CH675386A5

CH675386A5 -

Info

Publication number: CH675386A5
Application number: CH2854/88A
Authority: CH
Inventors: Alexander Beck
Original assignee: Alexander Beck
Priority date: 1988-07-27
Filing date: 1988-07-27
Publication date: 1990-09-28
Also published as: DE3918606C2; DE3918606A1; US5011511A

Description

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CH 675 386 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Schleifwerkzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Für den Materialabtrag durch Schleifen werden bei der Bearbeitung von Glas, Keramik, Beton, Gestein, Hartmetall und anderen Werkstoffen rotierende und translatierende Schleifwerkzeuge verschiedenster Formen verwendet. Ihre Kornschicht enthält Schleifmittelkörner aus Diamant, Korund, Bornitrid, Siliziumkarbid, Metallkarbid oder anderen bekannten und geeigneten Hartwerkstoffen. Die Bindung der Körner besteht entweder in einer formschlüssigen Einbettung in einer metallischen, meist elektrolytisch aufgetragenen Oberflächenbe-schichtung auf den Schleifperipherieflächen der Trägerkörper, oder in einer Versetzung mit Metallen, Glas, Kunststoff, Gummi und anderen geeigneten Trägermaterialien zu einem die Kornschicht bildenden Verbundwerkstoff-Formkörper, der am Trägerkörper befestigt wird. Auch darin sind die Schleifkörner aus Hartmaterial nur formschlüssig festgehalten.

Diese formschlüssige Befestigung der Schleifmittelkörner, wie sie bis heute herkömmlich im Gebrauch ist, hat den grossen Nachteil, dass die die Schleifkörner festhaltende, formschlüssige Einbettung während den Schleifarbeiten dauernd abgetragen werden muss, damit die Schleifkörner genügend blossgelegt sind, um den Materialabtrag im Werkstück zu ermöglichen. Dieses Biosslegen der Schleifmittelkörner geschieht einerseits durch natürliche Abnützung ihrer Einbettung während des Schleifens und durch vorsätzliches Abrichten des Schleifwerkzeuges. Der Reibungswiderstand der Schleifmittelkörner auf dem Werkstück bewirkt zusammen mit der fortschreitend geringer werdenden Haltekraft des Formschlusses, dass die Schleifmittelkörner aus ihrer Einbettung herausgelöst werden, bevor sie zur Hälfte abgenutzt sind. Insbesondere bei teuren Schleifmitteln, wie Diamant und kubischem Bornitrid, bringt dies hohe Verluste an unverbrauchtem Schleifmittel und entsprechend verkürzte Standzeiten der Werkzeuge, was wegen der formschlüssigen Einbettungen aus physikalischen Gründen unvermeidbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schleifwerkzeug der eingangs erwähnten Art mit wesentlich höheren Standzeiten zu schaffen.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Die Erfindung ersetzt die formschlüssige, mechanische Halterung der Schleifmittelkörner am Werkzeug durch eine adhäsive, chemische Bindung, die erlaubt, möglichst die ganze Substanz aller Schleifmittelkörner eines Werkzeuges im Schleifprozess abnützen zu lassen, was die Standzeit gegenüber vergleichbaren, herkömmlichen Schleifwerkzeugen mehr als verdoppelt.

Aktivlote sind bekannte, handelsübliche Lotlegierungen aus zwei oder mehr Metallen, von denen mindestens eines davon eine so grosse, chemische Affinität zu Sauerstoff, Kohlenstoff oder Stickstoff aufweist, so dass es Valenzelektronen dieser

Elemente, die sich in den Kristallstrukturen von Hartmaterialien fest gebunden vorfinden, bei der Löttemperatur aus diesen heraus zu lösen und an sich zu binden vermag. Durch diese chemische Reaktion an der Oberfläche des Hartwerkstoffes werden teilweise die Nichtmetall- und teilweise die Metallatome des Hartwerkstoffes in einer so entstehenden Diffusionsschicht mit dem Aktivlot zu einem mechanisch hoch belastbaren Verbund gebracht. Bei Diamant entstehen in der Diffusionsschicht Karbide. Bekannte und geeignete Aktivlote sind Kupfer-Silber-Legierungen mit einem geringen Titangehalt (72 % Ag, 20 % Cu, 8 % Ti) sowie Kupfer-Titan-und Kupfer-Zirkon-Eutektika und -Legierungen. Solche im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete Aktivlote werden beispielsweise durch die Firma Doduco KG, D-7530 Pforzheim auf dem Markt angeboten. Die erwähnte, beim Lötvorgang eingetretene chemische Reaktion kann an durchsichtigen Hartmaterialien leicht an den grau bis schwarz gefärbten und rauh gewordenen Kontaktflächen mit dem Aktivlot erkannt werden, zudem ist die sonst offensichtliche, optische Totalreflexion an diesen Kontaktflächen kaum noch beobachtbar.

In bekannter Weise verwendbare Schleifwerkzeuge können somit durch Auflöten einer Schicht von Hartmaterialkörnern mittels Aktivlot auf einen Trägerkörper gefertigt werden. Vorteilhaft an einer solchen Ausführung ist, dass die Schleifmittelkörner wegen ihrer Lotbindung praktisch vollständig abgenutzt werden können. Ebenso vorteilhaft ist bei Verwendung weniger aber grosser Schleifmittelkörner, wenn diese in geeignete Vertiefungen im Trägerkörper eingelötet werden.

Anhand der beiliegenden schematischen Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Querschnitt durch eine Schleifscheibe mit peripherer Kornschicht,

Fig. 2 einen achsialen Längsschnitt durch einen Schleifstift,

Fig. 3 einen achsialen Längsschnitt durch ein Kernbohrwerkzeug und

Fig. 4 einen achsialen Längsschnitt durch einen Gesteinsbohrkopf.

Die Schleifscheibe gemäss der Fig. 1 besteht aus einer runden Stahlscheibe als Trägerkörper 1 mit einer peripheren zylindrischen Fläche. Auf dieser ist eine Kornschicht 2 fest angebracht, die aus Schleifmittelkörnern 3 aus einem Hartwerkstoff wie Diamant, Bomitrid oder dgl. besteht. Die Bindung 4 (Bindemittel) besteht aus Aktivlot, das sowohl mit den Schleifmittelkörnern 3 als auch mit der Stahlscheibe 1 eine Lötverbindung eingegangen ist.

Der Schleifstift gemäss Fig. 2 weist einen zylindrischen Stahlstift 1 als Trägerkörper auf, der am oberen Ende eine kreisrunde Stirnfläche bildet. Auf diese ist die Kornschicht 2 mittels Aktivlot aufgelötet. Die Kornschicht 2 enthält scharfkantige Schleifmittelkörner 3, gerundete Metallkörner 5 und Aktivlot 4 als Bindung. Zwischen dem Aktivlot 4 und den Körnern 3 und 5 sowie der Stirnfläche des Stahlstiftes 1 besteht eine Lötverbindung.

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Der Trägerkörper 1 beim Kernbohrwerkzeug (Fig. 3) bildet ein im Querschnitt ringzylindrisches Stahlrohr. Auf dessen ringförmige Stirnfläche ist die Kornschicht 2 aufgelötet, welche aus Schleifmittelkörnern 3 und aus Aktivlot 4 besteht. Durch das Aktivlot 4 sind die Schleifmittelkörner 3 unter sich und mit der Stirnfläche des Stahlrohrs 1 verlötet. Das Aufbringen der Kornschicht 2 auf die Stirnfläche des Stahlrohres 1 kann in der Weise erfolgen, dass zuerst die mit dem Aktivlot durchsetzten Schleifmittelkörner zu einem ringförmigen Pressling verpresst werden, der danach auf die Stirnfläche aufgelötet wird. Auch bei diesem Kernbohrwerkzeug kann die Kornschicht Metallkörner enthalten, wie dies mit Bezug auf den Schleifstift (Fig. 2) gezeigt ist.

Beim Gesteinsbohrkopf (Fig. 4) sind grosse Hartmaterialkörner 3 in Vertiefungen des Trägerkörpers 1 teilweise in diesen versenkt mittels Aktivlot 4 eingelötet, wodurch die einzelnen Körner 3 der Kornschicht 2 höheren Scherkräften im Schleifpro-zess ausgesetzt werden können ohne auszubrechen.

Vergleichsweise dicke Kornschichten 2 wie bei den Werkzeugen nach den Fig. 2 und 3 werden vorzugsweise als Formkörper aus Metall und darin eingebetteten, lotgebundenen Körnern aus Hartmaterialien gefertigt. Der Formkörper entsteht durch Formpressen von Pulvergemischen aus Füllmetall, Hartmaterial und Aktivlot mit geeigneter, nachfolgender Temperaturbehandlung oberhalb der Schmelztemperatur des Aktivlotes. Solche mit Aktivlot durchtränkte Pulverpresslinge zeichnen sich durch hohe mechanische Festigkeit aus. Es ist aber auch möglich, solche Formkörper aus einem Pulvergemisch mit nur Hartmaterial und Aktivlot herzustellen, womit eine grosse Schleifkorndichte und damit eine entsprechend lange Standzeit des Werkzeuges erreicht wird. Vorzugsweise werden solche Pulvergemische direkt mit einem Trägerkörper zusammen verpresst. Es ist auch möglich, den Pulver-pressling und den Trägerkörper nach der Verdichtung des Pulvergemisches zusammenzufügen und dann erst die Wärmebehandlung durchzuführen, wobei beim Aufschmelzen des Aktivlotes im Pulverpressling gleichzeitig auch das Zusammenlöten der Kornschicht mit dem Trägerkörper stattfindet. Auch ein nachträgliches Zusammenfügen der beiden Teile mit gewöhnlichen Hartloten kann zur Herstellung von Schleifwerkzeugen dienlich sein.

Claims

Patentansprüche

1. Schleifwerkzeug zur materialabtragenden Bearbeitung harter Werkstoffe mit einem Trägerkörper (1), der wenigstens auf einem Teil seiner Oberfläche eine Kornschicht (2) aufweist, die mindestens teilweise Schleifmittelkörner (3) aus einem Hartwerkstoff enthält, wobei die Körner (3) durch ein Bindemittel (4) unter sich und/oder mit dem Trägerkörper (1) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerkörper (1) aus Metall oder einem anderen mit Aktivlot lötbaren Werkstoff besteht und dass das Bindemittel (4) ein mit den Körnern und/oder dem Trägerkörper (1) in Lötverbindung stehendes Aktiviot ist.

2. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifmittelkörner (3) aus Hartwerkstoffen auf dem Trägerkörper mittels Aktivlot angelötet sind.

3. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kornschicht (2) ein mit Aktivlot durchsetzter und verlöteter Pulverpressling ist, welcher seinerseits mittels Aktivlot oder herkömmlichem Lot am Trägerkörper (1) angelötet ist.

4. Schleifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifmittelkörner (3) aus einem Gemisch chemisch verschiedener Hartwerkstoffe besteht.

5. Schleifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifmittelkörner (3) aus einem Gemisch von Körnern unterschiedlicher Grösse und äusserer Formen besteht.

6. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kornschicht (2) mindestens zum Teil aus einem Pulvergemisch aus Hartwerkstoffkörnern und Metallkörnern besteht, die mittels Aktivlot miteinander verbunden sind.

7. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kornschicht (2) nur aus Hartwerkstoffkörnern besteht, die mittels Aktivlot miteinander verbunden sind.

8. Schleifwerkzeug nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kom-schicht (2) aus Hartmaterialkörnern (3) besteht, die in Vertiefungen des Trägerkörpers (1) mittels Aktivlot eingelötet sind.

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