the grinding tool 32 is linear, and the track along its axis is also linear.

硬質材料製のワークピースをサテン仕上げ処理する自動プロセスは、金属製のワークピースをサテン仕上げ処理するのに用いられるような研削ツール32を用いて実行することもできる。例えば、ダイヤモンド粒子またはシリコン・カーバイド製の粒子および合成レジン・バインダを有する研磨ホイールを用いることもできる。しかし、このような研磨ホイールで得られた品質は、本発明による研削ツール32により得られた品質よりも、遙かに劣る。       An automated process for satin finishing hard material workpieces can also be performed using a grinding tool 32 such as that used to satin metal workpieces. For example, a polishing wheel having diamond particles or silicon carbide particles and a synthetic resin binder may be used. However, the quality obtained with such a grinding wheel is far inferior to that obtained with the grinding tool 32 according to the invention.

以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。特許請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号は、図面の部品番号に対応し、発明の容易なる理解の為に付したものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。また、同一番号でも明細書と特許請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。       The above description relates to one embodiment of the present invention, and those skilled in the art can consider various modifications of the present invention, all of which are included in the technical scope of the present invention. The The numbers in parentheses described after the constituent elements of the claims correspond to the part numbers in the drawings, are attached for easy understanding of the invention, and are used for limiting the invention. Must not. In addition, the part numbers in the description and the claims are not necessarily the same even with the same number. This is for the reason described above.

本発明の手動によるサテン仕上げ処理を行う装置の概念図。The conceptual diagram of the apparatus which performs the satin finishing process by the manual of this invention. 2a、2bは、本発明の装置の2本の研削ベルトのそれぞれの表面を表す図。2a and 2b are views showing respective surfaces of two grinding belts of the apparatus of the present invention. 本発明のプロセスによりサテン仕上げ処理が施された表面の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the surface where the satin finishing process was performed by the process of this invention. 本発明の自動サテン仕上げ処理で用いられる装置の第1実施例を表す概念図。The conceptual diagram showing the 1st Example of the apparatus used by the automatic satin finishing process of this invention. 本発明の方法で用いられる研磨ホイールの軸方向断面図。An axial sectional view of a grinding wheel used with a method of the present invention. 本発明の自動サテン仕上げ処理で用いられる装置の第2実施例を表す概念図。The conceptual diagram showing the 2nd Example of the apparatus used by the automatic satin finishing process of this invention. 第2実施例に自動的に搭載されるワークピースをホルダの概念図。The conceptual diagram of a holder with the workpiece automatically mounted in 2nd Example.

符号の説明Explanation of symbols

10 ワークピース・ホルダ
12 ワークピース
14 研削ツール
15 表面
16 表面
18 研削ベルト
20a,20b ガイド・ローラ
22 基板
23 活性部分
24 研削粒子
26 円板
30 ワークピース・ホルダ
32 研削ツール
34 円筒状対称アルミ支持部材
38 ワークピース・ホルダ
40 固定フレーム
42 円板
44a,44b,44c,44d 支持部材



DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Workpiece holder 12 Workpiece 14 Grinding tool 15 Surface 16 Surface 18 Grinding belt 20a, 20b Guide roller 22 Substrate 23 Active part 24 Abrasive particle 26 Disc 30 Workpiece holder 32 Grinding tool 34 Cylindrical symmetrical aluminum support member 38 Workpiece holder 40 Fixed frame 42 Discs 44a, 44b, 44c, 44d Support member



Claims (9)

ビッカース硬度が1000HV以上の材料製で、処理すべき表面(16)を有するワークピース(12)をサテン仕上げ処理する方法において、
(A) ワークピース・ホルダ(10、30、38)と研削ツール(14)とを用意するステップと、
前記研削ツール(14)は、基板(22)と前記基板(22)と一体に形成された活性部分(23)とを有し、前記活性部分(23)は、バインダにより固められた粒の揃った粒子(24)から形成され、
(B) 前記ワークピース(12)をワークピース・ホルダ(10、30、38)に固定するステップと、
(C) 前記ワークピース(12)と研削ツール(14)との間に相対運動を行わせるステップと、
を有し、
これにより、前記表面(16)は、前記活性部分(23)に、前記ワークピース(12)と研削ツール(14)の軌道の少なくとも一部に沿って、接触し、これにより互いに平行な溝が前記表面(16)に形成され、
前記活性部分(23)は、前記基板(22)上に規則正しく分布したパターンを形成する集合体から構成される
ことを特徴とする1000HV以上のビッカース硬度を有する材料製のワークピースをサテン仕上げする方法。
In a method for satin finishing a workpiece (12) made of a material having a Vickers hardness of 1000 HV or more and having a surface (16) to be treated,
(A) providing a workpiece holder (10, 30, 38) and a grinding tool (14);
The grinding tool (14) has a substrate (22) and an active portion (23) formed integrally with the substrate (22), and the active portion (23) is an array of grains solidified by a binder. Particles (24)
(B) fixing the workpiece (12) to a workpiece holder (10, 30, 38);
(C) causing relative movement between the workpiece (12) and the grinding tool (14);
Have
Thereby, the surface (16) contacts the active part (23) along at least part of the trajectory of the workpiece (12) and the grinding tool (14), so that grooves parallel to each other are formed. Formed on the surface (16);
The method for satin finishing a workpiece made of a material having a Vickers hardness of 1000 HV or more, wherein the active portion (23) is composed of an assembly that forms a regularly distributed pattern on the substrate (22). .
前記研削粒子(24)は、ダイヤモンド粒子である
ことを特徴とする請求項1記載の方法。
The method of claim 1, wherein the abrasive particles (24) are diamond particles.
前記基板(22)上のパターンは、断続的である
ことを特徴とする請求項1記載の方法。
The method of claim 1, wherein the pattern on the substrate (22) is intermittent.
前記パターンは、前記基板(22)上に互い違いに配列された列の形態で配置される
ことを特徴とする請求項1記載の方法。
The method according to claim 1, characterized in that the patterns are arranged in the form of staggered rows on the substrate (22).
前記パターンは、円盤状の円板(26)である
ことを特徴とする請求項1記載の方法。
The method of claim 1, wherein the pattern is a disk-shaped disc (26).
前記パターンは、蹄鉄が2個の結合した形状をしている
ことを特徴とする請求項1記載の方法。
The method of claim 1, wherein the pattern is a combined shape of two horseshoes.
前記バインダは、金属製である
ことを特徴とする請求項1記載の方法。
The method of claim 1, wherein the binder is made of metal.
前記研削ツール(14)は、
(X) 前記基板(22)を含むフレキシブルなテープと活性部分(23)とにより形成される研削ベルト(18)と、
(Y) 引っ張りながら前記ベルト(18)を保持する2個のガイド・ローラ(20a、20b)と、
を有する
ことを特徴とする請求項1記載の方法。
The grinding tool (14)
(X) a grinding belt (18) formed by a flexible tape comprising the substrate (22) and an active portion (23);
(Y) two guide rollers (20a, 20b) for holding the belt (18) while pulling;
The method of claim 1, comprising:
前記研削ツール(32)は、
(X) 前記基板(22)を含むフレキシブルなテープと活性部分(23)とにより形成される研削ベルト(18)と、
(Z) 前記ベルト(18)が固定される対称な円筒状支持部材(34)と
を有する
ことを特徴とする請求項1記載の方法。

The grinding tool (32)
(X) a grinding belt (18) formed by a flexible tape comprising the substrate (22) and an active portion (23);
The method according to claim 1, characterized in that it comprises (Z) a symmetrical cylindrical support member (34) to which the belt (18) is fixed.

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