DE3307171A1

DE3307171A1 - Verfahren zum herstellen eines polierelements und polierer

Info

Publication number: DE3307171A1
Application number: DE19833307171
Authority: DE
Inventors: Sachiko Osaka Ihata
Original assignee: Nippon Tenshashi KK
Current assignee: Nippon Tenshashi KK
Priority date: 1982-03-02
Filing date: 1983-03-01
Publication date: 1983-09-15
Also published as: HK77687A; GB2166676B; SE8600291D0; DE3307171C2; SE8301065D0; FR2522691A1; MY100013A; SE8301065L; GB2115322A; GB8514819D0; SE454148B; SG39587G; SG39687G; MY100030A; US4526589A; JPS58151477A; JPS6214228B2; HK77587A; GB2166676A; SE8600291L

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Polierelements, und zwar insbesondere ein Verfahren zum Herstellen eines im wesentlichen vollständig metallischen Polierelements, das zur Endbearbeitung von Oberflächen von sowohl metallischen als auch nichtmetallischen Gegenständen verwendbar ist. Außerdem betrifft die Erfindung einen Polierer, insbesondere einen solchen, dessen Polierelement gemäß dem Verfahren nach der Erfindung hergestellt ist.

Polierwerkzeuge, wie beispielsweise Feilen oder Sandpapiere, werden üblicherweise dazu benutzt, die Oberflächen von nichtmetallischen Gegenständen (beispielsweise Holz, Bambus oder Kunstharz) oder die Oberflächen von metallischen Gegenständen (wie beispielsweise Aluminium, Messing, Kupfer, Stahl oder dgl.) zu polieren.

Feilen sind Polierwerkzeuge, die aus Metallrohmaterialien hergestellt sind, welche, nachdem sie endbearbeitet worden sind, Zähne haben, die auf einer oder mehreren Oberflächen derselben ausgebildet sind. Zähne werden auf den Feilen üblicherweise dureh Präge- bzw. Schlagbearbeitung der Oberfläche des Metallrohmaterials mit einem Meißel ausgebildet. Ungünstigerweise ist dieses Verfahren nicht leicht für eine leistungsfähige Massenproduktionstechnik anpaß- bzw. anwendbar. Außerdem sind weder die Oberseiten der Zähne noch die endbearbeiteten Seiten der Zähne, die mittels dieses Verfahrens auf den Feilen ausgebildet worden sind, flach und glatt. Diesbezüglich ist insbesondere festzustellen, daß Feilen, welche Zähne haben,· deren Oberseiten und Seiten nicht flach und glatt sind, für Verstopfung anfällig sind, zu der es in den vertieften Teilen der Feile kommt. Die Verstopfung wird sogar noch augenscheinlicher

bzw. stärker, wenn eine Feile zur Bearbeitung von nichtmetallischen Gegenständen verwendet wird. Außerdem sind Feilen wegen der außerordentlichen Schwierigkeit, die Spalte zwischen den Zähnen zu verengen, nicht allgemein als geeignete Werkzeuge für die Endverfahrensschritte der Bearbeitung anzusehen, welche für eine feine Endbearbeitung oder für ein Polieren erforderlich sind.

Sandpapiere werden dadurch hergestellt, daß Schleifmaterialteilchen auf Papier oder Tuch aufgeklebt werden. Sandpapiere können zwar für die endgültigen Endbearbeitungsschliffe verwendet werden, weil ihre Flächen sehr feine Gitter bzw. Körnungen haben. Jedoch haben die an Sandpapieren anhaftenden Teilchen die Tendenz, während des Polier-Vorgangs loszubrechen.Das Ablösen der Schleifmaterialteilchen verkürzt nicht nur die Lebensdauer des Sandpapiers, sondern die Teilchen, die sich ablösen, bilden eine potentielle Ursache für weitere Schwierigkeiten. Obwohl es die Biegsamkeit von Sandpapier ermöglicht, dieses in Verbindung mit einem Halter zu verwenden, tritt das Ablösen von Teilchen selbst dann auf, wenn ein Halter verwendet wird.

Stets wenn eine Feile oder Sandpapier verwendet wird, können feine Kratzer auf der Oberfläche, die poliert wird, bleiben. Die Anordnung der Zähne (im Falle einer Feile) oder die Anordnung von Schleifmaterialteilchen (die im Falle von Sandpapier im wesentlichen wie Zähne wirken) kann nicht präzise und streng geordnet werden und trägt infolgedessen zu den feinen Kratzern, die auf der endbearbeiteten polierten Oberfläche bleiben, bei.

Zur Überwindung der Schwierigkeiten, die vorhandene Polierwerkzeuge haben und vorstehend beschrieben worden sind, ist in dem japanischen Patent 51-9958 eine Feilenfolie vorgeschlagen worden. Die Feilenfolie ist aus Metall hergestellt,

sie ist jedoch nicht wie übliche Feilen ausgebildet, welche MetallVertiefungen an Stellen haben, an denen sich die Feilenzähne miteinander schneiden. Das heißt, daß auf der Feilenfolie des japanischen Patents 51-9958 die Zähne ohne eine Unterbrechung auf der Feilenoberfläche verlaufen.

Darüber hinaus ist die Anordnung der Zähne auf der Feilenfolie präzise und streng reguliert. Weiter ist die Feilenfolie dünn und ermangelt allgemein einer Steifigkeit. Infolgedessen neigt die Feilenfolie dazu, beschädigt zu werden.

Einige Ausführungsformen der in der japanischen Patentschrift 51-9958 beschriebenen Feilenfolie sind dazu geeignet, zum Gebrauch mit einem Halter verbunden zu werden. Jedoch wird, wenn die Zähne der Feilenfolie abgenutzt sind, die gesamte Einheit, welche sowohl die Feilenfolie als auch den Halter umfaßt, weggeworfen. Das Wegwerfen der gesamten Einheit ist weder wirtschaftlich noch vorteilhaft in einer Gesellschaft, in der bewußt eine Vergeudung vermieden wird.

Feilenfolien, die zur Verwendung als Polierwerkzeug an einen Halter geklebt sind, sind nicht immer so dauerhaft, wie es erwünscht ist, oder sie sind für langzeitigen Gebrauch ungeeignet. Diesbezüglich ist darauf hinzuweisen, daß die nichtsteifen Feilenfolien die Tendenz haben, sich unter gewissen Bedingungen der Haftung oder bei sehr beanspruchungsstarker Polierarbeit vom Halter zu lösen.

Die Ausführungsformen der Feilfolien, die in der japanischen Patentschrift 51-9958 beschrieben sind, haben einen Schneidwirkungswinkel (der Winkel zwischen der oberen Oberfläche eines Zahns und einer Seite des Zahns), der größer als 90° ist (d. h. ein stumpfer Winkel ist). Ein Schneidwirkungswinkel, der größer als 90° ist, hat eine geringere Polierleistungsfähigkeit zur Folge als es die optimale Polierlexstungsfahigkeit ist. Im Ergebnis ist der Querschnitt

der Zähne der Feilenfolien, die in der japanischen Patentschrift 51-9958 beschrieben sind, im wesentlichen halbkreisförmig. Die Halbkreisform der Feilenzähne resultiert aus dem elektrolytischen Verfahren und dem Reduzierungs- bzw. Materialverminderungsverfahren, wie sie sowohl bei der Herstellung der Feilenfolie wie auch bei der Herstellung einer metallischen Form hierfür angewandt werden. In dieser Hinsicht wird die japanische Patentschrift 51-9958 durch diese Bezugnahme mit zum Offenbarungsinhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht, insbesondere bezüglich der Verfahrensschritte, die bei dem Verfahren zur Herstellung solcher Feilenfolien angewandt werden. Bezüglich der Schritte dieses Verfahrens ist darauf hinzuweisen, daß die Zähne der Feilenfolie im wesentlichen halbkreisförmig ausgebildet werden müssen, um die Feilenfolie aus ihrer zugehörigen metallischen Form entfernen zu können. Anderenfalls würden sich erhebliche Schwierigkeiten beim Herausnehmen der Feilenfolie aus der Form ergeben. Infolgedessen haben Feilenfolien, die gemäß dem Verfahren der japanischen Patentschrift 51-9958 hergestellt sind, Schneidwirkungswinkel, die größer als 90° sind, und Zähne, die die Tendenz haben, die gewünschte Steifigkeit nicht zu besitzen.

Im Hinblick auf die vorstehenden Nachteile der vorhandenen Polierelemente soll mit der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines im wesentlichen vollständig metallischen Polierelements zur Verfügung gestellt werden, das eine überragende Steifigkeit und Dauerhaftigkeit hat.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß ein Verfahren zum Herstellen eines Polierelements, welches leicht und wirtschaftlich in Massenproduktion hergestellt werden kann, zur Verfügung gestellt wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß da-

mit ein Verfahren zum Herstellen eines Polierelements, dessen Verwendung zu glatten, lange beständig bleibenden, dauerhaften endbearbeiteten Oberflächen führt und trotzdem weniger Aufwand an Mühe erfordert, vorgeschlagen wird. 5

Der mit der Erfindung außerdem zur Verfügung gestellte Polierer hat ebenfalls die vorstehend genannten Vorteile des mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Polierelements, zumal er vorzugsweise unter Verwendung eines solchen Polierelements hergestellt ist.

In einem Verfahren gemäß der Erfindung zum Herstellen eines Polierelements wird zunächst ein Photoresistfilm auf einer Oberfläche eines Metallrohmaterials abgelagert. Dann wird eine Photomaske dazu benutzt, selektiv Teile des abgelagerten Photoresistfilms zum Zwecke des Belichtens der nichtabgedeckten Teile des Photoresistfilms abzudecken. Danach werden Teile des Photoresistfilms in einer solchen Weise entfernt, daß andere Teile, die nicht entfernt werden bzw. unentfernt bleiben, den Zähnen bzw. Schneidzähnen des Polierelements bzw. Polierers entsprechen, so daß man dadurch freiliegende gemusterte bzw. mustermäßig angeordnete Teile der Metallrohmaterialoberfläche erhält. Dann werden golf- bzw. buchtförmige Vertiefungen in die freiliegenden Teile der Metallrohmaterialoberfläche geätzt. Die Bildung der golf- bzw. buchtförmigen Vertiefungen resultiert aus der Anwendung eines Ätzmittels, während das Metallrohmaterial und das Ätzmittel in physischer Bewegung relativ zueinander sind. Nach dem Ätzen werden die übrigen Teile . des Photoresistfilms von dem Metallrohmaterial entfernt. Man erhält als Ergebnis ein Polierelement, das Schneidzähne hat, die spitze Schneidwirkungswinkel besitzen.

Es sei hier darauf hingewiesen, daß zwar, wie erwähnt, ein erfindungsgemäßer Polierer vorzugsweise unter Verwendung eines gemäß dem Verfahren nach der Erfindung hergestellten Polierelements aufgebaut ist, aber daß die Herstellung

eines solchen Polierers nicht auf das hier beschriebene Verfahren beschränkt ist,sondern daß die polierende Oberfläche dieses Polierers auch gemäß einem anderen Verfahren hergestellt sein kann, sofern der Polierer nur auf seiner oberen Oberfläche eine Mehrzahl von Zähnen mit Klinken bzw. Schneidkanten hat, deren Schneidwinkel kleiner als 90° sind.

Die vorstehenden sowie weitere Ziele, Merkmale und Vortei-Ie der Erfindung seien nachfolgend anhand einer in nähere Einzelheiten gehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen erläutert, die in den Fig. 1 bis 16 der Zeichnung dargestellt sind, wobei in den verschiedenen Figuren der Zeichnung die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind; in den Figuren der Zeichnung, die nicht notwendigerweise maßstabsgerecht sind, um besser die Prinzipien der Erfindung zu veranschaulichen, zeigen:

Fig. 1 bis 7 schematische Querschnittsansichten, die Verfahrensschritte darstellen, welche für die

Herstellung eines Polierers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung geeignet sind;

Fig. 8 eine perspektivische Ansicht eines Polierers, der eine Mehrzahl von im wesentlichen zylin

drisch geformten Zähnen hat;

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines Polierers mit streifenförmigen Zähnen;

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines Polierers

mit streifenförmigen Zähnen, die sich seitlich und vertikal schneiden bzw. gekreuzt zueinander und einander durchsetzend verlau-

Fig. 11 eine teilweise vertikale Aufrißansicht eines

Polierers mit einer Mehrzahl von im wesentlichen zylinderförmigen Zähnen, wobei der Polierer an einem Halter befestigt ist;

Fig. 12 eine Ansicht des Polierers der Fig. 11 von unten;

Fig. 13 eine Aufrißansicht eines Polierers, der an einer anderen Art von Halter angebracht ist, so daß er als Polierwerkzeug benutzt werden kann; 10

Fig. 14 eine Ansicht des Polierwerkzeugs der Fig. 13 von unten;

Fig. 15 eine schematische Schnittansicht eines Teils aus Metallrohmaterial , das eine rauhe Seite hat;

und

Fig. 16 eine schematische Schnittansicht eines Polierers, der unter Verwendung des Teils aus Metallrohmaterial gemäß Fig. 15 ausgebildet worden ist.

Es sei nun näher auf die Figuren der Zeichnung eingegangen, und zwar zunächst auf die Fig. 1 bis 7, wonach gemäß den Methoden nach der vorliegenden Erfindung ein Polierelement dadurch hergestellt wird, daß man anfänglich ein Teil aus Metallrohmaterial 1 als Ausgangsmaterial wählt, und zwar kann dieses Metallrohmaterial unter verschiedensten geeigneten Metallen der Art ausgewählt werden, welche mittels eines Ätzmittels geätzt werden können. Die Form des Metallrohmaterials 1 kann beispielsweise die einer Platte oder eines Blocks sein. Im Falle eines blockförmigen Rohmaterials kann das Rohmaterial z. B. entweder quadratisch oder rund sein. In dem in Fig. 1 gezeigten Beispiel wurde eine Stahlplatte als Metallrohmaterial 1 ausgewählt.

Ein Photoresistfilm 2, der gegen Korrosion widerstandsfähig ist, wird auf die Oberfläche des Metallrohmaterials 1, vorzugsweise durch Beschichten, aufgebracht, wie in Fig. .2 gezeigt ist. Es sei darauf hingewiesen, daß der später erhaltene schleifende Arbeitsbereich des Polierers nicht notwendig auf die eine Seite des Metallrohmaterials 1 beschränkt ist, sondern gewünschtenfalls auf mehr als einer Seite des Rohmaterials 1 ausgebildet werden kann. Zur Vereinfachung der Erläuterung der veranschaulichten Beispiele ist die schleifende Arbeitsoberfläche hier nur auf der Vorderseite (auf der oberen Seite) der Stahlplatte ausgebildet. Jedoch kann auch die Rückseite (die untere Seite) so hergestellt bzw. bearbeitet werden, daß sie eine schleifende bzw. polierende Fläche hat.

Als nächstes wird der Photoresistfilm 2 einer "Vorbrenn"-Behandlung unterworfen. Danach wird ein Muster der in dem Rohmaterial 1 auszubildenden Zähne mit einer entsprechenden Einrichtung, wie beispielsweise mit einer Mikro-Zeicheneinrichtung oder dergleichen, hergestellt, und dieses Muster wird verkleinert, um eine Präzisionsphotoplatte oder -photomaske 3 herzustellen. Die Photomaske 3 hat ein Muster von geschlossenen bzw. im wesentlichen lichtundurchlässigen Bereichen, die den im Rohmaterial 1 auszubildenden Zähnen entsprechen, und von freien bzw. im wesentlichen lichtdurchlässigen Bereichen, die sich zwischen den Zähnen befinden. Die Photomaske 3 wird dann über den Photoresistfilm 2 gelegt, um Bereiche des Photoresistfilms während eines Belichtungs- und Entwicklungsschritts abzudekken, in dem nichtmaskierte Bereiche des Photoresistfilms 2 entfernt werden.

Der Photoresistfilm, der während bzw. nach dem Entwicklungsprozeß auf dem Metallrohmaterial 1 geblieben ist, wird dann zum Zwecke des Nachbrennens behandelt. In dem Nach-

brennschritt wird eine Mehrzahl von Öffnungen 4, die positionsmäßig dem Muster der freien bzw. im wesentlichen lichtdurchlässigen Teile der Photomaske 3 entsprechen, auf bzw. in dem Photoresistfilm 2 ausgebildet, wie in Fig. 4 veranschaulicht, so daß dadurch freiliegende Metallteile bzw. -bereiche 5, die für das Ätzen bereit sind, ausgebildet werden.

Bei der vorstehend beschriebenen-Ausführungsform wird ein sogenanntes Positivbildverfahren angewandt, in dem ein Photoresistfilm, dessen belichtete Teile nach dem Entwicklungsprozeß entfernt werden, zusammen mit einer entsprechenden Photomaske verwendet wird. Jedoch kann stattdessen auch ein anderes in weitem Umfange verwendetes Verfahren angewandt werden, nämlich ein Negativbildverfahren, in dem ein Photoresistfilm, bei dem im Gegensatz zum Positivbildverfahren die nichtbelichteten Teile nach dem Entwicklungsprozeß entfernt werden, zusammen mit einer entsprechenden Photomaske verwendet wird. Nach alledem ist es also erforderlich, daß die Teile des Photoresistfilms, die entfernt werden, derart definiert bzw. ausgewählt werden, daß die nichtentfernten Teile des Photoresistfilms den Zähnen 11, II¹, 21, 31 des Polierers entsprechen, unabhängig davon, ob das Positivbildverfahren oder das Negativbildverfahren angewandt wird.

Während des Ätzens werden die freiliegenden Teile 5 des Metal Irohmaterials 1 chemisch durch Anwendung eines Ätzmittels korrodiert. Bei dem Ätzvorgang tritt eine relative physische Bewegung zwischen dem Rohmaterial 1 und dem Ätzmittel auf. Die relative physische Bewegung des Rohmaterials 1 und des Ätzmittels bewirkt, daß das Ätzmittel tiefer in das Metallrohmaterial 1 durch Korrosion eindringt und erleichtert das seitliche Ätzen. Das bedeutet, daß die relative physische Bewegung das Hinterschneiden derjenigen Teile des Metallrohmaterials, die unter dem Photoresistfilm 2 liegen, erleichtert. Das Ätzen führt zu der Ausbildung von einer Mehrzahl von golf- bzw. buchtförmigen Vertiefungen 6 in demMetallrohmaterial 1, wie in den Fig. 5 und 7 beispielsweise dargestellt ist. Eine golf- bzw. buchtförmige Vertiefung ist eine bogenartige Vertiefung (und in einigen Ausführungsformen eine im wesentlichen halbovalförmige . Vertiefung), die zwischen den Zähnen 11 ausgebildet wird. Wie in den Figuren dargestellt ist, wird jeder Zahn 11 durch die obere Oberfläche des Metallrohmaterials 1 und die bogenförmigen Konturen der benachbarten Vertiefungen 6 "begrenzt.Eine Tangente an den Bogen der geätzten Vertiefung in der Nähe des Schnittpunkts der Vertiefung mit der oberen geätzten Oberfläche des Metallrohmaterials 1 schneidet die Oberfläche des Metallrohmaterials 1 unter einem inneren Winkel (X, der kleiner als 90° ist (siehe Fig. 7).

Die relative physische Bewegung des Metallrohmaterials 1

und des Ätzmittels kann in einer Reihe von Arten bewirkt werden. Zum Beispiel wird in einer Ausführungsform das Metallrohmaterial 1 mit seinen freiliegenden Teilen 5 in ein Wanne, einen Behälter o. dgl., die bzw. der mit Ätzmittel gefüllt ist, gelegt und eingetaucht, während das Metallroh material sowohl seitlich als auch vertikal bewegt wird. In einer anderen Ausführungsform wird Ätzmittel auf ein Metallrohmaterial 1 und dessen freiliegende Teile 5 gesprüht Nach Fig. 6 wird beispielsweise das Rohmaterial 1 in dessen freiliegenden Teilen 5 um seine Achse A (die vorliegen! senkrecht zu der behandelten Oberfläche verläuft) rotiert, während das Ätzmittel von einer ortsfesten Düse B auf die freiliegenden Teile 5 gesprüht wird. Das Ätzmittel wird gleichmäßig-auf die freiliegenden Teile 5 gesprüht, während das Metallrohmaterial 1 sich dreht, was zur Ausbildung von golf- bzw. buchtförmigen Vertiefungen 6 durch den Ätzvorgang führt.

Alternativ wird das Metallrohmaterial 1 in einer anderen Ausführungsform ortsfest gehalten, während die Düse B bewegt wird. Eine andere Alternative besteht darin, daß sowohl die Düse B als auch das Metallrohmaterial 1 rotiert werden. In einer noch anderen Alternative ist eine Mehrzahl von sich drehenden Düsen B vorgesehen, und das Metallrohmaterial 1 bleibt ortsfest, so daß die gesamte Oberfläche des Metallrohmaterials 1 einschließlich der freiliegenden Teile 5 besprüht wird.

Nach Vollendung des Ätzvorgangs wird der übrige Photoresist film 2 mittels konventioneller Techniken entfernt.

Die obigen Schritte des beschriebenen Verfahrens führen zur Ausbildung von jeweils erhabenen Zähnen 11 zwischen benachbarten golf- bzw. buchtförmigen Vertiefungen 6, wie in Fig. 7 veranschaulicht ist. Infolgedessen wird ein metallischer

Polierer 10 erhalten, der eine Mehrzahl von Zähnen 11 hat.

Die Zähne 11 auf dem Polierer 10 haben flache Oberseiten, jedoch sind die Seitenflächen der Zähne gekrümmt wie ein Bogen, wie oben beschrieben. Das Schneidmesser bzw. die Schneidkante 12 ist an der Grenzlinie oder an der Schnittlinie zwischen der oberen Fläche und ihrer Seitenfläche bzw. der Seitenfläche der Zähne ausgebildet. Der Schneidwinkel (X zwischen der oberen Fläche und der seitlichen Fläehe (siehe Fig. 7) ist ein spitzer Winkel. Das heißt, daß der Winkel (X kleiner als 90° ist. Vorzugsweise liegt der Schneidwirkungswinkel Ot im Bereich von 40 bis 70°.

Die auf dem Polierer ausgebildeten Zähne können in einer Vielzahl von gewünschten Formen und Mustern ausgebildet bzw. angeordnet sein. Die Fig.7 und 8 veranschaulichen einen im wesentlichen vollständig metallischen Polierer 10, der im wesentlichen kreisförmige Zähne 11 hat. Die Zähne 11 wurden unter Verwendung einer Photomaske ausgebildet, die eine Mehrzahl von Kreisen hatte, welche in vorgegebenen Abständen angeordnet waren, um ein Metallrohteil 1 aus Stahl zu bedecken, das eine Dicke T (im Ausführungsbeispiel war T gleich 0,5 mm) hatte. Im vorliegenden Beispiel hatte der maximale Zahndurchmesser D eine Größe von 0,13 mm; die Zahnhöhe H betrug 0,13 mm, und der Schneidwirkungswinkel α betrug 70°.

Die Fig. 9 veranschaulicht einen im wesentlichen vollständig metallischen Polierer 20, der aus einer Metallplatte hergestellt ist und Zähne 21 in der Form von erhabenen Streifen hat.

Ein im wesentlichen vollständig metallischer Polierer 30, wie er in Fig. 10 dargestellt ist, ist auch aus einer Stahlplatte hergestellt. Der Polierer der Fig. 10 hat Zähne 31,

die von erhabenen Streifen ausgebildet sind, welche sowohl quer als auch vertikal verlaufen, so daß sie einander durchsetzen. Wie in einer Ausführungsform einer Feilenfolie, die in der japanischen Patentschrift 51-9958 beschrieben ist, durchsetzen die oberen Flächen der erhabenen Zahnstreifen einander. Im Gegensatz jedoch zu üblichen Feilen ist keine Vertiefung an den Stellen vorhanden, an denen sich die Streifen durchsetzen bzw. schneiden.

Es sei darauf hingewiesen, daß viele Muster von Zähnen in dem Metallrohmaterial 1 ausgebildet werden können, und daß die Anzahl und die Arten solcher Muster nicht auf die hier erwähnten Muster beschränkt ist. Außerdem braucht das Metal lrohmaterial nicht notwendigerweise Platten- bzw. Blechform zu haben. Es können z. B. auch quadratische, runde oder blockförmige Rohmaterialien verwendet werden. In einigen Ausführungsformen sind die Zähne sogar auf einer Oberfläche eines blockförmigen Metallrohmaterials ausgebildet, das mittels eines Halters gegriffen bzw. eingespannt oder mit einem Halter vereinigt wird.

In Abhängigkeit von seiner Dicke kann ein plattenförmiger Polierer eine genügend Steifigkeit haben, um bei einem Poliervorgang ohne die Notwendigkeit'eines Trägers oder HaI-ters benutzt zu werden. Ein Polierer kann natürlich selbst dann, wenn er für sich allein genügende Steifigkeit hat, auch an einem Halter befestigt werden. Die Formen der verwendbaren Halter können je nach der Art des Werkstücks oder der Stelle des Werkstücks variieren.

Wenn der Polierer in Verbindung mit einem Halter verwendet werden soll, dann wird er zu einer angemessenen Abmessung zugeschnitten und druckgeformt, so daß er leicht an dem Halter befestigt werden kann. Die Befestigung kann mittels verschiedenster Verfahren erfolgen. Zum Beispiel zeigen

die Fig. 11 und 12 ein Polierwerkzeug 40, bei dem ein plattenförmiger Polierer 10 an einem Halter 41 unter Verwendung von Schrauben 42 befestigt ist. Das Werkzeug 40 ist ideal für das Polieren einer weiten Ebene. 5

Die Fig. 13 und 14 zeigen ein Polierwerkzeug 50, das für enge Ecken brauchbar ist. Demgemäß ist der Polierer 10 hier dreieckförmig, und die Spitze des Polierers ist gebogen, so daß sie an einem Haken 52 bzw. in einer Ausnehmung des Halters 51 befestigt werden kann. Der rückwärtige Teil des Polierers ist mit einer Schraube 53 befestigt.

Wie oben angegeben, können die Formen des Polierwerkzeugs in Abhängigkeit von dem Zweck des Werkzeugs geändert werden. Zum Beispiel kann ein zylindrischer Halter mit einem Polierer umwickelt sein, so daß damit die Innenseite eines Lochs bzw. einer Bohrung poliert werden kann.

In verschiedenen Ausführungsformen können plattenförmige Polierer an Haltern befestigt sein, die Oberflächen haben, welche entweder erhaben oder vertieft sind. Die Polierer können auch druckgeformt sein, so daß dadurch Erhebungen oder Vertiefungen ausgebildet werden, welche eine einfachere Polierarbeit auf gekrümmten Oberflächen erleichtern. 25

Weiterhin kann zum groben Polieren ein Polierer an einem Halter befestigt werden, der entweder erhabene oder vertiefte Oberflächen oder beides hat; oder ein plattenförmiger Polierer kann derart druckgeformt werden, daß eine erhabene oder vertiefte Oberfläche erzeugt wird.

Ein im wesentlichen glattes Metallrohmaterials ist für die Herstellung von verschiedenen Ausführungsformen von Metallpolierern brauchbar, jedoch müssen nicht ausschließlieh glatte Metallrohmaterialien verwendet werden. Zum Bei-

spiel kann ein Polierer, wie in Fig. 15 veranschaulicht ist, aus einem Teil aus Metallrohmaterial I¹, das eine rauhe Oberfläche hat, hergestellt werden. In diesem Fall bleibt die obere Fläche des Zahns 11' rauh, wie in Fig. 16 gezeigt ist. Der im wesentlichen vollständig aus Metall bestehende Polierer 10' erleichtert aufgrund seiner rauhen Oberfläche kritischere Polierarbeit.

Es sind weitere Verfahrensschritte in die vorstehend beschriebenen Verfahren einbeziehbar. Zum Beispiel wird die Steifigkeit der Zähne eines Polierers verbessert, wenn eine Wärmebehandlung für die Oberfläche, auf der die Zähne ausgebildet sind, vorgesehen wird. Eine verbesserte Zahnsteifigkeit ergibt eine längere Lebensdauer und eine bessere Qualität des Polierers. Weiter kann eine Wärmebehandlung als ein Abschreckungshärtungsvorgang nur auf den Oberflächenteil des Metallrohteils, auf dem die Zähne ausgebildet werden oder sind, angewandt werden. Insofern, als ein Abschrecken bzw. Härten nur auf den Oberflächenteil des Polierers angewandt wird, ergibt sich keine Schwierigkeit, wenn der Polierer gebogen wird, um ihn einem Halter anzupassen, wie er beispielsweise in den Fig. 11 bis 14 gezeigt ist. Auf diese Weise kann der Polierer nach dem Abschrecken bzw. Härten verschiedene Formen annehmen und einer Deformation unterworfen werden.Natürlich ist es gewünscht enf alls möglich, anstatt nur den Oberflächenteil abzuschrecken bzw. zu härten, auch den gesamten Teil des Polierers abzuschrecken bzw. zu härten, nachdem der Vorgang des Formens vollendet ist.

Wie oben beschrieben wird mit der Erfindung ein Verfahren zum Herstellen von einem in hohem Maße wirksamen Polierer zur Verfugung gestellt. Die Art und Weise der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung hat verschiedene Vortei-Ie:

In dem Verfahren werden in vorteilhafter Weise ein Metallrohmaterial und ein spezieller Photoätzverfahrensschritt zur Ausbildung des Polierers angewandt. In Abhängigkeit von der Auswahl des geeigneten Metallrohmaterials kann ein starrer, im wesentlichen vollständig metallischer Polierer hergestellt werden, der nicht zusammen mit einem Träger verwendet werden muß. Gewünschtenfalls kann jedoch der Polierer an einem geeigneten Halter befestigt werden.

Ein Photoätzverfahrensschritt nach der Erfindung umfaßt das Erzeugen einer physischen Relativbewegung des Metallrohmaterials und dessen freiliegender Teile bezüglich eines Ätzmittels, um Zähne mit einem spitzen Schneidwinkel auszubilden. Außerdem führt das Verfahren zu einer glatten, gleichmäßig endbearbeiteten Bearbeitungsoberfläche bei Aufwendung von weniger Mühe.

Das Verfahren nach der Erfindung vermindert die Zeit, die für die Korrosion bzw. die Materialabtragung erforderlich ist, aufgrund der Relativbewegung des Metallrohmaterials und dessen freiliegender Teile bezüglich des Ätzmittels, so daß dadurch die Herstellungszeit verkürzt wird.

Wenn in dem Verfahren ein Metallrohmaterial verwendet wird, das eine rauhe Fläche hat, dann bleibt die obere Fläche der Zähne, die auf dem Metallrohmaterial ausgebildet werden, rauh. Für viele Arbeiten wird dadurch, daß eine rauhe Fläche vorgesehen ist, die Polierleistungsfähigkeit verbessert.
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Ein Polierer mit Zähnen von verbesserter Härte wird nach der Methode der Erfindung in der Weise bevorzugt ausgebildet, daß nur die Bearbeitungsoberfläche, auf der die Zähne ausgebildet sind, wärmebehandelt wird. Gehärtete Zähne bringen eine längere Lebensdauer und eine überragende

Qualität des Polierers. Der Polierer kann nach der Wärmebehandlung zu einer gewünschten Form gebogen oder einer gewünschten Form durch Formung angepaßt werden.

Nach einer anderen Verfahrensweise der Erfindung wird die Polierleistungsfähigkeit weiter dadurch verbessert, daß
die Oberseite der Zähne rauh gemacht und nur die rauhe
schleifende Oberfläche gehärtet wird.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen
beschränkt, sondern sie läßt sich im Rahmen des Gegenstands der Erfindung, wie er in den Ansprüchen angegeben ist, sowie im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens, wie er den gesamten Unterlagen zu entnehmen ist, in vielfältiger Weise abwandeln.

Claims

KRAUS & WEISERT

F'ATENTANWÄLTE.

UND ZUGELASSENE VERTRETER VOR DEM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

DR. WALTER KRAUS Dl PLO M C H EM IKER · D R.-1N G. ANNEKÄTE WEISERT DIPL.-ING. FACHRICHTUNG CHEMIE RMGARDSTRASSE 15 · D-SOOO MÜNCHEN 71 · TELEFON 089/79 70 77-79 70 78 · TELEX O5-212156 kpatd

TELEGRAMM KRAUSPATENT ,,^

3645

NIPPON TENSHASHI KABUSHIKI KAISHA Osaka, Japan

Verfahren zum Herstellen eines Polierelements und

Polierer

PATENTANSPRÜCHE

Verfahren zum Herstellen eines Polierelements, dadurch gekennzei chnet , daß es die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:

Ablagern eines Photoresistfilms (2) auf einer Oberfläche eines Metallrohmaterials (1, I¹);

Anwenden einer Photomaske (3) zum selektiven Abdecken von Teilen des Photoresistfilms (2) und zum Belichten von nichtabgedeckten Teilen des Photoresistfilms (2) ; Entfernen von Teilen des Photoresistfilms (2) nach einem Entwicklungsprozeß in einer derartigen Weise, daß die anderen Teile, die unentfernt bleiben, den Schneidzähnen (11, II¹, 21, 31) des Polierelements (10, 10', 20, 30) entsprechen, so daß dadurch unbedeckte freiliegende Teile (5) der Metallrohmaterialoberfläche erhalten werden; Ätzen von Vertiefungen (6) in den unbedeckten Teilen (5) der Metallrohmaterialoberfläche durch Anwenden eines Ätzmittels, während das Metallrohmaterial (1, 1") und das Ätzmittel in physischer Bewegung relativ zueinander sind, so daß dadurch Schneidzähne (11, II¹, 21, 31) ausgebildet

werden, die Zahnoberseiten haben, welche im wesentlichen in der Ebene der Metallrohmaterialoberfläche liegen, und Zahnseiten, welche wenigstens teilweise die jeweilige Ausnehmung begrenzen, wobei der innere Winkel (Cc) zwischen der Zahnoberseite und der Zahnseite ein spitzer Winkel ist; und

Entfernen der übrigen Teile des Photoresistfilms (2) von dem Metallrohmaterial (1, I¹).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Winkel (of) zwischen der Zahnoberseite und der Zahnseite im Bereich von 40 bis 70° liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiter den Verfahrensschritt des Härtens, insbesondere des Abschreckens, der Oberfläche des Metallrohmaterials (1, 1') umfaßt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Oberfläche des Metallrohmaterials (I¹) rauh ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a durch gekennzeichnet, daß es weiter den Verfahrensschritt des Befestigens des Polierelements (10, 10", 20, 30) an oder in einem Halter (41, 51) umfaßt.
6. Polierer, insbesondere gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellt, dadurch

gekennzeichne t, daß er auf seiner oberen Oberfläche eine Mehrzahl von Zähnen (11,1I¹, 21, 31) mit Schneidmessern bzw. -kanten (12), deren Schneidwinkel (CX) kleiner als 90° ist, hat.
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7. Polierer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (11, II¹, 21, 31) gehärtet sind.
8. Polierer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schneidwinkel [(X) im Bereich von40 bis 70° liegt.
9. Polierer nach Anspruch 6 oder 7, dadurch

gekennzeichnet, daß die Zähne (11) im wesentlichen kreisförmig sind.
10. Polierer nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Zähne (21) die Form von erhabenen Streifen haben.
11. Polierer nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Oberseite der Zähne (II¹) rauh ist.