JP2021504170A - 被覆研磨ディスク並びにその製造方法及び使用方法 - Google Patents
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Abstract
Description
外周を有するディスクバッキングと、
ディスクバッキングの上に配置された研磨層であって、少なくとも1つの結合剤材料によってディスクバッキングの主表面に固着された三角形研磨小板を備え、三角形研磨小板が、外周に向かって外側に延びる算術的螺旋パターンに沿って規則的な間隔で並んだ箇所の少なくとも70パーセントに配置される、研磨層と、を備え、
三角形研磨小板の各々は、互いに接続されると共に3つの側壁によって分離されたそれぞれの頂部表面及び底部表面を有し、
それぞれ、三角形研磨小板の各々の少なくとも90パーセントの1つの側壁が、ディスクバッキングに面すると共にディスクバッキングに近接して配置され、算術的螺旋パターンに対して接線方向から10度以内に縦方向に整列される、被覆研磨ディスクを提供する。
硬化性メーク層前駆体をディスクバッキングの主表面に配置することと、
三角形研磨小板を硬化性メーク層前駆体の中に接着することであって、三角形研磨小板が、外周に向かって外側に延びる算術的螺旋パターンに沿って規則的な間隔で並んだ箇所の少なくとも70パーセントに配置され、
三角形研磨小板が三角形研磨小板を備え、三角形研磨小板の各々が、互いに接続されると共に3つの側壁によって分離されたそれぞれの頂部表面及び底部表面を有し、
それぞれ、三角形研磨小板の各々の少なくとも90パーセントの1つの側壁が、その全体がディスクバッキングに近接して配置され、算術的螺旋パターンに対して接線方向から10度以内に縦方向に整列される、接着することと、
硬化性メーク層前駆体を少なくとも部分的に硬化させてメーク層を提供することと、
硬化性サイズ層前駆体を、メーク層及び三角形研磨小板の上に配置することと、
硬化性サイズ層前駆体を少なくとも部分的に硬化させてサイズ層を提供することと、を含む。
「軟鋼」という用語は、約0.25重量パーセント未満の炭素を含有する炭素系鋼合金を意味し、
「オフハンド研磨」という用語は、オペレータが手動でディスク/ホイールをワークピースに対して付勢するか、又はその逆である研磨を意味し、
「近接」という用語は、極めて近いか、又は隣接している(例えば結合剤層と接触しているか、又は結合剤層の中に埋め込まれている)ことを意味し、
「螺旋」という用語は、平面である螺旋を意味している。いくつかの好ましい実施形態では、螺旋は、「アルキメデスの螺旋」としても知られている算術的螺旋であってもよい。算術的螺旋は、原点からの任意の光線が、一定の分離距離を有する点で螺旋の連続的な回転と交差する特性を有している。
第1の態様では、本開示は、
外周を有するディスクバッキングと、
ディスクバッキングの上に配置された研磨層であって、少なくとも1つの結合剤材料によってディスクバッキングの主表面に固着された三角形研磨小板を備え、三角形研磨小板が、外周に向かって外側に延びる算術的螺旋パターンに沿って規則的な間隔で並んだ箇所の少なくとも70パーセント(好ましくは少なくとも80パーセント、より好ましくは少なくとも90パーセント)に配置される、研磨層と、を備え、
三角形研磨小板の各々は、互いに接続されると共に3つの側壁によって分離されたそれぞれの頂部表面及び底部表面を有し、
それぞれ、三角形研磨小板の各々の少なくとも90パーセントの1つの側壁が、ディスクバッキングに面すると共にディスクバッキングに近接して配置され、算術的螺旋パターンに対して接線方向から10度以内に縦方向に整列される、被覆研磨ディスクを提供する。
硬化性メーク層前駆体をディスクバッキングの主表面に配置することと、
三角形研磨小板を硬化性メーク層前駆体の中に接着することであって、三角形研磨小板が、外周に向かって外側に延びる算術的螺旋パターンに沿って規則的な間隔で並んだ箇所の少なくとも70パーセント(好ましくは少なくとも80パーセント、より好ましくは少なくとも90パーセント)に配置され、
三角形研磨小板が三角形研磨小板を備え、三角形研磨小板の各々が、互いに接続されると共に3つの側壁によって分離されたそれぞれの頂部表面及び底部表面を有し、
それぞれ、ディスクバッキングに面すると共にディスクバッキングに近接して配置された三角形研磨小板の各々の少なくとも90パーセントの1つの側壁が、算術的螺旋パターンに対して接線方向から10度以内に縦方向に整列される、接着することと、
硬化性メーク層前駆体を少なくとも部分的に硬化させてメーク層を提供することと、
硬化性サイズ層前駆体を、メーク層及び三角形研磨小板の上に配置することと、
硬化性サイズ層前駆体を少なくとも部分的に硬化させてサイズ層を提供することと、を含む。
PCT特許公開国際公開第2015/100018(A1)号(Adefrisら)に示されているような幾何構造を有する三角形空洞のアレイからなる7インチ(178mm)円形プラスチック転写工具が3D印刷によって準備された。転写工具パターンは、図4及び図4A〜4Dに示されているように、すべての空洞開口が、回転する被覆研磨ディスクの研削方向に対して実質的に縁の方向に向かって配置された、中心から縁までの連続的な螺旋であった。螺旋の長さに沿った空洞の間隔は、1インチ当たり約9個(1センチメートル当たり3.5個)であり、螺旋ピッチは、1インチ当たり約30行(1センチメートル当たり11.8行)であった。ディスク上の空洞の総数は約10000個であった。転写工具は、研磨粒子の放出を促進するために、硫化モリブデン噴霧潤滑剤(Michigan州Midland在所のDow Corning Corporationから商標名MOLYCOATで入手された)で処理された。
実施例2は、実施例1で説明したように準備された。AP2ドロップ・コート二次粒子の量は11+/−0.1グラムであり、氷晶石サイズ樹脂の量は13.7+/−0.1グラムであった。実施例2を使用して、Grinding Test Method Bを使用してAISI 1018軟鋼が検索された。AISI 1018軟鋼は、重量基準で0.18パーセントの炭素、0.6〜0.9パーセントのマンガン、0.04パーセント(最大)のリン、0.05パーセント(最大)の硫黄、及び98.81〜99.26パーセントの鉄の組成を有している。研削性能結果は表2に報告されている。
比較例Aは、商用的に入手可能な、電気コーティングされた加硫ファイバディスクであった(Minnesota州Saint Paul在所の3M Companyから商標名982Cグレード36+の商品名で入手)。比較例Aを使用して、Grinding Test Method Bを使用してAISI 1018軟鋼が研削された。研削性能結果は表2に報告されている。
比較例Bは、以下を除いて、実施例1で説明したように準備された。転写工具の空洞は、米国特許第9,776,302号(Keipert)における実施例4で説明されている長方形アレイ・パターンで配置された。空洞アレイは、水平方向及び垂直方向の両方の方向において、1インチ当たり17個(1cm当たり6.7個)であり、1平方インチ当たり289個(1平方cm当たり44.8個)の総空洞密度であり、すなわち工具全体で約10950個の空洞であった。転写工具にはAP1粒子が充填された。メーク樹脂量は3.0+/−0.1グラムであった。ドロップ・コート二次粒子は、15.3+/−0.2グラムのAP2であった。氷晶石サイズ樹脂レベルは14.6+/−0.1グラムであった。比較例Bを使用して、Grinding Test Method Aを使用してAISI 1020鋼管が研削された。研削性能結果は表2に報告されている。
比較例Cは、比較例Bで説明したように準備された。転写工具にはAP1粒子が充填された。メーク樹脂量は3.5グラムであった。ドロップ・コート二次粒子は、9.4グラムのAP2であった。氷晶石サイズ樹脂レベルは12.1グラムであった。比較例Cを使用して、Grinding Test Method Bを使用して1018軟鋼が研削された。研削性能結果は表2に報告されている。
方法A
以下の手順を使用して1020軟炭素鋼管を研削することにより、様々なディスクの研削性能が評価された。評価のための直径7インチ(17.8cm)の被覆研磨ディスクが、6000rpmの一定の回転速度で動作する駆動電動機に取り付けられ、かつ、7インチ(17.8cm)のリブ付きディスクパッド面プレート(Minnesota州St.Paul在所の3M Companyから、051144 EXTRA HARD RED RIBBEDとして入手)を使用して固定された。研削盤が起動され、20ポンドの制御された力の下で、直径1インチ(2.54cm)、壁の厚さが0.125インチ(3.175mm)の予め計量された1020鋼管の端面に押し付けられた。これらの条件の下で、3.2秒の研削インターバル(通過)でワークピースが研磨された。個々の3.2秒インターバルに続いて、ワークピースが室温に冷却され、計量されて、研磨操作の研削量が決定された。研削量が1サイクル当たり12グラム未満になると、試験終了点が決定された。試験結果は、インターバル毎の増分研削量(g/サイクル)及び除去された総ストック(g)として報告された。
以下の手順を使用して1018軟炭素鋼棒材を研削することにより、様々なディスクの研削性能が評価された。評価のための直径7インチ(17.8cm)の被覆研磨ディスクが、5000rpmの一定の回転速度で動作する駆動電動機に取り付けられ、かつ、7インチ(17.8cm)のリブ付きディスクパッド面プレート(Minnesota州St.Paul在所の3M Companyから、051144 EXTRA HARD RED RIBBEDとして入手)を使用して固定された。研削盤が起動され、制御された力の下で、1×1インチ(2.54×2.54cm)の予め計量された1018鋼棒材の端面に押し付けられた。これらの条件の下で、13秒の研削インターバル(通過)でワークピースが研磨された。個々の13秒インターバルに続いて、ワークピースが室温に冷却され、計量されて、研磨操作の研削量が決定された。研削量が1サイクル当たり15グラム未満になると、試験終了点が決定された。試験結果は、インターバル毎の増分研削量(g/サイクル)及び除去された総ストック(g)として報告された。
Claims (13)
- 被覆研磨ディスクであって、
外周を有するディスクバッキングと、
前記ディスクバッキングの上に配置された研磨層であって、少なくとも1つの結合剤材料によって前記ディスクバッキングの主表面に固着された三角形研磨小板を備え、前記三角形研磨小板が、前記外周に向かって外側に延びる算術的螺旋パターンに沿って規則的な間隔で並んだ箇所の少なくとも70パーセントに配置される、研磨層と、
を備え、
前記三角形研磨小板の各々は、互いに接続されると共に3つの側壁によって分離されたそれぞれの頂部表面及び底部表面を有し、
それぞれ、前記三角形研磨小板の各々の少なくとも90パーセントの1つの側壁が、前記ディスクバッキングに面すると共に前記ディスクバッキングに近接して配置され、前記算術的螺旋パターンに対して接線方向から10度以内に縦方向に整列される、
被覆研磨ディスク。 - 前記三角形研磨小板が平均厚さを有し、前記算術的螺旋パターンが、前記三角形研磨小板の前記平均厚さの1.2〜3倍のピッチを有する、請求項1に記載の被覆研磨ディスク。
- 前記研磨層が、破砕研磨粒子又は非研磨粒子を更に含む、請求項1に記載の被覆研磨ディスク。
- 前記ディスクバッキングが加硫ファイバを含む、請求項1に記載の被覆研磨ディスク。
- 前記研磨層が、メーク層と、前記メーク層及び前記三角形研磨小板の上に配置されたサイズ層と、を備える、請求項1に記載の被覆研磨ディスク。
- 前記三角形研磨小板がアルファ・アルミナを含む、請求項1に記載の被覆研磨ディスク。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の被覆研磨ディスクの前記研磨層の一部を基板と摩擦接触させることと、前記基板を研磨するために、前記基板及び前記被覆研磨ディスクのうちの少なくとも一方を他方に対して移動させることと、を含む研磨方法。
- 前記基板が軟鋼溶接部を備え、前記研磨層が前記軟鋼溶接部に接触する、請求項7に記載の方法。
- 被覆研磨ディスクを製造する方法であって、
硬化性メーク層前駆体をディスクバッキングの主表面に配置することと、
三角形研磨小板を前記硬化性メーク層前駆体の中に接着することであって、前記三角形研磨小板が、外周に向かって外側に延びる算術的螺旋パターンに沿って規則的な間隔で並んだ箇所の少なくとも70パーセントに配置され、
前記三角形研磨小板が三角形研磨小板を備え、前記三角形研磨小板の各々が、互いに接続されると共に3つの側壁によって分離されたそれぞれの頂部表面及び底部表面を有し、
それぞれ、前記三角形研磨小板の各々の少なくとも90パーセントの1つの側壁が、その全体が前記ディスクバッキングに近接して配置され、前記算術的螺旋パターンに対して接線方向から10度以内に縦方向に整列される、接着することと、
前記硬化性メーク層前駆体を少なくとも部分的に硬化させてメーク層を提供することと、
硬化性サイズ層前駆体を、前記メーク層及び前記三角形研磨小板の上に配置することと、
前記硬化性サイズ層前駆体を少なくとも部分的に硬化させてサイズ層を提供することと、
を含む、方法。 - 前記三角形研磨小板が平均厚さを有し、前記算術的螺旋パターンが、前記三角形研磨小板の前記平均厚さの1.2〜3倍のピッチを有する、請求項9に記載の方法。
- 研磨層が、破砕研磨粒子又は非研磨粒子を更に含む、請求項9に記載の方法。
- 前記ディスクバッキングが加硫ファイバを含む、請求項9に記載の方法。
- 前記三角形研磨小板がアルファ・アルミナを含む、請求項9に記載の方法。
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