DE112004001097T5

DE112004001097T5 - Harzbindungsdiamantenwerkzeug und Herstellungsverfahren für dasselbe

Info

Publication number: DE112004001097T5
Application number: DE112004001097T
Authority: DE
Inventors: Hyo Young Kim
Original assignee: Kim Hyo Young Suwon
Current assignee: Kim Hyo Young Suwon
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2004-07-02
Publication date: 2006-05-04
Also published as: US20070107316A1; WO2005002765A1; KR100430396B1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Harzbindungsdiamantwerkzeugs, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Anordnen eines Werkzeugkörpers in einem Formwerkzeug, Einbringen einer Anzahl granulatförmiger Diamantkörner in einen Lückenabschnitt, der zwischen dem Formwerkzeug und dem Werkzeugkörper ausgebildet ist, wobei die Diamantkörner durch Zusammensintern der Mischung aus Diamantpulver und Metallpulver ausgebildet sind, und. Einspritzen von Harz in den Lückenabschnitt durch das Formwerkzeug oder den Werkzeugkörper, um die Diamantkörper mit dem Harz gebunden werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Harzbindungsdiamantwerkzeug, das durch Spritzguss oder das Zusammensintern von granulatförmigen Diamantkörnern, die Diamantpulver mit Harz umfassen, ausgebildet ist, sowie ein Herstellungsverfahren für dasselbe.
Stand der Technik
Wie aus dem Stand der Technik bekannt, werden Diamantwerkzeuge je nach Art der Matrix (d.h. des Bindemittels), welche die Diamantpartikel bindet, im Allgemeinen in Metallbindungswerkzeuge, Harzbindungswerkzeuge, Keramikbindungswerkzeuge oder galvanisierte Werkzeuge usw. eingeteilt. Die vorliegende Erfindung betrifft davon die Metallbindungswerkzeuge.
Metallbindungswerkzeuge bieten den Vorteil einer längeren Lebensdauer aufgrund des haltbaren Bindemittels, weshalb sie im Allgemeinen für das Schleifen von Stahl eingesetzt werden.
Aufgrund eines Mangels an Fluidität ergeben sich jedoch Probleme bei der Formung dieses Werkzeugs, wodurch Herstellungsfehler ein Merkmal von Hochtemperatursinterung und Metallsinterung sind, und es benötigt außerdem ein Kaltumformungsformwerkzeug sowie ein Warmumformungsformwerkzeug, um bei der Herstellung die gewünschte Werkzeugform auszubilden. Diese Formwerkzeuge sollten alle Formen aufweisen, die einer Form des Werkzeugs entsprechen. Wenn eines oder mehrere der Formwerkzeuge eine bestimmte Form verlieren, ist es schwierig, ein Formwerkzeug zur Umformung herzustellen, und es ist oft unmöglich, den Sintervorgang durchzuführen.
Ein Universalschneidewerkzeug, das zu den Diamantwerkzeugen gemäß dem Stand der Technik gehört, wird allerdings häufig benutzt, da es eine einfache Form aufweist und aufgrund eines innovativen Herstellungsverfahrens kostengünstig hergestellt werden kann, während andererseits viele andere Werkzeuge zur Ausbildung einer bestimmten Form hinsichtlich der Herstellungskosten nicht wettbewerbsfähig sind. Solche Werkzeuge zur Ausbildung bestimmter Formen weisen jedoch eine Reihe von Problemen auf, denn obwohl die ästhetischen Anforderungen an eine ausgebildete Form sich aufgrund der Entwicklung der Maurer- und Baubranche mehr und mehr diversifizieren, ist es schwierig, ein Arbeitswerkzeug in der gewünschten Form herzustellen, wenn das Werkzeug eine irreguläre und komplexe Form aufweist. Zeitaufwand und Kosten zur Herstellung solcher Werkzeuge hindern Werkzeughersteller an der Ausweitung ihres Marktanteils, was wiederum die Verbraucher mit höheren Kosten belastet. So wenden vor allem potentielle Käufer der genannten Werkzeuge zur Herstellung besonderer Formen außer in besonderen Fällen andere Arbeitsverfahren an (wie z. B. Handarbeit anstelle maschineller Bearbeitung), und zwar obwohl solche Arbeitswerkzeuge allgemein bekannt sind. Dies blockiert des Weiteren die Entwicklung der Maurer- und Baubranche und die Erweiterung des Marktes für Diamantwerkzeuge.
Offenbarung der Erfindung
Aus diesem Grund erfolgte die vorliegende Erfindung mit dem Ziel, die oben beschriebenen Probleme des Stands der Technik zu lösen, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Harzbindungsdiamantwerkzeug sowie ein Herstellungsverfahren desselben bereitzustellen, bei dem die Herstellungsliquidität gesichert ist, um eine gesteigerte Produktivität und reduzierte Kosten zu erzielen, wobei Harz in die Werkzeuge gefüllt wird, um herausragende Schneide- und Spanabfuhreigenschaften sowie eine verbesserte Schneidefläche bereitzustellen.
Kurze Erläuterung der Figuren
Oben genannte sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden genauen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Hinzuziehung der begleitenden Figuren hervor, wobei
1 eine Querschnittsansicht eines Diamantwerkzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
2 eine Draufsicht auf 1 zeigt,
3 eine Konstruktionsansicht eines in der vorliegenden Erfindung benutzten Diamantkorns zeigt, und
4 eine Prozessansicht einer Ausführungsform zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Diamantwerkzeugs zeigt.
Beste Art zur Ausführung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung soll nun in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren genau beschrieben werden. Gleiche Bezugszeichen weisen auf einander entsprechende Teile der verschiedenen Figuren hin.
Ein Harzbindungsdiamantwerkzeug 1QX gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst einen Werkzeugkörper 12, der aus Metall oder Harz hergestellt ist, und eine Diamantspitze 14, wie in 1 und 2 gezeigt.
Insbesondere die Diamantspitze 14 ist ein essentielles Element der vorliegenden Erfindung und umfasst Harz 16 sowie eine große Anzahl granulatförmiger Diamantkörner 18, die in dem Harz 16 enthalten sind. Dabei sind die einzelnen Diamantkörner 18 durch Schweißlöten miteinander verbunden und sind durch Einspritzung oder Sinterung am Werkzeug gesichert.
Aufgrund der Bindung der Diamantkörner 18 am Diamantwerkzeug und aufgrund der Bindungskraft des Harzes weist das Diamantwerkzeug Steifigkeit auf und sichert so alle Wirkungen der vorliegenden Erfindung.
Obwohl das Diamantkorn 18 dieser Ausführungsform vorzugsweise eine Größe von 3 bis 5 mm aufweist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Größe beschränkt, und die Größe kann also je nach Höhe der Diamantspitze 14 abgewandelt werden.
Wie in 3 gezeigt, weist das Diamantkorn 18 eine unregelmäßige Form auf, die zu dem Zeitpunkt ausgebildet wird, zu dem die Mischung von Diamantpulver 18a und Metallpulver 18b zusammengesintert werden.
Das Diamantpulver 18a kann durch Pulver aus kubischem Bornitrid (CBN) ersetzt werden.
Ein Gewichtsverhältnis zwischen Diamantpulver 18a und jedem einzelnen Diamantkorn 18 ist je nach Schleifbedingungen, Einsatz und Art des zu schneidenden Materials unterschiedlich, so dass es als allgemein übliches Verhältnis festgelegt werden kann, das gemäß dem Stand der Technik zur Herstellung von Diamantwerkzeugen zur Anwendung kommt.
Das Harz 16 ist ein robustes Polymerharz, beispielsweise ein Konstruktionskunststoff.
Das Harz 16 kann dabei in ein Formwerkzeug eingespritzt werden, um zwischen die Diamantkörner 18 eingefüllt zu werden. Alternativ kann das Harz 16 in Pulverform in das Formwerkzeug gegeben werden, um zusammen mit den Diamantkörnern 18 bei hohen Temperaturen gepresst und zusammengesintert zu werden.
Der Werkzeugkörper 12 des erfindungsgemäßen Diamantwerkzeugs 1QX kann aus Metall oder Harz hergestellt sein.
Wenn der Werkzeugkörper 12 aus Harz hergestellt ist, benötigt er keinen separaten Schweißvorgang wie beim Stand der Technik, denn wenn dieselbe Art von Harz 16 eingespritzt wird, bindet das Harz 16 mit den Diamantkörnern 18 an den Werkzeugkörper 12.
Wenn andererseits der Werkzeugkörper 12 aus Metall hergestellt ist, sind, wie in 1A gezeigt, verschiedene Formen von Bindungsausnehmungen 12a vorgesehen, um eine Bindung an das Harz 16 zu sichern, und das eingespritzte oder pulvergesintertes Harz 16 wird in die Bindungsausnehmungen 12a zwischen den benachbarten Diamantkörnern 18 gefüllt, so dass mehrere Bindungsvorsprünge 16a gebildet werden.
Das Bezugszeichen 11 bezeichnet eine Öffnung, in welche ein Ausgangsterminal eines Elektrowerkzeugs eingebracht werden kann.
Wie oben beschrieben, ist im Harz 16 eine bestimmte Menge von Diamantkörnern 18 enthalten, das heißt, das Harz 16 ist zwischen die benachbarten Diamantkörner 18 gefüllt, so dass beim Schneiden ein Teil der Oberflächenschicht von Harz 16 niedriger ist als die der Diamantkörner 18, so dass Raum zum Aufnehmen von Spänen bereitgestellt wird, da die Härte von Harz 16 im Verhältnis zu derjenigen der Diamantkörner 18 niedriger ist.
Durch diesen Zwischenschaltungseffekt und die Funktion als Spanpflock werden eine gute Spanabfuhr und eine ausgezeichnete Freilegung des Schleifmittels bereitgestellt, was die Schneideeigenschaften verbessert.
Außerdem ist das Diamantkorn 18 an die benachbarten Diamantkörner 18 gelötet, um eine feste Bindung aufrecht zu erhalten.
Um die Bindungsfestigkeit an die Diamantkörner 18 zu erhöhen, kann das erfindungsgemäße Diamantwerkzeug 1QA auch unter Verlötung eines Nichteisenmetalls wie Kupfer, Lötsilber, Silber, Lötmessing usw. ausgebildet sein.
Dabei sind die Diamantkörner 18 vorzugsweise mit Materialien wie Ni, Ti, Cu usw. überzogen, um zu verhindern, dass die Diamantkörner 18 beim Löten das Lötmaterial absorbieren.
Vorzugsweise weist das Überzugsmaterial einen Schmelzpunkt auf, der höher als der des gewählten Lötmaterials liegt.
Im Folgenden soll ein Verfahren zum Herstellen des Diamantwerkzeugs 1QX unter Bezugnahme auf eine Ausführungsform erläutert werden.
Ausführungsform
Zunächst werden, wie in 4 gezeigt, die Diamantkörner 18 ausgebildet, indem das Diamantpulver 18a mit dem Metallpulver 18b gemischt und sodann die Mischung aus Diamantpulver und Metallpulver bei einer für Diamantwerkzeuge üblichen Temperatur zusammengesintert wird, wonach die gesinterte Mischung zerstoßen wird, um Diamantkörner von unregelmäßiger Form auszubilden.
Die in der oben beschriebenen Weise ausgebildeten Diamantkörner 18 werden auf ihrer Oberfläche mit einem Metallüberzug zur nachfolgenden Lötverbindung versehen.
Beim Metallüberziehen kann beispielsweise Ni, Ti, Cu usw. als Überzugsmaterial gewählt werden, dessen Schmelzpunkt vorzugsweise höher liegt als der des Lötmaterials.
Sodann werden die Diamantkörner 18 mit Überzug in eine vorbereitete Lötform eingebracht und gelötet. Dabei kann ein Nichteisenmetall wie Kupfer, Lötsilber, Silber, Lötmessing usw. als Lötmaterial benutzt werden.
Die gelöteten Diamantkörner 18 weisen eine poröse Struktur ähnlich einem Schwamm auf, in dem mehrere Öffnungen ausgebildet sind.
Sodann werden alle Diamantkörner, die als ein Aufbau durch das Löten in der Lötform ausgebildet sind, zwischen einer Einspritzform und dem Werkzeugkörper 12 angeordnet, und das Harz 16 wird in einen Lückenabschnitt, der zwischen der Einspritzform und dem Werkzeugkörper 12 vorgesehen ist, durch einen Harzeinlass 13 des Werkzeugkörpers 12 eingespritzt.
Dabei kann der Harzeinlass 13 in einer Pressform ausgebildet sein.
Das eingespritzte Harz 16 wird in eine Lücke zwischen einer Vielzahl von Diamantkörpern 18 gefüllt, um diese zu binden.
Wenn das eingespritzte Harz 16 vollständig ausgehärtet ist, wird es aus der Form entfernt, so dass ein gewünschtes Harzbindungsdiamantwerkzeug 1QX bereitgestellt werden kann.
Dabei können je nach Form des Formwerkzeugs unterschiedlich und komplex geformte Diamantwerkzeuge erzielt werden.
Das erfindungsgemäße Harzbindungsdiamantwerkzeug kann außerdem durch das Sinterverfahren ausgebildet werden.
Das heißt, das erfindungsgemäße Harzbindungsdiamantwerkzeug kann auch hergestellt werden, indem, nachdem Harzpulver 16 an den Diamantkörnern angeordnet wurde, welche gemäß der beschriebenen Ausführungsform mit Metall überzogen und gelötet sind, diese bei hoher Temperatur im Formwerkzeug gepresst und gesintert werden, wodurch das Harzbindungsdiamantwerkzeug ausgebildet wird.
Wenn allerdings der Werkzeugkörper 12 dieser Ausführungsform aus Metall hergestellt ist, wie es in 1 und 2 gezeigt ist, werden am Werkzeugkörper 12 mehrere Bindungsausnehmungen 12a ausgebildet, und das Harz 16 wird durch Einspritzen oder Sintern an den Bindungsausnehmungen 12a gesichert, was die Bindungsfestigkeit erhöht.
Beim Einfüllen von Harz 16 durch Einspritzen ist der Werkzeugkörper 12 vorzugsweise aus demselben Harz hergestellt, so dass eine Schmelzbindung zwischen beiden ausgelöst wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Herstellung des erfindungsgemäßen Diamantwerkzeugs, wenn es eine äußerst komplexe Form aufweist, aufgrund der Fluidität des Harzes 16 möglich, da das Harz 16 geschmolzen und gehärtet wird, während die Diamantkörner 18 zwischen der Einspritzform und dem Werkzeugkörper 12 angeordnet sind.
Außerdem kann das erfindungsgemäße Diamantwerkzeug mit Hilfe eines einzigen Formwerkzeugs hergestellt werden und benötigt keine separaten Nachschleif- und Schweißprozesse, was sowohl Kosten als auch Zeitaufwand für die Herstellung beträchtlich reduziert.
Der Werkzeugkörper 12 kann auch aus Harz hergestellt sein, was sein Gewicht verringert, so dass die Antriebsenergiekosten reduziert werden können.
Da es sich beim Bindungsmaterial um Harz 16 handelt, das eine Färbung aufweisen kann, kann das Diamantwerkzeug über seine Färbung in Korngrößen eingeteilt werden, wodurch zusätzlich aufgrund der Färbung ein ansprechendes Aussehen erzeugt wird.
Kommerzielle Anwendbarkeit
Wie aus den vorangegangenen Ausführungen deutlich wurde, stellt die vorliegende Erfindung ein Diamantwerkzeug bereit, das Diamantkörner in Pulverform aufweist, die an alle Werkzeuge unabhängig von deren Form angepasst werden können, und die durch Zusammensintern des Diamantpulvers und des Metallpulvers hergestellt werden, so dass keine unterschiedlich geformten Formwerkzeuge nötig sind, wodurch sowohl Kosten als auch Zeitaufwand für die Herstellung beträchtlich reduziert und komplexe und zugleich kostengünstige Werkzeuge hergestellt werden können und ein Schneidewerkzeug mit herausragenden Spanabfuhr- und Schneideeigenschaften hergestellt werden kann.
Zwar wurde die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf Ausführungsformen beschrieben, welche die Erfindung besonders gut verdeutlichen, doch ist sie nicht durch diese Ausführungsformen beschränkt, sondern nur durch die Ansprüche. Fachleute können die Ausführungsformen verändern oder modifizieren, ohne vom Umfang und vom Geist der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
ZUSAMMENFASSUNG
Harzbindungsdiamantwerkzeug und Verfahren zur Herstellung desselben, indem das Diamantwerkzeug hergestellt wird durch Vorbereiten von granulatförmigen Diamantkörnern durch Zusammensintern von Diamantpulver und Metallpulver, sowie Einbringen einer Anzahl granulatförmiger Diamantkörner in eine Form und Sintern der Diamantkörner zusammen mit eingespritztem Harz oder Harzpulver. Dies kann angewendet werden auf alle Werkzeuge unterschiedlicher Formen, insbesondere auf komplexe Werkzeuge, die schwierig herzustellen sind, um den Fertigungsprzess zu verkürzen und Kosten, Zeit sowie Formen zu sparen, und um die Schneidfähigkeit der Endprodukte spürbar zu verbessern.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Harzbindungsdiamantwerkzeugs, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Anordnen eines Werkzeugkörpers in einem Formwerkzeug, Einbringen einer Anzahl granulatförmiger Diamantkörner in einen Lückenabschnitt, der zwischen dem Formwerkzeug und dem Werkzeugkörper ausgebildet ist, wobei die Diamantkörner durch Zusammensintern der Mischung aus Diamantpulver und Metallpulver ausgebildet sind, und. Einspritzen von Harz in den Lückenabschnitt durch das Formwerkzeug oder den Werkzeugkörper, um die Diamantkörper mit dem Harz gebunden werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Harz durch einen Harzeinlass eingespritzt wird, der im Werkzeugkörper ausgebildet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Diamantkorn eine Größe von 3 bis 5 mm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, das des Weiteren folgende Schritte umfasst: Ausbilden mehrerer Bindungsausnehmungen im Werkzeugkörper, und Einfüllen des Harzes in die Bindungsausnehmungen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Werkzeugkörper aus demselben Material wie das Harz hergestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das des Weiteren folgende Schritte umfasst: Löten der Diamantkörner mit wenigstens einem aus der Gruppe Kupfer, Lötsilber, Blei, Lötmessing usw. ausgewählten Material vor dem Schritt des Einspritzens des Harzes, um die Bindungsfestigkeit der Diamantkörner zu erhöhen.
Verfahren nach Anspruch 6, das des Weiteren folgenden Schritt umfasst: Überziehen der Diamantkörner mit wenigstens einem aus der Gruppe Ni, Ti, Cu usw. ausgewählten Material, dessen Schmelzpunkt höher liegt als derjenige des ausgewählten Lötmaterials vor dem Schritt des Lötens der Diamantkörner, um zu verhindern, dass das Lötmaterial von den Diamantkörnern absorbiert wird.
Verfahren zur Herstellung eines Harzbindungsdiamantwerkzeugs, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Anordnen eines Werkzeugkörpers in einem Formwerkzeug, Einbringen von einer Anzahl granulatförmiger Diamantkörner und von Harzpulver in einen Lückenabschnitt, der zwischen dem Formwerkzeug und dem Werkzeugkörper ausgebildet ist, wobei die Diamantkörner durch Zusammensintern der Mischung aus Diamantpulver und Metallpulver ausgebildet sind, und Zusammensintern der Mischung aus Diamantkörnern und Harzpulver, um die Diamantkörper mit dem Harz zu binden.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Diamantkorn eine Größe von 3 bis 5 mm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 8, das des Weiteren folgende Schritte umfasst: Ausbilden mehrerer Bindungsausnehmungen im Werkzeugkörper, und Einfüllen des Harzes in die Bindungsausnehmungen.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Werkzeugkörper aus demselben Material wie das Harz hergestellt ist.
Harzbindungsdiamantwerkzeug, das Folgendes umfasst: Einen Werkzeugkörper (12) aus Metall oder Harz, und eine Diamantspitze (14), die am Werkzeugkörper (12) angeordnet ist, wobei der Diamant Harz (16) und eine Anzahl granulatförmiger Diamantkörner (18) im Harz (16) aufweist, wobei die Diamantkörner (18) eine zusammen gesinterte Mischung aus Diamantpulver 18a und Metallpulver 18b umfassen.
Harzbindungsdiamantwerkzeug nach Anspruch 12, wobei die Diamantspitze (14) einen Bindungsvorsprung (16a) zur Erhöhung der Bindungsfestigkeit an Werkzeugkörper (12) aufweist.
Harzbindungsdiamantwerkzeug nach Anspruch 12, wobei der Werkzeugkörper (12) aus demselben Material wie das Harz (16) der Diamantspitze (14) hergestellt ist.
Harzbindungsdiamantwerkzeug nach Anspruch 12, wobei der Werkzeugkörper (12) wenigstens einen Harzeinlass (13) aufweist.
Harzbindungsdiamantwerkzeug nach Anspruch 12, wobei die Diamantkörner (18) mit wenigstens einem Material aus der Gruppe Kupfer, Lötsilber, Blei, Lötmessing usw. überzogen und gebunden sind, um die Bindungsfestigkeit zu erhöhen.
Harzbindungsdiamantwerkzeug nach Anspruch 12, wobei die Diamantkörner (18) eine Metallschicht aufweisen, mit der ihre Oberflächen überzogen sind, um zu verhindern, dass das Lötmaterial von den Diamantkörnern absorbiert wird, wobei die Metallschicht aus wenigstens einem Material der Gruppe Ni, Ti, Cu usw. mit einem Schmelzpunkt, der höher liegt als der des Lötmaterials, hergestellt ist.