多研磨工具的制作方法

多研磨工具的制作方法
【专利摘要】一种多研磨工具，由在其上存在研磨元件的支撑部组成。将此类研磨元件以这样的方式布置，使得形成一条或多条路径，沿着该路径，当从一个元件到下一个元件时，连续的研磨元件具有连续增加或减小任意量的粒度。该原理使得研磨工具具有用于抛光机和用于磨石的不同结构。对于旋转轨道的抛光机和行星抛光机，以及可选地，轨道抛光机，此类支撑部是圆形的，并且粒度顺序是圆周的，或径向的，或在两个方向上。第一工具由连续的(或不连续的)圆环组成，其是不同的研磨剂。第二工具包括沿着圆形外边缘布置的不同研磨元件。第三工具包括从边缘开始沿着360°的螺旋路径布置的不同研磨元件。第四工具包括两条180°的螺旋路径，该路径具有颠倒的粗糙度顺序。第四工具包括多对在同心圆周上固定至板的不同的研磨剂小圆柱体。通过用于固定不同的研磨部分的凸起和垫片，在抛光机的板上直接获得第五工具。对于直线抛光机，研磨支撑部是皮带，不同的研磨矩形或倾斜区域沿着该皮带彼此跟随。对于可替代的抛光机，研磨支撑部是与上述皮带一样形状的板。对于与磨石使用的工具，多研磨元件具有圆柱形旋转对称性，或是具有圆形顶端的圆锥形，或是球形对称性。
【专利说明】多研磨工具【技术领域】
[0001]本发明应用于研磨工具的制造，该研磨工具用于使具有粗糙表面的各种材料的表面抛光，例如，如:石头、混凝土、金属、木材，更精确地应用于多研磨工具。本发明可用于平面研磨工具(其用于任何类型的抛光机)的研制，并可用于对磨石具有圆柱对称性的工具。可以潜在使用本发明的研磨工具的抛光机是，例如，使用在两条轴上旋转的砂纸带的那些；使用在直线上振动的研磨剂的那些；具有简单旋转的研磨单盘的那些；使用相对于其自己的轴(其本身不旋转)传递轨道振动运动的研磨剂的轨道抛光机；旋转轨道抛光机，其中，与轨道机不同，轴线本身也旋转；行星抛光机(planetary polishing machine),其中，多个圆形工具在本身旋转的圆周周围滚动。可以潜在使用本发明的研磨工具的磨石是，例如，台式磨床、角向磨光机(angle grinder)(也称作“柔性的”)，以及具有用于装配有柄部(shank)的工具的心轴的板式磨光机(board grinder)。
【背景技术】
[0002]可通过在实际表面相对于理想光滑表面的高度的测量结果之间的均方根(RMS)表示表面的粗糙度或修饰度级别(finish grade),以μπι计。抛光、或水磨,是机械抛光材料的方法，其适于根据待抛光的材料或所使用的方法，借助于各种性质的研磨剂消除、或至少降低表面粗糙度。
[0003]研磨剂的特征在于其硬度，其低易碎性，以及其具有晶状性质的事实。众所周知的天然研磨剂包括:金刚石、刚玉、石英、硅石、浮石、砂岩、金刚砂、石榴石等。人造研磨剂包括:氧化铝、三氧化二铬、氧化铁、氮化硼、碳化硅、玻璃、碳化硼等。在制造研磨工具时，首先，研磨具有以上性 能的材料直到获得预定的粒度，并且，可以对以这种方式所获得的粉末进行不同的处理，例如:与适当的粘合剂混合并插入至所需形状的模具，然后以便在烤炉中加热；与树脂混合并应用于平面基底(软盘或平盘)；烧结成工具的形状，或烧结成将应用于其支撑板的元件的形状；电化学地置于适当形状的基底上，如对黄铜、铝、镍等的基底中的金刚石粉末实现的。在研磨过程中，产生碎片和粉末，其来自研磨剂和废料(scrapedmaterial) 0由研磨所产生的摩擦还会产生大量的热量，其促进不期望的化学反应。在硬质材料的抛光中，人们由此使用基于水的润滑剂，例如，减少热量并去除碎片和粉末的水和矿物油的混合物。在软质材料的抛光中，通过使用具有蜡和固体脂肪的润滑剂避免研磨剂的阻塞，即由废料覆盖研磨表面，以形成防止与研磨颗粒及起作用的材料接触的层。抛光表面的修饰度级别严格取决于研磨剂的粒度，即取决于其微粒或颗粒的平均直径。通过筛分将研磨剂的颗粒进行分类，并且采用与每个线性英寸的这种滤网的网眼数量相对应的识别数量(recognition number),这在其样本的连续分级粒度分析中保持大部分颗粒。因此,颗粒的分类值与颗粒的平均直径成反比；因此，颗粒的标识值(identification value)越高，颗粒越细。在以下文献中定义了在从粒度8上达至包括240的范围的序列内，到目前为止普遍接受的用于控制人造刚玉和碳化硅的磨粒的表:由美国商务部公布并由UNI于1957年4月的表格3898全部采用的“简化实践建议118-50 (simplified practicerecommendationl 18-50) ”。相对于通过沉降来选择的细得多的颗粒,此类表的后续改进考虑了以千表达的粒度值。在以下文件中收集了在柔性研磨剂的制造中使用的磨粒，例如，砂纸:同样由美国商务部公布且由欧洲磨料制品制造商联盟(FEPA)采用的“商业标准CS217-59”。
[0004]将如上所述分类的研磨剂应用于在导言中提到的抛光机(便携式和台式机器)中使用的工具。第一种(通常是手动的)可在小型、中型和大型市场上用到。在地板的抛光中，在安装之后，其能够使由一片和另一片之间的凸起而产生的不平光滑，能够恢复由于可能的表面磨损或调节而产生的水平状态的损失，或降低表面直到获得所需的最终设计。
[0005]台式抛光机包括用于一般手工艺工作(artisanal job)的小型机器，以及大型自动工业机器,其由多个串联布置的自发机动单元(autonomously motorized unit)组成,每个单元具有装配有一个或多个相同粒度的研磨工具的头部，颗粒的尺寸从一个头部向下一个头部逐渐减小。在这些大型机器中，将粗板材放在传送带上，传送带在每个头部下方运送该粗板材，从最粗糙的研磨剂开始，以逐渐变光滑并抛光。
[0006]图1示出了行星类型的典型的便携式抛光机，其具有大于300Kg的重量，由垂直布置的、10HP三相电动机2驱动，其驱动轴与包括于工具驱动头3中的行星类型的齿轮机构结合，如图2所示。将头部3封闭在圆形壳体4中，圆形壳体4与橡皮刷状的橡皮圈5相接。将电机-行星本体以可过度转动(overturnable)的方式固定至框架6,框架6装配有两个轮子7和具有控制按钮的把手8。框架6容纳用于冷却并润滑研磨剂的水的水箱9，以及用于电子元件的壳体10。头部3包括三个板11、12、13，其以可从300至1300rpm(转/分)变化的速度，以外摆线方式(epicycloidal manner)旋转。快速结合系统允许将更适合的研磨工具14安装在单个板11、12、13上。此机器的可能应用如下:去除混凝土上的不整齐；去除树脂和胶水；制备表面；擦亮大理石和花岗岩；混凝土的镜面加工等。
[0007]后面的图3至图9示出了大量可安装在头部3的板11、12、13上，或可在另一类型的抛光机中使用的研磨工具中的有限部分。所述工具通常采用刚性圆形板的形状，其由能够与存在于工作面上的特定几何形状的凸起中的研磨剂粘合的材料的基底组成；或采用通过粘合剂或Velcro固定至支撑垫的软盘的形状。与所选择的研磨剂的类型无关，其在支撑盘或板上的结构将必须在形状和重量上对称，以保持抛光机的头部在旋转过程中非常好地平衡，从而不会由于旋转质量的不平衡而破坏横向振动。在市场上可找到的工具中考虑了该特性。研磨工具与抛光机的头部的连接也可以是完全不同的类型，例如:压力、螺钉、螺旋、卡口、销钉、磁性等。
[0008]在图3中，示出了磨盘16，其可具有各种厚度，例如，从4mm至13mm，由包含在树脂状粘合基质中的微粒金刚石粉末组成。可利用直接快速结合装置，或利用固定至存在于盘16后面上的Velcro的拖挂盘(支撑垫)，固定至抛光机的旋转板。研磨面具有一系列倾斜齿17，其形成从外边缘开始的圆环。将此工具设计为在大理石地板上获得最大持续时间和最佳精加工。该工具被广泛使用，并且其出现在各种手册中，例如，其包括在Meneghini&Bonfanti (La Genovese)手册中的工具之间，具有以下使用可能性:
[0009]大理石，可使用ASTM尺度的以下粒度:30 / 50 / 120 / 220 / 400 / 600 / 800目。对于良好的修饰度级别，使用400粒度是足够的，同时，可继续用两个后续粒度来获得额外的抛光。[0010]花岗岩，在以下粒度中的微粒的各种混合物中:30 / 50 / 150 / 300 / 500 /1000 / 2000 / 4000目。建议使用整个序列，除了一些特别简单的花岗岩以外，其可以在2000目停止，然后用粉末和毡垫擦亮。
[0011]图4示出了磨盘18，其由于其在中心是空的事实，并由于齿19通过同心圆槽分裂，而与前面的不同。盘18是非常软的，从而适合于擦亮凹面。
[0012]图5示出了研磨工具20，其包括板21，四个具有相同粒度且沿着边缘规则隔开的短金刚石研磨缸体22从板21突出。在板的中心，存在孔23，经由三个螺钉24应用于背面的拖挂盘。非常积极的工具(aggressive tool)可用于去除树脂和漆，并用于抛光混凝土。板21可以是塑料的或金属的，以及金刚石缸体22粘接于其；或者，可在树脂状物质和研磨材料的一次成型过程中获得板和缸体。
[0013]图6示出了研磨工具26，其由碳化硅和合成的含镁粘合剂制成，由在中心穿孔且径向地形成深槽以形成六个扇形27的非常厚的盘组成。该工具适合于去除乳香树脂或使非常耐磨的地板抛光，其中，树脂状金刚石盘可能是不方便的。其也可用于磨工业模板。
[0014]图7示出了研磨工具28，其由具有在中心穿孔的圆形边缘的缸体29组成，由与之前工具的材料相同的材料制成，并且具有相同的使用可能性。
[0015]图8示出了研磨工具30，其由在中间穿孔的圆板31组成，圆板31由树脂状材料制成，几乎为平行六面体的金刚石研磨块32从其突出，研磨块32沿板的边缘规则地隔开。特别建议将此工具用于抛光硬的、老化的混凝土。
[0016]后面的图9-图12示出了由单盘抛光机使用的研磨工具的几个实例。该工具由一组安装在支撑部上的研磨元件组成，支撑部通常与抛光机的圆板本身相符合，适合基于通过用乳香树脂装配或粘合来安装的研磨元件的形状成形。研磨元件可具有不同的形状，例如:Cassani 类型；“virgule Genovesi，，类型；Munchen, Frankfurt, Fickert, Tibaud,Pedrini棱柱形状的段的类型等。关于板与抛光机的旋转头的连接，通常提供大螺母，或者，与卫星抛光机中使用的那些相似的快速连接机构。必须特别注意研磨元件在板上的定位，以避免板在旋转过程中的不平衡。
[0017]图9示出了装配有一系列同心圆槽的支撑垫33的前面，该同心圆槽用于装配小尺寸研磨剂。或者，可以粘结软磨盘或刚性研磨缸体。在图10中，示出了图9的支撑垫的后面，在其中心，可看到与单盘抛光机的旋转板螺钉连接的大螺母34。因此，支撑垫33用作中间支撑部。图11、12、13示出了三个磨盘35&、3513、35(3，每个磨盘具有其自己的粒度，以及三个具有减小的尺寸的微粒，可分别应用于支撑垫33，以实现抛光过程的三个阶段。
[0018]图14示出了单盘抛光机的圆板36，Frankfurt类型的三个以120°布置的研磨部分37从单盘抛光机突出。在特定实例中，部分37由碳化硅颗粒制成，其与具有梯形固体形状的菱镁矿粘合，该梯形固体包括弯曲且锥形的用于除去碎片的大中心导管。将三个连接器固定至板36，其由两个坚固的通过在板36上邻接的底座连接的横向肩部38组成。将肩部38与板36螺纹连接，并且，与底座组成棱柱形状的部分37的座部。在肩部38与底座连接处，具有两个相应的凹槽，其用作引导件并适于Frankfurt研磨部分37。
[0019]图15示出了板40，其圆形边缘41是凸起的。将三角形凸起42固定至板40，在接近边缘41的圆周上规则地隔开，并几乎突出相同的高度。使凸起42以与边缘41形成三个隔开120°的座部的方式定向，该座部用于安装三个Cassani类型的研磨部分43，其具有从边缘41突出的半圆壁形状，由与菱镁矿或水泥粘结的碳化硅颗粒制成。
[0020]图16示出了圆板44，其具有三个隔开120°的从外边缘开始的弯曲凹口 45，相同数量的研磨部分46从其突出，以形成由与Cassani研磨部分相同的材料制成的“virgolaGenovese”。相对于前面的凹口隔开的三个其他矩形凹口 47可用于其他研磨剂。
[0021]上述附图中示出的工具通常允许大理石、花岗岩和混凝土的抛光。
[0022]技术问题的概述
[0023]在抛光表面的过程中(更通常在研磨过程中)，研磨工具去除的效率以及尤其是可获得的表面质量在相当大程度上由硬质材料颗粒的平均尺寸决定。最大的颗粒允许获得较大的去除效率，但是会负面影响表面加工的质量，而最小的颗粒允许获得改善质量的表面，但是具有较低的去除效率。这种相反的结果需要进行粗成型操作和精加工操作。目前，表面抛光方法依次包括以下步骤:使光滑、粗成型、封闭可能的线和孔，以及精加工；然后是擦亮步骤。每个步骤需要不同的研磨剂，从而是不同类型的研磨剂。待抛光的表面可以是许多不同材料的地板的表面，具有原水泥的空间，来自采石场的之前简单使其拉平/光滑的粗糙石板，或经砑光机砑光的金属板，或木质地板。在手动抛光机中，移动机器本身，并且由于抛光过程需要上述通过逐渐更细的颗粒研磨剂来进行的后续步骤，所以该方法的总持续时间将增加更换研磨工具所必需的停滞时间。为了近似地计算抛光过程的总时间，必须考虑，从刚刚提到的地板开始，对于几乎所有的材料类型，例如:大理石、花岗岩、“seminati”、集块岩等，从粗成型到准备抛光，表面将经历约10个步骤，颗粒研磨剂越来越细。下表表示大理石或花岗岩表面的抛光过程中所需的步骤，排除了通常在毛毡支撑垫的帮助下用细粉执行的抛光步骤。
[0024]表1用于单盘抛光机的单研磨工具
[0025]
【权利要求】
1.一种研磨工具，其特征在于，其在工作面上包括至少两个具有不同粗糙度的研磨元件(50、64、78、86、96、104、114、140、170、180、210、218、230、262、271、290、298、303)。
2.根据权利要求1所述的研磨工具，其特征在于，其包括超过两个具有不同粗糙度的研磨元件(50、64、78、86、96、104、114、140、170、180、210、218、230、262、271)，所述研磨元件以这样的方式布置，使得沿着相邻研磨元件之间的至少一条路径，形成通过增加或减小粗糙度值排序的序列。
3.根据权利要求1或2所述的研磨工具，其特征在于，其具有圆形形状或任何一种规则的多边形形状(50、64、78、86、96、104、114、140、170、180)。
4.根据权利要求3所述的研磨工具(50、64、78、86、96、104、114、140、170、180)，其特征在于，所述研磨元件的布置包括，相对于所述工具的中心分配研磨质量，使得其质心相对于所述工具的中心在相对侧上对准的分别位于离所述中心距离rl、r2处的研磨元件ml、m2对所述工具的惯性力矩产生相等的贡献ml.rl2和m2.r22。
5.根据权利要求4所述的研磨工具，其特征在于，所述研磨元件(80-83;88-93)位于离所述工具的中心相同距离处，布置在外边缘附近。
6.根据权利要求4所述的研磨工具(96、104、114、140)，其特征在于，每个研磨元件离所述工具的中心的距离从一个研磨元件向相邻的一个增加或减小，这取决于所述至少一个序列所遵循的顺时针或逆时针方向。
7.根据权利要求6所述的研磨工具，其特征在于，所述研磨元件完全占据各自的同心圆环(52-61 ;66-75)，所述同心圆环是连续的或任意隔开的。
8.根据权利要求7所述的研磨工具，其特征在于，所述研磨元件的粒度在径向方向上几乎连续地变化。
9.根据权利要求6所述的研磨工具，其特征在于，所述研磨元件部分占据各自的同心圆环，所述同心圆环是连续的或任意隔开的。
10.根据权利要求6所述的研磨工具(96、104)，其特征在于，将所述研磨元件从所述工具的外边缘开始沿着约360°的螺旋路径布置。
11.根据权利要求6所述的研磨工具(114、140)，其特征在于，将属于相同数量的组的研磨元件以开口 360°的因数的相等角度沿着两条或更多条螺旋路径隔开，并从所述工具的外边缘开始。
12.根据权利要求11所述的研磨工具(114、140)，其特征在于， 通过从外围朝内部增加粒度，对布置在螺旋路径(116-125)上的第一组研磨元件或布置在相邻螺旋路径(142-146 ; 147-151)上的几个第一组研磨元件排序； 通过从外围朝内部减小粒度，对布置在螺旋路径(135-127)上的相同数量的第二组研磨元件或布置在相邻螺旋路径(152-156 ;157-161)上的几个相同数量的第二组研磨元件排序。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的研磨工具(96、104、78、86、114、140)，其特征在于，所述研磨元件具有通过将与所述工作面垂直的圆环部分挤出至相同高度获得的形状。
14.根据权利要求6所述的研磨工具(180)，其特征在于，其通过布置在圆中的凸起(183-188)在抛光机的板(181)上直接获得，以将研磨元件(190、192、194、196、199、202)在压力下直接和通过垫片(198、201、204)固定至突出的外边缘(182)。
15.根据权利要求1所述的研磨工具，其特征在于，其具有在其自身(254)上封闭的带的形状，或矩形板(271)的形状，所述研磨元件(258-261 ;278_281)占据粒度序列的连续条带，所述连续条带相对于所述带或所述板的纵向中心线垂直或倾斜。
16.根据权利要求1所述的研磨工具，其特征在于，其具有旋转对称性(290)，使所述研磨元件(291-294)在粒度序列的连续带、环形带内的侧面上延伸，或具有圆柱形螺旋形状(F、M、G)。
17.根据权利要求1所述的研磨工具，其特征在于，其具有球形对称性(302)，在粒度序列中，所述研磨元 件(F、M、G)在与连续球形区域连续的顶端上包括球形帽。
【文档编号】B24D7/14GK103717353SQ201180072342
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2011年7月7日 优先权日:2011年5月16日
【发明者】尼古拉·菲奥雷 申请人:Ren有限责任公司