专利名称：研磨刷的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包括呈结合形式的多个刷毛的研磨刷。
背景技术：
在磨削诸如钢板等之类的金属的表面或端部表面的领域中，使用包括作为刷毛的 由包括研磨颗粒的合成树脂构成的单丝的研磨刷。被广泛使用的该类型的研磨刷是由刷毛组成的研磨刷，该刷毛由包含研磨颗粒的 聚酰胺树脂如尼龙构成，研磨颗粒由碳化硅、氧化铝等构成。例如，专利文献1公开了用于 研磨刷的刷毛，该刷毛件包括聚酰胺树脂，包括碳化硅的研磨颗粒被添加至该聚酰胺树脂。专利文献1 日本专利申请特许公开，公开号No. 2002-283242o
发明内容
本发明解决的问题最近，诸如硅块或陶瓷材料之类的硬质材料正越来越多地作为待磨削对象。尤其 是，对去除硬质材料的表面上的小裂纹的需求正在增加。但是，常规的研磨刷不足以产生有 效的磨削力，因而不能完全满足磨削的要求。考虑到该情况，本发明旨在提供一种具有足够的磨削力并且适合于磨削硬质材料 的研磨刷。解决问题的手段本发明将提供能够解决这些问题的研磨刷。权利要求1所述的研磨刷提供一种技 术手段，其中，该研磨刷包括多个刷毛、结合材料以及刷保持器，该结合材料通过覆盖多个 刷毛的表面的外周而结合多个刷毛，该刷保持器保持被结合的多个刷毛的端部并且将其紧 固至研磨刷装置的驱动部件。该驱动部件驱动研磨刷，被结合的多个刷毛的端部被容易地 紧固至研磨刷装置的驱动部件或从研磨刷装置的驱动部件移除。刷毛是由包括研磨颗粒的 聚酯树脂构成的单丝，该研磨颗粒由金刚石颗粒制成，该金刚石颗粒的表面覆盖有镍或主 要由镍构成的金属合金。在权利要求1的发明中，构成刷毛的聚酯树脂比已被常规地用作单丝的树脂材料 更硬且更有弹性。因此，能够获得更大的磨削力。此外，研磨刷能够磨削对象，并且具有大 得多的硬度的金刚石颗粒可暴露在单丝的表面上。因此，能够获得更大的磨削力。此外，通 过以镍或主要由镍构成的金属合金覆盖金刚石颗粒的表面，比金刚石颗粒的表面上的凹进 和外凸大的凹进和外凸形成在研磨颗粒的表面上。所述凹进和外凸产生固定的效果，由此， 金刚石颗粒更加刚性地固定至树脂材料并且往往不从刷毛脱落。因此，能够在较长时间内 保持较高的磨削力。因为与通过磨石磨削所施加的力相比，利用刷磨削，没有过度的力影响 待磨削对象，所以本发明的研磨刷对于去除硬质材料的表面上的小裂纹是特别有用的。权利要求2的研磨刷提供了一种技术手段，其中，权利要求1的刷毛的聚酯树脂包 括60mol% (摩尔百分比)或更多的2，6_萘二甲酸乙二酯(ethylene-2，6-naphthalate)单元并且具有0. 4-1. Omm的直径。如权利要求2所述，包括60mOl%或更多的2，6_萘二甲酸乙二酯单元的聚合物如 聚萘二甲酸乙二醇酯树脂可以被有效地用作为聚酯树脂。由包括60mOl%或更多的2，6_萘 二甲酸乙二酯单元的聚乙烯树脂构成的单丝具有高刚度。因此，其能够有利地使磨削力增 大。此外，刷毛的每个直径都应当优选为处于0.4-1. Omm内。如果该直径低于0. 4mm，则刷 毛的刚度减小。因而，不可能获得足够的磨削力。如果该直径高于1mm，则刷毛的硬度变得 比常规的材料高，并且刷毛的刚度变得过高。因此，刷毛将变得易碎并且将容易断裂。权利要求3的研磨刷提供了一种技术手段，其中，基于研磨颗粒的重量，权利要求 1或2的刷毛包括45-65wt%的覆盖金刚石颗粒的表面的镍或主要由镍构成的金属合金。如权利要求3所述，覆盖金刚石颗粒的表面的镍或主要由镍构成的金属合金的量 应当优选为研磨颗粒的总重量的45-65wt %。如果所述量低于45wt %，则不可能在研磨 颗粒的表面上形成足够大的凹进和外凸，由此产生仅是很弱地将颗粒结合至刷毛的结合 力。因此，较大量的研磨颗粒将在磨削期间脱落，并且磨削的效率将降低。如果所述量高于 65wt%，则被暴露的研磨颗粒的表面的比率将减小。因此，磨削的效率也将降低。权利要求4的研磨刷提供了一种技术手段，其中，基于lOOpts.wt的聚酯树脂，权 利要求1或2的刷毛包括10-40pts. wt的研磨颗粒。如权利要求4所述，基于lOOpts. wt的聚酯树脂，被包括在刷毛中的研磨颗粒的量 应当优选为10-40pts.wt。如果所述量低于lOpts.wt，则未在单丝的表面上暴露足够量的 研磨颗粒，因而未获得足够的磨削力。如果所述量高于40pts. wt,则单丝的强度降低，并且 它们变得容易断裂。权利要求5的研磨刷提供了一种技术手段，其中，权利要求1或2的刷毛包括平均 直径为5 μ m至150 μ m的研磨颗粒。如权利要求5所述，研磨颗粒的平均直径应当优选为5 μ m至150 μ m。如果该平均 直径小于5 μ m,则未获得足够的磨削力。如果该平均直径大于150 μ m,则单丝的强度降低， 并且它们变得容易断裂。权利要求6的研磨刷提供了一种技术手段，其中，权利要求1或2的研磨刷包括刷 保持器，该刷保持器包括插入孔和保持部件，被结合的多个刷毛的端部插入各插入孔中，该 保持部件被容易地紧固至研磨刷装置的驱动部件或从研磨刷装置的驱动部件移除，该驱动 部件驱动研磨刷。可以仅通过将被结合的多个刷毛的端部插入到刷保持器的插入孔中以及通过将 它们紧固至所述孔而容易地生产权利要求6的研磨刷。此外，研磨刷装置具有保持部件，该 保持部件被容易地紧固至研磨刷装置的驱动部件或从研磨刷装置的驱动部件移除。该驱动 部件驱动研磨刷。因此，能够提高磨削的效率。
图1示出了本发明的一个实施方式中的研磨刷的横截面的部分。图2示出了研磨刷附接至研磨刷装置的刷紧固工具的方式。图2(A)示出了研磨刷装置的正视图。视图的一部分被省略。图2(B)示出了图 2(A)的底部视图。
图3示出了在硅块被本发明的一个实施方式中的研磨刷磨削之前和之后的硅块 的横截面图。图3㈧示出了在硅块被研磨刷磨削之前的硅块的横截面图。图3(B)示出了 在硅块被研磨刷磨削之后的硅块的横截面图。
具体实施例方式参照
本发明的研磨刷。如图1所示，研磨刷10包括多个刷毛11，多个刷毛11包含作为研磨颗粒的金刚石颗粒。刷毛11通过环绕它们的外周Ila的结合材料12而被结合，其中，经结合的多个刷 毛11的端部lib由刷保持器13保持。在本实施方式中，刷保持器13包括插入孔13a和保持部件13b，多个刷毛11的端 部lib插入到各插入孔13a中，保持部件1 被容易地紧固至研磨刷装置的驱动部件(图 2中的紧固构件21对应于该驱动部件)或从研磨刷装置的驱动部件移除，该驱动部件驱动 研磨刷。多个刷毛11的端部lib由例如粘合剂紧固至插入孔13a。刷毛11是由聚酯树脂制成的单丝，该单丝具有圆形的横截面并且包含研磨颗粒， 研磨颗粒为金刚石颗粒，金刚石颗粒的表面覆盖有镍或主要由镍构成的金属合金。通过在 将聚酯树脂与预定量的研磨颗粒混合之后熔纺聚酯树脂、以及在必要的情况下通过使聚酯 树脂延伸因此而被熔纺来制造这些单丝。使用由此获得的刷毛11的研磨刷10的聚酯树脂比常规用作为单丝的尼龙树脂更 硬且更有弹性。因此，其具有更大的磨削力。此外，金刚石颗粒可以具有增大的磨削力，该 金刚石颗粒具有极高的硬度，并且暴露在单丝的表面上。在本发明中使用的聚酯树脂包括聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate)、聚对苯二甲酸亚 甲基酉旨(polymethylene terephthalate)、聚对苯二甲酸四亚甲基酉旨(polytetramethylene ter印hthalate)、聚对苯二甲酸亚丙基酉旨(polypropylene ter印hthalate)、聚萘二甲酸 亚甲基酯(polymethylene naphthalate)、聚萘二甲酸四亚甲基酯(polytetramethylene naphthalate)、聚萘二甲酸亚丙基酯(polypropylene naphthalate)、或者包括这些聚酯树 脂中的任意一个作为主要成份的的共聚聚酯。在本发明的一个实施方式中使用的聚酯树脂是包括60mol% (摩尔百分比)或 更多的2，6_萘二甲酸乙二酯(ethylene-2，6-naphthalate)单元的聚合物。因此，可以 使用合适的聚萘二甲酸乙二醇酯树脂。因为由包括60mOl%或更多的2，6_萘二甲酸乙二 酯单元的聚酯树脂制成的单丝具有较高的刚性且因此可以使磨削力增大，所以优选地使 用该单丝。如果聚萘二甲酸乙二醇酯树脂少于40mOl%，聚酯树脂可以包括诸如对苯二 甲酸、间苯二甲酸和邻苯二甲酸之类的二羧酸成份以及诸如乙二醇，丙二醇和四甲撑二醇 (tetramethylene glycol)之类的二酉享成份。刷毛11的研磨颗粒形成为使得金刚石颗粒的表面覆盖有镍或主要由镍构成的金 属合金。在本实施方式中使用的研磨颗粒是金刚石颗粒，该金刚石颗粒的表面通过非电解 电镀而覆盖有镍。通常，金刚石颗粒没有任何确定的构形且表面的凹进和外凸(粗糙度)受到限制。因此，如果颗粒以这种构形与树脂材料混合，则颗粒与树脂材料之间的结合力小，并且颗粒 在磨削期间往往容易从刷毛脱落。当被镍或主要由镍构成的金属合金所覆盖时，形成了比 金刚石颗粒的表面上的凹进和外凸大的凹进和外凸，由此，产生了将颗粒固定至树脂材料 的效果，使颗粒不容易从刷毛脱落。以这种方式，本发明的研磨刷能在较长时间内持续磨 削，并且保持高的磨削力。可以使用除了非电解电镀之外的用以覆盖颗粒的表面的各种方法，如在喷涂之后 执行非电解电镀和借助于机械挤压(ironing)物理地将镍或金属合金附接至金刚石颗粒。用于覆盖的镍或主要由镍构成的金属合金的量优选为研磨颗粒的总量的 45-65wt% (重量百分比)。如果所述量低于45wt%，则在研磨颗粒的表面上未充分形成凹 进和外凸，且研磨颗粒与刷毛之间的结合力小。因此，比较大量的研磨颗粒将在磨削期间脱 落，而磨削的效率将下降。如果所述量高于65wt%，则暴露的研磨颗粒表面的比率将减小。 因此，研磨的效率将降低。如果金刚石颗粒的直径较大，则磨削力增大，导致磨削效率提高。如果金刚石颗粒 的直径较小，则不可能获得大的磨削力。但是，能够使被磨削对象的表面的粗糙度变得更平 滑。金刚石颗粒的平均直径优选为5-150 μ m(微米)。如果所述平均直径小于5 μ m，则不 可能获得足够的磨削力。如果所述平均直径大于150 μ m,刷毛的单丝的强度减小，并且它们 变得容易断裂。以lOOpts.wt (重量份)为基准，包括在刷毛11中的研磨颗粒的量优选为刷毛 11 (聚酯树脂)的10-40pts.wt。如果所述量低于lOpts.wt，则未在刷毛11的表面上暴露 足够量的研磨颗粒，并且不能获得足够的磨削力。如果所述量高于40pts. wt，则刷毛的单丝 的强度减小，并且它们变得容易断裂。刷毛11 (单丝)的直径优选为处于0. 4-1. Omm(毫米)的范围内。如果所述直径 小于0.4mm，则刷毛11的刚度变低且因而不可能获得足够的磨削力。如果所述直径大于 1. 0mm，则刷毛的刚度将会太高，并且刷毛将变得易碎且容易断裂。由诸如橡胶、硅橡胶和聚氯乙烯树脂之类的树脂材料构成的结合材料12通过绕 刷毛11的外周Ila覆盖刷毛11而对刷毛11进行结合。在本实施方式中，刷毛11的顶端 部分在图1中显示为被略微暴露。这示出了在环绕刷毛11的外周Ila以树脂材料覆盖刷 毛11的过程中设置约束刷毛11的顶端部分的临时紧固构件(未示出)的痕迹。在覆盖刷 毛11的外周Ila(被涂在刷毛11的外周Ila上)的结合材料12变干并且固化之后，移除 临时紧固构件。绳子、橡胶环等可以用作临时紧固构件材料。由此构成的结合材料12即使在刷毛11变得较长的情况下也能够在刷毛11的顶 端处产生足够的刚度。这是因为结合材料12能结合刷毛11并且阻止刷毛沿磨削的方向变 形。以这种方式，研磨刷10能够产生高磨削力。此外，依据刷毛11的顶端的磨损，刷毛11 的顶端能在磨削期间总是被暴露。这是因为当结合材料12由树脂材料制成时，并且当刷毛 11的顶端部分在磨削过程中磨损时，结合材料12根据刷毛11的顶端的磨损而逐渐地破裂 或磨损。这使得刷毛11的顶端能够具有期望的刚度，并且使磨削能够在刷毛11的顶端总 是被暴露的情况下而被执行。结合材料12可不仅通过以树脂材料涂敷刷毛11而形成，而且可通过对带或管进 行加热并将其附着至刷毛11而形成。此外，如果能获得足够的刚度，则不需要绕刷毛的外周Ila沿着刷毛的全长覆盖。可自由地决定结合材料12的长度或应当被结合的刷毛的外 周Ila的位置。以下参照图2(A)和图2(B)说明本实施方式的研磨刷10，其中，研磨刷10装配至 研磨刷装置(未示出)的刷紧固工具20。如图2(A)和图2(B)所示，刷紧固工具20包括具有上盖的圆筒形的转动构件22， 并且在转动构件22内包括刷紧固构件21，研磨刷装置的转动轴30连接至转动构件22，其 中，可以通过收紧紧固螺钉25来附接多个研磨刷10，并且其中，可以通过收紧固定螺钉沈 来固定多个研磨刷10在竖直方向上的位置，所述多个研磨刷10在竖直方向上的位置通过 松开固定螺钉26而可移动地调节；刷紧固工具20还包括滑动轴M，滑动轴M竖直地设置 在转动构件22的中心处并且是转动轴30的延伸，从而当调节研磨刷在竖直方向上的位置 时允许刷紧固构件21通过滑动而移动；并且刷紧固工具20还包括支撑构件23，支撑构件 23对附接至转动构件22的下部开口端部的研磨刷10的刷毛11的顶端部分的位置进行调 节，支撑构件23被容易地紧固至转动构件22的下部开口端部或从转动构件22的下部开口 端部移除。在本实施方式中，15个集中地(concentrically)形成，并且在各固定孔21a之间 具有预定的间隔，研磨刷10被容易地紧固至所述15个固定孔21a或从所述15个固定孔 21a移除。磁体21b附接至各固定孔21a的表面。当刷保持器13插入到固定孔21a中时， 磁体21b吸引并且保持刷保持器13。通过以紧固螺钉25紧固刷保持器13而将研磨刷10 固定至紧固部件21。如上所见，由于可容易地紧固或移除研磨刷10。因此，可以提高该工 作的效率。此外，衬套21c设置在刷紧固构件21的中心处以使研磨刷10可以上下移动，沿着 穿入刷紧固工具20的滑动轴M滑动。具有衬套23b的通孔23a形成在支撑构件23中，刷毛被插入到衬套23b中。在刷 毛顶端的一定长度被推出支撑构件23的外表面并且被推向待磨削对象侧之后，通过收紧 固定螺钉沈而确定被推出的刷毛11的顶端的位置。接着，当研磨刷装置的转动轴30旋转时，刷紧固工具20的转动构件22和刷紧固 构件21作为一体而转动。以这种方式，附接至刷紧固构件21的多个研磨刷10可绕着作为 其旋转中心的转动轴30转动。研磨刷装置的位移机构(未示出)将刷紧固工具20的研磨 刷10压靠待磨削对象。所述对象由此相对于研磨刷移动而可被磨削。当刷毛11的顶端被磨掉且随后当刷毛11从支撑构件23的通孔23a突出的部分 变得较短时，使刷紧固构件21朝向支撑构件23移动，使刷毛11的一定的预定部分朝向待 磨削对象侧从通孔23a突出。因此，磨削可以继续。以这种方式，能够在不剩下任何未使用 部分的情况下最大限度地使用刷毛11，从而减少更换研磨刷10的次数，否则，由于刷毛11 的磨损而将需要较大量的更换。本发明的研磨刷10适合应用于诸如硅块和陶瓷材料之类的硬质材料的磨削。如 果在硬质材料的表面上有小裂纹，因为裂纹将导致强度的显著减小，所以它们在随后的过 程中或在硬质材料的使用期间将导致硬质材料的破坏或损坏。因此，重要的是去除这些小 裂纹。本发明的研磨刷10具有大磨削力使得研磨刷能够不仅高效地磨削这些硬质材料，而 且研磨刷在其磨削期间不产生新裂纹。这是因为与由磨石执行的磨削不同，没有过度的力影响待磨削对象。因此，研磨刷10适合尤其用于去除硬质材料的表面上的小裂纹。(可替代的示例)刷毛11的横截面可以是除圆形之外的椭圆形、三角形、矩形或任意其它的形状。 刷保持器13可以由各种结构材料制成。例如，端部lib可以覆盖有树脂材料。此外，图1 示出了刷保持器13，其中，刷保持器13具有圆形柱的形状，但是形状不限制于该形状。取决 于刷紧固构件21的固定孔21a的形状，可以适当地选择所述形状。(示例)现在说明使用本发明的研磨刷的磨削的示例。形成为方形柱的单晶硅块被用作为 待磨削对象。然而，本发明不限制于在下面给出的示例。在本示例中，具有22. 6mm的外径的、在表1中被列示为研磨刷A-D的单丝被用作 为刷毛。刷件的长度为125mm。对于刷毛的树脂材料，使用聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。使 用研磨颗粒，其为表面覆盖有镍的金刚石颗粒。所包括的镍的量为56wt%。相对于IOOpts. wt的刷毛的聚萘二甲酸乙二醇酯的量而言，所包括的研磨颗粒的量为20pts. wt。金刚石颗 粒的直径处于等级4，并且它们的直径按研磨刷A至D的顺序而减小。[表 1]
权利要求
1.一种研磨刷，包括多个刷毛、结合材料以及刷保持器，所述结合材料通过覆盖所述多 个刷毛的表面的外周而结合所述多个刷毛，所述刷保持器保持被结合的所述多个刷毛的端 部并且将它们紧固至研磨刷装置的驱动部件，所述驱动部件驱动所述研磨刷，被结合的所 述多个刷毛的所述端部被容易地紧固至所述研磨刷装置的所述驱动部件或从所述研磨刷 装置的所述驱动部件移除，其中，所述刷毛是由包括研磨颗粒的聚酯树脂构成的单丝，所述研磨颗粒由金刚石颗 粒制成，所述金刚石颗粒的表面覆盖有镍或主要由镍构成的金属合金。
2.如权利要求1所述的研磨刷，其中，所述刷毛的所述聚酯树脂包括60mol%或更多的 2,6-萘二甲酸乙二酯单元，并且每个所述刷毛的直径为0. 4mm至1. 0mm。
3.如权利要求1或2所述的研磨刷，其中，基于所述研磨颗粒的重量，所述刷毛包括 45-65wt%的覆盖所述金刚石颗粒的表面的镍或主要由镍构成的金属合金。
4.如权利要求1或2所述的研磨刷，其中，基于lOOpts.wt的所述聚酯树脂，所述刷毛 包括10-40pts. wt的研磨颗粒。
5.如权利要求1或2所述的研磨刷，其中，所述刷毛包括平均直径为5μ m至150 μ m的 研磨颗粒。
6.如权利要求1或2所述的研磨刷，其中，所述刷保持器包括插入孔和保持部件，被结 合的所述多个刷毛的所述端部插入到各个所述插入孔中，所述保持部件被容易地紧固至所 述研磨刷装置的所述驱动部件或从所述研磨刷装置的所述驱动部件移除，所述驱动部件驱 动所述研磨刷。
全文摘要
本发明提供一种具有适合于磨削硬质材料的高磨削力的研磨刷。该研磨刷(10)包括多个刷毛(11)、结合材料(12)以及刷保持器(13)，该结合材料(12)通过覆盖多个刷毛(11)的表面的外周而结合多个刷毛，该刷保持器(13)保持被结合的多个刷毛的端部(11b)。刷毛(11)是具有圆形横截面且由包括研磨颗粒的聚酯树脂构成的单丝，该研磨颗粒由金刚石颗粒制成，该金刚石颗粒的表面覆盖有镍或主要由镍构成的金属合金。刷保持器(13)可以被容易地紧固至刷紧固构件(21)或从刷紧固构件(21)移除。在一个实施方式中，通过位于刷紧固构件(21)上的磁体(21b)吸引刷保持器(13)。
文档编号B24D13/14GK102131619SQ20098013270
公开日2011年7月20日 申请日期2009年10月19日 优先权日2009年5月26日
发明者平野雅雄 申请人:新东工业株式会社