多研磨工具的制作方法
【專利摘要】一種多研磨工具，由在其上存在研磨元件的支撐部組成。將此類研磨元件以這樣的方式布置，使得形成一條或多條路徑，沿著該路徑，當(dāng)從一個元件到下一個元件時，連續(xù)的研磨元件具有連續(xù)增加或減小任意量的粒度。該原理使得研磨工具具有用于拋光機(jī)和用于磨石的不同結(jié)構(gòu)。對于旋轉(zhuǎn)軌道的拋光機(jī)和行星拋光機(jī)，以及可選地，軌道拋光機(jī)，此類支撐部是圓形的，并且粒度順序是圓周的，或徑向的，或在兩個方向上。第一工具由連續(xù)的(或不連續(xù)的)圓環(huán)組成，其是不同的研磨劑。第二工具包括沿著圓形外邊緣布置的不同研磨元件。第三工具包括從邊緣開始沿著360°的螺旋路徑布置的不同研磨元件。第四工具包括兩條180°的螺旋路徑，該路徑具有顛倒的粗糙度順序。第四工具包括多對在同心圓周上固定至板的不同的研磨劑小圓柱體。通過用于固定不同的研磨部分的凸起和墊片，在拋光機(jī)的板上直接獲得第五工具。對于直線拋光機(jī)，研磨支撐部是皮帶，不同的研磨矩形或傾斜區(qū)域沿著該皮帶彼此跟隨。對于可替代的拋光機(jī)，研磨支撐部是與上述皮帶一樣形狀的板。對于與磨石使用的工具，多研磨元件具有圓柱形旋轉(zhuǎn)對稱性，或是具有圓形頂端的圓錐形，或是球形對稱性。
【專利說明】多研磨工具【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明應(yīng)用于研磨工具的制造，該研磨工具用于使具有粗糙表面的各種材料的表面拋光，例如，如:石頭、混凝土、金屬、木材，更精確地應(yīng)用于多研磨工具。本發(fā)明可用于平面研磨工具(其用于任何類型的拋光機(jī))的研制，并可用于對磨石具有圓柱對稱性的工具。可以潛在使用本發(fā)明的研磨工具的拋光機(jī)是，例如，使用在兩條軸上旋轉(zhuǎn)的砂紙帶的那些；使用在直線上振動的研磨劑的那些；具有簡單旋轉(zhuǎn)的研磨單盤的那些；使用相對于其自己的軸(其本身不旋轉(zhuǎn))傳遞軌道振動運動的研磨劑的軌道拋光機(jī)；旋轉(zhuǎn)軌道拋光機(jī)，其中，與軌道機(jī)不同，軸線本身也旋轉(zhuǎn)；行星拋光機(jī)(planetary polishing machine),其中，多個圓形工具在本身旋轉(zhuǎn)的圓周周圍滾動?？梢詽撛谑褂帽景l(fā)明的研磨工具的磨石是，例如，臺式磨床、角向磨光機(jī)(angle grinder)(也稱作“柔性的”)，以及具有用于裝配有柄部(shank)的工具的心軸的板式磨光機(jī)(board grinder)。
【背景技術(shù)】
[0002]可通過在實際表面相對于理想光滑表面的高度的測量結(jié)果之間的均方根(RMS)表示表面的粗糙度或修飾度級別(finish grade),以μπι計。拋光、或水磨,是機(jī)械拋光材料的方法，其適于根據(jù)待拋光的材料或所使用的方法，借助于各種性質(zhì)的研磨劑消除、或至少降低表面粗糙度。
[0003]研磨劑的特征在于其硬度，其低易碎性，以及其具有晶狀性質(zhì)的事實。眾所周知的天然研磨劑包括:金剛石、剛玉、石英、硅石、浮石、砂巖、金剛砂、石榴石等。人造研磨劑包括:氧化鋁、三氧化二鉻、氧化鐵、氮化硼、碳化硅、玻璃、碳化硼等。在制造研磨工具時，首先，研磨具有以上性 能的材料直到獲得預(yù)定的粒度，并且，可以對以這種方式所獲得的粉末進(jìn)行不同的處理，例如:與適當(dāng)?shù)恼澈蟿┗旌喜⒉迦胫了栊螤畹哪＞?，然后以便在烤爐中加熱；與樹脂混合并應(yīng)用于平面基底(軟盤或平盤)；燒結(jié)成工具的形狀，或燒結(jié)成將應(yīng)用于其支撐板的元件的形狀；電化學(xué)地置于適當(dāng)形狀的基底上，如對黃銅、鋁、鎳等的基底中的金剛石粉末實現(xiàn)的。在研磨過程中，產(chǎn)生碎片和粉末，其來自研磨劑和廢料(scrapedmaterial) 0由研磨所產(chǎn)生的摩擦還會產(chǎn)生大量的熱量，其促進(jìn)不期望的化學(xué)反應(yīng)。在硬質(zhì)材料的拋光中，人們由此使用基于水的潤滑劑，例如，減少熱量并去除碎片和粉末的水和礦物油的混合物。在軟質(zhì)材料的拋光中，通過使用具有蠟和固體脂肪的潤滑劑避免研磨劑的阻塞，即由廢料覆蓋研磨表面，以形成防止與研磨顆粒及起作用的材料接觸的層。拋光表面的修飾度級別嚴(yán)格取決于研磨劑的粒度，即取決于其微?；蝾w粒的平均直徑。通過篩分將研磨劑的顆粒進(jìn)行分類，并且采用與每個線性英寸的這種濾網(wǎng)的網(wǎng)眼數(shù)量相對應(yīng)的識別數(shù)量(recognition number),這在其樣本的連續(xù)分級粒度分析中保持大部分顆粒。因此,顆粒的分類值與顆粒的平均直徑成反比；因此，顆粒的標(biāo)識值(identification value)越高，顆粒越細(xì)。在以下文獻(xiàn)中定義了在從粒度8上達(dá)至包括240的范圍的序列內(nèi)，到目前為止普遍接受的用于控制人造剛玉和碳化硅的磨粒的表:由美國商務(wù)部公布并由UNI于1957年4月的表格3898全部采用的“簡化實踐建議118-50 (simplified practicerecommendationl 18-50) ”。相對于通過沉降來選擇的細(xì)得多的顆粒,此類表的后續(xù)改進(jìn)考慮了以千表達(dá)的粒度值。在以下文件中收集了在柔性研磨劑的制造中使用的磨粒，例如，砂紙:同樣由美國商務(wù)部公布且由歐洲磨料制品制造商聯(lián)盟(FEPA)采用的“商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CS217-59”。
[0004]將如上所述分類的研磨劑應(yīng)用于在導(dǎo)言中提到的拋光機(jī)(便攜式和臺式機(jī)器)中使用的工具。第一種(通常是手動的)可在小型、中型和大型市場上用到。在地板的拋光中，在安裝之后，其能夠使由一片和另一片之間的凸起而產(chǎn)生的不平光滑，能夠恢復(fù)由于可能的表面磨損或調(diào)節(jié)而產(chǎn)生的水平狀態(tài)的損失，或降低表面直到獲得所需的最終設(shè)計。
[0005]臺式拋光機(jī)包括用于一般手工藝工作(artisanal job)的小型機(jī)器，以及大型自動工業(yè)機(jī)器,其由多個串聯(lián)布置的自發(fā)機(jī)動單元(autonomously motorized unit)組成,每個單元具有裝配有一個或多個相同粒度的研磨工具的頭部，顆粒的尺寸從一個頭部向下一個頭部逐漸減小。在這些大型機(jī)器中，將粗板材放在傳送帶上，傳送帶在每個頭部下方運送該粗板材，從最粗糙的研磨劑開始，以逐漸變光滑并拋光。
[0006]圖1示出了行星類型的典型的便攜式拋光機(jī)，其具有大于300Kg的重量，由垂直布置的、10HP三相電動機(jī)2驅(qū)動，其驅(qū)動軸與包括于工具驅(qū)動頭3中的行星類型的齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)合，如圖2所示。將頭部3封閉在圓形殼體4中，圓形殼體4與橡皮刷狀的橡皮圈5相接。將電機(jī)-行星本體以可過度轉(zhuǎn)動(overturnable)的方式固定至框架6,框架6裝配有兩個輪子7和具有控制按鈕的把手8?？蚣?容納用于冷卻并潤滑研磨劑的水的水箱9，以及用于電子元件的殼體10。頭部3包括三個板11、12、13，其以可從300至1300rpm(轉(zhuǎn)/分)變化的速度，以外擺線方式(epicycloidal manner)旋轉(zhuǎn)?？焖俳Y(jié)合系統(tǒng)允許將更適合的研磨工具14安裝在單個板11、12、13上。此機(jī)器的可能應(yīng)用如下:去除混凝土上的不整齊；去除樹脂和膠水；制備表面；擦亮大理石和花崗巖；混凝土的鏡面加工等。
[0007]后面的圖3至圖9示出了大量可安裝在頭部3的板11、12、13上，或可在另一類型的拋光機(jī)中使用的研磨工具中的有限部分。所述工具通常采用剛性圓形板的形狀，其由能夠與存在于工作面上的特定幾何形狀的凸起中的研磨劑粘合的材料的基底組成；或采用通過粘合劑或Velcro固定至支撐墊的軟盤的形狀。與所選擇的研磨劑的類型無關(guān)，其在支撐盤或板上的結(jié)構(gòu)將必須在形狀和重量上對稱，以保持拋光機(jī)的頭部在旋轉(zhuǎn)過程中非常好地平衡，從而不會由于旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的不平衡而破壞橫向振動。在市場上可找到的工具中考慮了該特性。研磨工具與拋光機(jī)的頭部的連接也可以是完全不同的類型，例如:壓力、螺釘、螺旋、卡口、銷釘、磁性等。
[0008]在圖3中，示出了磨盤16，其可具有各種厚度，例如，從4mm至13mm，由包含在樹脂狀粘合基質(zhì)中的微粒金剛石粉末組成。可利用直接快速結(jié)合裝置，或利用固定至存在于盤16后面上的Velcro的拖掛盤(支撐墊)，固定至拋光機(jī)的旋轉(zhuǎn)板。研磨面具有一系列傾斜齒17，其形成從外邊緣開始的圓環(huán)。將此工具設(shè)計為在大理石地板上獲得最大持續(xù)時間和最佳精加工。該工具被廣泛使用，并且其出現(xiàn)在各種手冊中，例如，其包括在Meneghini&Bonfanti (La Genovese)手冊中的工具之間，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。對于良好的修飾度級別，使用400粒度是足夠的，同時，可繼續(xù)用兩個后續(xù)粒度來獲得額外的拋光。[0010]花崗巖，在以下粒度中的微粒的各種混合物中:30 / 50 / 150 / 300 / 500 /1000 / 2000 / 4000目。建議使用整個序列，除了一些特別簡單的花崗巖以外，其可以在2000目停止，然后用粉末和氈墊擦亮。
[0011]圖4示出了磨盤18，其由于其在中心是空的事實，并由于齒19通過同心圓槽分裂，而與前面的不同。盤18是非常軟的，從而適合于擦亮凹面。
[0012]圖5示出了研磨工具20，其包括板21，四個具有相同粒度且沿著邊緣規(guī)則隔開的短金剛石研磨缸體22從板21突出。在板的中心，存在孔23，經(jīng)由三個螺釘24應(yīng)用于背面的拖掛盤。非常積極的工具(aggressive tool)可用于去除樹脂和漆，并用于拋光混凝土。板21可以是塑料的或金屬的，以及金剛石缸體22粘接于其；或者，可在樹脂狀物質(zhì)和研磨材料的一次成型過程中獲得板和缸體。
[0013]圖6示出了研磨工具26，其由碳化硅和合成的含鎂粘合劑制成，由在中心穿孔且徑向地形成深槽以形成六個扇形27的非常厚的盤組成。該工具適合于去除乳香樹脂或使非常耐磨的地板拋光，其中，樹脂狀金剛石盤可能是不方便的。其也可用于磨工業(yè)模板。
[0014]圖7示出了研磨工具28，其由具有在中心穿孔的圓形邊緣的缸體29組成，由與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]圖8示出了研磨工具30，其由在中間穿孔的圓板31組成，圓板31由樹脂狀材料制成，幾乎為平行六面體的金剛石研磨塊32從其突出，研磨塊32沿板的邊緣規(guī)則地隔開。特別建議將此工具用于拋光硬的、老化的混凝土。
[0016]后面的圖9-圖12示出了由單盤拋光機(jī)使用的研磨工具的幾個實例。該工具由一組安裝在支撐部上的研磨元件組成，支撐部通常與拋光機(jī)的圓板本身相符合，適合基于通過用乳香樹脂裝配或粘合來安裝的研磨元件的形狀成形。研磨元件可具有不同的形狀，例如:Cassani 類型；“virgule Genovesi，，類型；Munchen, Frankfurt, Fickert, Tibaud,Pedrini棱柱形狀的段的類型等。關(guān)于板與拋光機(jī)的旋轉(zhuǎn)頭的連接，通常提供大螺母，或者，與衛(wèi)星拋光機(jī)中使用的那些相似的快速連接機(jī)構(gòu)。必須特別注意研磨元件在板上的定位，以避免板在旋轉(zhuǎn)過程中的不平衡。
[0017]圖9示出了裝配有一系列同心圓槽的支撐墊33的前面，該同心圓槽用于裝配小尺寸研磨劑?；蛘撸梢哉辰Y(jié)軟磨盤或剛性研磨缸體。在圖10中，示出了圖9的支撐墊的后面，在其中心，可看到與單盤拋光機(jī)的旋轉(zhuǎn)板螺釘連接的大螺母34。因此，支撐墊33用作中間支撐部。圖11、12、13示出了三個磨盤35&、3513、35(3，每個磨盤具有其自己的粒度，以及三個具有減小的尺寸的微粒，可分別應(yīng)用于支撐墊33，以實現(xiàn)拋光過程的三個階段。
[0018]圖14示出了單盤拋光機(jī)的圓板36，F(xiàn)rankfurt類型的三個以120°布置的研磨部分37從單盤拋光機(jī)突出。在特定實例中，部分37由碳化硅顆粒制成，其與具有梯形固體形狀的菱鎂礦粘合，該梯形固體包括彎曲且錐形的用于除去碎片的大中心導(dǎo)管。將三個連接器固定至板36，其由兩個堅固的通過在板36上鄰接的底座連接的橫向肩部38組成。將肩部38與板36螺紋連接，并且，與底座組成棱柱形狀的部分37的座部。在肩部38與底座連接處，具有兩個相應(yīng)的凹槽，其用作引導(dǎo)件并適于Frankfurt研磨部分37。
[0019]圖15示出了板40，其圓形邊緣41是凸起的。將三角形凸起42固定至板40，在接近邊緣41的圓周上規(guī)則地隔開，并幾乎突出相同的高度。使凸起42以與邊緣41形成三個隔開120°的座部的方式定向，該座部用于安裝三個Cassani類型的研磨部分43，其具有從邊緣41突出的半圓壁形狀，由與菱鎂礦或水泥粘結(jié)的碳化硅顆粒制成。
[0020]圖16示出了圓板44，其具有三個隔開120°的從外邊緣開始的彎曲凹口 45，相同數(shù)量的研磨部分46從其突出，以形成由與Cassani研磨部分相同的材料制成的“virgolaGenovese”。相對于前面的凹口隔開的三個其他矩形凹口 47可用于其他研磨劑。
[0021]上述附圖中示出的工具通常允許大理石、花崗巖和混凝土的拋光。
[0022]技術(shù)問題的概述
[0023]在拋光表面的過程中(更通常在研磨過程中)，研磨工具去除的效率以及尤其是可獲得的表面質(zhì)量在相當(dāng)大程度上由硬質(zhì)材料顆粒的平均尺寸決定。最大的顆粒允許獲得較大的去除效率，但是會負(fù)面影響表面加工的質(zhì)量，而最小的顆粒允許獲得改善質(zhì)量的表面，但是具有較低的去除效率。這種相反的結(jié)果需要進(jìn)行粗成型操作和精加工操作。目前，表面拋光方法依次包括以下步驟:使光滑、粗成型、封閉可能的線和孔，以及精加工；然后是擦亮步驟。每個步驟需要不同的研磨劑，從而是不同類型的研磨劑。待拋光的表面可以是許多不同材料的地板的表面，具有原水泥的空間，來自采石場的之前簡單使其拉平/光滑的粗糙石板，或經(jīng)砑光機(jī)砑光的金屬板，或木質(zhì)地板。在手動拋光機(jī)中，移動機(jī)器本身，并且由于拋光過程需要上述通過逐漸更細(xì)的顆粒研磨劑來進(jìn)行的后續(xù)步驟，所以該方法的總持續(xù)時間將增加更換研磨工具所必需的停滯時間。為了近似地計算拋光過程的總時間，必須考慮，從剛剛提到的地板開始，對于幾乎所有的材料類型，例如:大理石、花崗巖、“seminati”、集塊巖等，從粗成型到準(zhǔn)備拋光，表面將經(jīng)歷約10個步驟，顆粒研磨劑越來越細(xì)。下表表示大理石或花崗巖表面的拋光過程中所需的步驟，排除了通常在毛氈支撐墊的幫助下用細(xì)粉執(zhí)行的拋光步驟。
[0024]表1用于單盤拋光機(jī)的單研磨工具
[0025]
【權(quán)利要求】
1.一種研磨工具，其特征在于，其在工作面上包括至少兩個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.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨工具，其特征在于，其包括超過兩個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)，所述研磨元件以這樣的方式布置，使得沿著相鄰研磨元件之間的至少一條路徑，形成通過增加或減小粗糙度值排序的序列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的研磨工具，其特征在于，其具有圓形形狀或任何一種規(guī)則的多邊形形狀(50、64、78、86、96、104、114、140、170、180)。
4.根據(jù)權(quán)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，相對于所述工具的中心分配研磨質(zhì)量，使得其質(zhì)心相對于所述工具的中心在相對側(cè)上對準(zhǔn)的分別位于離所述中心距離rl、r2處的研磨元件ml、m2對所述工具的慣性力矩產(chǎn)生相等的貢獻(xiàn)ml.rl2和m2.r22。
5.根據(jù)權(quán)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)位于離所述工具的中心相同距離處，布置在外邊緣附近。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的研磨工具(96、104、114、140)，其特征在于，每個研磨元件離所述工具的中心的距離從一個研磨元件向相鄰的一個增加或減小，這取決于所述至少一個序列所遵循的順時針或逆時針方向。
7.根據(jù)權(quán)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據(jù)各自的同心圓環(huán)(52-61 ;66-75)，所述同心圓環(huán)是連續(xù)的或任意隔開的。
8.根據(jù)權(quán)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徑向方向上幾乎連續(xù)地變化。
9.根據(jù)權(quán)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據(jù)各自的同心圓環(huán)，所述同心圓環(huán)是連續(xù)的或任意隔開的。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的研磨工具(96、104)，其特征在于，將所述研磨元件從所述工具的外邊緣開始沿著約360°的螺旋路徑布置。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的研磨工具(114、140)，其特征在于，將屬于相同數(shù)量的組的研磨元件以開口 360°的因數(shù)的相等角度沿著兩條或更多條螺旋路徑隔開，并從所述工具的外邊緣開始。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的研磨工具(114、140)，其特征在于， 通過從外圍朝內(nèi)部增加粒度，對布置在螺旋路徑(116-125)上的第一組研磨元件或布置在相鄰螺旋路徑(142-146 ; 147-151)上的幾個第一組研磨元件排序； 通過從外圍朝內(nèi)部減小粒度，對布置在螺旋路徑(135-127)上的相同數(shù)量的第二組研磨元件或布置在相鄰螺旋路徑(152-156 ;157-161)上的幾個相同數(shù)量的第二組研磨元件排序。
13.根據(jù)權(quán)利要求9至12中任一項所述的研磨工具(96、104、78、86、114、140)，其特征在于，所述研磨元件具有通過將與所述工作面垂直的圓環(huán)部分?jǐn)D出至相同高度獲得的形狀。
14.根據(jù)權(quán)利要求6所述的研磨工具(180)，其特征在于，其通過布置在圓中的凸起(183-188)在拋光機(jī)的板(181)上直接獲得，以將研磨元件(190、192、194、196、199、202)在壓力下直接和通過墊片(198、201、204)固定至突出的外邊緣(182)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨工具，其特征在于，其具有在其自身(254)上封閉的帶的形狀，或矩形板(271)的形狀，所述研磨元件(258-261 ;278_281)占據(jù)粒度序列的連續(xù)條帶，所述連續(xù)條帶相對于所述帶或所述板的縱向中心線垂直或傾斜。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨工具，其特征在于，其具有旋轉(zhuǎn)對稱性(290)，使所述研磨元件(291-294)在粒度序列的連續(xù)帶、環(huán)形帶內(nèi)的側(cè)面上延伸，或具有圓柱形螺旋形狀(F、M、G)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨工具，其特征在于，其具有球形對稱性(302)，在粒度序列中，所述研磨元 件(F、M、G)在與連續(xù)球形區(qū)域連續(xù)的頂端上包括球形帽。
【文檔編號】B24D7/14GK103717353SQ201180072342
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月16日
【發(fā)明者】尼古拉·菲奧雷 申請人:Ren有限責(zé)任公司