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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung eines Schleifwerkzeugs, auf dessen Arbeitsfläche eine Schleifmittelschicht chemisch aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifmittelschicht durch gleichzeitiges Aufbringen einer Nickelschicht und Schleifpartikeln hergestellt wird, dass die Partikel durch einen Rührer in gleichmässigen Intervallen mit der Arbeitsfläche des Werkzeuges in Kontakt gebracht werden, welcher Rührer mit einer Drehzahl von 200 bis 300 Min. - ' dreht und während 0,5 bis 4 Min. eine Rührfunktion und während 3 bis 15 Min. eine Freilauffunktion ausführt, und dass die erzeugte Schleifmittelschicht durch Vernickelung in einem separaten Bad zusätzlich gehärtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nickelschicht aus einer Hypophosphitlösung aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nickelschicht aus einer Dimethylaminboranlösung aufgebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifpartikel aus Bort bestehen.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifpartikel aus kubischem Bornitrid bestehen.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifpartikel aus Borkarbid bestehen.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifpartikel aus einer Mischung aus Bort, kubischem Bornitrid und Borkarbid bestehen.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifmittelschicht eine Dicke von 20 bis 120 um hat.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifwerkzeugs, auf dessen Arbeitsfläche eine Schleifmittelschicht chemisch aufgebracht ist.
Es sind Verfahren zur Herstellung von Schleifwerkzeugen bekannt, bei denen eine Schleifpartikel enthaltende Metallplattierung auf die Arbeitsfläche des Werkzeugs aufgebracht wird. Im allgemeinen wird als Metall Nickel und als Schleifpartikel Bort oder kubisches Bornitrid verwendet.
Die Nachteile dieser Verfahren bestehen in der gleichmässigen Verteilung des Metalls über die Arbeitsfläche des Werkzeugs. Dabei ergibt sich eine schwache Verteilung der Schleifpartikel über die Arbeitsfläche des Werkzeugs. Ausserdem mangelt es dieser Schicht an Härte, Festigkeit und Verschleissfestigkeit. Ferner sind diese Verfahren kompliziert und benötigen eine längere Zeit.
Es sind auch andere Verfahren bekannt, bei denen Metallschichten, in welchen Partikel mit einer Grösse kleiner als 5 ,um dispergiert sind, nicht kontinuierlich chemisch aufgebracht werden. Bei diesen Verfahren werden Partikel aus Siliziumdioxyd, Titan, Korundum usw. in die Metallschicht eingebracht, wodurch die Verschleissfestigkeit und Härte verbessert, die für die Schleifwerkzeuge erforderlichen Schneideeigenschaften jedoch nicht erreicht werden.
Ziel derErfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifwerkzeuges, auf dessen Arbeitsfläche eine Schleifmittelschicht chemisch aufgebracht ist, zu schaffen, mit dem die Genauigkeit, Gleichmässigkeit und Verschleissfähigkeit der Schleifmittelschicht sichergestellt werden kann, und welches in einer einfachen Vorrichtung durchgeführt werden kann.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäss mit den Merkmalen im Kennzeichen des Anspruchs 1 erreicht.
Die Vorteile des Verfahrens sind im wesentlichen darin zu sehen, dass die erzeugte Schleifmittelschicht eine gleichmässige Dicke und Partikelverteilung aufweist, eine grössere Härte und höhere Verschleissfestigkeit hat, eine kürzere Herstellungszeit benötigt und in einer einfachen Vorrichtung hergestellt werden kann. Ferner kann der Verbrauch an Schleifmaterial wesentlich verringert werden.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Vorrichtung zur Herstellung eines Schleifwerkzeugs,
Fig. 2 ein nach dem Verfahren beschichtetes Werkzeug in Form einer Scheibe, und
Fig. 3 ein nach dem Verfahren beschichtetes Werkzeug in Form eines Schleifstiftes.
Die Vorrichtung weist einen doppelwandigen Behälter 4 und Heizelemente 5 aul, um einen zwischen den Behälterwänden vorhandenen Wärmeträger 6 zu erhitzen, der die Wärme an eine Lösung 7 für die chemische Vernickelung im Behälter 4 abgibt. Die Betriebstemperatur der Lösung 7 wird mittels eines Temperaturfühlers 8 und eines Temperaturreglers 9 aufrechterhalten, wenn die Lösung durch einen Rührer 10, der durch ein Zeitrelais 11 gesteuert wird, in regelmässigen Intervallen gerührt wird.
Beispiel 1
Bei der Herstellung einer flachen Schleifscheibe, die zur Bearbeitung von Tabak und Zigaretten angewendet wird, wird ein Stahl mit geringem Kohlenstoffgehalt als Material für das Werkzeug verwendet. Nach der Bearbeitung wird das Werkzeug einer photochemischen Behandlung unterzogen, um gleichmässig über die Arbeitsfläche verteilte Punkte zu erzeugen, die mit einem Photolack überzogen sind. Die Punkte haben eine zweckmässige Form. Letztlich ist die Schleifmittelschicht auf diese Punkte aufzubringen.
Eine Wasserstoffhypophosphit-Lösung zur chemischen Vernickelung besteht aus: Nickelsulfat (Septahydrat) 18,7 g/l Ammoniumfluorid 1,1 gil Natriumhypophosphit 15,1 gil Natriumazetat (Trihydrat) 14,0 g/l Apfelsäure (99%) 8,0 gil Bleidichlorid 1,5 mg/l Natriumdodecylbenzolsulphonat 5,0 mg/l
Die Lösung wird in den Behälter 4 eingefüllt und auf eine Temperatur von 90 "C erwärmt.
Das Werkstück für das Werkzeug 1 wird gereinigt, entfettet und durch Eintauchen während fünf Minuten einer 20%igen Salzsäurelösung ausgesetzt. Das so behandelte Werkstück wird auf den Boden des Behälters 4 gelegt und während fünf Minuten vernickelt.
Während der Rührer mit 300 Min. - l dreht, wird ein künstlicher Diamantenstaub in die Lösung zur chemischen Vernickelung eingebracht. Dabei rührt der Rührer während zwei Minuten und läuft während vier Minuten leer. Nach einer 80minutigen BehandIungszeit wird das Werkzeug aus der Lösung herausgenommen und mit Leitungswasser gespült. Danach wird der schützende Photolack entfernt, und das Werkstück in ein anderes Bad zur chemischen Vernikkelung eingebracht. Dieses Bad enthält die Lösung in der vorstehend genannten Zusammensetzung. Das Werkstück wird in diesem Bad während 90 Minuten bei einer Temperatur von 90 CC weiter vernickelt, bis das fertige Werkzeug erzeugt ist.
Als Schleifmaterial kann auch ein kubisches Bornitrid
oder eine Mischung aus künstlichem Diamant und Borkarbid verwendet werden.
Beispiel 2
Das Verfahren ist das gleiche wie beim Beispiel 1, ausser dass natürlicher Diamantenstaub verwendet wird und die Lösung zur chemischen Vernickelung aus: Nickelazetat 46 g/l Nickelcitrat 24 g/l Milchsäure 20 g/l Dimethylaminboran 2,6 g/l Dithioglykolsäure 0,11 g/l besteht, und deren pH-Wert 5,2 ist, und die Temperatur von 65 "C hat, wenn der Rührer 2 Minuten mit einer Drehzahl von 200 Min. -1 rührt und 6 Minuten leer läuft.
Beispiel 3
Bei der Herstellung eines Schleifstiftes zum Innenschleifen von Werkstücken wird die im Beispiel 1 angegebene Lösung verwendet. Nach dem Reinigen, Entfetten und dem Eintauchen in die Lösung, wie beim Beispiel 1, werden die Stifte 2 in einem Halter 3 angeordnet. Der Halter 3 wird auf den Boden des mit der Lösung gemäss Beispiel 1 geSull- ten Behälters aufgelegt. Im Gegensatz zu Beispiel 1 hat die Lösung hier eine Temperatur von 92 "C. Nach 3 Minuten wird der Lösung künstlicher Diamantenstaub in einem Mengenverhältnis, das 3mal grösser als der Nickelgehalt der Lösung ist, hinzugefügt. Der Rührer rührt 3 Minuten bei einer Drehzahl von 200 Min.-l und läuft 4 Minuten leer. Nach jedem Intervall von 21 Minuten wird der Halter 3 um einen Winkel von 72" gedreht.
Nach 105 Minuten wird der Halter aus dem Bad herausgenommen, mit Leitungswasser gespült und in ein anderes Bad eingebracht, das eine Lösung zur chemischen Vernickelung mit einer Zusammensetzung wie in Beispiel I, jedoch mit einer Temperatur von 90 "C, und ohne Schleifmittelstaub enthält. In diesem Fall erfolgt die Vernikkelung während 100 Min., bis das fertige Werkzeug hergestellt ist.
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PATENT CLAIMS
1. A method for producing an abrasive tool, on the working surface of which an abrasive layer is chemically applied, characterized in that the abrasive layer is produced by simultaneous application of a nickel layer and abrasive particles, that the particles are brought into contact with the working surface of the tool at regular intervals by a stirrer which stirrer rotates at a speed of 200 to 300 minutes and carries out a stirring function for 0.5 to 4 minutes and a free-running function for 3 to 15 minutes, and that the abrasive layer produced is additionally nickel-plated in a separate bath is hardened.
2. The method according to claim 1, characterized in that the nickel layer is applied from a hypophosphite solution.
3. The method according to claim 1, characterized in that the nickel layer is applied from a dimethylamine borane solution.
4. The method according to claim 1, characterized in that the abrasive particles consist of Bort.
5. The method according to claim 1, characterized in that the abrasive particles consist of cubic boron nitride.
6. The method according to claim 1, characterized in that the abrasive particles consist of boron carbide.
7. The method according to claim 1, characterized in that the abrasive particles consist of a mixture of boron, cubic boron nitride and boron carbide.
8. The method according to claim 1, characterized in that the abrasive layer has a thickness of 20 to 120 µm.
The invention relates to a method for producing an abrasive tool, on the working surface of which an abrasive layer is chemically applied.
Methods for producing grinding tools are known in which a metal plating containing grinding particles is applied to the working surface of the tool. In general, nickel is used as the metal and boron or cubic boron nitride as the abrasive particle.
The disadvantages of these methods are the even distribution of the metal over the working surface of the tool. This results in a weak distribution of the grinding particles over the working surface of the tool. In addition, this layer lacks hardness, strength and wear resistance. Furthermore, these procedures are complicated and take a long time.
Other methods are also known in which metal layers, in which particles with a size smaller than 5 μm are dispersed, are not continuously applied chemically. In these processes, particles of silicon dioxide, titanium, corundum, etc. are introduced into the metal layer, which improves wear resistance and hardness, but does not achieve the cutting properties required for the grinding tools.
The aim of the invention is to provide a method for producing an abrasive tool, on the working surface of which an abrasive layer is chemically applied, with which the accuracy, uniformity and wear ability of the abrasive layer can be ensured, and which can be carried out in a simple device.
This aim is achieved according to the invention with the features in the characterizing part of claim 1.
The advantages of the method are to be seen essentially in the fact that the abrasive layer produced has a uniform thickness and particle distribution, has greater hardness and higher wear resistance, requires a shorter manufacturing time and can be produced in a simple device. Furthermore, the consumption of abrasive material can be reduced significantly.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings. Show it:
1 shows a device for producing a grinding tool,
Fig. 2 is a tool coated in the form of a disc, and
Fig. 3 is a tool coated by the method in the form of a grinding pin.
The device has a double-walled container 4 and heating elements 5 in order to heat a heat carrier 6 present between the container walls, which transfers the heat to a solution 7 for the chemical nickel plating in the container 4. The operating temperature of the solution 7 is maintained by means of a temperature sensor 8 and a temperature controller 9 when the solution is stirred at regular intervals by a stirrer 10, which is controlled by a time relay 11.
example 1
A low carbon steel is used as the material for the tool in the manufacture of a flat grinding wheel used to process tobacco and cigarettes. After processing, the tool is subjected to a photochemical treatment in order to produce points which are evenly distributed over the working surface and which are coated with a photoresist. The dots have an appropriate shape. Ultimately, the abrasive layer must be applied to these points.
A hydrogen hypophosphite solution for chemical nickel plating consists of: nickel sulfate (septa hydrate) 18.7 g / l ammonium fluoride 1.1 gil sodium hypophosphite 15.1 gil sodium acetate (trihydrate) 14.0 g / l malic acid (99%) 8.0 gil lead dichloride 1.5 mg / l sodium dodecylbenzenesulphonate 5.0 mg / l
The solution is poured into the container 4 and heated to a temperature of 90 ° C.
The workpiece for tool 1 is cleaned, degreased and exposed to a 20% hydrochloric acid solution by immersion for five minutes. The workpiece thus treated is placed on the bottom of the container 4 and nickel-plated for five minutes.
While the stirrer rotates at 300 min. L, an artificial diamond dust is introduced into the solution for chemical nickel plating. The stirrer stirs for two minutes and runs empty for four minutes. After an 80-minute treatment period, the tool is removed from the solution and rinsed with tap water. The protective photoresist is then removed and the workpiece is placed in another bath for chemical degradation. This bath contains the solution in the above composition. The workpiece is nickel-plated in this bath for 90 minutes at a temperature of 90 CC until the finished tool is produced.
A cubic boron nitride can also be used as the grinding material
or a mixture of artificial diamond and boron carbide can be used.
Example 2
The procedure is the same as in Example 1, except that natural diamond dust is used and the solution for chemical nickel plating consists of: nickel acetate 46 g / l nickel citrate 24 g / l lactic acid 20 g / l dimethylamine borane 2.6 g / l dithioglycolic acid 0.11 g / l, and the pH value is 5.2, and the temperature is 65 ° C. when the stirrer has been stirring for 2 minutes at a speed of 200 min -1 and has been idling for 6 minutes.
Example 3
The solution specified in Example 1 is used in the manufacture of a grinding pin for internal grinding of workpieces. After cleaning, degreasing and immersion in the solution, as in Example 1, the pins 2 are arranged in a holder 3. The holder 3 is placed on the bottom of the container intended with the solution according to Example 1. In contrast to Example 1, the solution here has a temperature of 92 "C. After 3 minutes, artificial diamond dust is added to the solution in a proportion which is 3 times greater than the nickel content of the solution. The stirrer is stirred for 3 minutes at a speed of 200 Min.-l and runs empty for 4 minutes. After every interval of 21 minutes the holder 3 is turned through an angle of 72 ".
After 105 minutes, the holder is removed from the bath, rinsed with tap water and placed in another bath which contains a solution for chemical nickel plating with a composition as in Example I but with a temperature of 90 ° C. and without abrasive dust In this case, the tilting takes place for 100 minutes until the finished tool is produced.