DE10163301A1 - Verfahren zur Oberflächenaufbereitung eines Schleifwerkzeugs mit metallischem Bindemittel - Google Patents

Abstract

Dem Aufbereitungsverfahren der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis einer ganz besonderen Charakteristik zugrunde, nach welcher eine charakteristische Kurve des Laserstrahlabsorptionsvermögens von Kupfer, das häufig als Bindemittel verwendet wird, die charakteristische Kurve des Laserstrahladsorptionsvermögens von Aluminium, Kohlenstoffstahl und Nickel bei einer Wellenlänge von etwa 0,5 mum kreuzt, welches die zu bearbeitenden Materialien darstellen bzw. Bestandteile des Abriebs sind. Ein Laserstrahl kann somit sowohl von dem Abrieb als auch von der Oberfläche des Bindemittels, in welchem die Schleifpartikel gebunden sind, absorbiert werden, wenn der Lasterstrahl, der eine spezifische Wellenlänge aufweist, die aus dem sichtbaren Bereich von 0,36 bis 0,83 mum ausgewählt wird, gebündelt und auf eine Oberfläche des Schleifwerkzeugs nach Art einer Abtastbewegung aufgestrahlt wird. Darauf basierend, werden diese Schichten gleichzeitig gelöst und oxidiert und danach zur Entfernung weggelassen. Es ist folglich möglich, den Schleifstein mit einer hohen Wirksamkeit aufzubereiten.

Description

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung eines Schleif­ werkzeugs mit metallischem Bindemittel, um seine Schärfe wiederzuerlangen, wenn diese bei der Verwendung als Schleifwerkzeug aufgrund von Abrieb und Ablagerungen durch das bearbeitete Material verringert ist. Das in diesem Fall verwendete Schleif­ werkzeug mit metallischem Bindemittel schließt harte Schleifpatikel wie zum Beispiel feine Diamantpartikel ein, die in einem metallischen Bindemittel wie Kupfer vorliegen.

Stand der Technik

Die Verwendung von Schleifwerkzeugen mit metallischem Bindemittel ist wohlbe­ kannt. Ein Schleifwerkzeug mit metallischem Bindemittel weist Schleifpartikel mit einer hohen Härte auf wie zum Beispiel feine Diamantpartikel oder kubisches Bornitrid (CNB) auf einer Oberfläche eines Schleifwerkzeugs mit einer gesinterten Struktur eines Bindemittels, das aus einem Metall wie zum Beispiel Kupfer besteht. Die Außenflächen von zahlreichen, feinen Schleifpartikeln ragen aus der Oberfläche des Schleifwerkzeugs mit metallischem Bindemittel heraus und bearbeiten die Oberfläche des zu schleifenden Materials, bespielsweise aus Metall. Im Zuge der Benutzung des Schleifwerkzeugs werden die Außenflächen der herausragenden Partikel abgenutzt oder der Metallstaub des bearbeiteten Materials lagert sich auf der Fläche um die herausragenden Schleifpartikel ab, und füllt so alle Zwischenräume aus, so daß das Schleifwerkzeug seine Wirksamkeit verliert. Wenn der Abriebvorgang in diesem Stadium fortgeführt wird, läßt die Schärfe des Schleifwerkzeugs aufgrund einer Verringerung der effektiven Höhe (Maß des Herausragens) der herausragenden Schleifpartikel nach. Ferner wird die Ausbreitung oder Verteilung oder Schleifflüssigkeit, die für die Glättung und Abkühlung der Berührungsflächen zwischen dem Schleifwerkzeug und dem zu bearbeitenden Material zuständig ist, gering. Folglich wird eine große Reibungshitze erzeugt, wodurch die Abnutzung des Schleifwerkzeugs gefördert wird.

Es ist folglich notwendig, die Schärfe des Schleifwerkzeugs wiederherzustellen dadurch, daß das verschmutzte Schleifwerkzeug, nachdem es für eine vorgegebene Zeitdauer verwendet wurde, aufgearbeitet wird. Als herkömmliche Aufbereitungs­ verfahren, die im allgemeinen verwendet werden, gibt es zum Beispiel eine mechanische Aufbereitung, die einen separaten Drehscheibenschleifstein verwendet und eine elektrische Aufbereitung, bei der ein Entladungsvorgang oder ein Elektrolyse­ vorgang verwendet wird. Wenn ein Schleifwerkzeug aufgearbeitet wird, bei dem ein separater Drehscheibenschleifstein verwendet wird, unterliegt dieses aufgearbeitete Schleifwerkzeug einer mechanischen Belastung, die zu einer Oberflächenverformung führt. Solche Verformungen sind problematisch, wenn das aufgearbeitete Schleifwerk­ zeug für Präzisionsbearbeitungen verwendet wird. Für die Durchführung einer Elektro­ lyseaufbereitung, ist es ferner notwendig, die Elektroden so vorzubereiten, daß deren Profil mit demjenigen des Schleifwerkzeugs übereinstimmt, womit dieses Verfahren unwirtschaftlich wird.

Als eine Technik, die das obige Problem lösen kann, gibt es eine Laseraufbereitungs­ vorrichtung für ein CBN-Schleifwerkzeug, wie sie in einer japanischen Offenlegungs­ schrift Nr. 61-152367, offenbart ist. Diese Vorrichtung besteht aus einem Laser­ oszillator, der Laserstrahlen erzeugt, einer optischen Einheit, um den Laserstrahl auf eine Fläche des Schleifwerkzeugs mit metallischem Bindemittel CBN, auf der sich Ablagerungen befinden, zu fokussieren, einem Abtastmechanismus, um den fokussierten, optischen Punkt in einer Breitenrichtung des Schleifsteins abzutasten und einer Gasversorgungseinheit, um der Umgebung des fokussierten, optischen Punktes aktives Gas zuzuführen. Es wird erläutert, daß diese Laseraufbereitungsvorrichtung die Funktion aufweist, innerhalb einer kurzen Zeitspanne das Schleifwerkzeug aufzuar­ beiten, ohne das Schleifwerkzeug aus der Schleifmaschine zu entfernen.

Die obige Veröffentlichung stellt jedoch keine Beschreibung über die Art des Laserstrahls oder die Wellenlängen bei den Ausführungsbeispielen zur Verfügung. Es gibt verschiedene Arten von Laseroszillatoren. Ihre Anwendung ist von dem verwendeten Medium abhängig. Die Wellenlängen eines erzeugten Laserstrahls unterscheiden sich für jedes Medium. Abhängig von der Wellenlänge funktionieren einige Laserstrahlen nicht für jede Art des zu bearbeitenden Materials und für das Material des Bindemittels des Schleifwerkzeugs. Einige Laserstrahlen funktionieren für das eine, aber nicht für das andere. Es ist deshalb nicht möglich, einen ausreichenden Aufbereitungseffekt durch diese Laserstrahlen zu erreichen. Folglich ist es von erheblicher Bedeutung, welche Art Laserstrahl mit welcher Wellenlänge für die Aufbereitungsvorrichtung verwendet wird.

Es ist jedoch in einem Teil der obigen Veröffentlichung beschrieben worden, daß KCl- oder ZnSe-Linsen verwendet wurden. Weil ein CO₂-Laser gewöhnlich solch eine Linse oder solch einen Filter verwendet, die aus KCl oder ZnSe hergestellt wurden, kann daraus gefolgert werden, daß unsichtbares Licht im Infrarotbereich verwendet wurde, das eine sehr große Wellenlänge aufweist, das durch einen CO₂-Laser erzeugt wird. Wenn ein Laserstrahl mit Infrarotstrahlung verwendet wird, ist es nicht möglich, einen ausreichenden Aufbereitungseffekt zu erzielen, weil das Bindemittel des Schleifwerk­ zeugs oder das zu bearbeitende Material eine kleine Absorptionsrate für diesen Laserstrahl mit einer sehr großen Wellenlänge aufweist.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung berücksichtigt die obigen Probleme der herkömmlichen Techniken und hat als Aufgabe, ein effektives Verfahren für die Aufbereitung eines Schleifwerkzeugs mit metallischem Bindemittel zu liefern, ebenso wie ein Verfahren für eine Aufbereitung eines solchen Werkzeugs, das für Präzisionsbearbeitungen verwendet werden kann und im Vergleich zu herkömmlichen Techniken kostengünstiger ist. Das Aufbereitungsverfahren ist in der Lage effizient nur auf die zu entfernenden Reste des verschmutzenden, abgeriebenen Materials vom Schleifwerkzeug und auf das Material des Bindemittels zu wirken. Dies umgeht eine Aufbereitung, die mit einer mecha­ nischen Belastung des Schleifwerkzeugs verbunden ist, wodurch die Verformung des Schleifwerkzeugs verhindert wird.

Die Lösung der obigen Aufgabe erfolgt nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren zur Aufbereitung eines Schleifwerkzeugs mit metallischem Binde­ mittel nach Anspruch 1.

Es ist erkannt worden, daß die folgenden zwei charakteristischen Kurven eine eindeutige, gemeinsame Eigenschaft darin aufweisen, daß sie sich gegenseitig kreuzen, wenn die Wellenlänge eines Laserstrahls nahe 0,5 µm liegt. Die eine charakteristische Kurve zeigt ein Laserstrahlabsorptionsvermögen von Kupfer, was als gebräuchlichstes Bindemittel verwendet wird. Die andere charakteristische Kurve zeigt ein Laserstrahl­ absorptionsvermögen eines zu bearbeitenden Materials wie Aluminium, Kohlenstoff­ stahl oder Nickel, das im allgemeinen für das Schleifen verwendet wurde. Es ist gefunden worden, daß der Laserstrahl wirksam in der späneähnlichen Abriebschicht des bearbeiteten Materials und im Bindemittel absorbiert wird, wenn ein Laserstrahl mit einer spezifischen Wellenlänge, die aus dem sichtbaren Bereich zwischen 0,36 µm und 0,83 µm ausgewählt wurde, als Laserstrahl in diesem Wellenlängenbereich verwendet wurde und geeignet ist, die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen. Es ist ferner gefunden worden, daß diese Materialien gleichzeitig im selben Aufbereitungsprozeß entfernt werden können. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ermöglicht es so, das verschmutzte Schleifwerkzeug durch Ausnutzung dieser Charakteristiken wirksam aufzuarbeiten.

Entsprechend ist der optimale Wert für die Wellenlänge des Laserstrahls, der in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird, nahe 0,5 µm. Eine frequenzverdoppelte Welle (Zweite harmonische Erzeugung) eines YAG-Laserstrahls und eines Kupferdampflaserstrahls sind Beispiele für Laserstrahlen, die für die Verwendung bei dieser Wellenlänge geeignet sind.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht, die ein Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 2 ist ein Liniendiagramm, das das Laserstrahlabsorptionsvermögen jedes Metalls zeigt, das sich entsprechend zu den Wellenlängen des Laserstrahls ändert.

Fig. 3 ist eine Konzeptübersicht, die ein Beispiel für eine Vorrichtung zeigt, die eine frequenzverdoppelte Welle eines YAG-Laserstrahls erzeugt.

Fig. 4 ist eine Fotographie, die eine vergrößerte Oberfläche eines Schleifwerkzeugs zeigt, das entsprechend zu dem Verfahren der vorliegenden Erfindung bearbeitet worden ist.

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung herkömmlicher Technik, die eine Drehschei­ benvorrichtung verwendet.

Fig. 6 ist eine schematische Darstellung, die eine herkömmliche Technik darlegt, eine Elektrolyseaufbereitung durchzuführen.

Detaillierte Beschreibung des bevorzugten Verfahrens

Bevor eine detaillierte Beschreibung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung erfolgt, werden die herkömmlichen Verfahren für die Aufbereitung von Schleifwerkzeugen mit metallischem Bindemittel mit Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 erklärt. Fig. 5 zeigt ein mechanisches Aufbereitungsverfahren, das ein Schleifwerkzeug für die Aufbereitung verwendet. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, weist das verwendete Schleifwerkzeug mit metallischem Bindemittel 1 zahlreiche harte, feine Schleifpartikel 3 auf, wie zum Beispiel in einem gesinterten Bindemittel 2 eingeschlossene Diamantpartikel, wobei das Bindemittel aus einem Metall wie Kupfer hergestellt wurde, um die Oberfläche eines rotierenden Kernmaterials, das von außen nicht zu sehen ist, dick zu überziehen. Die Schleifpartikel sind durch das Bindemittel 2 ortsfest gehalten. Unmittelbar nach der Herstellung des Schleifwerkzeugs ragen die Außenflächen der Schleifpartikel 3 aus der Oberfläche des Bindemittels 2 mit einer vorgegebenen Höhe heraus. Wenn das Schleifwerkzeug 1, wie in Fig. 5 gezeigt, verwendet wird, werden die Außenflächen der Schleifpartikel 3 abgenutzt, und das Maß des Herausragens verringert sich. Außerdem verschmutzt der Abrieb 4 des bearbeiteten Materials wie Metall die Fläche um die Schleifpartikel 3, die aus dem Bindemittel 2 herausragen. In diesem Zustand sind die Außenflächen der Schleifpartikel 3 eingeschlossen in der Schicht aus Abrieb 4 des bearbeiteten Materials, und die Schärfe des Schleifwerkzeugs nimmt ab. Ferner ist die Ausbreitung oder Verteilung der Schleifflüssigkeit im Bearbeitungsbereich, der mit dem zu bearbeitenden Material in Kontakt gebracht wird, gering. Folglich wird eine große Reibungswärme durch den Bearbeitungsvorgang erzeugt, womit nicht nur ein nachteiliger Effekt für das bearbeitete Material und das Schleifwerkzeug 1 verknüpft ist, sondern auch die Schärfe des Schleifwerkzeugs 1 um einen entsprechenden Betrag vermindert wird.

Entsprechend der ersten herkömmlichen Technik, die in Fig. 5 gezeigt wurde, wird eine Vorrichtung 5, die eine Art Schleifwerkzeug darstellt, in einem Aufbereitungsverfahren des Schleifwerkzeugs 1 verwendet, um die Ablagerungen zu beseitigen. Ein Material, das härter als das Bindemittel 2 oder die Abriebschicht des bearbeiteten Materials und weicher als die Schleifpartikel 3 ist, wird als Material für die Oberfläche der Vorrichtung 5 verwendet. Wenn die Vorrichtung 5 gegen ein Schleifwerkzeug 1 gepreßt wird, wobei das Schleifwerkzeug 1 um seine Achse 6 gedreht wird, haftet die Schicht des Abriebs 4 des bearbeiteten Materials an der Oberfläche des Schleifwerkzeugs 1 an. Danach wird ein Teil des Bindemittels 2 abgeschliffen, so daß die Außenseiten der Schleifpartikel wieder aus der Oberfläche herausragen.

Nach einem mechanischen Aufbereitungsverfahren wie in der ersten herkömmlichen Technik, die in Fig. 5 gezeigt wurde, ist es nicht möglich, den Abrieb 4 des bearbeiteten Materials wegzuschneiden, der fest an der Oberfläche des Schleifwerkzeugs 1 und an einem Teil des Bindemittels 2 anhaftet, wenn die scheibenförmige Vorrichtung 5 nicht mit einem erheblichen Kraftaufwand gegen das Schleifwerkzeug 1 gedrückt wird.

Sobald eine mechanische Belastung auf das Schleifwerkzeug 1 erzeugt wird, die auf einem Druckvorgang basiert, der im Rahmen der Aufbereitung angewendet wird, kann die Oberfläche des Schleifwerkzeugs 1 nach Aufbereitung deformiert sein. Daraus ergibt sich ein Problem, weil die Verformung es unmöglich macht, eine Präzisionsbearbeitung durchzuführen, die auf einem Schleifvorgang beruht und das Schleifwerkzeug 1 verwendet.

Ferner wird nach der zweiten herkömmlichen Technik, die in Fig. 6 gezeigt ist, das verwendete Schleifwerkzeug 1 dadurch aufbereitet, daß ein elektrolytisches Aufbereitungsverfahren wie der Entladungsvorgang oder der Elektrolysevorgang gewählt wird. Nach diesem Verfahren ist es erforderlich, Elektroden 7 und 8 zu verwenden und eine Spannung über diese Elektroden aus der Stromquelle 9 anzulegen, wobei diese Elektroden eine Form und eine Position aufweisen, die mit der Form des Schleifwerkzeugs 1 übereinstimmt. Hierfür müssen Elektroden 7 und 8 in einer spezifischen Form bereitgestellt werden, welche mit der Form jedes Schleifwerkzeugs übereinstimmt. Folglich können die Elektroden 7 und 8, die für die Aufbereitung eines Typs von Schleifwerkzeug 1 verwendet wurden, nicht für die Aufbereitung anderer Arten von Schleifwerkzeugen 1 benutzt werden, die unterschiedliche Formen aufweisen. Das führt zu dem Problem höherer Kosten, weil es notwendig ist, für jede Art von Schleifwerkzeug 1 Elektroden vorzubereiten.

Das Aufbereitungsverfahren der vorliegenden Erfindung löst diese Probleme der herkömmlichen Techniken. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein verschmutztes Schleifwerkzeug mit einem Laserstrahl mit einer spezifischen Wellenlänge um diejenige des sichtbaren Lichtbereichs zwischen 0,36 µm und 0,83 µm mit 0,5 µm als Mitte bestrahlt wird, wodurch es ermöglicht wird, eine wirksame Aufbereitung durchzuführen, ohne erforderliche Hilfsmittel wie zum Beispiel die Zufuhr aktiven Gases.

Fig. 1 zeigt ein Konzept eines Aufbereitungsverfahrens entsprechend der vorliegenden Erfindung. Dieses Aufbereitungsverfahren ist ähnlich der herkömmlichen Technik, die in der obigen Veröffentlichung beschrieben ist, insofern als ein Brennpunkt nach Art einer Abtastbewegung bewegt wird, bis auf die folgenden Gesichtspunkte. Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird die Aufbereitung mittels einer Bestrahlung mit einem Laserstrahl 10 mit der obigen spezifischen Wellenlänge durchgeführt, wobei der Strahl mit einer optischen Vorrichtung wie einer nicht näher dargestellten Linse an dem Teil der Vorderseite des Bindemittels 2 des verschmutzten Schleifwerkzeugs und der Schicht aus Abrieb 4 des bearbeiteten Materials fokussiert wird, welches auf der Oberfläche des Bindemittels abgelagert ist. In diesem Fall ist eine Zufuhr von aktivem Gas nicht erforderlich.

Zunächst wird erklärt, warum der Laserstrahl 10, der eine spezifische Wellenlänge aufweist, die aus derjenigen des sichtbaren Lichtbereichs von 0,36 µm bis 0,83 µm, mit 0,5 µm als Mitte, ausgewählt wurde, in dem Aufbereitungsverfahren der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Fig. 2 ist ein Liniendiagramm, das das Laserstrahlabsorptionsvermögen des Bindemittels des Schleifwerkzeugs und das Laserstrahlabsorptionsvermögen repräsentativer Metalle wie Kupfer, Aluminium, Kohlenstoffstahl und Nickel zeigt, die in vielen Fällen als Material verwendet werden, das bearbeitet wird und somit Bestandteile des Abriebs 4 sind. Wie es aus dem Liniendiagramm, das in Fig. 2 gezeigt ist, eindeutig zu sehen ist, ändert sich das Laserstrahlabsorptionsvermögen in Abhängigkeit von der Art des Metalls und von der Wellenlänge des Laserstrahls. Es ist ebenso eindeutig, daß alle Metallarten eine geringere Laserstrahlabsorptionsrate im fernen Infrarotbereich aufweisen, was einer sehr großen Wellenlänge wie in einem CO₂-Laserstrahl entspricht, der in der Technik verwendet werden kann und in der obigen Veröffentlichung beschrieben worden ist. Es ist auch eindeutig, daß es nicht möglich ist, den Aufbereitungseffekt aus der Technik in der oben beschriebenen Veröffentlichung zu erzielen, ohne spezifische Mittel zu verwenden, wie zum Beispiel die gleichzeitige Zufuhr von aktivem Gas.

Die Schleifpartikel 3 wie Diamant oder CBN werden auf der Oberfläche des verschmutzten Schleifwerkzeugs 1 durch die Schicht aus Abrieb 4 des Kohlenstoffstahls und durch die Schicht des gesinterten Kupfers eingeschlossen, wie es im linken Teil der Fig. 1 gezeigt wird, wenn Kohlenstoffstahl als zu bearbeitendes Material mit dem Schleifwerkzeug mit metallischem Bindemittel geschliffen wird, das zum Beispiel Kupfer als Bindemittel verwendet. Folglich ragen die Außenflächen der Schleifpartikel 3 nicht mehr aus der Oberfläche des Schleifwerkzeugs 1 heraus. Für diesen Fall einer Aufbereitung des verschmutzten Schleifwerkzeugs 1 wird ein Laserstrahl fokussiert, der eine Wellenlänge von etwa 0,5 µm aufweist, das für eine Absorption von Kupfer und Kohlenstoffstahl ausreichend ist, und beaufschlagt den Schleifstein 1. Dann absorbiert sowohl das Kupfer des Bindemittels 2 als auch der Kohlenstoffstahl des Abriebs 4 den Laserstrahl ausreichend, so daß diese gelöst oder oxidiert werden. Weil sich die Atmosphäre durch die dabei erzeugte Hitze ausdehnt, werden die gelösten und oxidierten Partikel weggeblasen oder abgezogen. Als ein Ergebnis werden alle Schichten des Abriebs 4 und ein Teil der Oberfläche des Bindemittels 2 abgebaut und die Außenflächen der Schleifpartikel 3 ragen wieder heraus, wie es in dem rechten Teil der Fig. 1 gezeigt wird. Entsprechend diesem Verfahren ist es somit möglich, das Schleifwerkzeug 1 wirksam aufzuarbeiten.

Wenn jedoch ein Laserstrahl ausgestrahlt wird, der eine Wellenlänge von 1,064 µm aufweist, die durch einen gewöhnlichen YAG-Laseroszillator erzeugt wird, wird die Schicht aus Abrieb 4 gelöst oder oxidiert und weggeblasen, weil der Kohlenstoffstahl des Abriebs 4 eine hohes Laserstrahlabsorptionsvermögen bei dieser Wellenlänge aufweist, wie es aus Fig. 2 deutlich hervorgeht. Jedoch wird das Kupfer des Bindemittels 2 nicht gelöst oder oxidiert und verbleibt somit auf dem Schleifstein 1, weil das Kupfer des Bindemittels 2 ein geringeres Laserstrahlabsorptionsvermögen bei dieser Wellenlänge aufweist. Folglich ragen die Schleifpartikel 3 nicht ausreichend heraus. Wenn die Energiedichte des ausgestrahlten Laserstrahls gesteigert wird, in dem Versuch, die Oberfläche des Bindemittels 2 wiederherzustellen, können möglicherweise die Schleifpartikel 3 und das Bindemittel 2 innerhalb der Tiefenschicht, die das Schleifwerkzeug benötigt, verändert werden. Deshalb ist dies nicht wünschenswert.

Wie es deutlich aus der obigen Erklärung hervorgeht, ist es zur Durchführung einer wirksamen und zufriedenstellenden Aufbereitung erforderlich, daß eine exakte Laserstrahlmenge wirksam und so einheitlich wie möglich sowohl von der Oberfläche des Bindemittels 2 als auch von der Schicht aus Abrieb 4 des bearbeiteten Materials absorbiert wird. Der Laserstrahl, der die obige Bedingung erfüllt, weist die Wellenlänge auf, die dem Kreuzungspunkt zwischen der charakteristischen Kurve des Laserstrahlabsorptionsvermögens des Bindemittels und der charakteristischen Kurve des Laserstrahlabsorptionsvermögens des bearbeiteten Materials entspricht, wie es aus dem charakteristischen Liniendiagramm der Fig. 2 hervorgeht.

Die charakteristische Kurve des Laserstrahlabsorptionsvermögens des Kupfers, das gewöhnlich als Bindemittel verwendet wird, und die charakteristischen Kurven des Laserstrahlabsorptionsvermögens von Aluminium, Kohlenstoffstahl und Nickel, die häufig als Material bearbeitet werden, kreuzen sich gesammelt in einem Punkt, der ungefähr bei einer Laserwellenlänge von 0,5 µm liegt, wie es aus Fig. 2 deutlich hervorgeht. Dies kann einer einzigartigen Charakteristik des Kupfers zugerechnet werden, weil Kupfer als Bindemittel 2 einen Laserstrahl aus dem Infrarotbereich wenig, aber Laserstrahlen aus dem sichtbaren Bereich mit ungleich höherem Absorptionsvermögen absorbiert.

Wie oben erwähnt, kann festgehalten werden, daß bei einer Laserstrahlwellenlänge von ungefähr 0,5 µm ein singulärer Punkt vorliegt, an welchem sowohl das Laserstrahlabsorptionsvermögen des Bindematerials 2 als auch das Laserstrahlabsorp­ tionsvermögen des Metalls des Abriebs 4 des bearbeiteten Materials hoch sind. Abhängig von den Materialien, die kombiniert werden, kann der Kreuzungspunkt leicht abweichen, oder die charakteristischen Kurven kreuzen sich nicht, sondern liegen nur eng beieinander. Folglich wird ein gewisser Spielraum für die Wellenlänge des verwendeten Laserstrahls angenommen, und so wird ein Laserstrahl verwendet, der eine Wellenlänge innerhalb eines Bereichs von 0,36 bis 0,83 µm im sichtbaren Bereich aufweist. Mit dieser Anordnung ist es möglich, ein Absorptionsvermögen zu erreichen, das für die meisten Metallkombinationen ausreichend ist, die als Bindemittel und als Metall verwendet werden, das bearbeitet wird. Es ist folglich möglich, das Auftreten einer Situation zu verhindern, die eine oder beide Metallmaterialien ungelöst oder nicht oxidiert zurückläßt, die somit auf dem Schleifwerkzeug 1 zurückbleiben.

Wie oben beschrieben, wird der verwendete Laserstrahl für das Aufbereitungsverfahren der vorliegenden Erfindung aus dem sichtbaren Bereich mit einer Wellenlänge von 0,36 bis 0,83 µm ausgewählt. Es ist jedoch nicht möglich, einen Laserstrahl mit einem YAG- Laseroszillator oder einem CO₂-Laseroszillator zu erzeugen, die im allgemeinen verwendet werden, der diesen Wellenlängenbereich aufweist. Wie in Fig. 3 gezeigt wird, wird gemäß zu dem Verfahren der vorliegenden Erfindung ein frequenzverdoppelnder Wellengenerator, der einen Kristall 13 aus BBO (Barjumborat) als Haupteinheit aufweist, in einen gewöhnlichen YAG-Laseroszillator eingesetzt, der einen Zylinder (YAG-Zylinder) 12 aufweist, der aus einem Kristall des YAG als Haupteinheit hergestellt ist. Auf der Grundlage dieser Anordnung, wird eine als frequenzverdoppelte Welle bezeichnete Welle erzeugt, die eine höhere harmonische Frequenz aufweist, wobei sowohl die Frequenz des YAG-Laserstrahls als auch die Wellenlänge von 0,532 µm, die der Hälfte der Wellenlänge des YAG Laserstrahls entspricht, vorhanden ist. Während die frequenzverdoppelte Welle des YAG Laserstrahls als bevorzugte Welle im Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist es auch möglich, einen Kupferdampflaserstrahl zu verwenden, der eine Wellenlänge von zum Beispiel 0,511 µm oder 0,578 µm aufweist.

In der Fig. 3 bezeichnen die Bezugszahlen 14 und 15 Vollreflektionsspiegel und 16 steht für einen halb-durchlässigen Spiegel. Der Vollreflektionsspiegel 14 und der halb­ durchlässige Spiegel 16 und der YAG-Zylinder 12, der zwischen ihnen angebracht ist, stellen einen Oszillator dar, der ähnlich einem gewöhnlichen YAG-Laseroszillator ist. Ein Anregungsstrahl geht aus dem YAG-Zylinder 12 heraus und wird mehrmals zwischen dem Vollreflektionsspiegel 14 und dem halb-durchlässigen Spiegel 16 reflektiert. Während des Zeitraums, in dem der Strahl mehrmals in entgegengesetzte Richtungen reflektiert wird, wird ein gewöhnlicher Laserstrahl 17 erzeugt, der eine Wellenlänge von 1,064 µm aufweist. Ein Teil dieses YAG-Laserstrahls 17 durchdringt den halb-durchlässigen Spiegel 16 und gelangt auf den BBO-Kristall 13. Nur eine frequenzverdoppelte Welle 18, die die halbe Wellenlänge mit 0,532 µm aufweist, durchdringt den BBO-Kristall 13 und wird durch den Vollreflektionsspiegel 15 in eine vorgegebene Richtung geleitet und durch eine Linse oder dergleichen gesammelt, was nicht näher dargestellt ist. Dieser fokussierte Strahl wird zu einem Laserstrahl 10 mit hoher Dichte und wird auf einen Teil der Oberfläche des Schleifwerkzeugs 1 aufgestrahlt und auf den Punkt 11 fokussiert.

Das Schleifwerkzeug 1 wird um die Achse 6 mit einer konstanten Geschwindigkeit gedreht. Das Schleifwerkzeug 1 wird ferner in eine axiale Richtung mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt oder der Laserstrahlgenerator wird in eine axiale Richtung mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt oder der Vollreflektionsspiegel 15 verändert die Richtung des Laserstrahls 10. Auf diese Art und Weise wird die Position des Brennpunktes 11 auf der Oberfläche des Schleifwerkzeugs 1 gleichförmig bewegt (nach Art einer Abtastbewegung). Der Laserstrahl 10 wird in diesem Zustand ausgiebig auf das Schleifwerkzeug 1 aufgestrahlt. Als Ergebnis ist der gewünschte Aufbereitungseffekt erreichbar. Für den Fall, daß die Brennpunkttiefe der Fokussierung 11 zu groß ist, wird die Energiedichte übermäßig hoch, und das kann zu einer Beschädigung der Schleifpartikel 3 und des in größerer Tiefe liegenden Anteils des Bindemittels 2 führen. Es ist folglich notwendig, den Brennpunkt 11 in einem für die Aufbereitung geeigneten Maß einzustellen.

Fig. 4 ist eine mikroskopische Aufnahme einer Oberfläche eines Schleifwerkzeugs 1, nachdem sie entsprechend dem Verfahren der vorliegenden Erfindung aufbereitet worden ist. Wenn der Brennpunkt 11 nach Art einer Abtastbewegung geführt wird, wird der Laserstrahl 10 gleichförmig auf die Oberfläche des Schleifwerkzeugs 1 aufgestrahlt. Wie jedoch in der mikroskopischen Aufnahme zu sehen, ist die Strahlung auf die Oberfläche des Schleifwerkzeugs 1 nicht völlig gleichförmig. Wenn die Schleifpartikel 3 auf der Oberfläche zufällig verteilt angeordnet sind, oder wenn der sich bewegende Brennpunkt kreisförmig ist, ist es nicht möglich, die Energie vollständig gleichförmig auf der Oberfläche des Schleifwerkzeugs 1 zu verteilen. Gemäß der mikroskopischen Aufnahme treten auch einige Unterschiede in der Lösung und Oxidationsbreite der Oberfläche des Bindemittels 2 auf. Ferner kann das Bindemittel 2 in gewissem Umfang eine Erhebung bilden, die nahe am weggeblasenen Anteil liegt, oder ein kleiner Anteil, der nicht ausreichend gelöst oder oxidiert wurde, kann zurückbleiben. Folglich treten, wie in Fig. 4 zu sehen, sehr ungleichmäßige Flächen neben ebenen Flächen zwischen den Schleifpartikeln auf. Diese ungleichmäßige Oberfläche hält jedoch die Schleifflüssigkeit zurück, unterstützt die gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit und kühlt die Oberfläche des Schleifwerkzeugs 1. In dieser Hinsicht sind die sehr ungleichmäßigen Flächen vorteilhaft.

Claims (4)

1. Verfahren zur Oberflächenaufbereitung eines mit metallischem Bindemittel gebundenen Schleifwerkzeugs zum wirksamen Entfernen von abgelagertem Abrieb eines bearbeiteten Materials, das die Umgebung der feinen Schleifpartikel und eine Oberflächenschicht des Bindemittels verschmutzt, vom Schleifwerkzeug mit metallischem Bindemittel mit folgenden Schritten:
Fokussieren eines Laserstrahls, der eine spezifische Wellenlänge aufweist, die aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich von 0,36 bis 0,83 µm ausgewählt wurde; Aufstrahlen des ausgewählten Laserstrahls auf eine Oberfläche des verwendeten Schleifwerkzeugs in einer Abtastbewegung; Entfernen der Abriebschicht des bearbeiteten Materials, das zwischen den Schleifpartikeln angesammelt ist, und einer Oberflächenschicht des Bindemittels das die Schleifpartikel nahe an der Oberfläche des Schleifwerkzeugs bindet; wobei die Außenflächen der Schleifpartikel, die aus der Oberfläche des Bindemittels herausragen, mit einer für die Aufbereitung notwendigen Höhe erzeugt werden.

2. Verfahren zur Aufbereitung eines Schleifwerkzeugs mit metallischem Bindemittel nach Anspruch 1, wobei die spezifische Wellenlänge des Laserstrahls wenigstens annähernd 0,5 µm ist.

3. Verfahren zur Aufbereitung eines Schleifwerkzeugs mit metallischem Bindemittel nach Anspruch 1, wobei der Laserstrahl eine frequenzverdoppelte Welle (SHG) eines YAG-Laserstrahls ist.

4. Verfahren zur Aufbereitung eines Schleifwerkzeugs mit metallischem Bindemittel nach Anspruch 1, wobei der Laserstrahl durch einen Kupferdampflaseroszillator erzeugt wird.