JP3265209B2 - 研磨用工具とその製造方法 - Google Patents

研磨用工具とその製造方法

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  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、漆工芸、木工、
ガラス工芸、プラスチックのモールド金型等の最終工程
で行なわれる磨き加工、艶出し加工、錆び取り加工、バ
リ取り加工等の研磨用工具とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、漆工芸、木工、ガラス工芸、プラ
スチックのモールド金型の磨き仕上げ加工は、木工を除
いて、木炭やアルミナ、炭化硅素、CBN、ダイヤモン
ド等の砥粒を用いた湿式加工により行なわれていた。そ
の研磨方法は、湿式加工の場合、砥粒を手の指や木片を
使って、水や油を介して擦り付ける遊離砥粒法が用いら
れ、他の方法としてはサンドペーパ等で磨く固定砥粒法
等があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術の場
合、単純平面や単純曲面では、ある程度均一な磨き面が
得られるが、凹凸や複雑な自由曲面の磨き仕上げを均一
に行なうことは困難で、高度な熟練した技術が要求され
るものであった。また、多品種少量生産のものや、複雑
な形状のものについてはこれらの工程を機械化すること
は、技術及びコスト上困難なものであった。
【0004】この発明は、上記従来の技術の問題点に鑑
みてなされたもので、任意曲線を含む複雑な形状を有す
る部品に対して、均一に効率良く研磨することができる
研磨用工具とその研磨用工具の製造方法を提供すること
を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、30℃〜5
0℃の温度で軟化し任意の形状に変更可能な天然チクル
から成る母材と、この母材に混入された砥粒とを備え、
軟化した母材を所定の被研磨物の表面に押し付けて研磨
面の形状を転写し、研磨面を転写した上記母材を0℃〜
5℃に冷却して被研磨物を研磨可能とした研磨用工具で
ある。上記砥粒は、木炭、アルミナ、炭化硅素、ダイヤ
モンド、CBN、酸化クロム等の一般的な砥粒である。
また、上記母材には、アルミニウム合金の粒子や細片等
の熱伝導性向上材や、金属線材、金網、布、綿糸、合成
繊維等の補強材が混入されている。
【0006】また、上記母材を加温または冷却するた
め、冷却剤循環パイプやヒートパイプ等の温度調節装置
が設けられている。
【0007】またはこの発明は、30℃〜50℃の温度
で軟化し任意の形状に変更可能な天然チクルから成る母
材に、研磨用の砥粒を混合し、所定の研磨対象物の表面
に軟化させた上記母材を押し付けて研磨面の形状を転写
し、研磨面が転写された上記母材を氷水に漬けて冷却
し、この後、上記転写した研磨面を上記被研磨物に当接
させて研磨する研磨用工具の製造方法である。
【0008】この発明の研磨用工具は、砥粒が硬化した
母材により露出した状態で保持されているため、研磨用
材料と工具を被研磨物に当接させて擦ると砥粒により表
面が研磨される。母材は加温により粘土状に軟化するた
め、被研磨物の表面に嵌合する形状に成型し、被研磨物
表面に均一に当接させることができる。そして断面形状
が一定の長尺物であれば、長手方向に沿って直線の往復
運動をさせ、また回転対象形の被研磨物であれば回転さ
せて研磨を行なう。また比較的広い凹部や凸部のコーナ
ー部等の研磨には、回転と往復の組み合わせによりエン
ドミル加工と同様の研磨もできる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図面に基づいて説明する。図1、図2は、この発
明の第一実施形態を示すもので、図1はこの実施形態の
被研磨物である長尺物10を示し、断面形状が一定で、
木や金属、又はセラミックス等で作られている。この長
尺物10は、仕上げ加工の際に従来のサンドペーパやそ
の他の磨き工具では、曲面部や角部、隅部等を均一に一
様に研磨することは困難な形状のものであった。
【0010】図2はこの実施形態の研磨用工具18を示
し、研磨用工具18の母材12は、チューイングガムの
主原料である天然チクルの単体または混合体である。母
材12は20℃〜70℃の範囲で、好ましくは30℃〜
50℃以上で軟化し、手で十分にこね回すことができる
粘度状になり、室温以下つまり約20℃〜30℃以下の
温度となると硬化するものである。そして母材12の中
には、木炭、くるみ殻紛、アルミナ、炭化硅素、CB
N、ダイヤモンド等の研磨能力のある砥粒14と、アル
ミニウム等の細片である熱伝導性向上材16が混入さ
れ、研磨用材料15を構成している。そして研磨用工具
18の研磨面側は、長尺物10の被研磨部分である一側
面の、表面形状に対応して反転したネガ形状19に形成
されている。
【0011】母材12中に混入する砥粒14は、漆工芸
品等の軟材の研磨には木炭やくるみ殻等が適し、金属、
セラミックスなどの研磨に対してはアルミナ、炭化硅
素、CBN、ダイヤモンド等が用いられる。また、研磨
に際して、荒磨きには粒径の大きな砥粒14を用い、仕
上げ研磨には粒径の微細なものを用いるとよい。その
他、例えば家庭用ガスレンジの吹きこぼれの磨き等は、
くるみ殻の粉砕したものを用いると良い結果が得られ
る。
【0012】この実施形態の研磨用工具18の形成は、
まず母材12を20℃〜50℃の範囲に温浴等で加温
し、軟化した母材12の中に砥粒14と熱伝導性向上材
16を混入し、十分拡散させながら練り、研磨用材料1
5を形成する。そして長尺物10の被研磨部分に研磨用
材料15を押しつけて反転したネガ形状19を形成し、
この後冷氷水に浸漬する等により、5℃以下の低温に冷
却し研磨用材料15の母材12を硬化させる。研磨用工
具18は硬化後も全体としてわずかに弾性を維持してい
るが、研磨部分は硬化しており、母材12に保持された
砥粒14は十分な研磨能力を持つ。
【0013】この実施形態の研磨用工具18の使用方法
は、ネガ形状19側を長尺物10の被研磨面に当接さ
せ、長尺物10の長手方向に沿って往復運動させて研磨
を行なう。このとき被研磨物と研磨用工具18との摩擦
熱によって母材12の軟化が起きるため、冷氷水、窒素
ガス、ドライアイス、その他のクーラントを用いて、研
磨用工具18や長尺物10の全体または一部を冷却する
と良い。このとき、研磨部分に発生した熱は、熱伝導性
向上材16により速やかに研磨用工具18全体に拡散
し、クーラントで冷却し母材12の軟化を防ぐことがで
きる。
【0014】この実施形態の研磨用工具18によれば、
加温によって塑性変形可能にし、被研磨面に押し付けて
ネガ形状を付与した後、冷却硬化させて研磨するので、
任意曲面を含む複雑な形状の長尺物10を均一に効率良
く研磨することができる。さらに、熟練した技術を要さ
ず簡単に角部や曲面をきれいに仕上げ、鏡面を得ること
ができる。さらに、研磨作業による摩耗などでネガ形状
19が変形した際や一つの作業が終了した際は、研磨用
工具18を加温して軟化させ、再び上記と同様にネガ形
状19を形成し繰り返し使用することができる。また、
研磨用工具18は硬化後もわずかの弾性を有しているた
め、被研磨面によくフィットし、圧力が均等にかかり均
一に研磨することができる。また研磨の際に発生する研
磨粉は、少々の弾力性を有する母材12中に取り込まれ
るため、被研磨面はいつも清浄で、研磨紛は周囲に落下
せず作業所を汚すことがない。また、研磨用材料15に
は熱伝導性向上材16が含有されているため、母材12
を加温し軟化させたり、冷却し硬化させる際の時間の短
縮を図ることができる。そして、母材12は専用の溶剤
に溶解するため、砥粒14その他との分離回収が可能で
ある。
【0015】また、この実施形態の研磨用工具18は、
被研磨物に対面する部分に集中的に砥粒14を混在さ
せ、母材12中に傾斜的な密度分布を持たせると効果的
である。この際、研磨用工具18の作り方は、母材12
を粘土状に軟化させ砥粒14と熱伝導性向上材16を混
練した後、母材12の表面の研磨部分に多量の砥粒14
を取り付け、この砥粒取付部分を長尺物10の被研磨面
に押しつけてネガ形状19を形成させるものである。こ
れにより、ネガ形状19の表面に多量の砥粒14を露出
させることができ、研磨能力の高い研磨用工具18とな
る。
【0016】次にこの発明の第二実施形態について図
3、図4に基づいて説明する。ここで、上述の実施形態
と同様の部材は、同一の符号を付して説明を省略する。
この実施形態の研磨用工具20は、第一実施形態の研磨
用材料15に加えて補強材22が取り付けられている。
補強材22はグラファイト繊維、セラミックス繊維、金
属線、金網、木綿繊維、合成繊維等で、研磨作用に支障
のない部分に埋設されている。補強材22にグラファイ
ト繊維やセラミックス繊維を用いる場合は、その繊維端
の配置に工夫をすることによって、繊維そのものに研磨
作用と補強作用及び熱伝導作用を兼用させることもでき
る。
【0017】この実施形態の研磨用工具20の作り方、
使用方法は上記実施の形態とほぼ同様で、同様の効果を
持つものである。そして、補強材22で補強されている
ため研磨用材料15の固化後の形状維持に効果があり、
割れの発生を防ぎ、また弾性変形を抑制し被研磨面に対
して均等に圧力をかけることが可能である。
【0018】次にこの発明の第三実施形態について図
5、図6に基づいて説明する。ここで、上述の実施形態
と同様の部材は、同一の符号を付して説明を省略する。
この実施形態の研磨用工具24は、プラスチックモール
ド金型等のキャビテイの磨きに用いられ、被研磨物であ
る金型26のコーナーR部分を磨くものである。この研
磨用工具24は、金型26のコーナーR部分と同じRが
形成された研磨用材料15に、被保持部材であるシャン
ク28が設けられている。研磨用材料15のR部分と反
対側の部分に、研磨用材料15の母材12の中にシャン
ク28の一端部が埋設され、シャンク28が埋設された
研磨用材料15には、母材12を保持しまわり止めとな
るのピン30が形成され、研磨用材料15にシャンク2
8が確実に取り付けられている。なお、この実施形態の
研磨用材料15には、母材12の中に上記各実施形態と
同様に砥粒14、熱伝導性向上材16、補強材22その
他が設けられている。
【0019】この実施形態の研磨用工具24の作り方
は、図6に示すように金型26のR部分のマスター型2
5を準備し、マスター型25に軟化させた母材12を充
填し、シャンク28の先端部を母材12に埋設させる。
その後、冷却して母材12を硬化させマスター型25か
ら取り出す。
【0020】この実施形態の研磨用工具24は、シャン
ク28を工作機械の回転軸にコレットチャックでクラン
プして使用する。そして図5のように、金型26のコー
ナーR部分に砥粒14が混在した研磨用材料15を当接
させながら回転させて研磨を行なう。このように工作機
械によって高速で研磨する際は、摩擦熱が発生して母材
12が軟化するので、これを防ぐため研磨用工具24と
被研磨面に冷却媒体を吹きつけ温度上昇を抑えながら研
磨する。この実施形態の研磨用工具24によれば、曲面
や複雑な形状を含む被研磨面を、工作機械によって均一
に効率良く研磨することができる。
【0021】また、シャンク28の内側にシャンク28
の軸方向に沿って、冷却剤循環パイプやヒートパイプ等
の温度調節装置を埋設してもよい。これにより、母材1
2の加温や冷却を効率良く行なうことができ、研磨作業
の際は冷却剤循環パイプによる冷却により摩擦による温
度上昇を抑えることができる。
【0022】次にこの発明の第四実施形態について図7
に基づいて説明する。ここで、上述の実施形態と同様の
部材は、同一の符号を付して説明を省略する。この実施
形態の研磨用工具32は、回転対称の凹部38や、上記
第三実施形態のように金型26のコーナー部分を磨くも
のである。シャンク34の先端は丸く形成され、シャン
ク34の内部には長手方向に貫通した空間36が設けら
れている。空間36の先端側の約半分はネジ穴37で、
ネジ穴37にはボルト40が螺合されている。
【0023】ネジ穴37の中には砥粒14その他を含ん
だ研磨用材料15が軟化した状態で充填されている。そ
して、この研磨用材料15により研磨用工具32を形成
する際に、シャンク34を被研磨物の凹部38やマスタ
ー型の中に挿入し、ボルト40によって研磨用材料15
を押し出す。押し出された研磨用材料15は、シャンク
34と凹部38との間に充填され、冷却硬化後取り出
す。
【0024】この実施形態の研磨用工具32の使用方法
は上記第三実施形態と同様であり、同様の効果を有する
ものであり、シャンク34はコレットチャックやドリル
チャックに保持され、凹部38の奥まで均一に効率良く
研磨することができる。また、母材12はシャンク34
と凹部38の間に押し出されながら充填されるため、凹
部38との間に空隙ができず、凹部38のネガ形状を正
確に形成することができる。
【0025】次にこの発明の第五実施形態について図8
に基づいて説明する。ここで、上述の実施形態と同様の
部材は、同一の符号を付して説明を省略する。この実施
形態の研磨用工具42は、凹部44の内周面に旋削加工
等で形成されたOリング用のOリング溝46を磨くもの
である。シャンク34の内部には長手方向に沿って一端
が閉じられたネジ穴37が形成され、ネジ穴37からシ
ャンク34側面へ貫通する透孔48が形成されている。
【0026】シャンク34は図示しない旋盤の刃物台に
固定され、ネジ穴37の中には砥粒14その他を含んだ
研磨用材料15が軟化した状態であらかじめ充填されて
いる。シャンク34は凹部44の中心に沿って挿入さ
れ、透孔48をOリング溝46付近に位置させる。そし
て、ボルト40によりネジ穴37に充填された砥粒14
入りの母材12を透孔48から押し出し、Oリング溝4
4の一部分に押しつけネガ形状を形成させる。そして冷
却硬化後、母材12をOリング溝46に当接させながら
刃物台を回転させ、磨き加工を行なう。
【0027】この実施形態の研磨用工具42によれば、
奥まった部分や複雑な形状であるために研磨が困難であ
った被研磨面も、効率良く均一に研磨することができ
る。
【0028】なお、この発明の研磨用材料と工具は上記
実施の形態に限定されるものではなく、母材は室温以下
で硬化し20℃〜50℃程度、好ましくは30℃以上で
粘土状に軟化する天然チクルやその混合物であれば良
。砥粒の成分や粒径も被研磨物に合わせて適宜設定す
るものである。また、母材12に取り付ける保持部材
は、工作機械用のシャンク以外に手作業で研磨するため
のハンドルや、持ち運び用のフック等でも良い。
【0029】また、この発明の他の応用例として、各種
のホーニングチップとして利用できる。また、バレル研
磨等に対しては、この発明の研磨用材料をペレット状に
成形して用いても良い。その際、そのペレットの表面層
にのみ砥粒を高密度に傾斜分布させ、高価なダイヤモン
ド砥粒を用いたバレル研磨用ペレットを形成することも
できる。これにより高効率な鏡面加工を行なうことがで
き、加工中に脱落した砥粒は冷却水ともに沈殿槽で回収
し何度でも再利用することができる。
【0030】
【発明の効果】この発明の研磨用工具によれば、任意曲
面を含む複雑な形状の被研磨物を、均一に研磨すること
ができ、熟練した技術を要さず簡単に角部や曲面をきれ
いに仕上げることができる。そして、曲面や複雑な形状
の被研磨面を、手作業又は工作機械により効率良くきれ
いに研磨することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第一実施形態の研磨用工具の被研磨
物である長尺物の斜視図である。
【図2】この実施形態の研磨用工具の斜視図である。
【図3】この発明の第二実施形態の研磨用工具の被研磨
物である長尺物の斜視図である。
【図4】この実施形態の研磨用工具の斜視図である。
【図5】この発明の第三実施形態の研磨用工具の使用状
態を示す斜視図である。
【図6】この実施形態の研磨用工具の研磨用材料の成型
工程を示す縦断面図である。
【図7】この発明の第四実施形態の研磨用工具の縦断面
図である。
【図8】この発明の第五実施形態の研磨用工具の縦断面
図である。
【符号の説明】
12 母材 14 砥粒 15 研磨用材料 16 熱伝導性向上材 18,20,24,32,42 研磨用工具 19 ネガ形状 22 補強材
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B24D 3/20 B24D 3/00 310 B24D 3/00 340 B24D 18/00

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 30℃〜50℃の温度で軟化し任意の
    形状に変更可能な天然チクルから成る母材と、この母材
    に混入された砥粒とを備え、軟化した母材を所定の被研
    磨物の表面に押し付けて研磨面の形状を転写し、研磨面
    を転写した上記母材を0℃〜5℃に冷却して被研磨物を
    研磨可能としたことを特徴とする研磨用工具。
  2. 【請求項2】 上記砥粒は、木炭、アルミナ、炭化硅
    素、ダイヤモンド、CBN、又は酸化クロムであること
    を特徴とする請求項1記載の研磨用工具。
  3. 【請求項3】 上記母材中に、熱伝導性が上記母材よ
    りも高い熱伝導性向上材が混入されていることを特徴と
    する請求項1又は2記載の研磨用工具。
  4. 【請求項4】 上記母材中に、硬化後の形状を維持す
    るための補強材が混入されていることを特徴とする請求
    項1,2または3記載の研磨用工具。
  5. 【請求項5】 上記母材を加温または冷却するための
    温度調節装置が設けられていることを特徴とする請求項
    1または4記載の研磨用工具。
  6. 【請求項6】 30℃〜50℃の温度で軟化し任意の
    形状に変更可能な天然チクルから成る母材に、研磨用の
    砥粒を混合し、所定の研磨対象物の表面に軟化させた上
    記母材を押し付けて研磨面の形状を転写し、研磨面が転
    写された上記母材を氷水に漬けて冷却し、この後、上記
    転写した研磨面を上記被研磨物に当接させて研磨する
    とを特徴とする研磨用工具の製造方法。
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