DE102012023688A1

DE102012023688A1 - Geometrisch bestimmtes Schleifkorn, Verfahren zur Herstellung derartiger Schleifkörner und deren Verwendung in einer Schleifscheibe oder in einem Schleifmittel auf Unterlage

Info

Publication number: DE102012023688A1
Application number: DE201210023688
Authority: DE
Inventors: Stefan Lösel; Volker Adasch
Original assignee: DRONCO AG
Current assignee: DRONCO GMBH, DE
Priority date: 2012-10-14
Filing date: 2012-12-06
Publication date: 2014-04-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schleifkorn (30, 32, 34, 36, 38) mit einer geometrisch bestimmten Form mit wenigstens drei potenziell als Schneidkanten (42, 44) wirksamen, wenigstens eine Fläche (40) des Schleifkorns (30, 32, 34, 36, 38) begrenzenden Kanten. Zur Verbesserung der Schneidleistung und Erhöhung der Standzeit einer Schleifscheibe ist vorgesehen, dass zumindest in einer Fläche (40) des Schleifkorns (30, 32, 34, 36, 38) zumindest eine weitere Schneidkante (42, 44) ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Schleifkorns und dessen bevorzugte Verwendung.

Description

Gegenstand der Erfindung
Die Erfindung betrifft geometrisch bestimmte Schleifkörner, ein Verfahren zur Herstellung derartiger Schleifkörner und deren Verwendung in einer Schleifscheibe oder in einem Schleifmittel auf Unterlage (Schleifband, Schleifpapier).
Stand der Technik
Schleifscheiben gehören zu den Werkzeugen zum spanabhebenden Bearbeiten von Werkstücken mit einer Vielzahl von geometrisch unbestimmten Schneiden, die an in einer Trägermatrix gebundenen, geometrisch unbestimmten Schleifkörnern mehr oder weniger zufällig ausgebildet sind. Wenn in dieser Anmeldung von einer Schleifscheibe gesprochen wird, versteht der Fachmann darunter nicht nur Schleifscheiben, sondern auch Schruppscheiben und Trennscheiben.
Vorzugsweise wird die Schleifscheibe in einem zentralen Koppelbereich, in dem typischerweise ein Stahlring, eine Halterung oder einfach ein Loch vorgesehen ist, auf einer Spindel oder Antriebswelle einer tragbaren oder auch einer fest installierten Schleifmaschine befestigt. Eine zwischen dem Koppelbereich und dem eigentlichen Schleifkörper angeordnete Nabe wird auch als „Stammblatt” bezeichnet. Die Schleifscheibe kann auch aus einem einzigen Schleifkörper ohne Stammblatt gefertigt sein, wie dies bei kunstharzgebundenen Schleifscheiben üblich ist.
Bei der Bearbeitung führt die Schleifscheibe eine rotierende Hauptbewegung um eine durch den zentralen Koppelbereich verlaufende Drehachse aus.
Schleifscheiben werden neben der geometrischen Ausbildung und den Hauptabmessungen durch das Schleifmittel (Schleifkorn), dessen Körnung, Härtegrad, Gefüge und Bindung gekennzeichnet.
Beim Schleifen trennen die auf der Arbeitsfläche der Schleifscheibe verteilten, an den Schleifkörnern zufällig ausgebildeten, geometrisch unbestimmten Schneiden mit sehr hoher Geschwindigkeit eine große Anzahl kleiner Späne von der Werkstückoberfläche ab. Dabei können Schleifbereiche oder Schleifflächen außerhalb des Koppelbereichs an einer Flachseite senkrecht oder schräg zur Drehachse und/oder an einer Schmalseite am Umfang der Schleifscheibe, Schrupp- oder Trennscheibe angeordnet sein. Beim Schleifen mit der Umfangsfläche kann die Schleifscheibe insbesondere zum Trennen eingesetzt werden und wird dann auch Trennscheibe genannt.
Bekannte Schleifscheiben werden beispielsweise dadurch hergestellt, dass zur Bildung eines Schleifkörpers Schleifkörner in eine Trägermatrix eingebettet werden, die beispielsweise aus Kunststoff, insbesondere Kunstharz, z. B. mit Korund als Schleifmaterial, aus Keramik oder auch aus Metall oder einer Metalllegierung, z. B. mit Diamant als Schleifmaterial, besteht.
Die Schleifscheibe wird beim Spanabnahmeprozess mechanisch, thermisch und chemisch beansprucht. Die eingebrachte mechanische Energie wird in Wärme umgesetzt, die in das Werkstück fließt und dort eine Erhöhung der örtlichen Temperatur bewirkt. Die Materialien der Schleifscheibe sind deshalb in aller Regel hinreichend temperaturbeständig. Kunststoffgebundene, insbesondere kunstharzgebundene Schleifscheiben können durch Kaltpressen und anschließendes Aushärten bei Temperaturen bis 250°C aus Rohlingen hergestellt werden.
Nach Abnutzung einer Schneide durch entsprechenden Materialabtrag wird das entsprechende Schleifkorn bei weiterer Beanspruchung irgendwann aus der Trägermatrix herausgelöst, wodurch frische Schneidkanten an dann neu an die Oberfläche der Schleifscheibe gelangenden Schleifkörnern für den weiteren Schleif-, Schrupp- oder Trennprozess wirksam werden. Durch ein häufiges Herausreißen stumpf gewordenen Schleifkörner verbessert sich zwar kurzzeitig die Schnittigkeit einer solchen Schleifscheibe. Gleichzeitig vermindert sich aber auch durch vorschnelle Abnutzung deren Standzeit. Geometrisch unbestimmte Schleifkörner weisen somit den Nachteil auf, dass sie über eine unbestimmte Zahl von Schneidkanten unterschiedlicher Form und Länge verfügen, die zu einem schnellen Verschleiß neigen.
Aus der GB 986 847 A sind Schleifkörner mit einer definierten geometrischen Form, beispielsweise als Pyramiden oder Oktaeder, bekannt. Derartige geometrische definierte Schleifkörner weisen eine definierte Anzahl von exakt ausgebildeten geometrisch bestimmten Schneiden auf.
Aufgabe
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schleifkörner und damit bestückte Schleifscheiben oder Schleifmittel auf Unterlage (Schleifband, Schleifpapier) zu schaffen, die eine hohe Schleif- oder Schnittleistung bei einer gleichzeitig verbesserten Standzeit ermöglichen. Aufgabe der Erfindung ist auch die Angabe von Verfahren zur Herstellung derartiger Schleifkörner und einer bevorzugten Verwendung.
Lösung
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch Schleifkörner mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 10 bis 12 gelöst. Eine bevorzugte Verwendung ist im Anspruch 13 angegeben. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den jeweils darauf bezogenen Unteransprüchen angegeben.
Durch die erfindungsgemäße Ausstattung eines geometrisch bestimmten Schleifkorns mit wenigstens einer zusätzlichen Schneidkante, die in wenigstens einer Fläche des Schleifkorns ausgebildet ist, erhöhen sich die Schnittleistung und die Standzeit eines derartigen Schleifkorns und einer damit bestückten Schleifscheibe.
Das geometrisch bestimmte Schleifkorn weist in einer bevorzugten Ausführung zumindest eine Seitenfläche auf, die von einem Rechteck, einem Quadrat oder einer Raute gebildet wird. Alternativ oder in Kombination dazu ist vorgesehen, dass zumindest eine Seitenfläche der geometrisch bestimmten Form von einem Dreieck, einem Trapez oder einem insbesondere regelmäßigen n-Eck gebildet wird.
Die zumindest eine weitere Schneidkante des erfindungsgemäßen Schleifkorns wird bevorzugt durch eine Kante einer im Querschnitt dreieckigen, rechteckigen oder trapezförmigen Nut gebildet.
Die wenigsten eine weitere Schneidkante kann dabei gemäß einer ersten vorteilhaften Variante parallel zu einer Seitenkante der Fläche des Schleifkorns, in der sie sich befindet, angeordnet sein. Durch die Parallelität der Kanten ist eine besonders einfache Herstellung des Schleifkorns einschließlich der in dessen Seitenflächen ausgebildeten Längsnuten in einem Extrusions- oder Strangpressverfahren möglich.
Optional oder ergänzend dazu kann die zumindest eine weitere Schneidkante aber auch unter einem Winkel zu einer Seitenkante der Fläche des Schleifkorns angeordnet sein, in der sie sich befindet.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, die zumindest eine weitere Schneidkante von wenigstens einer anderen zusätzlichen Schneidkante gekreuzt oder unter einem Winkel geschnitten wird.
Ein erfindungsgemäßes Schleifkorn weist besonders bevorzugt hoch abrasive Bestandteile aus verschmolzenem Aluminiumoxid (Al2O3), aus keramischem Aluminiumoxid (Al2O3), aus weißem verschmolzenem Aluminiumoxid (Al2O3), aus wärmebehandeltem Aluminiumoxid (Al2O3), aus braunem verschmolzenem Aluminiumoxid (Al2O3), aus Siliciumoxid (SiO2), aus Siliciumcarbid (SiC), grünem Siliciumcarbid (SiC), aus Borcarbid (B4C), aus Titancarbid (TiC), aus Zirkonaluminiumoxid, aus Cerdioxid (CeO2), aus Granat, aus Korund (Al2O3), aus einem Hartmetall, wie Wolfram-Carbid (WC), aus Zirkondioxid (ZrO2), aus anderen oxidischen, silikatischen oder nicht-oxidischen keramischen Werkstoffen oder aus einer Mischung wenigsten zweier dieser Bestandteile auf, wobei die Mischung optional durch einen Anteil von Schleifkörnern aus Diamant mit wenigstens einem dieser Bestandteile gebildet ist oder als weiteren Bestandteil einen Anteil von Schleifkörnern aus Diamant aufweist.
Ein erfindungsgemäßes Schleifkorn weist weiterhin bevorzugt zumindest temporär wenigstens ein unter Druck und/oder Strahlungsenergie und/oder thermischer Energie aushärtbares Bindemittel oder einen Bindemittel-Vorläufer auf, welche aus zumindest einer der Gruppen der Kunstharze, der keramischen Bindemittel und/oder der metallischen Bindemittel gewählt ist.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifkorns mit verbesserter Schnittleistung und Standzeit sieht vor, dass eine Mischung aus abrasiven Bestandteilen und wenigstens einem Bindemittel oder einem Bindemittel-Vorläufer in ein formgebendes Werkzeug gebracht wird, das dem Schleifkorn zumindest zweidimensional die gewünschte geometrische Form einschließlich der zumindest einen weiteren Schneidkante aufprägt.
Das formgebende Werkzeug wird dabei besonders bevorzugt von einer Matrize eines Extrusions- oder Strangpresswerkzeugs, von wenigsten zwei zusammenwirkenden ebenen oder walzenförmigen Presswerkzeugen mit entsprechend der Form des Schleifkorns und der zusätzlichen Schneidkanten ausgebildeten Formvertiefungen oder von wenigstens einer Gussform gebildet.
Ein weiterer vorteilhafter Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Schleifkorn im formgebenden Werkzeug und/oder unmittelbar nach dem Austreten aus dem formgebenden Werkzeug einer Energieeinwirkung von Druck und/oder Strahlungsenergie und/oder thermischer Energie ausgesetzt wird. Bei einer Erzeugung durch einen Extrusions- oder Strangpressprozess werden bevorzugt vor dieser Energieeinwirkung das Aufprägen weiterer Schneidkanten und das Abtrennen der einzelnen Schleifkörner vom Pressstrang vorgenommen. Durch die Energieeinwirkung erfolgt zumindest eine Vorhärtung der Schleifkörner, die diese aus einem „grünen” Rohzustand bei oder nach der Formgebung in einen stabilen Zustand überführt, der eine weitere Handhabung ohne eine Gefahr einer Beschädigung der erzeugten Schleifkornform oder der Schneidkanten ermöglicht.
Bevorzugt werden die Schleifkörner dann anschließend vor der endgültigen bevorzugten Verwendung in Schleifscheiben, Schleifbändern oder Schleifpapieren wenigstens einer weiteren Energieeinwirkung, insbesondere durch Strahlungsenergie und/oder thermische Energie ausgesetzt, um diese abschließend auszuhärten.
Bei der bevorzugten Verwendung der Schleifkörner werden diese mit einer Kunstharzbindung, einer keramischen Bindung und/oder einer metallischen Bindung zu einem entsprechenden Schleifkörper geformt.
Der Werkstoff der Kunstharzbindung besteht bevorzugt aus Phenolharz, einem Phenolharzderivat oder allgemein einem Duromer oder einer Mischung aus einem Duromer oder einem Elastomer oder einem Thermoplast. Als weitere Optionen für eine Kunstharzbindung sind Polyesterharze, Phenol-Formaldehyd-Harze, Epoxidharze oder Acrylatharze möglich. Zur Einstellung gezielter Dämpfungseigenschaften kann eine Kunstharz-Matrix auch mit Elastomeranteilen oder zwischengelagerten Elastomerschichten verbunden sein.
Der keramische Werkstoff des Bindungs-Materials besteht bevorzugt aus Siliciumcarbid (SiC), aus Siliciumnitrid (Si3N4), aus Nitriden, wie Aluminium-Nitrid (AlN), Titan-Nitrid (TiN) oder Bor-Nitrid (B4N), aus Carbiden, wie Wolfram-Carbid (WC) oder Titan-Carbid (TiC), aus Carbonfasern, aus Zirkon-Dioxid (ZrO2) mit den Varianten teilstabilisiertes Zirkoniumoxid (PSZ) oder Zirkonoxidverstärktes Aluminiumoxid (ZTA), aus Aluminiumtitanat (Al2TiO5), aus Korund (Al2O3), aus Zeolithen oder aus einer Mischung wenigstens zweier dieser Bestandteile. Das keramische Bindemittel ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus kristallinem keramischem Bindemittel, nichtkristallinem keramischem Bindemittel und Kombinationen davon besteht, wobei das kristalline keramische Bindemittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, Titanoxid, Zirkoniumoxid, Aluminiumoxid-Zirkonoxid, Alumosilikat, Magnesiumaluminat, Magnesiumsilikat, Borcarbid, Siliciumcarbid, Silicium-Aluminium-Oxynitrid, Titancarbid, Bornitrid, Siliciumnitrid, Siliciumoxynitrid, Aluminiumnitrid, Titanborid, Calciumphosphat und Kombinationen davon besteht. Das das nicht-kristalline keramische Bindemittel ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus verschmolzenem Siliciumdioxid, Alkalisilikatglas, Erdalkalisilikatglas, Bleisilikatglas, Borsilikatglas, Aluminosilikatglas, Aluminophosphatglas und Kombinationen davon besteht. In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das keramische Bindemittel eine Kombination aus kristallinem keramischem Bindemittel und nichtkristallinem keramischem Bindemittel und ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Lithiumaluminosilikatglaskeramik, Magnesiumaluminosilikatglaskeramik, Fluorglimmersilikatglaskeramik, Porzellan, Steingut, Steinzeug und Kombinationen davon besteht.
Der metallische Werkstoff des Bindungs-Materials besteht bevorzugt aus Eisen, aus Cobalt, aus Nickel, aus einer Kupfer-/Zinn-Legierung (Bronze), aus einer Kupfer-/Zink-Legierung (Messing) oder aus einer Mischung wenigstens zweier dieser Bestandteile.
Durch eine Verwendung von hochabrasiven Schleifkörnern mit einer thermischen Stabilität oberhalb der thermischen Stabilität von Diamant-Schleifkörnern in Verbindung mit einer Bindungs-Matrix, die sich aus wenigstens einem metallischen Werkstoff und aus wenigstens einem keramischen Werkstoff zusammensetzt, wird unter Verwendung der erfindungsgemäßen Schleifkörner eine Schleifscheibe geschaffen, die thermisch stabil ist und sehr gute Schleif- bzw. Trennleistungen ermöglicht. Schleifkörner und Bindungs-Matrix bilden gemeinsam den Schleifkörper der Schleifscheibe, wobei dieser optional noch zusätzliche Gewebeeinlagen oder Faser-Einlagen aufweisen kann.
Ein zumindest teilweiser Ersatz von Diamanten durch ein hochabrasives Schleifkorn mit einer thermischen Stabilität oberhalb der thermischen Stabilität von Diamant-Schleifkörnern bewirkt, dass das Schleifkorn thermisch weniger abbaut und nicht mehr in dem Maße mit Eisen reagiert, wie dies bei Diamant der Fall ist. Ein bevorzugt geeignetes Schleifkorn wird hierbei aus kubischem Bor-Nitrid (CBN), aus Siliciumcarbid (SiC), aus Korund (Al₂O₃), aus einem Hartmetall, wie Wolfram-Carbid (WC), oder aus einer Mischung wenigstens zweier dieser Bestandteile gebildet. Optional kann die Mischung mit wenigstens einem der vorstehend genannten Materialien auch durch einen Anteil von Diamant-Schleifkörpern gebildet oder ergänzt werden.
Eine erhöhte thermische Stabilität gegenüber einer reinen Metallbindung wird durch den zumindest teilweisen Ersatz der Metallbindung durch keramische Stoffe erreicht. Durch den Einsatz von keramischen Materialien kann gleichzeitig die Sprödigkeit der Bindung soweit erhöht werden, so dass die Bindung – abhängig vom zu bearbeiteten Material – im gleichen Maße wie das Schneidkorn abnutzt, und auf diese Weise eine optimale Freilegung neuer Schneidkanten und unverbrauchten Schneidkorns erfolgt.
Der metallische Anteil in der Bindung soll dazu beitragen, das Schneidkorn und die keramischen Hilfsstoffe optimal zu benetzen, in der Bindung festzuhalten, und einen frühzeitigen Kornausbruch zu verhindern. Eine erhöhte thermische und mechanische Stabilität kann auch durch den Einsatz geeigneter Mengen von Hartmetallen (z. B. WC/Co) erreicht werden.
Durch Variation der verwendeten Anteile von keramischen Materialien und von metallischen Werkstoffen des Bindungs-Materials können gezielt bestimmte physikalische Eigenschaften erzeugt werden, wie beispielsweise dessen Festigkeit, Zähigkeit, Biegsamkeit und Elastizität, dessen Feder- und Dämpfungsverhalten, dessen thermische Beständigkeit, elektrische Leitfähigkeit oder dessen Entflammbarkeit.
Zur Definition des Begriffes Schleifkorn sei noch folgendes angemerkt: Im Schleifmittelbereich ist die Schleifkörngröße über sogenannte Kornnummern definiert. Die Kornnummer P12 repräsentiert das größte Schleifkorn mit einer mittleren Korngröße bis 2000 μm, die Kornnummer P1200 das kleinste Schleifkorn, mit einer mittleren Körngröße von 15 μm. Zwischen diesen beiden Extremen gibt es eine Vielzahl weiterer Abstufungen. Je nach Schleifanwendung werden bestimmte Korngrößen eingesetzt, die die gewünschte Abrasivität bewirken. Entscheidend für den Grad der Abrasivität ist die somit Größe, aber auch die chemisch-physikalische Zusammensetzung des Schleifkorns, die Kennwerte wie Härte, Festigkeit oder Zähigkeit beeinflusst. So kann das Schleifkorn beispielsweise aus einem Aluminiumoxid-Pulver und einem keramischen Bindemittel bestehen, welche über ein Formgebungsverfahren zu einem Schleifkorn mit geometrisch bestimmter Form und definierter Größe verarbeitet werden.
Vorzugsweise umfasst eine für eine bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Schleifkörner vorgesehene Schleifscheibe einen zentralen Koppelbereich zum Ankoppeln an einen Drehantrieb eines Werkzeugs, beispielsweise eines Winkelschleifers (im Fachjargon häufig auch vereinfacht als „Flex” bezeichnet). Die durch den Koppelbereich verlaufende Drehachse definiert die Axialrichtung der Schleifscheibe. Die Schleifscheibe erstreckt sich im Wesentlichen in einer Ebene senkrecht zur Drehachse. An den Koppelbereich kann sich nach außen entweder unmittelbar der Schleifkörper oder alternativ zunächst eine zwischen dem Koppelbereich und dem Schleifkörper angeordnete Nabe aus einem bevorzugt metallischen Werkstoff anschließen, deren Durchmesser etwa 50%–70% des gesamten Durchmessers der Schleifscheibe beträgt. Die Nabe weist bevorzugt wenigstens eine Lochung zur Verbesserung der Wärmeabfuhr auf.
Bevorzugt ist in wenigstens eine der Schichten des Schleifkörpers eine Einlage aus einem Gewebe, einem Gelege, einem Vlies, einer Pulpe und/oder aus einer losen Schüttung aus Kurzfasern eingebettet. Die Einlage kann bevorzugt von einem Fasermaterial gebildet sein. Das Gewebematerial oder Fasermaterial der Einlage ist bevorzugt aus wenigstens einer der Gruppen der Glasfasern, der Nylonfasern, der Polyesterfasern, der Kohlefasern, der Viskosefasern, der Aramidfasern, der Metallfasern und/oder anderer Fasern, wie Korund-, SEC-Fasern oder Fasern mit mineralischem Basalt oder Steinwolle gebildet. Optional kann zur Schwingungsdämpfung auch wenigstens eine Schicht oder wenigstens ein Segment oder Sektor aus einem Elastomer als Einlage in die Schleifscheibe eingebettet sein, so wie dies aus der DE 10 2011 008 044 A1 bekannt ist.
Für die Herstellung der Schleifscheibe kommen unterschiedliche Verfahren in Betracht. Dabei können die Schleifkörner mit dem Bindungsmaterial bzw. den verschiedenen Komponenten des Bindungsmaterials zu einem Granulat vermischt und mit den Gewebe- oder Fasereinlagen vorzugsweise abwechselnd schichtweise in eine Form eingebracht werden. Die Verbindung erfolgt durch eine Einwirkung von Druck und eine gleichzeitige und/oder anschließende Wärmebehandlung und/oder Strahleneinwirkung.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Dabei wird auf die Zeichnungen Bezug genommen. Diese zeigen jeweils in schematischer Darstellung in
1 eine perspektivische Ansicht einer Schleifscheibe in einer ersten Ausführungsform mit einem an den Koppelbereich anschließenden Stammblatt (Nabe),
2 eine perspektivische Teilschnitt-Ansicht einer Schleifscheibe mit einem unmittelbar an den Koppelbereich anschließenden vollflächigen Schleifkörper,
3 eine perspektivische vergrößerte Ansicht eines quadratischen Schleifkorns,
4 eine perspektivische vergrößerte Ansicht eines Schleifkorns in Form eines Quaders,
5 eine perspektivische vergrößerte Ansicht eines Schleifkorns in Form eines dreiseitigen Prismas,
6 eine perspektivische vergrößerte Ansicht eines Schleifkorns in Form eines sechsseitigen Prismas,
7 eine perspektivische vergrößerte Ansicht eines Schleifkorns in Form einer Pyramide,
8 eine perspektivische vergrößerte Ansicht eines Schleifkorns in Form eines Oktaeders,
9 eine schematische Ansicht eines Teilbereichs eines Schleifkorns mit zusätzlichen Schneidkanten an einer im Querschnitt dreieckigen Nut,
10 eine schematische Ansicht eines Teilbereichs eines Schleifkorns mit zusätzlichen Schneidkanten an einer im Querschnitt rechteckigen Nut,
11 eine schematische Ansicht eines Teilbereichs eines Schleifkorns mit zusätzlichen Schneidkanten an einer im Querschnitt trapezförmigen Nut,
12 eine schematische Ansicht eines Teilbereichs eines Schleifkorns mit zusätzlichen Schneidkanten an einer im Querschnitt trapezförmigen hinterschnittenen Nut,
13 eine schematische Ansicht einer Strangpress-Vorrichtung zur Herstellung von Schleifkörnern,
14 eine schematische Ansicht einer Walzenförmigen Press-Vorrichtung zur Herstellung von Schleifkörnern,
15 eine schematische Ansicht einer Stempelartigen Press-Vorrichtung zur Herstellung von Schleifkörnern, und in
16 eine schematische vergrößerte Ansicht eines mit erfindungsgemäßen Schleifkörnern versehenen Schleifbandes.
Einander entsprechende Teile sind in den verschiedenen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Eine Schleifscheibe 10, die eine Schleifscheibe und/oder Trennscheibe und/oder Schruppscheibe ist, die insbesondere zum abrasiven Abtrag dient, weist in der Mitte einen zentralen Koppelbereich 12 auf, der zum Ankoppeln an eine in den Figuren nicht dargestellte Abtriebswelle eines Drehantriebs zum Drehen der Schleifscheibe 10 um eine durch den Koppelbereich 12 verlaufende Drehachse 14 dient.
Der Koppelbereich 12 kann im einfachsten Fall von einer Bohrung gebildet sein, so wie dies in den 1 und 2 dargestellt ist. Alternativ kann im Koppelbereich 12 auch ein nicht dargestellter Trägerring eingebracht sein, der im Querschnitt U-förmig ist und insbesondere aus Metall ausgebildet sein kann. Der Trägerring kann dabei aus einem oberen und einem unteren Teilring zusammengesetzt sein, die vorzugsweise miteinander verbunden, insbesondere gegeneinander verpresst sind. Gemäß einer weiteren Alternative kann der Trägerring auch im Querschnitt L-förmig ausgebildet sein, so dass bevorzugt eine Fixierung in Radialrichtung nur an der Oberseite oder an der Unterseite der Schleifscheibe 10 erfolgt.
In 1 ist eine Schleifscheibe 10 schematisch in ihrem Aufbau in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. In 1 ist die Schleifscheibe 10 anschließend an den von einer Bohrung gebildeten Koppelbereich 12 von einer auch als Stammblatt bezeichneten Nabe 16 gebildet. Die Nabe 16 besteht bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff und kann zur verbesserten Wärmeabfuhr mit wenigstens einer nicht dargestellten Lochung versehen sein.
Die Löcher der Lochung sind zur Vermeidung von Unwuchten symmetrisch zur Drehachse 14 und gleichmäßig über den Umfang der Nabe 16 verteilt angeordnet. Dabei können pfeilförmige Lochungen gleichzeitig die bei der Montage einzuhaltende Drehrichtung der Schleifscheibe 10 angeben, die jedoch darüber hinaus auch durch die Lage eines in 2 angedeuteten, bei der Herstellung mit angebrachten Etiketts 26 vom Hersteller vorgegeben wird.
Die Schleifscheibe 10 gemäß 1 weist radial nach außen an die Nabe 16 anschließend einen Schleifkörper 18 auf. Dieser Schleifkörper 18 setzt sich aus einer Vielzahl von hochabrasiven Schleifkörnern und einem Bindungs-Material zusammen, die als Granulat zusammengemischt und unter Druck- und Wärmeeinwirkung zum Schleifkörper 18 zusammengepresst werden. Dabei kann der Schleifkörper 18 der Schleifscheibe 10 mit einer im zentralen Bereich angeordneten Nabe 16 eine oder mehrere Gewebe- oder Faser-Einlagen 22 aufweisen, so wie diese beim vollflächigen Schleifkörper 18 gemäß 2 in Verbindung mit den abwechselnd über oder unter einer Gewebe- oder Faser-Einlage 22 angeordneten Schicht 20 aus dem Granulat, bestehend aus den Schleifkörpern und dem Bindungs-Material, dargestellt sind.
Vorzugsweise wird für eine Schleifscheibe 10 gemäß der Erfindung kubisches Bornitrid (CBN), Siliciumcarbid (SiC), Korund (Al₂O₃), ein Hartmetall, wie Wolfram-Carbid (WC) oder eine Mischung wenigstens zweier dieser Bestandteile als Schleifkorn verwendet. Optional kann die Mischung mit wenigstens einem der vorstehend genannten Materialien auch durch einen Anteil von Diamant-Schleifkörpern gebildet oder ergänzt werden.
Eine erhöhte thermische Stabilität gegenüber einer reinen Metallbindung wird für eine Schleifscheibe 10 gemäß der Erfindung bzw. für deren Schleifkörper 18 durch den zumindest teilweisen Ersatz der Metallbindung durch keramische Stoffe erreicht. Durch den Einsatz von keramischen Materialien wird gleichzeitig die Sprödigkeit des Bindungs-Materials soweit erhöht, dass das Bindungs-Material – abhängig vom zu bearbeiteten Material – im gleichen Maße wie das Schneidkorn abnutzt, und auf diese Weise eine optimale Freilegung neuer Schneidkanten und unverbrauchten Schneidkorns erfolgt.
Der keramische Werkstoff des Bindungs-Materials besteht bevorzugt aus Siliciumcarbid (SiC), aus Siliciumnitrid (Si₃N₄), aus Nitriden, wie Aluminium-Nitrid (AlN), Titan-Nitrid (TiN) oder Bor-Nitrid (B₄N), aus Carbiden, wie Wolfram-Carbid (WC) oder Titan-Carbid (TiC), aus Carbonfasern, aus Zirkon-Dioxid (ZrO₂) mit den Varianten teilstabilisiertes Zirkoniumoxid (PSZ) oder Zirkonoxidverstärktes Aluminiumoxid (ZTA), aus Aluminiumtitanat (Al₂TiO₅), aus Korund (Al₂O₃), aus Zeolithen oder aus einer Mischung wenigstens zweier dieser Bestandteile.
Zirkoniumoxid – umgangssprachlich Zirkonoxid – hat in den letzten Jahren zunehmende Bedeutung erlangt wegen

• hoher Bruchzähigkeit
• höchster Biegebruch- und Zugfestigkeit
• hoher Verschleißbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit
• Wärmedehnung ähnlich Gusseisen

Zirkoniumoxid tritt in drei temperaturabhängigen Kristallmodifikationen auf:

• monoklin bis 1000°C
• tetragonal 1000 bis 2350°C
• kubisch oberhalb 2350°C

Die Phasenumwandlung tetragonal → monoklin während der Abkühlung im Herstellungsprozess geht mit einer Volumenzunahme einher, wodurch die Gefahr der Rissbildung im Werkstück und dessen Zerstörung besteht. Daher ist man bestrebt, die kubische und die tetragonale Phase zu stabilisieren.
Um die kubische Kristallmodifikation zu stabilisieren, müssen dem ZrO2 Stabilisatoren in Form von Magnesiumoxid (MgO), Calciumoxid (CaO) oder Yttriumoxid (Y2O3) zugesetzt werden. Gegebenenfalls können auch Ceroxid (CeO2), Scandiumoxid (ScO3) oder Ytterbiumoxid (YbO3) als Stabilisatoren zugegeben werden.
Bei vollstabilisiertem Zirkoniumoxid (FSZ – fully stabilized zirconia) bleibt durch den Einbau von Fremdoxiden in das Kristallgitter die kubische Hochtemperaturstruktur auch nach dem Abkühlen erhalten. Der für den technischen Einsatz störende Volumensprung findet beim FSZ nicht statt.
Das teilstabilisierte Zirkoniumoxid (PSZ – partly stabilized zirconia) hat große technische Bedeutung. Hier liegt bei Raumtemperatur eine grobe kubische Phase mit tetragonalen Bereichen vor, die durch geeignete Prozessführung oder Anlassprozesse in ihrem Zustand metastabil erhalten wird. Dadurch wird eine Umwandlung in die monokline Phase verhindert und das Gefüge „vorgespannt”, was mit einer Festigkeits- und Zähigkeitssteigerung verbunden ist.
Beim polykristallinen tetragonalen Zirkoniumoxid (TZP – tetragonal zirconia polycrystal) wird durch die Verwendung von extrem feinen Ausgangspulvern und Anwendung von niedrigen Sintertemperaturen ein sehr feinkörniges Gefüge erreicht. Dieses Material zeichnet sich wegen seines extrem feinen Gefüges (Korngröße < 100 μm) und der metastabilen tetragonalen Struktur durch außerordentlich hohe mechanische Festigkeit aus.
Siliciumcarbid (SiC) mit den Varianten flüssigphasengesintertes Siliciumcarbid (LPSIC), gesintertes Siliciumcarbid (SSIC), reaktionsgebundenes siliciuminfiltriertes Siliciumcarbid (SISIC), rekristallisiertes Siliciumcarbid (RSIC), nitrid- bzw. oxynitridgebundenes Siliciumcarbid (NSIC),
Siliciumnitrid Si₃N₄) mit den Varianten niederdruckgesintertes Siliciumnitrid SSN, gasdruckgesinterte Siliciumnitrid (GPSSN), heiß gepresstes Siliciumnitrid (HPSN), heiß isostatisch gepresstes Siliciumnitrid (HIPSN); reaktionsgebundenes Siliciumnitrid (RBSN), Bornitrid (BN), Aluminiumnitrid (AlN), aus Siliciumaluminiumoxinitriden (SIALONe),
Für das Schruppen ist Siliziumnitrid (Si₃N₄) am besten geeignet, für das Schlichten dagegen eher ein Zirkonoxidverstärktes Aluminiumoxid (ZTA). Die mikroskopische Betrachtung der keramischen Gefüge gibt weitere Hinweise auf die Eigenschaften der Werkstoffe. Die hohe Biegebruchfestigkeit und Zähigkeit des Si₃N₄-Werkstoffs kann aus der nadelförmigen Ausbildung der Körner abgeleitet werden. Der homogene Verbund des Al₂O₃ mit dem fein verteilten ZrO₂ gibt dem Material die hohe Härte des Al₂O₃ bei verbesserter Zähigkeit durch die Umwandlungsverstärkung des Zirkonoxids.
Als keramisches Material für das Bindungs-Material sind auch Glas-Hohlkugeln oder Blähglasgranulat mit einem Durchmesser von etwa 40/1000 mm geeignet.
Der keramische und der metallische Anteil des Bindungsmaterials wird mit den Schleifkörnern trocken vorgemischt, anschließend mit einem Bindemittel, wie einem Kleber, bevorzugt einem auf Alkoholbasis löslichen Kleber versehen und über unterschiedliche mögliche Granulierungsverfahren zu einem Granulat verarbeitet, wobei das in Verbindung mit den keramischen und metallischen Anteilen des Bindungsmaterials und den Schleifkörnern entstehende Granulat in einem rieselfähigen Zustand bleiben soll.
Der metallische Anteil im Bindungs-Material trägt dazu bei, das Schneidkorn und die keramischen Hilfsstoffe optimal zu benetzen, in der Bindung festzuhalten, und einen frühzeitigen Kornausbruch zu verhindern. Eine erhöhte thermische und mechanische Stabilität kann optional auch durch den Einsatz geeigneter Mengen von Hartmetallen (z. B. WC/Co) erreicht werden.
Der metallische Werkstoff des Bindungs-Materials besteht bevorzugt aus Eisen, aus Cobalt, aus Nickel, aus einer Kupfer-/Zinn-Legierung (Bronze), aus einer Kupfer-/Zink-Legierung (Messing) oder aus einer Mischung wenigstens zweier dieser Bestandteile.
Durch Variation der verwendeten Anteile von keramischen Materialien und von metallischen Werkstoffen des Bindungs-Materials können gezielt bestimmte physikalische Eigenschaften des Schleifkörpers 18 erzeugt werden, wie beispielsweise dessen Festigkeit, Zähigkeit, Biegsamkeit und Elastizität, dessen Feder- und Dämpfungsverhalten, dessen thermische Beständigkeit, elektrische Leitfähigkeit oder dessen Entflammbarkeit.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Schleifscheibe 10 werden bei einem vollflächigen Schleifkörper 18 gemäß 2 die Schichten 20 aus der Mischung aus Schleifkörnern und Bindungs-Material und die vorzugsweise zwei bis vier Gewebe- oder Faser-Einlagen 22 wechselweise in eine Form gegeben. Gegebenenfalls werden im Koppelbereich 12 zuvor noch der bzw. die nicht dargestellten Trägerringe eingelegt. Es erfolgt dann eine Verpressung der Schichten 20 und Einlagen 22 zur Schleifscheibe 10 mit einem Druck von vorzugsweise mehr als 200 bar für eine Dauer von etwa 5 Sekunden. Anschließend oder gleichzeitig wird die Schleifscheibe 10 einer Wärmebehandlung ausgesetzt. Diese kann beispielsweise in einem Ofen bei einer Temperatur von etwa 300–600°C erfolgen, wobei die Dauer der Wärmebehandlung mehrere Stunden betragen kann. Begleitend oder alternativ zur Wärmebehandlung ist auch eine Behandlung der Schleifscheibe 10 mit einer energiereichen Strahlung, beispielsweise mit Laserstrahlen möglich.
Die Einlage 22 kann aus einem Gewebe, einem Gelege, einem Vlies, einer Pulpe und/oder aus Kurzfasern gebildet sein. Die Einlage 22 kann von einem Fasermaterial gebildet sein. Das Gewebematerial oder Fasermaterial der Einlagen 22 wird bevorzugt aus wenigstens einer der Gruppen der Glasfasern, der Nylonfasern, der Polyesterfasern, der Kohlefasern, der Viskosefasern, der Aramidfasern, Siliciumcarbid-(SiC-)Fasern und/oder der Metallfasern gebildet.
Auch die kranzförmigen Schleifkörper 18 der Schleifscheiben 10 gemäß 1 kann gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren zunächst separat gepresst und wärmebehandelt werden. Eine Verbindung mit den Naben 16 erfolgt dann bevorzugt entweder durch Laserschweißen, durch Hartlöten oder durch Aufschrumpfen, wobei beim Aufschrumpfen nach dem Aufheizen des Rohlings des kranzförmigen Schleifkörpers 18 die kalte Nabe 16 in dessen inneren Durchmesser eingefügt wird und beide gemeinsam abkühlen.
Zur Verbesserung der Schnittleistung und zur Erhöhung der Standzeit einer Schleifscheibe 10 werden für diese die im Folgenden anhand der 3 bis 13 beschriebenen Schleifkörner 30 bis 38 verwendet.
In 3 ist ein kubisches (würfelförmiges) Schleifkorn 30 gezeigt, das über sechs Flächen 40 verfügt, deren begrenzende zwölf Kanten alle potenzielle Schneidkanten 42 bzw. 44 des Schleifkorns 30 bilden. Um die Anzahl der Schneidkanten zu erhöhen, ist in wenigstens einer, bevorzugt in mehreren der Flächen 40 wenigstens eine weitere Schneidkante 46 bzw. 48 vorgesehen. Die weiteren Schneidkanten 46 bzw. 48 sind an den Kanten von Einschnitten oder Nuten 50 vorgesehen, die in wenigstens einer der Flächen 40 ausgebildet sind.
Die Nuten 50 können, wie auf der rechten Seitenfläche 40 (und gestrichelt auf der linken, verdeckten Seitenfläche 40) des kubischen Schleifkorns 30 parallel zu den Seitenkanten 42 bzw. 44 der Flächen 40 angeordnet sein. Die Nuten 50 können aber auch, wie auf der vorderen Fläche 40 des kubischen Schleifkorns 30 in 3 gezeigt, unter einem Winkel – hier 45° – zu den Seitenkanten 42 bzw. 44 angeordnet sein und dabei auch andere Nuten 50 berühren oder schneiden.
Wie noch deutlicher an den 9 bis 12 zu sehen ist, können die Nuten 50 als Nuten 52, 54, 56, 58 verschiedene Querschnitte aufweisen. Die in 9 dargestellten Nut 52 weist einen dreieckförmigen Querschnitt auf. Die in 10 dargestellte Nut 54 weist einen rechteckigen Querschnitt auf. Die in 10 dargestellte Nut 56 weist einen trapezförmigen Querschnitt auf, wobei sich die schrägen Seitenflächen nach außen erweitern. Die in 12 dargestellte Nut 58 zeigt dagegen einen trapezförmigen bzw. Schwalbenschwanz-förmigen Querschnitt mit einer hinterschnittenen Form auf. Derartige Nuten 58 lassen sich durch Extrudieren oder Strangpressen herstellen. Die Seitenkanten 46 bzw. 48 der Nuten 52, 54, 56, 58 bilden dabei zusätzlich zu den in den 9 bis 12 nicht dargestellten Schneidkanten 42 bzw. 44, die die Flächen 40 begrenzten, jeweils weitere Schneidkanten 46 bzw. 48, die für die vorliegende Erfindung wesentlich sind.
In 4 ist ein quaderförmiges Schleifkorn 32 gezeigt, in dessen Flächen 40 jeweils zwei parallel zu den als Schneidkanten wirksamen Seitenkanten 42 bzw. 44 mittig angeordnete, sich unter einem rechten Winkel schneidende Nuten 50 vorgesehen sind, deren begrenzende Kanten jeweils weitere Schneidkanten 46 bzw. 48 bilden.
In 5 weist ein Schleifkorn 34 die Form eines gleichmäßigen geraden dreiseitigen Prismas auf. Die Seitenkanten 42 bzw. 44 wirken auch dort als Schneidkanten. Zusätzlich zu diesen Schneidkanten 42 bzw. 44 sind exemplarisch nur auf der vorderen Fläche 40 des Schleifkorns 34 eine mittig verlaufende Nut 50 parallel zu den Seitenkanten 42 und 2 pfeilförmig auf diese mittig verlaufende Nut 50 zulaufende weitere Nuten 50 vorgesehen, deren begrenzende Kanten jeweils weitere Schneidkanten 46 bzw. 48 bilden.
In 6 ist ein Schleifkorn 35 als sechsseitiges gerades Prisma ausgebildet, dessen die Flächen 40 begrenzende Seitenkanten als Schneidkanten 42 bzw. 44 wirksam sind. Zusätzlich dazu ist exemplarisch nur in der vorderen Fläche 40 eine mittig parallel zu den Seitenkanten 42 verlaufende Nut 50 gezeigt.
In 7 ist ein Schleifkorn 36 als vierseitige Pyramide ausgebildet. In einer der Flächen 40 ist exemplarisch eine zusätzliche Nut 50 dargestellt, deren Seitenkanten ergänzend zu den die Flächen 40 begrenzenden Seitenkanten 42 bzw. 44 der Pyramide zusätzliche Schneidkanten 46 bzw. 48 bilden.
In 8 ist ein Schleifkorn 38 in Form eines Oktaeders ausgebildet. Ergänzend zu den als Schneidkanten 42 bzw. 44 wirksamen, die acht Flächen 40 des Oktaeders begrenzenden Seitenkanten sind exemplarisch in den vier sichtbaren Flächen 40 des Oktaeders mittig zusätzliche Nuten 50 angeordnet.
Generell sei angemerkt, dass die in den 3 bis 8 dargestellten geometrisch bestimmten Schleifkörner 30, 32, 34, 35, 36 und 38 nur exemplarisch zu sehen sind und keine erschöpfende Darstellung aller geometrisch bestimmten Schleifkörner bilden. So sind beispielsweise auch Pyramidenstümpfe, schiefe Prismen, Ikosaeder, Dodekaeder und andere Formen möglich.
Auch die Formen der in den 9 bis 12 dargestellten Nuten 52, 54, 56 und 58 ist nur exemplarisch und nicht erschöpfend zu sehen. So können auch andere Nutformen, wie Halbkreise, Ellipsen, Fünfecke, Sechsecke oder andere Querschnitte für die Nuten 50 vorgesehen sein.
Auch die in den 3 bis 8 dargestellte Anzahl und Anordnung der Nuten 50 ist rein exemplarisch zu sehen. Vorzugsweise sind auf allen Flächen 40 der Schleifkörner 30, 32, 34, 35, 36 und 38 eine oder mehrere zusätzliche Nuten 50 angeordnet, um die Zahl der zusätzlichen Schneidkanten zu erhöhen.
In den 13 bis 15 sind mehrere Varianten für Herstellungsverfahren für die erfindungsgemäßen Schleifkörner und dazu geeignete Werkzeuge schematisch dargestellt.
In 13 ist eine Strangpress-Vorrichtung oder Extrusionsvorrichtung 60 dargestellt, durch deren Matrizen-artige Öffnung 61 eine Schleifkorn-Rohmasse unter hohem Druck heraus gepresst wird. Die Matrizen-artige Öffnung 61 weist dabei exakt die Kontur des in diesem Falle als dreiseitiges Prisma ausgebildeten Schleifkorn-Stranges auf, wobei in allen drei Seitenflächen 40 jeweils eine im Querschnitt dreieckige Nut 52 mit eingeformt wird. In einer Strangpress- oder Extrusionsvorrichtung 60 können mehrere Öffnungen 61 nebeneinander angeordnet sein.
Nach dem Austreten aus der Matrizen-artigen Öffnung 61 sind weitere Nut-prägende Werkzeuge 72 vorgesehen, mittels derer in den noch rohen Schleifkorn-Strang weitere, im Ausführungsbeispiel dreieckförmige Quernuten 52 eingeformt werden. Mittels eines nicht gezeigten Schneidwerkzeugs wird der rohe Schleifkorn-Strang anschließend in gleich lange Schleifkorn-Abschnitte geschnitten, die anschließend beispielsweise auf einem Förderband einer Energiebehandlung in Form von Strahlen oder thermischer Energie ausgesetzt werden, um die erhaltenen geometrisch bestimmten Schleifkörner für die weitere Verarbeitung oder Verwendung auszuhärten.
In 14 sind zwei gegenläufig rotierende Presswalzen 66 bzw. 68 mit einer Anzahl von sich jeweils beim Aufeinandertreffen im gemeinsamen Walzenspalt ergänzenden Formvertiefungen 70 dargestellt. Die noch rohe Schleifkorn-Mischung wird hier von oben in den sich trichterförmig verengenden Walzenspalt gefüllt. Die Vertiefungen 70 nehmen jeweils eine Teilmenge der Schleifkorn-Mischung auf. Durch das Zusammenpressen unter hohem Druck werden in den sich ergänzenden Formhälften der Formvertiefungen 70 gemeinsam geometrisch bestimmte, durch die Form der Formvertiefungen bestimmte Schleifkörper erzeugt, die anschließend ebenfalls eine thermischen Behandlung und/oder einer Strahlenbehandlung zum weiteren Aushärten unterzogen werden. Zusätzliche Nuten 50 werden dabei in wenigstens eine Fläche direkt eingeformt.
In 15 werden geometrisch bestimmte, in diesem Beispiel quaderförmige Schleifkörner 32 zwischen zwei stempelförmigen Presswerkzeugen 62 bzw. 64 durch Pressen erzeugt, wobei gleichzeitig durch Nut-Prägende Werkzeuge an den Seiten zusätzliche Nuten 50 eingeformt werden.
In 16 ist ein vergrößerter Ausschnitt eines Schleifbandes 80 als Beispiel für ein Schleifmittel auf Unterlage dargestellt. Als Schleifmittel auf Unterlage sind auch Schleifpapiere anzusehen. Das Schleifband 80 besteht aus einem Träger 82, der aus einer Bahn oder einem Gewebe aus Kunstfasern, wie beispielsweise Polyethylen (PE), oder aus Naturfasern, wie beispielsweise Baumwolle, oder aus einem Gemisch aus Kunstfasern und Naturfasern gebildet ist. Auf diesen Träger 82 ist eine Bindemittel-Schicht 84 aufgebracht, die beispielsweise aus einem flüssigen Phenolharz mit Additiven und Zuschlagstoffen, wie beispielsweise Fluoriden, Sulfiden oder silikatischen Materialien mit einer Korngröße von beispielsweise etwa 10 μm gebildet wird. In diese Bindemittel-Schicht 84 werden dann die erfindungsgemäßen, hier mit 86 bezeichneten geometrisch definierten Schleifkörner mit zumindest einer in einer ihrer Flächen verlaufenden weiteren Schneidkante in einer gleichmäßigen Streuung aufgebracht. Für dieses gleichmäßige Applizieren der Schleifkörner 86 ist beispielsweise ein elektrostatisches Applikationsverfahren geeignet. Nach dem Applizieren der Schleifkörner 86 wird das Schleifband 80 durch eine Wärmebehandlung in einem Ofen ausgehärtet und ist anschließend gebrauchsfertig. Beim Aushärten wird insbesondere die Bindemittel-Schicht 86 ausgehärtet und sorgt dabei für eine feste Verbindung zwischen dem Träger 82 und den Schleifkörnern 86. Die Schleifkörner 86 können alle in den 3 bis 13 dargestellten Formen annehmen, wobei diese sowohl alle einheitlich von einer geometrisch bestimmten Form sein können als auch aus einem Gemisch von zwei oder mehreren verschiedenen geometrisch bestimmten Schleifkörnern bestehen können.
Bezugszeichenliste

10: Schleifscheibe
12: Koppelbereich
14: Drehachse
16: Nabe (Stammblatt)
18: Schleifkörper
20: Schicht (von 18; Granulat aus Schleifkörpern und Bindungs-Material)
22: Gewebe- oder Faser-Einlage
26: Etikett
30: Schleifkorn (kubisch)
32: Schleifkorn (quaderförmig)
34: Schleifkorn (prismenförmig)
35: Schleifkorn (prismenförmig)
36: Schleifkorn (pyramidenförmig)
38: Schleifkorn (oktaederförmig)
40: Fläche
42: Schneidkante
44: Schneidkante
46: weitere Schneidkante
48: weitere Schneidkante
50: Nut
52: Nut (dreieckförmig)
54: Nut (rechteckig)
56: Nut (trapezförmig)
58: Nut (trapezförmig, mit Hinterschnitt)
60: Strangpresswerkzeug
61: Öffnung
62: Presswerkzeug
64: Presswerkzeug
66: Presswalze
68: Presswalze
70: Formvertiefung
72: Nut-prägendes Werkzeug
80: Schleifband
82: Träger
84: Bindemittel-Schicht
86: Schleifkorn

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

GB 986847 A [0010]
DE 102011008044 A1 [0036]

Claims

Schleifkorn (30, 32, 34, 36, 38) mit einer geometrisch bestimmten Form mit wenigstens drei potenziell als Schneidkanten (42, 44) wirksamen, wenigstens eine Fläche (40) des Schleifkorns (30, 32, 34, 36, 38) begrenzenden Kanten dadurch gekennzeichnet, dass zumindest in einer Fläche (40) des Schleifkorns (30, 32, 34, 36, 38) zumindest eine weitere Schneidkante (46, 48) ausgebildet ist.
Schleifkorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Seitenfläche (40) der geometrisch bestimmten Form von einem Rechteck, einem Quadrat oder einer Raute gebildet wird.
Schleifkorn nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Seitenfläche (40) der geometrisch bestimmten Form von einem Dreieck, einem Trapez oder einem insbesondere regelmäßigen n-Eck gebildet wird.
Schleifkorn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine weitere Schneidkante (46, 48) von einer im Querschnitt dreieckigen, rechteckigen oder trapezförmigen Nut (50, 52, 54 56 58) gebildet wird.
Schleifkorn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine weitere Schneidkante (46, 48) parallel zu einer Seitenkante der Fläche (40) des Schleifkorns angeordnet ist, in der sie sich befindet.
Schleifkorn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine weitere Schneidkante (46, 48) unter einem Winkel zu einer Seitenkante der Fläche (40) des Schleifkorns angeordnet ist, in der sie sich befindet.
Schleifkorn nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine weitere Schneidkante (46, 48) von einer anderen weiteren Schneidkante (46,48) gekreuzt oder unter einem Winkel geschnitten wird.
Schleifkorn (30, 32, 34, 36, 38) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es hoch abrasive Bestandteile aus verschmolzenem Aluminiumoxid (Al₂O₃), aus keramischem Aluminiumoxid (Al₂O₃), aus weißem verschmolzenem Aluminiumoxid (Al₂O₃), aus wärmebehandeltem Aluminiumoxid (Al₂O₃), aus braunem verschmolzenem Aluminiumoxid (Al₂O₃), aus Siliciumoxid (SiO₂), aus Siliciumcarbid (SiC), grünem Siliciumcarbid (SiC), aus Borcarbid (B₄C), aus Titancarbid (TiC), aus Zirkonaluminiumoxid, aus Cerdioxid (CeO₂), aus Granat, aus Korund (Al₂O₃), aus einem Hartmetall, wie Wolfram-Carbid (WC), aus Zirkondioxid (ZrO₂), aus anderen oxidischen, silikatischen oder nicht-oxidischen keramischen Werkstoffen oder aus einer Mischung wenigsten zweier dieser Bestandteile aufweist, wobei die Mischung optional durch einen Anteil von Schleifkörnern aus Diamant oder kubischem Bornitrid (c-BN) mit wenigstens einem dieser Bestandteile gebildet ist oder als weiteren Bestandteil einen Anteil von Schleifkörnern aus Diamant oder kubischem Bornitrid (c-BN) aufweist.
Schleifkorn (30, 32, 34, 36, 38) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zumindest temporär wenigstens ein unter Druck und/oder Strahlungsenergie und/oder thermischer Energie aushärtbares Bindemittel oder einen Bindemittel-Vorläufer aufweist, welches aus zumindest einer der Gruppen der Kunstharze, der keramischen Bindemittel und/oder der metallischen Bindemittel gewählt ist.
Verfahren zur Herstellung eines Schleifkorns (30, 32, 34, 36, 38) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mischung aus abrasiven Bestandteilen und wenigstens einem Bindemittel oder einem Bindemittel-Vorläufer in ein formgebendes Werkzeug (60; 62, 64; 66, 68; 70) gebracht wird, das dem Schleifkorn zumindest zweidimensional die gewünschte geometrische Form einschließlich der zumindest einen weiteren Schneidkante (46, 48) aufprägt.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das formgebende Werkzeug von einer Matrize (61) eines Extrusions- oder Strangpresswerkzeugs (60), von wenigsten zwei zusammenwirkenden ebenen Presswerkzeugen (62, 64), von wenigsten zwei zusammenwirkenden walzenförmigen Presswerkzeugen (66, 68) oder von wenigstens einer Gussform gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifkorn (30, 32, 34, 36, 38) im formgebenden Werkzeug und/oder unmittelbar nach dem Austreten aus dem formgebenden Werkzeug einer Energieeinwirkung von Druck und/oder Strahlungsenergie und/oder thermischer Energie ausgesetzt wird.
Verwendung eines Schleifkorns (30, 32, 34, 36, 38) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 oder eines gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12 hergestellten Schleifkorns (30, 32, 34, 36, 38) zur Herstellung einer Schleifscheibe (10) oder eines Schleifmittels auf Unterlage, wie eines Schleifbandes oder eines Schleifpapiers.