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Die Erfindung betrifft einen Verfahren zur Herstellung einer Schleifscheibe gemäß dem unabhängigen Anspruch.
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Die Erfindung betrifft das technische Gebiet von Schleifscheiben zum Einsatz in der Metallbearbeitung, wie zum Beispiel Diamant- und CBN- Schleifscheiben im Werkzeugbau.
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Schleifscheiben finden Anwendung in vielfältigen Materialsystemen, wie Hartmetall, Vollhartmetall, Stahl und Kombinationen davon. Schleifscheiben kommen ebenso in nichtmetallischen Materialsystem, wie Glas, Keramik, Cermet, oder bei faserverstärkten Kunststoffen zum Einsatz.
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Viele unterschiedliche Schleifscheibenformen sind in der FEPA Norm angegeben. Dabei wird die Scheibenform entsprechend der Anwendung, wie Flach- und Rundschleifen, Innen- und Aussenschleifen oder Trennschleifen, definiert. Ferner werden Scheibenformen entsprechend der zur Materialbearbeitung verwendeten Maschinen, wie CNC-Werkzeugschleifmaschinen, Profilschleifmaschinen, Trennschleifmaschinen, Fräswerkzeuge, Reibahlen oder Gravierstichel auf Universalschleifmaschinen, unterschieden.
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Zum Beispiel bei Diamant- und CBN- Schleifscheiben wird als Schleifmittel ein Material einer bestimmten Korngröße verwendet, wobei die Korngröße nur so grob wie unter Berücksichtigung der verlangten Oberflächenqualität der geschliffenen Werkstücke gewählt wird. Schleifmittel können auch synthetisch hergestellt werden, wie die bekannten Hartstoffschleifmittel Diamant und CBN.
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Neben der Korngröße und der Kornkonzentration bestimmt die Bindung bzw. das Bindemittel die Abtragsleistung einer Schleifscheibe. Das Bindemittel hält das Schleifmittel im Schleifbelag solange das Schleifmittel noch Schneiden umfasst und ermöglicht ein Herausbrechen der stumpfen Schleifmittelkörner.
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Es ist bekannt Schleifscheiben mit einem Grundkörper herzustellen, auf dem eine hochharte Bindungsschicht mit dem Schleifmittel angebracht ist. Dabei wird der Grundkörper zum Beispiel in der Form eines Metallrohlings bereitgestellt und auf diesen die Schleifmittel mit dem Bindemittel aufgebracht. Der Nachteil dieser Herstellung liegt in der geringen Variabilität bei den verwendeten Bestandteilen in Bezug auf die verwendeten Materialzusammensetzungen sowie in der Flexibilität des Einsatzes unterschiedlicher Materialbestandteile.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Schleifscheibe bereitzustellen, welches die im Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet und insbesondere eine hohe Flexibilität hinsichtlich der einzelnen Herstellungsschritte und Materialkomponenten ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Aspekte bilden den Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
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Die Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer Schleifscheibe, umfassend die folgenden Schritte (nacheinander):
- a) Bereitstellen eines Grundkörpers (in der Grundform der herzustellenden Schleifscheibe);
- b) Aufbringen von einem Bindemittel (zusammen) mit Schleifkörpern (die entsprechend in dem Bindemittel bevorzugt gleichförmig verteilt sind) in einem additiven Fertigungsverfahren (auf zumindest einen Abschnitt des Grundkörpers).
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Indem der Grundkörper, das Bindemittel sowie die Schleifkörper in einem additiven Fertigungsverfahren verbunden werden, kann eine hohe Flexibilität hinsichtlich der einzelnen Herstellungsschritte und Materialkomponenten realisiert werden. Bei dem additiven Fertigungsverfahren wird durch Hinzufügen von Volumenelementen aus verbindbaren Materialien ein Körper aufgebaut. Das Hinzufügen der Volumenelemente kann zum Beispiel in der Form eines Pulvers oder Filaments erfolgen.
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Vorteilhafterweise wird der Grundkörper in der Form eines Schleifscheibenrohlings bereitgestellt. Der Schleifscheibenrohling kann dabei aus Metall vorgefertigt sein und ist geeignet mittelbar oder unmittelbar eine Beschichtung aus Bindemittel und Schleifkörper daran anzuordnen.
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Der Grundkörper wird alternativ oder additiv in einem additiven Fertigungsverfahren hergestellt, indem mehreren Materiallagen in der Form eines Schleifscheibenrohlings bereitgestellt und miteinander verbunden werden. Dabei können spezifische Konturen für Kühlkanäle sowie Ausnehmungen in der Schleifscheibe erzeugt werden.
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Bevorzugt werden die Materiallagen in einem sinter- und/oder schmelzbasierten additiven Fertigungsverfahren verbunden. Gesinterte Hartmetallstrukturen sind so einfach und flexibel realisierbar.
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Bevorzugt werden die Materiallagen in Form von pulverförmigen oder geschmolzenen Ausgangsmaterial bereitgestellt.
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Gemäß einem technisch vorteilhaften Aspekt werden das Bindemittel und die Schleifkörper gleichzeitig oder nacheinander aufgebracht. Für das gleichzeitige Aufbringen können die Schleifkörper vorab in das Bindemittel gemischt werden, um diese als Pulver oder Filament auf dem Grundkörper anzuordnen.
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Vorteilhafterweise wird das Bindemittel und die Schleifkörper über den gesamten Umfang auf den Grundkörper aufgebracht. So kann zum Beispiel der Randbereich des Grundkörpers mit einer Bindemittel/Schleifkörper - Beschichtung versehen werden.
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Bevorzugt wird das Bindemittel und die Schleifkörper in getrennten Flächenabschnitten entlang des Umfangs auf den Grundkörper aufgebracht. In diesem Beispiel sind auch Materialwechsel zwischen unterschiedlichen Flächenabschnitten schnell und zuverlässig realisierbar.
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Es ist ferner vorteilhaft, wenn unterschiedliche Bindemittel oder Schleifkörper in den getrennten Flächenabschnitten aufgebracht werden.
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Besonders bevorzugt umfassen die Schleifkörper eine Gruppe von polykristallinem kubischen Bornitrid (CBN), polykristallinem Diamant (PKD) oder Kombinationen davon.
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Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft eine Schleifscheibe mit einem Grundkörper und Bindemittel und Schleifkörper, wobei die Schleifscheibe zumindest abschnittsweise mit einem Verfahren wie hier beschrieben hergestellt wurde.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in den Zeichnungen dargestellten Beispiels zusätzlich erläutert.
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Es zeigen:
- 1 Blockdiagramm für ein Verfahren zur Herstellung einer Schleifscheibe;
- 2 Schleifscheibe, die gemäß dem in 1 illustrierten Verfahren
hergestellt wurde.
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In 1 ist beispielhaft ein Verfahren anhand eines Blockdiagramms dargestellt, wobei das Verfahren zur Herstellung einer Schleifscheibe zunächst zwei Verfahrensschritte umfasst, nämlich
- a) Bereitstellen eines Grundkörpers und
- b) Aufbringen von einem Bindemittel mit Schleifkörpern in einem additiven Fertigungsverfahren auf zumindest einen Abschnitt des Grundkörpers.
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Der Schritt des Bereitstellens des Grundkörpers kann gemäß einer ersten Variante (a1) durchgeführt werden, indem der Grundkörper in der Form eines Schleifscheibenrohlings bereitgestellt wird.
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Alternativ oder additiv kann der Grundkörper in einem additiven Fertigungsverfahren hergestellt werden (Schritt a2). Dabei werden mehreren Materiallagen in der Form eines Schleifscheibenrohlings bereitgestellt und zum Beispiel durch Erhöhen der Temperatur miteinander verbunden. Bevorzugt werden dabei die Materiallagen in einem sinter- und/oder schmelzbasierten additiven Fertigungsverfahren verbunden. Die Materiallagen werden vorteilhafterweise in Form von pulverförmigen oder geschmolzenen Ausgangsmaterial bereitgestellt.
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In Verfahrensschritt b werden das Bindemittel und die Schleifkörper gleichzeitig oder nacheinander aufgebracht. Dazu kann das Bindemittel und die Schleifkörper vorab gemischt werden. Dazu kann ein entsprechendes Filament verwendet werden. Alternativ können Bindemittel und Schleifkörper separat auf dem Grundkörper zusammengebracht werden.
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Bevorzugt werden das Bindemittel und die Schleifkörper über den gesamten Umfang auf den Grundkörper aufgebracht.
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Ein anderer technisch vorteilhafter Aspekt sieht vor, das Bindemittel und die Schleifkörper in getrennten Flächenabschnitten entlang des Umfangs auf den Grundkörper aufzubringen.
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Dabei können besonders bevorzugt unterschiedliche Bindemittel oder Schleifkörper in den getrennten Flächenabschnitten aufgebracht werden. Die Schleifkörper sind vorteilhafterweise aus einer Gruppe von polykristallinem kubischen Bornitrid (CBN), polykristallinem Diamant (PKD) oder Kombinationen davon gewählt.
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2 zeigt eine Schleifscheibe mit einem Grundkörper 1 und Bindemittel 3 und Schleifkörper 4, die entlang des äußeren Randabschnitts 2 des Grundkörpers 1 entsprechend dem anhand von 1 illustrierten Verfahren aufgebracht wurden.
