DE102009011493A1

DE102009011493A1 - Schleifstift

Info

Publication number: DE102009011493A1
Application number: DE200910011493
Authority: DE
Inventors: Gerald Lichter
Original assignee: Rhodius Schleifwerkzeuge GmbH and Co KG
Current assignee: Rhodius Schleifwerkzeuge GmbH and Co KG
Priority date: 2009-03-06
Filing date: 2009-03-06
Publication date: 2010-09-09
Also published as: EP2403684B1; EP2403684A1; WO2010100073A1

Abstract

Schleifstift für die Bearbeitung von Werkstücken aus Metall, insbesondere aus Metallguss, aufweisend einen Grundkörper mit einem am Außenmantel wirksamen Schleifbereich zur schleifenden Bearbeitung des Werkstücks und aufweisend einen Schaft zum Einspannen des Werkzeugs in die Spannzange einer Maschine, wobei der Grundkörper aus Metall gefertigt ist und wobei der Außenmantel des Grundkörpers mit Schleifkörnern versehen ist, die stoffschlüssig auf dem Außenmantel gehalten sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schleifstift für die Bearbeitung von Werkstücken aus Metall, insbesondere aus Metallguss, aufweisend einen Grundkörper mit einem am Außenmantel wirksamen Schleifbereich zur schleifenden Bearbeitung des Werkstücks und aufweisend einen Schaft zum Einspannen des Werkzeugs in die Spannzange einer Maschine. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des Werkzeugs und spezielle Verwendungen des Werkzeugs.
Schleifstifte zur abtragenden Bearbeitung, also zum mehr oder weniger groben Schleifen verschiedener Werkstoffe, sind an sich bekannt. Dabei werden keramisch und kunstharzgebundene Schleifstifte je nach Einsatzgebiet in verschiedenen Kornsorten, Korngrößen und Härtegraden angeboten. Schleifstifte unterschiedlicher geometrischer Formen und mit unterschiedlichen Schaftgeometrien werden auch im Formenbau oder in Gießereien verwendet, wobei die Gesamtgeometrie des Schleifstiftes an die Verhältnisse am zu bearbeitenden Werkstück angepasst wird. Üblicherweise werden diese Werkzeuge mittels ihres Schaftes in die Spannzange von Freihandmaschinen oder auch in stationären Maschinen eingespannt.
Nachteil der bekannten keramischgebundenen oder kunstharzgebundenen Schleifstifte ist ihre geringe Lebensdauer. So verschleisst der Arbeitsbereich in der Anwendung schnel. Wegen des hohen Verschleisses ist es auch notwendig, die Geometrie des Arbeitsbereiches so an das zu bearbeitende Werkstück anzupassen, dass der Abtrag mitberücksichtigt wird. Nur auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass der Schleifstift trotz Verschleiss möglichst lange benutzt werden kann. Insgesamt führt der Verschleiss somit nicht nur zu hohen Kosten durch den starken Verbrauch an Schleifstiften, sondern auch dazu dass eine Vielzahl von Geometrien von Schleifstiften, nämlich idealerweise eine an die jeweilige Anwendung optimierte, vorgehalten werden muss.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr darin, Schleifstifte vorzuschlagen, die bei vergrößerter Lebensdauer eine große Flexibilität bezüglich der Form des zu bearbeitenden Werkstückes bieten. Zudem ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Fertigung der Schleifstifte und besondere Einsatzgebiete vorzuschlagen.
Diese Aufgaben werden durch die Schleifstifte mit den Merkmalen des Anspruch 1, das Verfahren nach Anspruch 7 und die Verwendungen nach den Ansprüchen 10 und 11 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den jeweiligen Unteransprüchen genannt.
Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, für die Schleifstifte einen Grundkörper aus Metall vorzusehen und dessen Oberfläche mit Schleifkörnern zu belegen, wobei dieser flächenmäßige Belag durch stoffschlüssiges Fügen, insbesondere durch ein Löten, auf der Oberfläche gehalten ist. Auch wenn ein anderes Verfahren, eventuell ein besonderes Klebeverfahren oder ein Beschichten, für das stoffschlüssige Fügen denkbar wäre, so ist es doch besonders vorteilhaft, sich des Verfahrens des sogenannten „brazed single layer” (BSL) zu bedienen. Durch dieses Verfahren werden die Schleifkörner durch ein Löten, insbesondere durch Schmelzlöten, auf dem Außenmantel des Grundkörpers gehalten. Dabei hat sich das BSL-Verfahren besonders bewährt, wenn als Schleifkörner Industriediamanten verwendet werden. Es können auch Schleifkörner aus kubischem Bornitrid (CBN) zum Einsatz kommen. Dabei ist es eine Besonderheit der Erfindung, dass das Schleifkorn nicht wie bei gesinterten oder lasergeschweißten Schleifmitteln komplett in die Metallmatrix eingebunden sind. Die Diamantschleifkörner sind statt dessen deutlich erkennbar und entsprechend wirkungsvoll. Die erfindungsgemäßen Schleifstifte sind daher von besonders schleifoffener Struktur.
Generell ist das BSL Verfahren bislang nur von der Herstellung von Trennscheiben bekannt, deren Rand beidseitig mit Diamantschleifkörpern belegt wird. Wegen ihrer ausgezeichneten trennenden Eigenschaften werden diese Trennscheiben vorwiegend für die Bearbeitung von Werkstoffen aus Stein verwendet. Zudem werden sie als „Rescue-Disc” eingesetzt, um im Notfall Menschen aus Autos oder Häusern zu befreien.
Die erfindungsgemäß mittels BSL bearbeiteten Schleifstifte zeichnen sich durch ihre besonderen Eigenschaften aus: Als besonders herausragende Eigenschaft ist eine erhöhte Lebensdauer der Schleifstifte zu nennen, die wegen des geringen Verschleisses bei gleichzeitig hoher Zerspannung erreicht werden kann. Im Vergleich zu den bekannten Schleifstiften ist die Lebensdauer ein Vielfaches höher. Ein weiterer wesentlicher Vorteil des geringen Verschleißes ist, dass die Schleifstifte flexibler eingesetzt werden können. Schließlich steht nicht so sehr zu befürchten, dass die Oberflächen durch eine nicht flächige Auflage ungleichmäßig abgenutzt werden. Die erfindungsgemäßen Schleifstifte zeichnen sich durch eine hohe Kantenstabilität aus. Die einzelnen Stiftformen, beispielsweise angenäherte Zylinder, Kegel, Ellipsoide oder Kombinationen dieser Formen, können somit universeller eingesetzt werden. Diese vorteilhaften Eigenschaften tragen insgesamt zu einer hohen Kostenersparnis für den Nutzer bei. Je nach Körnung lassen sich die Schleifstifte zum Schrupp-, Schlicht- und Feinschleifen einsetzen.
Neben der deutlich höheren Standzeit liegt ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schleifstifte gegenüber bekannten Schleifstiften in ihrer geringeren Temperaturbelastung, die zur Schonung des zu bearbeitenden Werkstückes beiträgt. In einer hinsichtlich der Stabilität und der Wärmeabfuhr besonders vorteilhaften Ausführungsform sind der Grundkörper und der Schaft einstückig aus Metall ausgebildet.
Wegen ihrer vorteilhaften Eigenschaften lassen sich die erfindungsgemäßen Schleifstifte zum Außenschleifen und zum Innenschleifen sowie zum Profilschleifen, Formschleifen, Planschleifen und Rundschleifen einsetzen. Die Schleifstifte können je nach Art des beim BSL verwendeten Schlickers, der für die Bindung verantwortlich ist, in verschiedenen Härtegraden hergestellt werden und für verschiedene Werkstoffe eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft herzustellende Härtegerade liegen im Bereich des weichen Härtegrad „K” und des harten Härtegrad „R” nach EN 12413. Dabei ist der Härtegrad „K” besonders gut geeignet für den universellen Einsatz an Flächen von Gusswerkstoffen. Dazu zählt das Putzen von Gussteilen aus Grau- und Sphäroguss, sowie das Ausschleifen von Lunkern an Grau- und Sphärogussteilen. Schleifstifte der Härte R sind besonders geeignet für robusten Einsatz an Kanten von Gusswerkstoffen. Sie zeichnen sich durch eine hohe Kantenstabilität, eine lange Standzeit und einen geringen Werkzeugverschleiß aus. Dabei sind die Umfangsgeschwindigkeiten der jeweiligen Anwendung und der jeweiligen Härte anzupassen.
Insofern liegt auch ein besonderer Gedanke der Erfindung darin, die Schleifstifte zum Schleifen von Werkstücken aus Metallguss, insbesondere aus Stahlguss, Grauguss oder Sphäroguss einzusetzen. Dabei können die Schleifstifte in eine Freihandmaschine oder eine stationäre Maschine eingespannt werden. Auch im Falle dieser Materialien eignen sich die Schleifstifte zum Schlichtschleifen oder zum Feinschleifen von Werkstücken aus Metallguss, insbesondere Stahlguss, Grauguss oder Sphäroguss. Diese besondere Eignung der erfindungsgemäß mit BSL belegten Schleifstifte für diese Materialien hat sich erstaunlicherweise aus Versuchen ergeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren bedient sich der folgenden Schritte:
Zunächst wird der rotationssymmetrische metallische Grundkörper zumindest im Schleifbereich mit einem Haftmittel, das als Haftvermittler oder Kleber dient, versehen. Nachfolgend werden auf den mit Haftmittel versehenen Außenmantel im Schleifbereich trockene Schleifkörner, insbesondere Diamantschleif- oder CBN-Körner, aufgebracht, die auf der Oberfläche durch das Haftmittel fixiert werden.
Das Aufbringen kann dadurch erfolgen, dass die Schleifkörner auf den Außenmantel aufgestreut werden. Wenn es die Geometrie des Schleifbereiches zulässt, ist es besonders einfach die Schleifkörner durch entsprechend tiefes Eintauchen des Grundkörpers in eine Schüttung von Schleifkörnern aufzubringen. Um besondere Schleifeigenschaften und/oder um ein besonders ansprechendes Design zu erreichen, können die Schleifkörner in einer vorgegebenen Orientierung beispielsweise mittels einer Schablone, auf dem Grundkörper aufgebracht werden.
In einem weiteren Schritt wird der mit fixierten Schleifkörnern versehene Schleifbereich mit einem das für das BSL erforderlichen Lot enthaltenden Schlicker, einem zähflüssigen Stoff („Slurry”), überdeckt. „Slurry” bezeichnet einen Stoff, bei dem die metallurgische Bindematrix mit in einer geeigneten Flüssigkeit gemischt ist. Nachfolgend, insbesondere nach einer ersten Trocknung bei Raumbedingungen, wird der so vorbereitete Grundkörper in einem Ofen erhitzt, um das „Löten” in Gang zu setzen. Vorteilhafterweise wird der Grundkörper in dem Ofen ohne Druck gesintert. Nun sind die Diamantschleifkörner durch die metallurgische Bindung fest mit dem metallischen Grundkörper an der Kontaktfläche verbunden.
In der Figur sind einige vorteilhafte Geometrien der erfindungsgemäßen Schleifstifte dargestellt: Dabei lassen sich diese Geometrien in unterschiedlichen Abmessungen herstellen. Diese reichen von Durchmessern und Höhen weniger Millimeter bis hin zu Dimensionierungen im Bereich von einigen Zentimetern. Als Geometrien bieten sich die abgebildeten Formen nach der EN 12413 an. Zu nennen sind a) der Zylinderstift, b) der Walzenrundstift, c) der Walzenkegelstift, d) der Kegelstift, e) der Spitzbogenstift, f) der Kugelstift und g) der Topstift. In diesen Fällen können die kompletten Oberflächen der Grundkörper 1 mit Schleifkörnern versehen (punktierte Fläche), während der Schaft 2 natürlich frei bleibt. Grundkörper 1 und Schaft 2 sind einstückig ausgebildet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

- EN 12413 [0010]
- EN 12413 [0015]

Claims

Schleifstift für die Bearbeitung von Werkstücken aus Metall, insbesondere aus Metallguss, aufweisend einen Grundkörper mit einem am Außenmantel wirksamen Schleifbereich zur schleifenden Bearbeitung des Werkstücks und aufweisend einen Schaft zum Einspannen des Werkzeugs in die Spannzange einer Maschine, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper aus Metall gefertigt ist, wobei der Außenmantel des Grundkörpers mit Schleifkörnern versehen ist, die stoffschlüssig auf dem Außenmantel gehalten sind.
Schleifstift nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifkörner durch Löten, insbesondere durch Schmelzlöten, auf dem Außenmantel gehalten sind.
Schleifstift nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifkörner aus Diamant- oder CBN-Körnungen bestehen.
Schleifstift nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifkörner in einer Schicht mittels des BSL Verfahrens („brazed single layer”) auf den Außenmantel aufgebracht sind.
Schleifstift nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper eine kugelförmige oder kegelförmige oder zylindrische Form oder eine Kombination dieser Formen aufweist.
Schleifstift nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper und der Schaft einstückig ausgebildet sind.
Verfahren zur Herstellung eines Schleifstiftes nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper aus Metall im Schleifbereich mit einem Haftmittel versehen wird, dass auf den mit Haftmittel versehenen Außenmantel Schleifkörner, insbesondere Diamant- oder CBN-Schleifkörner, aufgebracht und fixiert werden, dass der mit fixierten Schleifkörnern versehene Schleifbereich mit einem das Lot enthaltenden Schlicker überdeckt wird und dass der Grundkörper in einem Ofen erhitzt werden.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper in dem Ofen gesintert wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifkörner durch einen Streuvorgang auf den Außenmantel aufgebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifkörner durch Eintauchen des Grundkörpers in eine Schüttung aufgebracht werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifkörner in einer vorgegebenen Orientierung auf dem Grundkörper aufgebracht werden.
Verwendung eines Schleifstiftes nach einem der vorherigen Ansprüche zum Schleifen von Werkstücken aus Metallguss, insbesondere Stahlguss, Grauguss oder Sphäroguss, wobei das Werkzeug in eine Freihandmaschine oder eine stationäre Maschine eingespannt ist.
Verwendung eines Schleifstiftes nach einem der vorherigen Ansprüche zum Schruppschleifen, zum Schlichtschleifen oder zum Feinschleifen von Werkstücken aus Metallguss, insbesondere Stahlguss, Grauguss oder Sphäroguss.