DE10129599A1

DE10129599A1 - Werkzeug für Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE10129599A1
Application number: DE10129599A
Authority: DE
Inventors: Christian Bonjour; Christian Walker
Original assignee: Scintilla AG
Current assignee: Scintilla AG
Priority date: 2001-06-20
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2003-01-09
Also published as: JP2004520957A; EP1402080A2; DE50213872D1; WO2003000943A2; EP1402080B1; CN1272455C; CN1518605A; WO2003000943A3; KR100895962B1; ATE443779T1; KR20030034148A

Abstract

Werkzeug für Werkzeugmaschinen mit einem Grundkörper (10) und einem Schneidbelag (12), der ein Bindematerial (14) aufweist, in dem in einem Sintervorgang abrasive Schneidkörper (16), insbesondere Diamanten, fest eingebunden sind. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, daß zumindest ein Schneidkörper (16) mit einer Ummantelung (18) umgeben ist, die den Schneidkörper (16) während des Sintervorgangs schützt.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Werkzeug für Werkzeugmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind Diamant-Trennscheiben zur Bearbeitung von harten Materialien, insbesondere von Stein, Beton oder Mauerwerk, mit einem Grundkörper bekannt, auf den ein Schneidbelag aufgebracht ist. Der Schneidbelag setzt sich aus einem Bindematerial und abrasiven Schneidkörpern bzw. Diamanten zusammen, die in einem Heißpreß-Sintervorgang in das Bindematerial eingebunden sind.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einem Werkzeug für Werkzeugmaschinen mit einem Grundkörper und einem Schneidbelag, der ein Bindematerial aufweist, in dem in einem Sintervorgang abrasive Schneidkörper, insbesondere Diamanten, fest eingebunden sind.

Es wird vorgeschlagen, daß zumindest ein Schneidkörper mit einer Ummantelung umgeben ist, die den Schneidkörper während des Sintervorgangs schützt. Die Ummantelung kann eine Stärke von 0,001 mm bis 0,05 mm aufweisen. Es ist ein effektiver Schutz erreichbar und insbesondere kann eine sogenannte Graphitisation, d. h. eine chemische Reaktion kohlenstoffhaltiger Schneidkörper mit dem Bindematerial bei Temperaturen von ca. 600°C bis 1200°C während des Sintervorgangs, vermieden werden. Eine damit verbundene Zerstörung der Schneidkörper kann verhindert und die Lebensdauer der Schneidkörper kann erhöht werden. Zudem können die Schneidkörper durch die Ummantelung in kostengünstige und wirtschaftliche Bindematerialien eingebettet werden, die ansonsten die Schneidkörper zerstören könnten.

Das Werkzeug kann vorteilhaft in einem Sintervorgang bei Temperaturen zwischen 600°C bis 1200°C hergestellt werden. Das Sintern kann mit einem geringeren Aufwand und mit höheren Temperaturen durchgeführt werden als ein Sintervorgang nach einem Heißpreßverfahren. Auf eine Form, wie sie beim Heißpressen erforderlich ist, kann verzichtet werden. Der ummantelte Schneidkörper kann für alle Sinterverfahren eingesetzt werden, wie z. B. Heißpressen, Freisintern usw.

Besonders vorteilhaft besitzt die Ummantelung wenigstens einen Bestandteil eines mit dem Schneidkörper reaktiven Basismaterials und wenigstens einen Bestandteil eines nichtreaktiven Materials. Es kann während des Sintervorgangs durch das nichtreaktive Material ein vorteilhafter Schutz des Schneidkörpers erreicht und gleichzeitig kann durch das Basismaterial eine vorteilhafte Verbindung zum Schneidkörper und durch das nichtreaktive Material eine vorteilhafte Verbindung zum Bindematerial hergestellt werden. Grundsätzlich ist jedoch auch denkbar, daß die Ummantelung nur aus nichtreaktivem Material besteht, wodurch der Schneidkörper besonders vorteilhaft geschützt werden kann.

Ist das Basismaterial ein Metall oder eine Legierung aus den Reihen des Periodensystems IVb, Vb, VIb, kann eine besonders vorteilhafte Verankerung des Schneidkörpers, insbesondere von Diamanten, in der Ummantelung erreicht werden. Zwischen Kohlenstoff (C) und den metallischen Materialien aus den Reihen IVb, Vb und VIb des Periodensystems kann eine vorteilhafte chemische Verbindung erzielt werden.

Ferner wird vorgeschlagen, daß die Ummantelung mehr nichtreaktives Material aufweist als reaktives Material, wodurch insbesondere bei einem Sintervorgang mit Temperaturen von 600°C bis 1200°C ein sicherer Schutz erreicht werden kann. Insbesondere eignen sich als nichtreaktives Material Metalle oder Metallegierungen, und zwar aus den Reihen Ib, IIb, VIIIb, IIIa und IVa des Periodensystems. Mit den aufgeführten nichtreaktiven Metallen kann zwischen der Ummantelung und dem Bindematerial des Schneidbelags eine sichere Verbindung geschaffen und ein vorteilhafter Schutz erzielt werden.

Besonders vorteilhafte Ergebnisse können mit Ummantelungen erzielt werden, die bezogen auf das reaktive und das nichtreaktive Material ca. 10-30% Cr, 50-70% Ni und 10-30% Cu oder 40-60% Bronze, 30-50% Cu und 1-15% Ti aufweisen.

Der Fachmann kann auf verschiedene, ihm als geeignet erscheinende Diamanten zurückgreifen, wie beispielsweise auf Naturdiamanten, polykristalline Diamanten oder auf synthetische Diamanten usw. Ferner können auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende kohlenstoffhaltige Schneidkörper verwendet werden, wie beispielsweise Wolframcarbid (WC) oder Siliziumcarbid (SiC) usw.

Um ein universell einsetzbares Werkzeug zu schaffen, sind vorteilhaft unterschiedliche Schneidkörper miteinander kombiniert, wie z. B. Diamanten mit kubischem Bornitrid (CBN) und/oder mit Wolframcarbid (WC) usw., wodurch das Einsatzgebiet auf Stahl bzw. armierten Beton erweitert werden kann. Dabei können Schneidkörper nur einer bestimmten Art, insbesondere Diamanten, jeweils mit einer Ummantelung umgeben sein, es können sämtliche Schneidkörper jeweils mit derselben Ummantelung umgeben sein, oder es können verschiedene Schneidkörper mit verschiedenen Ummantelungen umgeben sein.

Ferner kann die Herstellung eines erfindungsgemäßen Werkzeugs kostengünstig und einfach erreicht werden, indem

- einzelne metallische Komponenten in Pulverform gemischt werden,
- die Komponenten in Pulverform und die abrasiven Schneidkörper getrennt abgewogen werden,
- ein Binder vorbereitet wird,
- die metallischen Komponenten, die abrasiven Schneidkörper und der Binder vermischt und zu Granulat verarbeitet werden,
- das Granulat und ein Pulver, welches das Bindematerial des Schneidbelags bildet, gemischt werden,
- die Mischung aus Granulat und Pulver zu einem Grünling gepreßt wird und
- beim Sintern die abrasiven Schneidkörper, die Ummantelung und das Bindematerial durch Diffusion und/oder durch eine chemische Reaktion und/oder durch Sintern mit flüssiger Phase verbunden werden.

Neben einem Granulierverfahren sind jedoch auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Verfahren zur Beschichtung bzw. zur Herstellung einer Ummantelung der abrasiven Schneidkörper denkbar, wie beispielsweise ein PVD-Verfahren (Physical Vapour Deposition, Physikalisches Dampfablagerungsverfahren), ein CVD-Verfahren (Chemical Vapour Deposition, Chemisches Dampfablagerungsverfahren) usw.

Die erfindungsgemäße Lösung kann bei verschiedenen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Werkzeugen mit abrasiven Schneidkörpern eingesetzt werden, wie beispielsweise bei Bohrern, Schleifwerkzeugen und insbesondere bei Trennscheiben.

Zeichnungen

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Diamant-Trennscheibe,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Schnitts entlang der Linie II-II in Fig. 1 und
Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt III aus Fig. 2.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Diamant-Trennscheibe 20 eines nicht näher dargestellten Trennschleifers mit einem Grundkörper 10 und einzelnen Segmenten 22. Die Segmente 22 weisen einen Schneidbelag 12 mit einem Bindematerial 14 auf, in dem in einem Freisintervorgang abrasive Schneidkörper 16, und zwar polykristalline Diamanten, fest eingebunden sind.
Erfindungsgemäß sind die Schneidkörper 16 jeweils mit einer Ummantelung 18 umgeben, die die Schneidkörper 16 während des Sintervorgangs schützen (Fig. 2 und Fig. 3).
Die Ummantelung 18 besitzt einen Bestandteil eines mit dem Schneidkörper 16 reaktiven Basismaterials und einen Bestandteil eines nichtreaktiven Materials. Das reaktive und das nichtreaktive Material bilden eine Cr-Ni-Cu Legierung, wobei Cr das Basismaterial und Ni sowie Cu das nichtreaktive Material bilden. Die einzelnen metallischen Komponenten werden in Pulverform gemischt. Anschließend werden die gemischten metallischen Komponenten und die Diamanten 16 in der benötigten Menge gewogen.
Ein Binder, bestehend aus einem Kunststoffpulver und einem Isopropanol, wird zu einer Lösung zusammengerührt. Der pastenförmige Binder, die metallischen Komponenten und die Schneidkörper 16 werden anschließend vermischt und in einer Granuliermaschine zu Granulat verarbeitet. Dabei entsteht ein Granulat mit einer Größe zwischen 0,1 mm und 1,7 mm, wobei die Ummantelung 18 der Schneidkörper 16 eine Dicke von 0,001 mm bis 0,05 mm aufweist.
Das entstandene Granulat und ein metallisches Pulver, das das Bindematerial 14 des Schneidbelags 12 bildet, werden gemischt und zu einem Grünling gepreßt, der anschließend in einem Freisintervorgang bei 600°C bis 1200°C gesintert wird. Als Bindematerial 14 wurden insbesondere die Elemente aus den Reihen Ib, VIb und VIIIb des Periodensystems oder eine Legierung aus diesen Elementen verwendet.
Das Basismaterial geht mit dem Schneidkörper 16 eine chemische Reaktion ein und verbindet sich mit diesem. Das nichtreaktive Material schützt den Schneidkörper 16 und verhindert einerseits weitgehend ein Zersetzen des Schneidkörpers 16 durch das Basismaterial und andererseits versintert das nichtreaktive Material mit dem Bindematerial 14 des Schneidbelags 12 und fördert den Halt des Schneidkörpers 16 in dem Bindematerial 14 bzw. in dem Schneidbelag 12. Die Ummantelung 18, die Schneidkörper 16 und das Bindematerial 14 sind nach dem Sintervorgang durch Diffusion miteinander fest verbunden. Bezugszeichen 10 Grundkörper
12 Schneidbelag
14 Bindematerial
16 Schneidkörper
18 Ummantelung
20 Diamant-Trennscheibe
22 Segment

Claims

1. Werkzeug für Werkzeugmaschinen mit einem Grundkörper (10) und einem Schneidbelag (12), der ein Bindematerial (14) aufweist, in dem in einem Sintervorgang abrasive Schneidkörper (16), insbesondere Diamanten, fest eingebunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Schneidkörper (16) mit einer Ummantelung (18) umgeben ist, die den Schneidkörper (16) während des Sintervorgangs schützt.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sintervorgang ein Freisintervorgang ist.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (18) wenigstens einen Bestandteil eines mit dem Schneidkörper (16) reaktiven Basismaterials und wenigstens einen Bestandteil eines nichtreaktiven Materials aufweist.

4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Basismaterial ein Metall oder eine Legierung aus den Reihen IVb, Vb und/oder VIb des Periodensystems ist.

5. Werkzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (18) mehr nichtreaktives Material als reaktives Material aufweist.

6. Werkzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtreaktive Material ein Metall oder eine Metallegierung ist.

7. Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtreaktive Material aus den Reihen Ib, IIb, VIIIb, IIIa und IVa gebildet ist.

8. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (18) bezogen auf das reaktive und das nichtreaktive Material ca. 10-30% Cr, ca. 50-70% Ni und ca. 10-30% Cu aufweist.

9. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einzelne Schneidkörper (16) zumindest kohlenstoffhaltig sind.

10. Werkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche abrasive Schneidkörper (16) miteinander kombiniert sind.

11. Verfahren zur Herstellung eines Werkzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
einzelne metallische Komponenten in Pulverform gemischt werden,
die Komponenten in Pulverform und die abrasiven Schneidkörper (16) getrennt abgewogen werden,
ein Binder vorbereitet wird,
die metallischen Komponenten, die abrasiven Schneidkörper (16) und der Binder vermischt und zu Granulat verarbeitet werden,
das Granulat und ein Pulver, welches das Bindematerial (14) des Schneidbelags (12) bildet, gemischt werden,
die Mischung aus Granulat und Pulver zu einem Grünling gepreßt wird und
beim Sintern die abrasiven Schneidkörper (16), die Ummantelung (18) und das Bindematerial (14) durch Diffusion und/oder durch eine chemische Reaktion zusammen verbunden werden.