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Cette invention se réfère à des outils abrasifs comprenant un corps d'outil, ou ébauche, pourvu d'une couche de particules abrasives - par exemple de la poussière de diamant - fixées à la surface de travail du dit outil. Plus spécialement, l'invention consiste en un nouvel outil abrasif du type en question, en outre en une nouvelle méthode grâce à la- quelle de tels outils peuvent être rapidement confectionnés.
Les outils abrasifs de la catégorie mentionnée sont actuellement d'usage commun. Comme on les a fait jusqu'à présent, ils comprennent ha- bituellement un corps en métal tel que l'acier. Etant donné que ces ou- tils travaillent à de grandes vitesses de rotation, ils doivent être très soigneusement construits de manière à être équilibrés et à tourner bien rond car ceci est spécialement important dans le cas d'outils en forme de roues de grand diamètre, tout manque d'équilibre pouvant causer des vibra- tions. 0-lest pour cette raison que la production d'outils de grand diamè- tre à corps métallique est un travail difficile et que le prix de tels ou- tils est élevé en conséquence.
La présente invention a pour but de procurer un nouvel outil abrasif supérieur aux autres outils d'usage analogue en ce qu'il est moins lourd et fait de matériel moins cher. En outre, les outils tournant bien rond et conçus selon cette nouvelle construction peuvent, grâce à la nouvelle méthode,être confectionnés plus facilement et à moins de frais que les outils antérieurs.
L'outil abrasif selon l'invention comprend un corps d'outil fait de matériel plastique durci, des particules abrasives partiellement scellées dans la surface de travail du corps d'outil, enfin un matériel liant encerclant les particules, en outre touchant et couvrant les portions de la surface de travail du corps se trouvant parmi les particules. Si l'on confectionne l'outil suivant la nouvelle méthode, les particules sont tout d'abord placées dans une monture ayant la même forme que la surface de travail de l'outil terminé, ces particules étant disposées de telle façon qu'elles soient en partie découvertes. Ensuite, la matière liante et la monture enlevée, après quoi les particules ne sont maintenues en place que par le matériel liant. Certaines de leurs parties qui étaient auparavant encastrées dans la garniture sont maintenant exposées.
Un matériel plastique est ensuite appliqué pour enrober ces portions découvertes de particules et entrer en contact avec le matériel liant parmi les particules. On fait enfin durcir la matière plastique et l'outil est terminé après les opérations de finissage convenables.
En mze d'une meilleure compréhension de l'invention, nous nous référons aux dessins d'accompagnement dans lesquels :
Fig. 1 est une vue en perspective d'une ébauche faisant partie d'une garniture destinée à recevoir les particules abrasives.
Fig. 2 est un fragment de vue en plan montrant l'application d'une couche sur la périphérie de la surface de travail de l'ébauche selon fig. 1.
Fig. 3 est une vue similaire à la fig. 2 mais dont certaines parties sont détachées pour montrer le montage des particules sur l'ébauche.
Fig. 4 est une vue en plan avec certaines parties détachées pour montrer l'opération d'application du matériel liant sur les particules dans la monture.
Fig. 5 est un fragment de vue en plan avec certaines parties manquantes montrant l'enrobement en une coulée de la monture portant les particules.
Fig. 6 est une vue similaire à la fig. 5 et montre la phase d'enlèvement de la monture.
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La fig. 7 similaire à la fig. 6 illustre la formation d'un corps d'outil dans les groupes de particules maintenus compacts par le matériel liant dans la coulée.
Fig. 8 est une vue en plan avec certaines parties rompues du corps d'outil portant les particules montées.
La fig. 9 similaire à la fig. 3 montre l'outil après l'enlèvement du matériel liant superflu.
Fig. 10 est .une section sur la ligne 10-10 de la fig. 9. Cette vue est , présentée sur une échelle légèrement agrandie.
Le dessin illustre les différentes étapes du nouveau procédé employé dans la production de l'outil selon fig. 9, lequel comprend une ébauche d'outil ou corps 20 dans la surface périphérique duquel des particules abrasives 21 sont scellées. Dans cette figure, ainsi que partout dans les autres dessins, la dimension des particules est fortement grossie et disproportionnée afin que la construction de l'outil et les phases du pro- cessus de sa fabrication soient claires. Il est bien entendu que les particules employées seront de dimensions quelque peu différentes suivant l'usage auquel l'outil est destiné. Si ce sont des particules de diamant, par exemple, elles varieront de 75 à 600 mailles.
Le corps 20 du nouvel outil est un matériel plastique durci, tel que celui connu dans le commerce sous le nom de bakélite, et les particules 21 sont partiellement enfoncées dans la périphérie du corps. Les particules sont aussi maintenues ensemble par une couche 22 de matériel liant qui est de préférence un matériel dur tel que le fer, le nickel, le chrome ou une succession de couches de différentes matières de ce genre. Certaines portions du matériel liant se trouvent parmi les particules et sont en contact direct avec le corps d'outil 20. Le dit matériel entoure chaque particule de manière à la maintenir fermement en place. Si l'on fait le corps d'outil en matériel plastique, le poids de l'outil sera relativement léger, comparé à celui d'outils antérieurs de même dimension ayant un corps métallique.
De même, il est comparativement simple d'assurer la production d'outils tournant bien rond si l'on forme le corps d'outil en matériel plastique durci en adoptant la méthode à décrire.
Pour confectionner des outils conformément à la nouvelle méthode, on prépare d'abord une ébauche de moulage 23 en matériel quelconque pouvant convenir, cette ébauche ayant la même forme, les mêmes dimensions que l'outil terminé. Cette ébauche est de préférence en acier. La première étape de fabrication d'outils au moyen de cette ébauche consiste à appliquer sur la surface de cette dernière, correspondant à la surface de travail de l'outil, une mince couche de matériel relativement tendre dont le point de fusion est inférieur à celui du matériel de l'ébauche. On peut utiliser le plomb pour la couche 24 et ce plomb peut être déposé- par procédé galvanoplastique, projection au pistolet,etc.
Il est aussi possible d'employer des matériaux non-métalliques, tels que des cires et matières plastiques, mais nous préférons, le plomb qui est- conducteur d'électricité, malléable, et qui possède un point de fusion relativement bas. Si on le désire, 'l'ébauche entière peut être de plomb ou d'un matériel relativement tendre à point de fusion bas.
Toutefois, ceci entraînerait la confection d'une nouvelle ébauche pour chaque outil.fabriqué et soulèverait d'autres objections encore.
L'ébauche munie de sa couche périphérique tendre sert de monture aux particules abrasives pendant certaines opérations successives. Pour placer les particules dans la monture, on les étend sur une surfac e plane à la densité voulue puis on roule l'ébauche sur la couche de particules jusqu'à ce que celles-ci soient partiellement enfoncées dans la couche. La profondeur à laquelle les particules sont ainsi enfoncées déterminera dans une certaine mesure le degré d'exposition des particules à la surface de travail de l'outil terminé. L'épaisseur de la couche est donc importante
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puisque les particules peuvent y être enfoncées totalement par pression sans qu'elles puissent toutefois pénétrer dans l'ébauche plus dure.
Si l'ébauche entière était faite de métal tendre, le degré d'enfoncement des particules pourrait être réglé par la pression appliquée pour les enfoncer mais cette opération serait plus difficile à contrôler et ceci est une autre raison pour laquelle on préfère l'usage d'une ébauche dure portant une couche tendre.
Après le montage des particules dans la couche, on applique le métal liant, de préférence par procédé galvanoplastique, quoique la projec- tion au pistolet puisse aussi être adoptée. La couche liante 25 s'accumule sur les portions de couche 24 exposées entre les particules et, si les par- ticules ont été préalablement enduites d'une matières conductrice d'électri- cité-par exemple un métal -, la couche liante pourra recouvrir les portions
26 des particules et les enrober comme indiqué sous fig. 4. Dès que la cou- che liante a été appliquée à l'épaisseur voulue, l'ébauche portant les par- ticules liées est introduite dans une coulée 27 composée d'une matière quel- conque convenable capable de se solidifier à tel point qu'elle puisse supporter une pression considérable.
On effectue le coulage au mieux en pla- çant l'ébauche dans un moule et en disposant le matériel de coulage sur le pourtour de l'ébauche dans le moule. Le matériel coulé est appliqué de telle façon qu'il remplisse les crevasses entre les particules adjacentes, après quoi on laisse le matériel de coulage se durcir. Quand la coulée est prise, on enlève l'ébauche et la couche. Pour ce faire, on fera fondre la couche à la chaleur. Ceci dégage l'ébauche 23 qui peut alors être facilement sortie de la couche de particules abrasives maintenues compactes par le matériel liant.
Après l'enlèvement de l'ébauche, les portions de particules exposées à l'intérieur de la coulée peuvent être dotées d'un revêtement métallique par procédé galvanoplastique ou projection au pistolet afin d'assurer l'évacuation de la chaleur hors des particules durant le meulage. Cette opération n'est pas nécessaire si on utilise des particules enduites de métal. Après l'application de métal sur les portions de particules exposées à l'intérieur du coulage - si toutefois un tel revêtement métallique doit être adopté -, on introduit la matière plastique 28 à l'intérieur du coulage et l'on fera en sorte qu'elle remplisse les crevasses entre les particules adjacentes. Cette masse plastique 28 formera le corps 20 de l'outil.
Les opérations effectuées pour former le corps d'outil au moyen de matière plastique dépendront du caractère de cette matière et comprendront habituellement l'application de chaleur et de pression.
Le corps d'outil 20 une fois formé et durci, on enlève la masse coulée et l'outil est alors terminé, à l'exception des opérations de finissage. D'ordinaire, le matériel liant 25 aura été appliqué de telle façon qu'il recouvre trop les particules. Une partie de sa couche doit être éliminée en vue de dégager les particules jusqu'au degré voulu à la surface de travail de l'outil. Dans ce but, le matériel liant peut être décapé ou dissout, la première méthode étant préférée car elle permet de contrpler l'évolution de l'opération.
Les particules sont maintenues en place dans l'outil terminé par leur scellement sur le corps d'outil 20, partiellement aussi par la couche de métal liant remplissant les espaces entre les particules et encerclant chacune d'elles. Les particules montées de cette manière sont fermement ancrées et ne se détachant pas facilement à l'usage de l'outil.
Si l'on confectionne le corps d'outil en,matériel plastique pendant que la couche de particules scellées est maintenue rigidement en place à l'intérieur de la matière coulée, il est relativement simple de créer un corps d'outil à très peu de chose près similaire à l'ébauche 23 et parfaitement équilibré pour tourner bien rond. Le moulage du corps autour des particules assure leur scellement dans ce corps et l'usage de matière plas-
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tique au lieu de métal pour le corps d'outil réduit fortement le poids de l'outil, ce qui est un facteur de grande importance, surtout pour les outils de forte dimension.
Les indications précitées décrivent l'application de la nouvelle méthode pour la fabrication d'un disque pour coupe latérale mais il est clair que l'utilité de la méthode n'est pas restreinte à la production d'outils à meuler de forme particulière quelconque. Il est possible que la méthode doive être modifiée pour la fabrication de types variés d'outils comme, par exemple, pour la production d'un outil à coupe terminale. Les particules ne seront pas roulées et incrustées dans la couche tendre de l'ébauche mais réparties sur la couche et enfoncées dans cette couche par un moyen approprié, par exemple à l'aide d'une plaque à presser.
De telles modifications secondaires de la nouvelle méthode en vue de la production d'outils de sortes variées ressortiront clairement à la lecture de la description de la méthode pour la fabrication de l'outil pour coupe latérale dont il est question ci-devant.
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This invention relates to abrasive tools comprising a tool body, or blank, provided with a layer of abrasive particles - for example diamond dust - attached to the working surface of said tool. More especially, the invention consists of a new abrasive tool of the type in question, furthermore of a new method by which such tools can be quickly made.
Abrasive tools of the category mentioned are currently in common use. As has been done heretofore, they usually include a body of metal such as steel. Since these tools work at high rotational speeds, they must be very carefully constructed so that they are balanced and run smoothly, as this is especially important in the case of large diameter wheel-shaped tools, any lack of balance can cause vibrations. It is for this reason that the production of large diameter tools with a metal body is difficult work and the price of such tools is consequently high.
The object of the present invention is to provide a new abrasive tool which is superior to other tools of similar use in that it is less heavy and made of less expensive material. In addition, tools that turn well and designed according to this new construction can, thanks to the new method, be made more easily and at less cost than earlier tools.
The abrasive tool according to the invention comprises a tool body made of hardened plastic material, abrasive particles partially sealed in the working surface of the tool body, finally a bonding material encircling the particles, further touching and covering the parts. portions of the body's working surface that are among the particles. If the tool is made according to the new method, the particles are first placed in a frame having the same shape as the working surface of the finished tool, these particles being arranged in such a way that they are partly discovered. Then the binder material and the frame removed, after which the particles are held in place only by the binder material. Some of their parts that were previously embedded in the trim are now on display.
A plastic material is then applied to coat these exposed portions of particles and contact the binding material among the particles. Finally, the plastic material is hardened and the tool is finished after suitable finishing operations.
In order to better understand the invention, we refer to the accompanying drawings in which:
Fig. 1 is a perspective view of a blank forming part of a lining intended to receive the abrasive particles.
Fig. 2 is a fragmentary plan view showing the application of a layer on the periphery of the working surface of the blank according to FIG. 1.
Fig. 3 is a view similar to FIG. 2 but some parts of which are detached to show the mounting of the particles on the blank.
Fig. 4 is a plan view with some parts broken away to show the operation of applying the binding material to the particles in the frame.
Fig. 5 is a fragmentary plan view with some parts missing showing the one-cast coating of the frame carrying the particles.
Fig. 6 is a view similar to FIG. 5 and shows the frame removal phase.
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Fig. 7 similar to FIG. 6 illustrates the formation of a tool body in the groups of particles held compact by the binding material in the casting.
Fig. 8 is a plan view with some broken parts of the tool body carrying the mounted particles.
Fig. 9 similar to FIG. 3 shows the tool after removing the superfluous binder material.
Fig. 10 is a section on line 10-10 of FIG. 9. This view is, shown on a slightly enlarged scale.
The drawing illustrates the different stages of the new process employed in the production of the tool according to fig. 9, which comprises a tool blank or body 20 in the peripheral surface of which abrasive particles 21 are sealed. In this figure, as well as throughout the other drawings, the particle size is greatly magnified and disproportionate so that the construction of the tool and the phases of the process of its manufacture are clear. It is understood that the particles used will be of somewhat different dimensions depending on the use for which the tool is intended. If they are diamond particles, for example, they will vary from 75 to 600 mesh.
The body 20 of the new tool is a hardened plastic material, such as that known in the trade as bakelite, and the particles 21 are partially embedded in the periphery of the body. The particles are also held together by a layer 22 of binder material which is preferably a hard material such as iron, nickel, chromium or a succession of layers of different such materials. Some portions of the binder material are found among the particles and are in direct contact with the tool body 20. Said material surrounds each particle so as to hold it firmly in place. If the tool body is made of plastic material, the weight of the tool will be relatively light, compared to that of previous tools of the same size having a metal body.
Likewise, it is comparatively simple to ensure the production of well-rotating tools if the tool body is formed of hard plastic material by adopting the method to be described.
In order to make tools according to the new method, a molding blank 23 is first prepared of any material that may be suitable, this blank having the same shape, the same dimensions as the finished tool. This blank is preferably made of steel. The first step in the manufacture of tools using this blank consists in applying to the surface of the latter, corresponding to the working surface of the tool, a thin layer of relatively soft material whose melting point is lower than that material of the blank. Lead can be used for layer 24 and this lead can be deposited by electroplating, spraying, etc.
It is also possible to employ non-metallic materials, such as waxes and plastics, but we prefer lead which is electrically conductive, malleable, and has a relatively low melting point. If desired, the entire blank can be lead or a relatively soft, low melting point material.
However, this would entail making a new blank for each tool manufactured and would raise still further objections.
The blank provided with its soft peripheral layer serves as a mount for the abrasive particles during certain successive operations. To place the particles in the frame, they are laid out on a flat surface at the desired density and then the blank is rolled over the layer of particles until the latter are partially embedded in the layer. The depth to which the particles are thus driven will to some extent determine the degree of exposure of the particles to the work surface of the finished tool. The thickness of the layer is therefore important
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since the particles can be pushed into it completely by pressure without, however, being able to penetrate into the harder blank.
If the entire blank were made of soft metal, the degree of sinking of the particles could be controlled by the pressure applied to push them in, but this operation would be more difficult to control and this is another reason why the use of the particles is preferred. 'a hard blank with a soft layer.
After the particles are mounted in the layer, the binder metal is applied, preferably by an electroplating process, although spraying can also be adopted. The binder layer 25 builds up on the exposed layer portions 24 between the particles and, if the particles have been previously coated with an electrically conductive material - for example a metal - the binder layer may cover the portions
26 particles and coat them as indicated in fig. 4. As soon as the binder layer has been applied to the desired thickness, the blank carrying the bound particles is introduced into a melt 27 composed of any suitable material capable of solidifying to such an extent that 'she can withstand considerable pressure.
Casting is best accomplished by placing the blank in a mold and placing the casting material around the perimeter of the blank in the mold. The cast material is applied such that it fills the crevices between adjacent particles, after which the casting material is allowed to harden. When the casting is set, the blank and the layer are removed. To do this, we will melt the layer with heat. This releases the blank 23 which can then be easily removed from the layer of abrasive particles held compact by the binder material.
After removal of the blank, the portions of particles exposed inside the casting can be provided with a metallic coating by an electroplating process or spraying in order to ensure the removal of heat from the particles during grinding. This is not necessary if metal coated particles are used. After the application of metal on the portions of particles exposed inside the casting - if however such a metallic coating is to be adopted -, the plastic material 28 is introduced inside the casting and it will be ensured that 'it fills the crevices between the adjacent particles. This plastic mass 28 will form the body 20 of the tool.
The operations performed to form the tool body from plastics will depend on the character of that material and will usually include the application of heat and pressure.
Once the tool body 20 has been formed and hardened, the casting mass is removed and the tool is then finished, except for the finishing operations. Usually, the binder material will have been applied in such a way that it covers the particles too much. Part of its layer must be removed in order to release particles to the desired extent from the working surface of the tool. For this purpose, the binder material can be pickled or dissolved, the first method being preferred because it makes it possible to check the progress of the operation.
The particles are held in place in the completed tool by their sealing to the tool body 20, also partially by the layer of binder metal filling the spaces between the particles and encircling each of them. Particles mounted in this manner are firmly anchored and do not come off easily with use of the tool.
If the tool body is made of plastic material while the layer of sealed particles is held rigidly in place within the casting material, it is relatively simple to create a tool body with very little something similar to blank 23 and perfectly balanced to turn well round. The molding of the body around the particles ensures their sealing in this body and the use of plastic material.
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tick instead of metal for the tool body greatly reduces the weight of the tool, which is a factor of great importance, especially for large tools.
The aforementioned indications describe the application of the new method for the manufacture of a disc for lateral cutting but it is clear that the utility of the method is not restricted to the production of grinding tools of any particular shape. The method may need to be changed for the manufacture of various types of tools such as, for example, for the production of a terminal cut tool. The particles will not be rolled up and embedded in the soft layer of the blank, but distributed over the layer and driven into this layer by an appropriate means, for example using a press plate.
Such secondary modifications of the new method for the production of tools of various kinds will become apparent from a reading of the description of the method for the manufacture of the tool for lateral cutting referred to above.