JP3108094B2 - 高摩擦面を有する物品、前記物品を製造するための装置及び方法 - Google Patents

高摩擦面を有する物品、前記物品を製造するための装置及び方法

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JP3108094B2 JP03502905A JP50290591A JP3108094B2 JP 3108094 B2 JP3108094 B2 JP 3108094B2 JP 03502905 A JP03502905 A JP 03502905A JP 50290591 A JP50290591 A JP 50290591A JP 3108094 B2 JP3108094 B2 JP 3108094B2
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は、研磨用途に使用するための高摩擦面、及び
このような高摩擦面の製造に関する。とりわけ本発明
は、所定のパターンに配列させた研磨粒子及びろう付け
ペーストのマトリックスを利用して製造した研磨工具に
関する。
従来技術の説明 米国特許第3,918,217号明細書（以降、Oliverと称す
る）は、磁気配列させた炭化物粒子で武装された小さな
スチールボールを固定して有する工具ブランクを含んで
成る研磨工具について開示している。炭化物粒子は、ろ
う付け金属によって一緒に且つボールに固定されてい
る。Oliver型工具は、典型的には、小さなスチールボー
ルの単層を工具ブランク表面に最初に固定することによ
って部分的に製造される。次いで、ボールの下の工具ブ
ランクに磁石を固定する。次に、小さなスチールボール
の上に磁化可能な（magnetizable）炭化物粒子を散布す
る。小さなスチールボールを通る磁束路によって生じる
磁束の集中（concentration）が、炭化物粒子をボール
の最も外部に集積させて円錐構造物を形成する。次い
で、バインダー及びろう付け合金から成るろう付けペー
ストを適用して、集成体のすべての要素を封入する。最
後に、ろう付け炉内で集成体全体を加熱して、ろう付け
合金、磁化可能な粒子、及びボールを統合された構造物
へと結合する。集成体を冷却すると、それを研磨工具と
して使用することができる。
こうして、Oliverは、工具ブランクの外面に突起（pr
otrusion）の配置を必要とする研磨工具の製造技術につ
いて開示している。これらの突起は、粒子の円錐構造物
を形成させるために必要な表面である。該突起は、小さ
なスチールボール（上述のような）の形をとるか、ある
いは工具ブランクの外面に輪郭を機械加工して形成した
形をとることができる。いずれの場合においても、最終
製品のベースとなる工具ブランクは突起で被覆されてい
なければならない。小さなスチールボールは高価であ
り、しかも適用するのに多大の労力を必要とする。工具
ブランクの外面に突起を輪郭の機械加工によって作る場
合には、相当な技量と特別の装置を使用しなければなら
ない。
さらに、円筒構造物上に配置された突起に炭化物粒子
を適用するためには、磁化可能な炭化物粒子を適用して
いる間、構造物を固定し且つ様々な回転位置を割送る必
要がある。このような方法で工具を製造することは非常
に複雑であり、そして構造物の周りの異なる回転位置に
配置された粒子に作用しうる異なる磁力や重力によっ
て、品質にむらが生じ易い。
さらに、炭化物粒子は、磁化工具ブランクから発生す
る磁束に沿って並ぶ構造物を形成する。円筒構造物の場
合、ホイールの円周部から放射状に（または表面に引い
た接線に垂直に）発生している磁束に沿って円錐が並
ぶ。それによって形成された円錐構造物はすべての点に
おいて対称的であり、そして切削工具として使用した場
合に、工作物に対して負のすくい角を提供する。Oliver
の技法は、このような対称円錐構造物を製造することし
かできない。より積極的なすくい角が望まれる場合に
は、Oliverの技法は適当ではない。
最後に、いずれの切削または研磨工具についても、切
削及び研磨の際に発生する熱が工具と工作物との間の接
点から工具の構造内へ伝導する。Oliver型工具を使用し
た場合、熱が円錐構造物から小さなスチールボールを通
って工具ブランクへと伝導する。これらのボールは工具
ブランクにろう付けされているので、それらはほとんど
点接触を提供するにすぎず、結果として熱の流れの実質
的な妨害を示す。
米国特許第2,334,494号明細書（以降Keelericと称す
る）は、中に形成された溝と間に配置されたランドとを
含んで成る研磨工具について開示している。Keelericに
よると、溝を充填している非磁性材料がランドを通る束
の集中を提供する。その上に分布された粒子はランド上
に集中する。結合材料層を電着によって適用して、粒子
を工具ブランク上に保持する。
本発明の目的 従って、本発明の目的は、ベース工具構造物上の突起
の配置に関連する材料コスト及び労力及び製造時間を低
減する研磨工具を提供することである。
本発明の特別の目的は、ベース工具構造物に直接固定
された研磨粒子構造物を有する研磨工具を提供して、研
磨粒子構造物からの熱の伝導発散を改善することであ
る。
本発明の別の目的は、工作物に対して負、中立、また
は正のすくい角の切削点を選択的に提供する研磨粒子構
造物を有する研磨工具を提供することである。
本発明の別の目的は、上述の目的を果たし且つ製造コ
ストを最小限に抑える研磨工具の製造方法に導入するこ
とができるマトリックスを提供することである。
本発明の他の目的、利点、及び特徴は、以下の詳細な
説明及び添付の請求の範囲を読むこと、並びに添付の図
面を参照することによって明白となる。
発明の概要 上述の目的を達成する本発明の一実施態様によると、
取付具は、突起を上に形成された一般に平面の磁化ベー
ス面を含み、ドット面または継ぎはぎ細工面またはモザ
イク面を形成する。突起は、表面に機械加工するか、あ
るいは小さなスチールボール状で表面に適用することが
できる。次いで、突起面上に剥離機構または被覆層を配
置する。剥離機構は、例えばシリコーンの薄いコーティ
ングまたはポリマー材料（例、テフロン）の薄いシート
の形をとることができる。次に、剥離機構の表面上に磁
化可能な研磨粒子を拡散させるかまたは散布する。粒子
は磁束線に沿ってそれ自身を集積または配列させて、一
般に三角形の横断面を有する堆積物を形成する。堆積物
は、要素軸（element axis）及び末端部分（distal por
tion）または作業部分を有する。小さなスチールボール
を使用した場合、ボールを通る磁束集中の位置において
円錐構造または円錐が形成される。次いで、アクリル系
塗料の被膜を円錐に塗布する。塗料が円錐に構造集結性
を提供する。塗料を凝固する前に、円錐の近くに磁石を
通すことによって円錐を付形することができる。ベース
表面磁石の極とは反対の極の磁石は円錐を高さ方向に成
長させ、一方同じ極の磁石は円錐を平たくさせる。この
磁石を使用して、突起から発生するベース表面磁場を選
択的に配向させて円錐を再配列させることもできる。こ
の技法を使用して、工具の作業面上に中立または正のす
くい角研削点を提供する非対称円錐を製造する。
円錐を付形し且つ塗料を乾燥または凝固させた後、ろ
う付け合金を混合したバインダーから成るろう付けペー
ストまたは固定手段を適用して、円錐を封入し且つ円錐
間に構造連結または非磁性柔軟性支持体ウェブまたはマ
トリックスを形成させる。ろう付けペーストは、ろう付
け前に所定の位置に円錐を維持する支持体ウェブを提供
し、そしてろう付け合金はろう付け後に一体構造または
パターンにおいて円錐を接合する。
ろう付けペーストを乾燥または凝固させた後、マトリ
ックス全体をベース取付具から取り出して、ボールまた
は他の突起をあとに残すことができる。次いで、このマ
トリックスをいずれかの所望の形状に切り出すことがで
きる。次いで、剥離機構を取り除き、そしてアクリル系
接着剤の適用によって平滑面を有する別のベース構造物
にマトリックスを固定する。アクリル系接着剤は、マト
リックスまたはベース構造物上にはけ塗するか、または
代わりにレリースライナーによって保護及び予備設置す
ることができる。この時点で、マトリックス及びベース
構造物の集成体をろう付け炉内に配置して、必要なろう
付け温度で加熱する。ろう付け工程の完了後、集成体
は、研磨工具として使用できる高摩擦面の特徴をなす。
本発明の利点は多数ある。一つは、再使用可能な取付
具に突起が固定される。その結果、各工具の外面に突起
を適用する必要がない。それゆえ、手段を適用して突起
の最適なモザイクまたはパターン（Oliver技法で使用さ
れるランダムパターンに対して）を創製することがで
き、次いでそれがそれぞれに位置した磁場を作り出す。
モザイクを選定して、材料除去効率から表面仕上げ品質
までの範囲にある性能パラメーターを指定することがで
きる。さらに、ボールの材料コスト並びに各工具にボー
ルを設置することに関連する労力を取り除くことによっ
て、実質的な製造コスト利点を実現することができる。
第二に、マトリックスが、水平面に配列されうる取付
具の一般に平らな面上に作製されるので、炭化物粒子
は、重力で並んでいるモザイク面を一般に横切る束軸に
沿って作用する磁束によって影響される。その結果、不
規則な付形工具に粒子を直接適用する場合に遭遇するむ
らや複雑さが除外される。
さらに、本発明の堆積物の構造を変化させて選定可能
なすくい角（すなわち、負、中立、正）を作り出すこと
ができる。すなわち、本発明は対称的な堆積物を製造す
るのに適している。これらの堆積物は、モザイク面に対
して一般に垂直または法線の束軸を有する磁束を用いて
作製される。中立または正のすくい角が望まれる場合に
は、モザイク面に対して調節及び決定される磁束軸を用
いて堆積物を作製し、よって堆積軸は面に対して所定の
すくい角を有することができる。例えば、円錐の底面円
周に引かれた垂直線上に円錐頂点を位置させるように磁
場を配向させた場合には、中立のすくい角の円錐が形成
される。円錐の底面円周に引かれた垂直線の外側に円錐
頂点を位置させるように磁場を配向させた場合には、正
のすくい角の円錐が形成される。実際には、選択的に位
置させた磁石を使用して取付具の表面上にゆがみを創出
することによって、磁場を選択的に配向させることがで
きる。
選定可能なすくい角を有する円錐を作製する融通性
が、特定の性能用途に適した工具を製造できるという点
で実質的な性能利点を構成する。すなわち、正のすくい
角を有する円錐は、積極的な材料除去を必要とする用途
に用いられる工具に適用することができ；一方、中立の
すくい角を有する円錐は、材料除去の必要性がより少な
い研磨用途に使用することができる。さらに、工具の一
部を積極的な材料除去用に使用し且つ別の部分を所望の
表面仕上げを生み出すために使用できるように、円錐型
の組合せを工具表面に適用することができる。例えば、
円筒形砥石車の端または平面部に正のすくい角を有する
円錐を被覆して材料を積極的に除去することができ；一
方、円周表面部に負のすくい角を有する円錐を被覆して
所望の表面仕上げを達成することができる。
本発明は、磁場内で集成し、そしてベースと、モザイ
ク面を規定するためにベースから伸長している複数の磁
化可能な突起と、並びにモザイク面から粒子及びマトリ
ックスを剥離するためにモザイク面を被覆している剥離
フィルムとを含むマトリックス中に磁化可能な粒子のパ
ターンを支持するための装置を特徴とする実施態様を意
図するものである。別の実施態様は、複数の磁化可能な
突起部材と、モザイク面を規定するために突起部材を支
持するベースと、突起部材を通る路に沿って提供される
磁束と、磁化可能な粒子のマトリックス（該マトリック
スは結合構造物を含み、該磁化可能な粒子は結合構造物
内部に少なくとも部分的に封入されている）と、並びに
マトリックスを支持し、且つモザイク面からマトリック
スを剥離するための剥離機構を提供する、モザイク面を
被覆している剥離フィルムとを含む装置を意図する。別
の実施態様は、ベース部材上に配置された第一の面を有
する複数の磁化可能な突起部材（該ベース部材は磁束源
を含む）と、第二の面上に配置されたポリマー材料フィ
ルムと、並びにポリマー材料及び第一の面の間に部分真
空状態を確立するための手段とを含み、よってポリマー
材料を引き付けて磁化可能な突起部材と接触させて、磁
気配列粒子のマトリックスを製造する装置を意図する。
別の実施態様は、ろう付け作業後に工具に作用面を提供
する研磨要素のパターンを有する構造的に発展性あるマ
トリックス（該マトリックスは、所定のパターンで配置
された複数の研磨要素（該研磨要素の各々は要素軸及び
末端作用部分を有し、該末端作用部分は作用面を規定し
ている）と、二つの構成成分を含んで成る支持手段（第
一は揮発分であり且つ第二は研磨要素よりも低い融点を
有し、該支持手段は複数の研磨要素を相互連結し且つそ
れらのための柔軟性支持体を提供し、該支持手段は工具
に取付可能である）とを含む）を意図する。別の実施態
様は、複数の磁束集中に実質的に沿って並べることによ
って一般に所定の位置に配置させた複数の磁化可能な粒
子を含んで成る工具の作用面を提供するための研磨要素
のパターンと、粒子を少なくとも部分的に封入し且つ粒
子間に構造的相互連結を形成ししかもそれらの支持体を
提供する結合手段（該結合手段は所定の位置に粒子を維
持する）とを提供する、柔軟性の構造的発展性あるマト
リックスを意図する。本発明の実施態様は、ベース手段
から伸長している複数の磁化可能な突起手段に、マトリ
ックスを剥離するための剥離手段を被覆する段階、剥離
手段に磁化可能な粒子を適用する段階、ベース手段を一
般に横切る束路に沿って第一の磁束を発生させる手段に
よって磁化可能な粒子を配列させる段階、及び磁化可能
な粒子を少なくとも部分的に封入し且つそれらの間に構
造的相互連結を形成する結合手段を適用する段階を含ん
で成る、工具の作用面を提供する研磨要素のパターンを
有する構造的発展性あるマトリックスの製造方法を意図
する。本発明が意図する別の方法は、剥離手段の上に磁
化可能な研磨粒子を拡散して磁束集中部に粒子集積を形
成させる段階、固定手段中の粒子を少なくとも部分的に
封入してマトリックスを作製する段階、固定手段を硬化
する段階、及び装置からマトリックスを取り出す段階を
含んで成る、所定のパターンに配向したそれぞれの磁束
集中を提供するように作用する複数の磁化部材上に配置
された剥離手段を有する装置上で構造的発展性あるマト
リックスを提供する方法である。本発明が意図する物品
は、実質的に平滑な面を有するベース構造物と、それぞ
れに配向させた磁束集中によって所定のパターンへと組
織化された複数の磁化可能な粒子と、及び粒子を面に接
合する手段とを含む高摩擦面を特徴とする。本発明の別
の実施態様は、実質的に平滑な面を有するベース構造物
と、ベース構造物上に配置された磁化可能な粒子（該磁
化可能な粒子は、それぞれの磁束集中によって複数の集
積体へと組織化されている）と、及び磁化可能な粒子を
面に接合する手段とを含む高摩擦面を有する物品を意図
する。本発明はさらに、実質的に平滑な面（該面の第一
の部分は、第一のそれぞれに配向及び配置させた磁場に
よって第一のパターンに配列及び配置した第一の磁化可
能な粒子を面上に有し、そして該面の第二の部分は、第
二のそれぞれに配向及び配置させた磁場によって第二の
パターンに配列及び配置した第二の磁化可能な粒子を面
上に有する）を有するベース構造物と、第一及び第二の
磁化可能な粒子をベース構造物に接合する手段とを含
む、高摩擦面を有する物品を意図する。本発明はさら
に、実質的に平滑な面を有するベース構造物と、チップ
を除去する面上の通路を規定する第一の部分と、磁束集
中によって複数の集積体へと組織化され且つ上に配置さ
れた磁化可能な粒子を有する構造物の第二の部分と、及
び粒子をベース構造物に接合する手段とを含んで成る、
高摩擦面を有する物品を意図する。本発明の別の実施態
様は、複数の磁化突起上に配置された剥離手段に磁化可
能な粒子を適用する段階、ろう付け前に所定の位置に粒
子を維持することができる固定手段を適用する段階（該
固定手段は、ろう付け後に粒子をベース構造物に固定す
ることができる）、研磨粒子及び固定手段からできたマ
トリックスを突起から剥離する段階、実質的に平滑な面
を有するベース構造物にマトリックスを付加する段階、
並びにマトリックス及びベース構造物をろう付け状態に
加熱する段階を含んで成る、高摩擦面を有する物品の製
造方法を意図する。
図面の簡単な説明 添付の図面を参照してなされる以下の本発明の詳細な
説明から、本発明が関連する当業者には、本発明のさら
なる特徴及び利点が明白である。
図１は、本発明を製造するために用いられる取付具の
側面図であり； 図２は、本発明により製造されたマトリックスの断面
を含む図１に示した取付具の一部の横断面図であり； 図３は、適用されたマトリックスを有するベース構造
物の一部の横断面図であり； 図3Aは、図３の拡大断面図であり； 図４は、本発明により製造された研磨工具の一部の横
断面図であり； 図4Aは、図４の拡大断面図であり； 図５は、工作物に負のすくい角を提供する研磨工具の
横断面図であり； 図６は、工作物に中立のすくい角を提供する研磨工具
の横断面図であり； 図７は、工作物に正のすくい角を提供する研磨工具の
横断面図であり； 図８は、中立のすくい角を特徴とする構造を有するマ
トリックスを製造するために用いられる取付具の横断面
図で示された部分を有する側面図であり； 図９は、第一部分に細かい表面組織を、第二部分に粗
い表面組織を有し、その組合せですぎあやパターンを生
み出している高摩擦面の拡大平面図であり； 図10は、負のすくい角を有する炭化物構造物で被覆さ
れた第二部分及び第一部分上に中立のすくい角を有する
炭化物構造物を有する高摩擦面の拡大平面図であり； 図11は、特定の部分に炭化物構造物のパターンを配置
し且つ他の部分のボイドを残すことによって製造された
高摩擦面の拡大平面図であり；そして 図12は、本発明の別の実施態様を例示する断面図で示
された部分の側面図である。
図面の詳細な説明 本発明の好ましい実施態様は、図１に示したが、第一
ベース構造物またはスチールプレート14に付加されてい
る永久磁石12を含んで成る取付具10を含む。プレート14
が、磁石12と突起16との間に磁気的ギャップを提供す
る。その結果、プレート14の厚みが、理想的磁場強度が
達成されるまで調節できるパラメーターとなる。プレー
ト14を完全に除外した場合に最大磁場強度が達成され
る。代わりに、プレート14は、磁石12と突起16との間に
非磁気的ギャップまたは空隙を形成する非磁気的である
ことができる。磁石12は、必ずしもプレート14に固定さ
れる必要はなく、そして電磁石などの形態であることが
可能である。
スチールボール16状の突起の単層を、接着剤20によっ
てプレート14に付加する。ボールの代わりにいずれの鉄
または強磁性構造物でも使用することができる（例え
ば、円筒形スチールロッドを使用できる）。剥離機構18
は、非鉄材料、例えばプラスチック好ましくはテフロン
のフィルムまたはシート、の薄い層として示されてい
る。剥離機構は、ボール16の上面に配置される。突起と
剥離機構18との間の領域に、適当な通路（図示なし）を
提供することによって、減圧源を導入することができ
る。減圧が剥離機構18を引き付けて、突起16にしっかり
と接触させる。これが取付具を完成し、その上で磁気配
列研磨粒子及びろう付けペーストのマトリックスを製造
することができる。
マトリックス22を、図２に示されるが、剥離機構18上
に−200/＋325メッシュのタングステンカーバイドコバ
ルト粒子（この図中、個別には示していない）を拡散ま
たは散布することによって製造することができる。粒子
は、磁石12からの磁束によってボール16に引き付けられ
る。これらの粒子は、個別のスチールボール16によって
形成された磁場集中の配置において剥離機構18上に集積
する。
それゆえ、ボール16の寸法、形状、位置、及び配置
が、炭化物粒子の集積により生じるパターンを決定す
る。より大きな直径のボールは、より間隔の広い磁場集
中を提供する。こうして、より大きな直径のボールを使
用して粗い表面組織を作り出すことができる。ボールの
特定の寸法、形状、及び配置を使用して、所望のいずれ
のパターンでも生み出すことができる。例えば、ボール
をすぎあやパターンで配列させて、工具／工作物界面領
域からのチップ除去を向上させることができる。実際
に、それぞれのボールラインを除外することによってよ
く規定されたチップ通路を提供するために溝を作ること
ができる。代わりに、非鉄ボールをスチールボール16と
ともに散在させて構成を変化させることができる。
炭化物粒子が剥離機構18上に拡散するにつれ、それら
は三角横断面構造物24の集積体を形成する。本発明の好
ましい実施態様では、構造物24は円錐形状となり、以降
円錐と称する。粒子の添加によって円錐が所望の高さに
到達したら、それらにアクリル系塗料をスプレーする。
塗料がまだ湿潤している間に、取付具上面の上を第二磁
石を通過させることによって円錐24を付形することがで
きる。取付具の磁石12の極と反対の極を露出するように
向けられた第二磁石40を図２に示す。反対極磁石は円錐
の高さを成長させ、一方同極磁石は円錐を平たくさせ
る。
塗料の乾燥または凝固させた後、ろう付けセメントの
後に加えられるろう付けペースト26のコーティング中に
含まれる溶剤から円錐の構造集結性を維持するアクリル
系塗料を隔離する保護層を提供する水系ろう付けセメン
ト（図示なし）を、円錐に被覆する。Nicrobraze Cemen
t Type S（Wall Colmonoy社の商標）１部と水２部とか
ら成る水系セメントが好ましい。
次いで、ろう付けペースト26を加えて円錐に封入す
る。ろう付けペーストは、バインダーまたはセメント、
好ましくはNicrobraz Cement Grade Number 1000（Wall
Colmonoy社の商標）40％、及びろう付け合金、好まし
くは−325メッシュ低融点ろう付け充填剤金属60％から
成る。乾燥または硬化して柔軟性構造物を成すいずれの
ろう付けセメントでも十分である。剥離機構18上に配置
されているフォーム28は、ろう付けペースト26が流れつ
く外側境界として役に立つ。フォーム28の高さがマトリ
ックスの厚みを規定する。
ろう付けペースト26が硬化または乾燥して柔軟性マト
リックス22を提供する。次いで、このマトリックス22及
び剥離機構18を発展性ある構造物として取付具10から取
り除くことができる。マトリックスは所望のいずれのパ
ターンにでも切り出すことができる。次いで、剥離手段
18をマトリックス22から剥ぎ取ることによって取り除く
ことができる。剥離機構18を除去した後、アクリル系接
着剤例えば3M社の２ミルのHigh Tack Adhesive転写テー
プによって、図３に示したように、第二ベース構造物30
にマトリックス22を固定することができる。適当ないず
れの接着剤またはバインダーでも利用できる。転写テー
プは、マトリックスをベース構造物に適用するまで接着
剤を保護するレリースライナーを有する。第二ベース構
造物30は、必ずしもスチールまたは鉄である必要はな
い。
図3Aは、図３の拡大断面図であって、タングステンカ
ーバイドコバルト粒子32と、アクリル系塗料31と、並び
に（ろう付け金属34及びセメント36から成る）ろう付け
ペースト26とから成るマトリックス22を例示している。
ベース構造物30の表面にマトリックスを固定した後、集
成体全体をろう付け炉内に配置して、ろう付け条件すな
わち必要なろう付け温度及び必要な時間において加熱す
ることができる。低融点ろう付け充填剤金属について
は、1850゜F〜2150゜Fのいずれかの温度で約15分の時間
が適当である。純粋乾燥水素雰囲気または減圧が推奨さ
れる。ろう付け温度へ上昇させる前に800゜Fで30分間保
持するサイクルが推奨される。ろう付け金属34が溶融状
態となり且つ流動して金属のモルタル様結合38（図4Aに
示したような）を形成し、それがタングステンカーバイ
ドコバルト粒子32を各々一緒に、そしてベース構造物30
へ固定または接合する。こうして、ろう付け後、バイン
ダーが蒸発するとろう付け合金のみが残留する。
図４に示したように、最終製品は、研磨工具切削点を
提供する円錐24Bで武装されたベース構造物30である。
ベース構造物は、円筒形（例えば砥石車またはエンドミ
ル）、平面長方形（例えば、平やすり）、または細長い
形（例えば、のこ刃）であることができる。
図５に示したような対称円錐46は、工作物48及びベー
ス構造物30に関して負のすくい角Ｘを示す。負のすくい
角は、低速の材料除去をともなう研磨用途には好まし
い。対称円錐46は、本明細書で記載した取付具によって
作製することができる。図６は、中立のすくい角Ｙを有
する非対称円錐46′を例示する。中立のすくい角は、中
速の材料除去用途に好ましい。図７は、正のすくい角Ｚ
を有する別の非対称円錐46″を例示する。正のすくい角
は、積極的速度の材料除去用途に好ましい。
これらの非対称円錐は、図８に示した取付具を用いる
ことによって作製することができる。取付具52は、スチ
ールボール16を固定して有するスチールプレート14が固
定された永久磁石12を含んで成る。次いで、剥離機構18
をボール16の上に配置する。次いで、その剥離機構18上
にディフューザー56によって炭化物粒子（この図では個
別には示されていない）を散布して、一般に対称形を有
する円錐24を形成させる（部分Ｉを参照のこと）。部分
IIに配置されたスチールボールから発生する磁束は、第
二磁石40″の存在によって、部分IIの磁束線がもはや面
に対して垂直に出ないようにゆがめられる。その結果、
部分IIに配置された円錐は、ゆがめられた磁束線に沿っ
て並ぶ。部分IIに配置された個別の円錐は中立のすくい
角を有するように示されている。正のすくい角は、磁石
40″を（この図に関して）部分IIからさらに右側に配置
することによって形成される。アクリル系塗料は、アプ
リケーター54によって部分IIに配置された円錐24に塗布
される。塗料が乾燥または凝固すると、円錐は、ゆがめ
られた磁束線によって生み出された配列を維持する。
部分IIIに配置された円錐は、先に述べたように、ろ
う付けペースト（図示なし）で容易に封入される。実際
の作業では、磁石40″、塗布機構54、及びディフューザ
ー56を取付具52に対して移動させ、こうして磁気配列炭
化物粒子及びろう付けペーストの連続マトリックスを製
造する。
図９は、第一の半部分100上の構造物の細かい表面組
織付マトリックス及び第二の半部分102上の粗い表面組
織付マトリックスを用いて製造された研磨面を示す。さ
らに、個別のマトリックスは、研磨面が工作物に対して
示した矢印の方向に進むときにチップを各々の側へ運搬
することを促進するすぎあやパターンを提供する。粗い
及び細かい表面組織付マトリックスは、個別の炭化物構
造物間に所望の間隔を生み出すボール寸法を選択するこ
とによって作製される。すぎあやパターンは、図１にお
いて先に記述し示した取付具上でのボールの特別な配置
によって作られる。
図10は、第一の部分104に配置された負のすくい角の
マトリックス及び第二の部分106に配置された中立のす
くい角のマトリックスで製造された研磨面を示す。円錐
構造物の頂点105を点で示し、そして該構造物の対応す
る底面円周107を円で示す。このような技法を利用し
て、工作物の切削及び仕上げに使用できる砥石車を製造
することができる。すなわち、工作物に進入する第一の
部分にはより積極的なすくい角の円錐（すなわち、中立
のすくい角を有する円錐）を使用することができ、そし
て工作物の表面を仕上げるための第二の追跡部分には積
極性のより小さいすくい角の円錐（すなわち、負のすく
い角を有する円錐）を使用することができる。こうし
て、砥石車を１回進めることで、２種の作業を行うこと
ができる。
図11は、マトリックスで被覆された部分108と、工具
／工作物界面からの切屑の排除を促進する通路を提供す
るための空隙を残した部分110とを有するように製造さ
れた研磨面を示す。同様な研磨面は、取付具上の突起列
を省くことによって製造することができる。すなわち、
小さなスチールボール16（図１に示したような）の特定
の列に空隙を残して連続構造物として製造し、よって工
具／工作物界面からの切屑の排除を促進する通路を作製
することができる。これによって、マトリックス部分を
切取って一緒に継ぎ合わせて空隙を作る必要がなくな
る。
表面組織、パターン、空隙、及びすくい角のいずれか
の組合せ及び置換をいずれかの一表面上に統合して、数
多くの性能基準を満たす工具を製造することができる。
本発明のすべての実施態様は、磁化可能な粒子の一例
としてタングステンカーバイドコバルト研磨粒子を使用
して記述された。いずれの磁化可能な粒子を使用するこ
とも明かに本発明の範囲内にある。例えば、ニッケルを
コーティングしたダイヤモンドを使用することができ
る。さらに、突起によって形成された磁場集中点におい
て形成された構造物は、上述のように複数の粒子から成
ることができるが、あるいはその代わりに１点当たり１
粒子を含んで成ることができる。このような用途の例と
して、米国特許第3,894,673号明細書に記載されている
単層ダイヤモンド工具の製造における用途が挙げられる
であろう。
代わりの実施態様では、機械的技法を用いて粒子を剥
離機構上に配置し、次いでそれらをろう付けペーストに
封入することによって、マトリックスを製造する。手で
粒子を配置する方法を含むいくつかの技法を使用して粒
子を配置することができる。粒子を配置した後、それら
をろう付けペーストで封入して、ろう付け可能なマトリ
ックスを作製する。別の技法は、粒子配置を提供する開
口部を有するステンシル様の型を利用する。粒子を型の
開口部に配置した後、型を取り除いて、ろう付けペース
トに封入されるべきそれぞれの位置に粒子を残すことが
できる。代わりに、図12の部分Ｉに示したように、特定
の位置に開口部202を有する成形ろう付けペーストで構
築されたステンシル様型200を使用することができる。
開口部をもたないレリースライナー203が型200に隣接し
て配置されている。図12の部分IIでは、開口部202に配
置された個別の粒子204が示されている。図12の部分III
に別のろう付けペースト206を加えて、粒子を封入し且
つそれらをそれぞれの開口部に保持する。この方法で
は、単層ダイヤモンド工具の製造における用途に適した
ろう付けマトリックスを作製することができる。
本発明の装置及び方法並びにその所期の多くの利点は
先の説明から理解され、そして本発明の精神及び範囲か
ら逸脱することまたはそのすべての本質的利点を犠牲に
することなく、それらの部分の形態、構造、及び配置に
おいて様々な改変を行えることは明白であるとさらに考
えられる。本明細書に記載された形態は、単なる好まし
いまたは例示的な実施態様であるにすぎない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−232934（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−14489（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−51074（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−125393（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−83272（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−78259（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−82649（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭33−1099（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B24D 3/00

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】マトリックス22内に磁化可能な粒子32のパ
    ターンを支持し且つ磁場内で集成するための装置10にお
    いて、 ベース手段14と、 モザイク面を画定するために前記ベース手段14から伸長
    している複数の磁化可能な突起手段16と、及び 前記モザイク面から前記粒子及びマトリックス22を剥離
    するために前記モザイク面を被覆している剥離手段18、 を含んで成る前記装置。
  2. 【請求項２】ろう付け工程後に工具30の作用面を提供す
    るための研磨要素24のパターンを有する構造的に発展性
    あるマトリックス22において、 所定のパターンで配置された複数の研磨要素24（前記研
    磨要素24の各々は、要素軸及び末端作用部分を有し、そ
    して前記末端作用部分は前記作用面を画定している）、
    及び 第一成分は揮発性バインダーでありそして第二成分はろ
    う付けのため前記研磨要素よりも低い融点を有する二種
    の構成成分を含んで成る固定手段26（前記固定手段は、
    前記複数の研磨要素24を相互連結し且つそれらのための
    柔軟性支持体を提供する）を含んで成る前記マトリック
    ス。
  3. 【請求項３】前記研磨要素24が、それぞれに配向させた
    磁場によって前記所定のパターンにおいて配置された磁
    化可能な粒子32である、請求の範囲２記載のマトリック
    ス。
  4. 【請求項４】複数の磁束集中と実質的に並べることによ
    ってほぼ所定の位置に配置された研磨要素を形成する複
    数の磁化可能な粒子32、及び 前記粒子を少なくとも部分的に封入し、且つそれらの間
    の構造的相互連結を形成し、しかもそれらの支持体を提
    供する固定手段26（前記固定手段26は前記粒子32を前記
    磁束集中を解除した後に前記所定の位置において維持す
    る）、 を含んで成る、工具30の作用面を提供するための研磨要
    素24のパターンを有する工具面に選択的に取付可能な柔
    軟性の構造的に発展性あるマトリックス。
  5. 【請求項５】前記固定手段26が、ろう付け条件下でベー
    ス構造物に前記構造的相互連結を固定する手段を含む、
    請求の範囲４記載のマトリックス。
  6. 【請求項６】工具30の作用面を提供するための研磨要素
    24のパターンを有する構造的に発展性あるマトリックス
    22の製造方法において、 前記マトリックス22を剥離するための剥離手段18で、ベ
    ース手段14から伸長している複数の磁化可能な突起手段
    16を被覆する段階、 前記剥離手段18に磁化可能な粒子32を適用する段階、 前記ベース手段14をほぼ横切る束路に沿って第一の磁束
    を発生する手段によって、前記磁化可能な粒子32を配列
    させる段階、及び 前記磁化可能な粒子32を少なくとも部分的に封入し、且
    つそれらの間に構造的相互連結を形成する固定手段26を
    適用する段階、 を含んで成る前記方法。
  7. 【請求項７】前記固定手段26を適用する前に、前記第一
    の磁束を選択的に配向させて、それに沿って前記磁化可
    能な粒子32を並べる段階を含む、請求の範囲６記載の方
    法。
  8. 【請求項８】前記マトリックス22を前記剥離手段18から
    剥離した、請求の範囲６記載の方法に従い製造されたマ
    トリックス。
  9. 【請求項９】請求の範囲６記載の方法と、 前記マトリックス22を前記剥離手段18から除去する段
    階、 実質的に平滑な面を有するベース構造物30に前記マトリ
    ックス22を付加する段階、及び 前記マトリックス22と前記ベース構造物30とをろう付け
    状態に加熱する段階、 を含んで成る別の段階とを使用して、高摩擦面を有する
    物品を製造する方法。
  10. 【請求項１０】請求の範囲９記載の方法に従い製造され
    た高摩擦面を有する物品。
  11. 【請求項１１】実質的に平滑な面を有するベース構造物
    30と、 前記ベース構造物30の上に配置された磁化可能な粒子32
    （前記磁化可能な粒子32は、それぞれの磁束集中によっ
    て複数の集積体へと組織化されている）と、及び 前記磁化可能な粒子32を相互に結合させて前記集積体に
    し且つその集積体を前記面に接合させる手段、 を含んで成る高摩擦面を有する物品。
  12. 【請求項１２】実質的に平滑な面を有するベース構造物
    30と、 第一の磁化可能な粒子32を上に配置して有する前記面の
    第一の部分（前記第一の磁化可能な粒子は、第一のそれ
    ぞれ配向及び配置させた磁場によって第一のパターンに
    おいて配列及び配置されている）と、 第二の磁化可能な粒子32を上に配置して有する前記面の
    第二の部分（前記第二の磁化可能な粒子32は、第二のそ
    れぞれ配向及び配置させた磁場によって第二のパターン
    において配列及び配置されている）と、及び 前記第一及び第二の磁化可能な粒子を前記ベース構造物
    に接合する手段 を含んで成る高摩擦面を有する物品。
  13. 【請求項１３】前記第一の磁場が第一の所定の角度で配
    向され、そして前記第二の磁場が第二の所定の角度で配
    向されている、請求の範囲12記載の物品。
  14. 【請求項１４】前記第一の磁場を配置して第一の所定の
    表面組織を作製し、そして前記第二の磁場を配置して第
    二の所定の表面組織を作製する、請求の範囲12記載の物
    品。
  15. 【請求項１５】実質的に平滑な面を有するベース構造物
    30と、 第一の所定のパターンで配置された複数の研磨要素24を
    上に有する物品の第一の部分と、及び 第二の所定のパターンで配置された複数の研磨要素24を
    上に有する第二の部分（前記第一及び第二の部分は互い
    に隣接している）、 を含んで成る高摩擦面を有する物品。
  16. 【請求項１６】前記第一の所定のパターンが第一の表面
    組織を提供し、そして前記第二の所定のパターンが第二
    の表面組織を提供する、請求の範囲15記載の物品。
  17. 【請求項１７】前記固定手段が前記工具に取付可能であ
    る、請求の範囲２記載のマトリックス。
  18. 【請求項１８】前記固定手段26が剥離機構18に剥離可能
    に結合されている、請求の範囲６記載の方法。
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