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Dokumentenidentifikation DE69914766T2 25.11.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0001100653
Titel DREHENDE ABRICHTROLLE MIT AUFGELÖTETER DIAMANTSCHICHT
Anmelder Saint-Gobain Abrasives, Inc., Worcester, Mass., US
Erfinder ANDREWS, M., Richard, Westborough, US;
BULJAN, Sergej-Tomislav, Acton, US
Vertreter Zimmermann & Partner, 80331 München
DE-Aktenzeichen 69914766
Vertragsstaaten AT, CH, DE, ES, FR, GB, IT, LI, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 02.03.1999
EP-Aktenzeichen 999086283
WO-Anmeldetag 02.03.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/US99/04642
WO-Veröffentlichungsnummer 0006340
WO-Veröffentlichungsdatum 10.02.2000
EP-Offenlegungsdatum 23.05.2001
EP date of grant 11.02.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 25.11.2004
IPC-Hauptklasse B24B 53/14
IPC-Nebenklasse B24D 3/06   B24D 18/00   

Beschreibung[de]

Diese Erfindung betrifft drehbare Abrichtwerkzeuge für das Abziehen und Abrichten von Profilflächen von Schleifscheiben.

Drehbare Diamantabrichtwerkzeuge verleihen einer Schleifscheibe die benötigte Form und müssen gemäß Spezifikationen entworfen und hergestellt werden, die durch die Gestalt der Schleifscheibe bestimmt sind. Diese Werkzeuge haben enge Qualitäts-Spezifikationen mit geringen Toleranzen für Abweichungen in der Geometrie und den mechanischen Eigenschaften. Obwohl Abrichtwerkzeuge auf einer Vielzahl von Wegen unter Verwendung verschiedener Materialien und Verfahren hergestellt wurden, sind die meisten der in der Technik bekannten Verfahren schwierig und ineffizient.

Beispielsweise werden in einem kommerziellen Verfahren Diamantkörner in einem Muster per Hand mit einem Klebstoff in den Hohlraum einer Form gesetzt, dann wird ein pulverförmiges Metallbindungsmaterial zugegeben und um Diamanten herum in Position gepresst. Die gepressten Materialien werden durch Verfahren wie Infiltration, Heißpressen, Sintern oder eine Kombination aus diesen verdichtet, um die Diamanten in Position zu fixieren und das Werkzeug zu bilden. In einem anderen typischen Verfahren kann eine Diamantschicht auf eine speziell gestaltete Form gesetzt werden und durch reverses Elektroplattieren in Position fixiert werden. Siehe z. B. US-A-4,826,509. Auf den Sinter- oder Plattierschritt folgt ein aufwändiger Schleifschritt, um hochstehende Körner zu entfernen und die Oberfläche abzuflachen.

In einem weiteren Verfahren, das in dem US-Patent Nr. 4,805,586 A beschrieben ist, werden die Diamantkörner vorbehandelt, um deren Oberfläche aufzubauen und zu vergrößern und um zu ermöglichen, dass die Körner so innerhalb der Bindung angeordnet werden können, dass die Mehrzahl der Körner in direktem Kontakt mit benachbarten Körnern steht. Diese vorbehandelten Diamantkörner werden dann mit Nickel oder Cobalt oder Legierungen von Nickel oder Cobalt auf die Oberfläche eines Grundkörpers elektroplattiert.

In der US-A-5,505,750 werden die Diamantkörner und Metallpulver-Bindung während des Sinterns mit einer nah-eutektischen Kupfer-Phosphor-Zusammensetzung infiltriert.

Viele Schleifkomponenten zur Verwendung mit pulverförmigen Metallmatrices für Abrichtwerkzeuge verwenden relativ kleine Diamantkörner (d. h., weniger als 0,5 mm im Durchmesser), die innerhalb der Pulvermatrix eingebettet sind, und das erhaltene Komposit wird auf die benötigte Geometrie zurechtgeschliffen. Solche Schleifkomponenten sind nicht sehr scharf und das Abrichten von Schleifscheiben mit ihnen ist relativ ineffizient, da das Werkzeug rasch abnutzt. Wenn so eine Pulvermatrix mit großen Diamantkörnern verwendet wird, gehen während des Feinschleifverfahrens beträchtliche Mengen an Diamant verloren, während das Komposit auf die benötigte Geometrie zurechtgeschliffen wird. Es ist nicht möglich einen haltbaren, feinen (d. h., etwa 0,127 mm (0,005 Inch)) Radius der Abrichtspitze in Werkzeugen, die aus Diamantkörnern in einer Bindung aus pulverförmigen Metall hergestellt wurden., zu erreichen.

Einsätze aus polykristallinem Diamant (PCD) wurden zur Herstellung von drehbaren Abrichtwerkzeugen verwendet. PCD-Einsätze werden in einer Metallpulvermatrix eingebettet, auf das Werkzeug gesintert und dann auf die benötigte Geometrie geschliffen und fertigpoliert. Siehe z. B. US-A-4,685,440. PCD-Einsätze stellen eine relativ flache Oberfläche bereit und können während der Fertigpolierverfahren einfach in die benötigte Geometrie geschliffen werden, oder können für manche Formen als ein nahezu gebrauchsfertiges Stück bereitgestellt werden. Allerdings besteht PCD nicht zu 100% aus Diamant. PCD-Material enthält anfangs signifikante Mengen (10–12 Gew.-%) an Metallkatalysator, und der Metallkatalysator wird üblicherweise aus dem PCD-Material ausgelaugt, um, Hohlräume hinterlassend, im Wesentlichen reinen Diamant mit einer Dichte von etwa 90 bis 95% der theoretischen Dichte zu ergeben. Deswegen fehlt Abrichtwerkzeugen, die mit PCD-Einsätzen hergestellt wurden. die Haltbarkeit von Abrichtwerkzeugen, die mit Diamant-Schleifkörnern, die vollständig dichte Materialien aus 100% Diamant sind, hergestellt wurden.

Das drehbare Diamantwerkzeug zum Abrichten von Schleifscheiben, das in US-A-5,058,562 beschrieben ist, wird unter Verwendung eines Verfahrens zur chemischen Gasphasenabscheidung (CVD), dass zur Abscheidung einer Schicht aus einem Diamantfilm direkt auf eine Basisplatte des Werkzeuges dient, und Zusammenfügung der Basisplatte mit einem Paar aus Stützplatten, um Steifheit zu gewährleisten, hergestellt. Mit diesem Ansatz werden keine Diamant-Schneidspitzen erzeugt, sondern lediglich eine harte, flache Diamantoberfläche. In einem Abrichtwerkzeug wird eine flache Diamantoberfläche lediglich die Scheibenoberfläche zerbrechen, anstatt Bindung und verbrauchtes Schleifkorn von der Fläche zu schneiden, um so die Fläche der Scheibe für weiteres Schleifen zu öffnen.

Das drehbare Diamantwerkzeug zum Abrichten von Schleifscheiben, das in der US-A-4,91 5,089 beschrieben ist, wird durch das Formen einer einzelnen Lage aus Diamantkörnern in einer zu der Rotationsachse des Werkzeuges senkrechten Ebene hergestellt. Die Lage aus Diamantkörnern liegt zwischen zwei Schichten aus Metallstützplatten. Durch Heißpressen der Diamantkörner und des Metallpulvers zwischen den Metallstützplatten in einer Form, die geeignet ist, um das Metallpulver zu sintern, wird die Diamantschicht an die Platten gebunden. Das 4,915,089-Patent erwähnt einen alternativen Entwurf, in dem Diamantkörner auf eine oder beide Seiten des Werkzeuges durch Plattieren oder mit einer Metallbindung an diesem befestigt werden, lehrt aber, dass dieser alternative Entwurf den Nachteil einer schwachen Halterung der Diamanten mit sich bringt. In einer bevorzugten Gestaltung werden genaue Segmente der laminierten Anordnung aus Diamantkörnern und Platten an den Umfang eines scheibenförmigen Metallrades hartgelötet, um ein Abrichtwerkzeug zu bilden, optional mit einem durchgehenden Schleifrand. Allerdings lehrt das Patent, im Einklang mit der Geometrie des Entwurfes dieses Werkzeuges, dass dieses Werkzeug zum Abrichten einer geraden Scheibenoberfläche verwendet wird, und dieses Werkzeug wäre für das Abrichten eines Profils in die Oberfläche eines Schleifwerkzeuges nicht geeignet.

EP-B-116668 offenbart ein Abrichtwerkzeug mit einer einzelnen Schicht aus elektroplattierten Diamantkörnern, die in einer ähnlichen geometrischen Gestalt zu der des Werkzeuges der US-A-4,915,089 angeordnet sind. Im Gegensatz zu der Bindung mit Aktivhartlot, die in den erfindungsgemäßen Werkzeugen verwendet werden, werden für die elektroplattierte Bindung des EP-B-116668 Werkzeuges eine schlechtere Halterung der Diamantkörner, eine kürzere Lebensdauer des Werkzeuges und höhere Herstellungskosten vorausgesagt.

DE 38 11 784 A1 offenbart ein drehbares Abrichtwerkzeug umfassend einen im Wesentlichen zylinderförmigen Metallkern, der an seinem Umfang zu einer Ringscheibe geformt wurde. Auf beiden radialen Oberflächen der Ringscheibe sind entlang des Umfangs der Ringscheibe Schleifränder durch Monoschichten von Diamantkörnern, die mittels einer Einbettungsmasse an die Ringscheibe befestigt sind, gebildet. Die Einbettungsmasse kann eine Metallbindung, die durch Reduzieren einer reduzierbaren Metallpaste erhalten wird, ein gesintertes Material oder eine galvanische Einbettungsmasse sein.

Die Erfindung ist ein drehbares Profilabrichtwerkzeug mit einem steifen, scheibenförmigen Kern und einem Schleifrand, der lediglich entlang des inneren Durchmessers des Schleifrands an den Umfang des Kerns gebunden ist, wobei der Kern und der Schleifrand in einer Richtung orthogonal zu der Rotationsachse des Werkzeuges ausgerichtet sind, wobei der Schleifrand eine Schleifkomponente enthält, die mittels eines Aktivhartlots an den Kern gebunden ist. und wobei die Schleifkomponente aus Diamantkörnern besteht, die in einer einzigen Schicht angeordnet sind, und die Diamantkörner auf beiden Seiten des Werkzeuges freiliegen.

Die Erfindung umfasst ebenfalls ein drehbares Profilabrichtwerkzeug mit einem steifen, scheibenförmigen Kern und einem Schleifrand, der aus Streifen einer Schleifkomponente besteht, wobei jeder Streifen in Schlitze, die in und durch den Umfang des Kerns gearbeitet sind, gefüllt ist, wobei der Schleifrand in einer Richtung orthogonal zu der Rotationsachse des Werkzeuges ausgerichtet ist, und wobei die Schleifkomponente mittels eines Aktivhartlots an den Kern gebunden ist, und wobei die Schleifkomponente aus Diamantkörnern besteht, die in einer einzigen Schicht angeordnet sind, und die Diamantkörner auf beiden Seiten des Werkzeuges freiliegen.

1 ist eine Darstellung des Betriebs eines drehbaren Abrichtwerkzeuges, die eine Schleifscheibe mit einer profilierten Oberfläche zeigt.

2 ist eine Draufsicht eines erfindungsgemäßen drehbaren Abrichtwerkzeuges.

3 ist ein partieller Querschnitt einer einzigen Schicht aus Diamant-Schleifkörnern, die auf ein Trägerelement in einem drehbaren Profilabrichtwerkzeug hartgelötet ist.

4 ist ein partieller Querschnitt einer einzigen Schicht aus Diamant-Schleifkörnern, die auf ein erfindungsgemäßes drehbares Profilabrichtwerkzeug ohne Trägerelement hartgelötet ist.

5 ist ein partieller Querschnitt eines Diamantfilm-Einsatzes, der auf ein Trägerelement in einem drehbaren Profilabrichtwerkzeug hartgelötet ist.

Wie in 1 gezeigt wird, sind die Abrichtwerkzeuge gemäß der Erfindung wirksam bei Profilabricht- und Abziehverfahren, die auf Schleifscheiben durchgeführt werden. Das Abrichtwerkzeug 3 wird um eine Achse gedreht (in 1 als eine gestrichelte Linie mit der Nummer 5 dargestellt) und in einer Richtung entweder entlang einer X-Achse (Pfeil 6) oder einer Y-Achse (Pfeil 7), wie zum Abrichten oder Abziehen des Profils der Scheibe benötigt, in Berührung mit der Profilfläche 2 der Schleifscheibe 1 gebracht.

Wie hier verwendet, bezeichnet "Abziehen" Vorgänge, die verwendet werden, um eine Schleifscheibe abzurunden und ein Profil mit den gewünschten Konturen zu erzeugen. Abrichten oder Abrichtung bezeichnet Vorgänge, die dazu verwendet werden, die Schleifoberfläche (oder Fläche) der Schleifscheibe zu öffnen, um die Effizienz beim Schleifen zu verbessern und ein Verbrennen des Werkstückes oder andere Schäden, die verursacht werden, wenn die Scheibenoberfläche während des Schleifens abstumpft, zu verhindern. Die Scheibenoberfläche stumpft zum Beispiel ab, wenn die freiliegenden scharfen Schleükörner verbraucht wurden, oder die Scheibenoberfläche wird dadurch glatt, dass die Bindung nicht erodiert und neue Körner freigelegt werden, oder dadurch, dass sich die Scheibenoberfläche mit Abrieb vom Schleifvorgang zusetzt.

Manche Vorgänge erlauben es, ein einziges Abrichtwerkzeug gleichzeitig für beide Zwecke einzusetzen, andere tun dies nicht. Abziehen wird im Allgemeinen benötigt, wenn eine Schleifscheibe zum ersten Mal zur Verwendung auf einer Maschine montiert wird und immer dann, wenn Anwendungen dazu führen, dass die Scheibe ihre Kontur verliert. In Abhängigkeit von der speziellen Schleifanwendungen kann das erfindungsgemäße Abrichtwerkzeug zum Abziehen oder zum Abrichten oder für beides verwendet werden.

In 2 ist ein drehbares Abrichtwerkzeug in einer Draufsicht dargestellt. Eine einzige Schicht aus Diamantkörnern 8 ist in einem Metallhartlot 9 eingebettet und an den Metallkern 11 des Werkzeuges gebunden. Der Metallkern des Werkzeuges enthält eine zentrale Öffnung für die Montage des Werkzeuges auf eine Antriebsspindel einer Maschine, die mit Mitteln zum Drehen des Werkzeuges um die Achse 5 ausgerüstet ist. Ebenfalls in 2 ist ein optionales Merkmal der Erfindung gezeigt, dass aus vier Löchern 12, die um die zentrale Achsenöffnung angeordnet sind und der Anbringung des Metallkern des Werkzeuges an ein Stützelement (nicht gezeigt) dienen, besteht.

In den 35 ist der Schleifrand 4 des Abrichtwerkzeuges 3 in einem von mehreren Wegen konstruiert. In 3, die keine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, werden das Schleifkorn 8 und das Hartlot 9 durch ein Trägerelement 13 gestützt, das Teil einer einstückigen Konstruktion des Metallkerns 10 ist. In 4 sind das Schleifkorn 8 und das Hartlot 9 selbsttragend und sind lediglich entlang des inneren Durchmessers des Schleifrands 4 an den Metallkern 10 hartgelötet. Solch eine Konstruktion hat den Vorteil, dass das Abrichtwerkzeug, das freiliegende Schleifkörner auf beiden Seiten des Werkzeuges aufweist, in jeder Richtung entlang der X-Achse (Pfeil 6) betrieben werden kann, um so die Effizienz des Abrichtvorganges ungefähr zu verdoppeln, und somit Profile zu erzeugen, die mit Anordnungen mit einem einzigen Werkzeug bisher nicht erreichbar waren.

In jeder dieser Konstruktionen sind die Diamantkörner 8 innerhalb der Hartlotschicht 9 untergetaucht und sind nicht notwendigerweise in der Art von metallgebundenen Schneidwerkzeugen mit einer einzigen Schicht von Schleifmittel sichtbar. Solch eine selbsttragende Schleifkomponente kann nicht konstruiert werden, wenn zur Bindung des Schleifkorns an den Kern des Schleifwerkzeugs ein Elektroplattier-Verfahren verwendet wird, da das elektroplattierte Metall/Diamant-Komposit keine zur Verwendung ausreichende Festigkeit aufweisen wurde. Dies ist nur möglich, wenn ein hartgelötetes Schleifwerkzeug unter Verwendung eines Aktivhartlots mit einer einzigen Lage Diamanten hergestellt wird, wobei die Diamantkörner als ein strukturelles Element des Werkzeuges dienen, wie dies hier beschrieben ist.

Wie in 5, die keine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, gezeigt, ist ein Diamantfilm-Einsatz 14 mit einem Aktivhartlot 15 an den Metallkern 10 gebunden. Wie hier verwendet, bezeichnet "Diamantfilm" eine dünne Schicht aus Material, die durch ein CVD- oder ein Plasmastrahl-Verfahren mit oder ohne Diamant-Impfpartikeln hergestellt wurde, bestehend ungefähr zu 100% aus Diamant. Beispiele für die Herstellung von Diamantfilmen werden in US-A-5,314,652, US-A-5,679,404 und US-A-5,679,446 gegeben, die hiermit durch Bezugnahme aufgenommen werden. Der Diamantfilm wird zu einer dünnen Schicht (z. B. 100 bis 1000 Mikrometer) verarbeitet, die die gewünschte Größe für einen Werkzeug-Einsatz aufweist, und dann wird der Diamantfilm-Einsatz auf im Wesentlichen die gleiche Art und mit den gleichen Typen von Hartlot, mit denen die Diamant-Schleifkörner an den Metallkern hartgelötet werden, an das Stützelement-Teil 13 des Metallkerns 10 hartgelötet.

Die bevorzugte Ausführungsform unterscheidet sich in mehreren wesentlichen Punkten von dem Stand der Technik. Die in den 35 gezeigten Schleifkomponenten erfordern weniger drastische Endbearbeitungsverfahren, um die präzisen Oberflächen, die für Abrichtwerkzeuge gewünscht sind, zu erreichen. Wie PCD-Einsätze, sind auch Diamantfilm-Einsätze (5) flache Filme. Zwar mag die Ausführungsform mit der einzelnen Lage Diamant-Schleifkörnern (4) ein anfängliches Schleifen der Oberfläche benötigen, aber die einzelne Schicht aus Korn eliminiert einen Großteil des unebenen Charakters einer Komposit-Matrix aus Schleifkorn in einer pulverförmigen Metallbindung.

Die erfindungsgemäßen Abrichtwerkzeuge sind so gestaltet, dass sie über die Lebensdauer des Abrichtwerkzeuges der Scheibenoberfläche den gleichen Radius an der Spitze bieten, da die Breite der einzelnen Schicht aus Diamantkörnern (oder der Diamantfilm-Einsatz) nicht durch den Abrichtvorgang beeinflusst wird. Wenn das äußerste Diamantkorn verbraucht ist, erscheint an der radialen Spitze des Abrichtwerkzeuges ein einzelnes, darunter positioniertes Korn und der Radius der Abrichtspitze bleibt konstant während das Werkzeug verwendet wird. Somit sind die erfindungsgemäßen Werkzeuge selbstschärfend und behalten, während sie verbraucht werden, eine präzise Geometrie bei.

Weiterhin weisen die Abrichtwerkzeuge gemäß der Erfindung im Gegensatz zu den Werkzeugen aus dem Stand der Technik eine lange Lebensdauer und eine höhere Effizienz beim Abrichten und Abziehen von Schleifscheiben auf.

Der Winkel des Trägerelements kann im Bereich von 0 bis 90°, vorzugsweise von 10 bis 45° liegen und liegt besonders bevorzugt im Bereich von 15 bis 30° in Abrichtwerkzeugen, die zur Verwendung an Schleifscheiben mit keramischer Bindung ausgelegt sind.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Werkzeuge wird das Hartlöten bei Verwendung eines Aktivhartlots üblicherweise bei einer Temperatur von 600–900°C durchgeführt, und bei Verwendung eines Bronze-oder Nickel-Aktivhartlots vorzugsweise bei 800–900°C. Ein "Aktivhartlot" ist ein Hartlot, dass zumindest ein Material (z. B. Titan oder Chrom) enthält, dass gegenüber der Oberfläche des Diamantkorns chemisch reaktiv ist. Bei Erwärmung erzeugt das Hartlot eine chemische Bindung zwischen dem Hartlot-Material, dem Diamantkorn und, optional, dem Metallkern des Werkzeuges. Ein bevorzugtes Bronze-Aktivhartlot wird aus einer Mischung aus Kupfer-, Zinn- und Titanhydrid-Pulver, optional mit der Zugabe von Silberpulver, mit dem Verfahren hergestellt, dass in der US-Patentanmeldung des gleichen Inhabers mit der Seriennummer 08/920,242, eingereicht am 28. August 1997 beschrieben ist, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird. Ein bevorzugtes Aktivhartlot umfasst 55 bis 79 Gew.-% Kupfer, 15 bis 25 Gew.-% Zinn und 6 bis 20 Gew.-% Titan.

Ein anderes bevorzugtes Hartlot, das zur Verwendung in der Erfindung geeignet ist, ist ein Nickel-Hartlot umfassend 60 bis 92,5 Gew.-% Nickel, vorzugsweise 70 bis 92,5 Gew.-% Nickel und 5 bis 10 Gew.-% Chrom, 1,0 bis 4,5 Gew.-% Bor, 1,0 bis 8,0 Gew.-% Silizium und 0,5 bis 5,0 Gew.-% Eisen. Das Nickel-Hartlot umfasst optional andere Materialien wie 0,1 bis 10 Gew.-% Zinn.

Der steife, scheibenförmige Kern ist aus einem verschleißresistenten Material konstruiert, das eine Lebensdauer hat, die komplimentär zu der Lebensdauer der Diamant-Schleifkomponente ist. Stahl, insbesondere Werkzeugstahl, Wolframcarbid, Eisen, Cobalt und deren Komposite sowie deren Kombinationen sind zur Verwendung im Kern geeignet. Stahl ist bevorzugt. Geeignete Komposite schließen in einer zusammenhängenden Metallmatrix-Phase gehaltene keramische Patrikel oder Fasern ein. Der Kern kann mittels in der Technik wohlbekannter Verfahren in den gewünschten Werkzeugabmessungen gegossen oder maschinell gearbeitet werden.

Die 25 zeigen eine Konstruktion mit durchgehenden Schleifrand. In einer alternativen Ausführungsform ist die Schleifkomponente als Streifen entlang des Metallkerns eingesetzt. Die Streifen können in Schlitze, die in oder durch den Umfang des Metallkerns eingearbeitet sind, gefüllt sein.

Andere Ausführungsformen sind zur Verwendung in dem erfindungsgemäßen drehbaren Profilabrichtwerkzeug geeignet, vorausgesetzt, dass die Diamanten so ausgerichtet sind, dass ein Satz von Diamantkörnern an einem jeden vorgegebenen Punkt entlang des Umfangs des Werkzeuges der Oberfläche der Scheibe als eine einzelne Schneidspitze dargeboten wird und dass während diese einzelne Schneidspitze verbraucht wird, die verbleibenden Diamantkörner nacheinander ein weiteres Diamantkorn darbieten, welches das verbrauchte ersetzt und zu einer einzelnen Schneidspitze wird, bis der Satz verbraucht ist.

Vergleichsbeispiel 1

Ein Testwerkzeug wurde aus einem Edelstahlkern (304L) mit 10 cm (4 Inch) Außendurchmesser durch Vakuum-Hartlöten einer ungefähr 100%-Konzentration von SDA 100 + Diamantkorn (425 bis 500 Mikrometer, von DeBeers bezogen) auf ein Trägerelement mit 20° Öffnungswinkel auf den Rand des Kernes konstruiert. Das Werkzeug wurde so entworfen, dass es einen Abrichtspitzenradius von etwa 0,25 mm (0,01 Inch) ergab, einen Radius, der, nach einem geringfügigen Beschleifen der Schleifkomponente auf den gewünschten, anfänglichen Radius der Abrichtspitze, ungefähr gleich dem Radius des Diamantkorns ist, das für das Werkzeug ausgewählt wurde.

Das Hartlöten wurde bei 880°C unter Verwendung eines Bronze-Aktivhartlots durchgeführt. Das Aktivhartlot wurde aus einer Mischung aus 100 Gewichtsanteilen aus pulverförmiger 77/23 Kupfer/Zinn-Legierungspuder und aus 10 Gewichtsanteilen Titanhydridpulver hergestellt. Die pulverförmige Mischung wurde bei 13 Gew.-% mit BrazTM organischem Bindemittel vermischt, um eine pastenförmige Zusammensetzung herzustellen, und die Paste wurde auf die dafür bestimmten Teile des Rands des Metallkerns des Werkzeuges gestrichen. Diamantkorn wurde als einzelne Schicht aufgestäubt und überschüssiges Diamantkorn wurde von dem Werkzeug abgeschüttelt. Das Werkzeug wurde in einem Ofen getrocknet, um Wasser aus dem Bindemittel zu verdampfen, und das getrocknete Werkzeug wurde für 30 Minuten unter einer Atmosphäre mit geringem Sauerstoffanteil bei weniger als 0,133 Pa (< 10–3 Torr) auf 880°C erhitzt und durfte dann abkühlen. In dem fertiggestellten Werkzeug enthielt das Hartlot 70,2 Gew.-% Kupfer, 21,0 Gew.-% Zinn und 8,8 Gew.-% Titan.

Ein zweites Werkzeug wurde auf die gleiche Weise hergestellt, außer, dass der Radius der Abrichtspitze 0,12 mm (0,005 Inch) betrug und die Diamant-Korngröße 0,212 bis 0,25 mm betrug.

Das Werkzeug mit dem 0,25 mm (0,01 Inch) Abrichtspitzenradius wurde in einer kommerziellen Aufspannung auf Gewindeschleifmaschinen getestet. Die Schleifscheiben waren 46 × 1,3 × 25 cm (18 × 0,50 × 10 Inch) 3SG100-VBX467 (Sol-Gel-Aluminiumoxid-Schleifkorn) Scheiben (bezogen von Norton Company, Worcester. MA), während des Abrichtens betrieben bei einer Umfangsgeschwindigkeit von 30 Meter/Sekunde (6000 Fuß/Minute), bei einem Einstechvorschub von 0,013 mm (0,0005 Inch) per Durchgang nach dem anfänglichen Formabrichten (0.025 mm (0,001 Inch) pro Durchgang). Nach 12 Wochen durchgehenden Betriebs wurde kein Verschleiß der Schleifkomponente beobachtet. Dies ist vorteilhaft im Vergleich mit einem typischen, kommerziell erhältlichen, drehbaren Abrichtwerkzeug, das in dieser Aufspannung verwendet wurde und das nach 6 Wochen durchgehenden Betriebs einen meßbaren Verschleiß aufwies. Zusätzlich wurde aufgrund der Schärfe des Abrichtwerkzeuges eine 50%ige Verbesserung der Produktivität der Schleifscheibe beobachtet.

Das Werkzeug mit dem 0,12 mm (0,005 Inch) Abrichtspitzenradius wurde in der gleichen kommerziellen Einstellung getestet und hat nach 5 Wochen durchgehenden Betriebs einen sehr geringen meßbaren Verschleiß gezeigt (d. h. etwa 2 Mikrometer pro Tag).

Beispiel 2

Ein Abrichtwerkzeug wurde hergestellt, wobei ein 15 cm (6 Inch) Edelstahlkern mit entlang dem Rand vorgeformten Schlitzen, in die Diamantkörner mit 0,60–0,71 mm (etwa 0,025 Inch) Durchmesser hartgelötet wurden, verwendet wurde, um ein Werkzeug mit einem Abrichtspitzenradius von 0,3 mm (0,012 Inch) zu ergeben. Der Diamant wurde unter Verwendung des Hartlots und des Verfahrens gemäß Beispiel 1 in die Schlitze hartgelötet. Diese Konstruktion mit Steifen hatte gerade Seiten (0° Öffnungswinkel). Das Werkzeug war wirkungsvoll beim Abrichten von Profilen in keramisch gebundenen Scheiben mit kubischen Bornitrid.


Anspruch[de]
  1. Drehbares Profilabrichtwerkzeug mit einem steifen, scheibenförmigen Kern (10) und einem Schleifrand (4), der lediglich entlang des inneren Durchmessers des Schleifrands (4) an den Umfang des Kerns gebunden ist, wobei der Kern (10) und der Schleifrand (4) in eine Richtung orthogonal zu der Rotationsachse des Werkzeuges ausgerichtet sind, wobei der Schleifrand (4) eine Schleifkomponente enthält, die mittels eines Aktivhartlots (9) an den Kern (10) gebunden ist, und wobei die Schleifkomponente aus Diamantkörnern besteht, die in einer einzigen Schicht angeordnet sind, und die Diamantkörner auf beiden Seiten des Werkzeugs freiliegen.
  2. Abrichtwerkzeug gemäß Anspruch 1, wobei der steife Kern (10) aus Material besteht ausgesucht aus der Gruppe bestehend aus Stahl, Werkzeugstahl, Wolframcarbid, Eisen und Kobalt, und verstärkte Komposite daraus, sowie deren Kombinationen.
  3. Abrichtwerkzeug gemäß Anspruch 1, wobei das Aktivhartlot ein Bronzelot ist, das eine wirksame Menge Titan enthält, um mit der Schleifkomponente zu reagieren.
  4. Abrichtwerkzeug gemäß Anspruch 3, wobei das Aktivhartlot 55 bis 79 Gew.-% Kupfer, 15 bis 25 Gew.-% Zinn und 6 bis 20 Gew.-% Titan umfasst.
  5. Abrichtwerkzeug gemäß Anspruch 1, wobei die Diamantkörner (8) einen durchschnittlichen Durchmesser von 0,15 bis 2,0 mm aufweisen.
  6. Abrichtwerkzeug gemäß Anspruch 5, wobei der Schleifrand (4) einen Radius an der Spitze hat, der in etwa der Hälfte des durchschnittlichen Durchmessers der Diamantkörner (8) entspricht.
  7. Abrichtwerkzeug gemäß Anspruch 1, wobei das Aktivhartlot 60 bis 92,5 Gew.-% Nickel, 5 bis 10 Gew.-% Chrom, 1,0 bis 4,5 Gew.-% Bor, 1,0 bis 8,0 Gew.-% Silizium und 0,5 bis 5,0 Gew.-% Eisen enthält.
  8. Abrichtwerkzeug gemäß Anspruch 7, wobei das Aktivhartlot des Weiteren 0,1 bis 10 Gew.-% Zinn umfasst.
  9. Drehbares Profilabrichtwerkzeug mit einem steifen, scheibenförmigen Kern (10) und einem Schleifrand (4), der aus Streifen einer Schleifkomponente besteht, wobei jeder Streifen in Schlitze, die in und durch den Umfang des Kerns gearbeitet sind, gefüllt ist, wobei der Schleifrand (4) in eine Richtung orthogonal zu der Rotationsachse des Werkzeuges ausgerichtet ist, und wobei die Schleifkomponente mittels eines Aktivhartlots (9) an den Kern (10) gebunden ist, und wobei die Schleifkomponente aus Diamantkörnern besteht, die in einer einzigen Schicht angeordnet sind, und die Diamantkörner auf beiden Seiten des Werkzeugs freiliegen.
  10. Abrichtwerkzeug gemäß Anspruch 9, wobei der steife Kern (10) aus Material besteht ausgesucht aus der Gruppe bestehend aus Stahl, Werkzeugstahl, Wolframcarbid, Eisen, Kobalt und verstärkte Komposite daraus, sowie deren Kombinationen.
  11. Abrichtwerkzeug gemäß Anspruch 9, wobei das Aktivhartlot ein Bronzelot ist, das eine wirksame Menge Titan enthält, um mit der Schleifkomponente zu reagieren.
  12. Abrichtwerkzeug gemäß Anspruch 11, wobei das Aktivhartlot 55 bis 79 Gew.-% Kupfer, 15 bis 25 Gew.-% Zinn und 6 bis 20 Gew.-% Titan umfasst.
  13. Abrichtwerkzeug gemäß Anspruch 9, wobei die Diamantkörner (8) einen durchschnittlichen Durchmesser von 0,15 bis 2,0 mm aufweisen.
  14. Abrichtwerkzeug gemäß Anspruch 13, wobei der Schleifrand (4) einen Radius an der Spitze hat, der in etwa der Hälfte des durchschnittlichen Durchmessers der Diamantkörner (8) entspricht.
  15. Abrichtwerkzeug gemäß Anspruch 9, wobei das Aktivhartlot 60 bis 92,5 Gew.-% Nickel, 5 bis 10 Gew.-% Chrom, 1,0 bis 4,5 Gew.-% Bor, 1,0 bis 8,0 Gew.-% Silizium und 0,5 bis 5,0 Gew.-% Eisen enthält.
  16. Abrichtwerkzeug gemäß Anspruch 15, wobei das Aktivhartlot des Weiteren 0,1 bis 10 Gew.-% Zinn umfasst.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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