-
Schleifwerkzeug für das elektroerosive, insbesondere elektrolytische
Bearbeiten metallischer Werkstücke Die Erfindung betrifft ein Schleifwerkzeug, wie
Schleifscheibe, -fräser, -stift, für das elektroerosive, insbesondere elektrolytische
Bearbeiten von metallischen Werkstücken, bestehend aus einem Werkzeuggrundkörper,
einer als Arbeitsfläche dienenden Diämantbelagschicht und gegebenenfalls einem zwischen
Diamantbelagschicht und Werkzeuggrundkörper angeordneten elektrisch leitenden Schleifwerkzeugträger.
-
Bei dem elektrolytischen Bearbeitungsverfahren, wie elektrolytisches
Schleifen oder Fräsen, handelt es sich bekanntlich um eine lokalisierte und gesteuerte
elektrolytische Abtragung kleinster Werkstoffteilchen an elektrisch leitenden Materialien,
wobei das Werkzeug und das Werkstück an die beiden Pole einer elektrischen Spannungsquelle
gelegt werden und sich zwischen Werkzeug und Werkstück ein Elektrolyt befindet.
Die elektrolytische Abtragung wird dadurch erreicht, daß ein elektrischer Strom
bis zu einer Dichte von 100 A%cm=, in Sonderfällen mit einer größeren Dichte, vom
Werkstück nach dem umlaufenden metallischen Spezialschleifwerkzeug. welches einen
Film der sogenannten Elektrolytflüssigkeit mit sich zieht, geschickt wird.
-
Die in der Oberfläche des Werkzeuges eingebetteten elektrisch nichtleitenden
Körner, wie z. B. Diamant, synthetische Korunde und Spinelle, haben dabei mehrere
Aufgaben. Einmal sollen sie einen direkten Kurzschluß verhindern und einen Film
des Elektrolyten mit sich ziehen, der einerseits stetig den Elektrolyten an der
Bearbeitungszone zu erneuern hat und andererseits die aus der Bearbeitung stammenden
Salze oder Oxyde abführen soll. Zum anderen dienen die vorerwähnten Körner auch
dazu. den während der Bearbeitung auf dem Werkstück entstehenden Oxydfilm aufzureißen,
um dem Elektrolyten die Möglichkeit zu geben, unmittelbar und besser auf das abzutragende
Metall einwirken zu können.
-
Obwohl, wie bereits erwähnt, alle nichtleitenden harten hleterialien
als Schleifkorn verwendet werden können, hat man bisher im allgemeinen Diamantkörner
oder Splitter in die Oberfläche des Werkzeuges eingebettet. Da der Preis
solcher Diamant-Körner verhältnismäßig hoch ist, wurde aus wirtscliaftlichen Gründen
nur eine Diamantbela@(Tschiclit von 1 bis 2 mm auf den Trägerkörper bzw. die diamantfreie
Unterlasse des Schleifwerkzeuges aufgebracht. Es wurde auch schon versucht, die
Diamantkörner neben den obcnerwähnten Materialien durch Siliziumkarbid- oder Borkarbidkörner
zu ersetzen. die wesentlich billi-er sind. Es hat sich jedoch gezeigt, daß vor allem
beim Abtragen von Hartmetall mit derartigen Werkzeugen sehr unbefriedigende Ergebnisse
erzielt wurden, deren Ursache bisher noch nicht geklärt werden konnte. Man ist daher
gezwungen gewesen, weiterhin die verhältnismäßig teuren Diamantwerkzeuge zu verwenden.
-
Bei diesen Werkzeugen tritt aber beim elektrolytischen Abtragen eine
Erscheinung auf, die sehr unerwünscht ist. In dem Moment, wo an irgendeiner Stelle
die Diamantschicht verbraucht ist und die diamantfreie Unterlage bzw. das Trägerkörpermaterial
zum Vorschein kommt, entstehen an dieser Stelle Kurzschlüsse, die mit dem Auftreten
von Funken-oder Lichtbögen verbunden sind. Dies hat zur Folge, daß nicht nur die
Gefahr der Werkstückzerstörung besteht, sondern daß auch von dieser kleinen metallischen
Fläche sehr schnell die Zerstörung des ganzen Werkzeuges ausgeht. Das Werkzeug ist
daher beim Auftreten selbst kleinster metallischer Stellen nicht mehr einsatzfähig.
Diesem Umstand könnte entgegengewirkt werden, wenn es gelänge, den Diamantbelag
mit einer Genauigkeit der Parallelität von 0.01 bis 0,02 mm zu pressen bzw. zu sintern.
In der Praxis jedoch läßt sich eine Genauigkeit nur auf 0,1 bis 0,3 mm erzielen.
Eine weitere Möglichkeit wäre, durch Vergrößerung der Diamantschichtdicke eine verhältnismäßig
günstigere Wirtschaftlichkeit zu erzielen. Eine Vergrößerung der Diamantschichtdicke
verbietet sich jedoch aus Kostengründen. Im übrigen würde man damit nur ein verhältnismäßig
günstigeres Ergebnis erzielen, weil bei annähernder Abnutzung des Werkzeuges die
vorerwähnten Nachteile trotzdem auftreten würden. Aus alledem ergibt sich, daß erhebliche
Teile des teuren Diamantbelages nicht voll aus-enutzt werden können.
-
Zur Befestigung einer Diamantbelagscliicht auf dem Werkzeu@;grundkörper
ist es bei einer Schleif-
Scheibe zum elektrolytischen Bearbeiten
metallischer Werkstücke schon bekannt, eine Nickelschicht mit an der Erbeitstläche
eingebettetem Diamantkorn aufzulöten.
-
Es ist ferner bekannt, zwischen der Nickelschicht und dem Werkzeuggrundkörper
einen elektrisch leitenden Schleifwerkzeugträger, beispielsweise aus Kupfer. fest
anzuordnen.
-
Durch die Erfindung sollen die eingangs geschilderten Nachteile bei
den bekannten Schleifscheiben der erwähnten Art vermieden werden. Es wird nunmehr
ein Schleifwerkzeug, wie Schleifscheibe, -fräser, -Stift. für das elektroerosive,
insbesondere elektrolytische Bearbeiten von metallischen Werkstücken, bestehend
aus einem Werkzeuggrundkörper. einer als Arbeitsfläche dienenden Diamantbelagschicht
und gegebenenfalls einem zwischen Diamantbelagschicht und Werkzeuggrundkörper angeordneten
elektrisch leitenden Schleifwerkzeugträger, vorgeschlagen, bei welchem gemäß der
Erfindung zwischen der Diamantbelagschicht und dem Schleifwerkzeugträger bzw. dem
Werkzeuggrund-Körper eine mit im Vergleich zu Diamantkorn geringwertieem Schleifkorn.
wie Borkarbid und/oder Siliziumkarbid. durchsetzte Zwischenschicht angeordnet ist.
-
Die mit Schleifkorn, wie Borkarbid und/oder Siliziumkarbid, durchsetzte
Zwischenschicht kann dabei in an sich bekannter Weise durch Sintern. Löten oder
eine andere Befestigungsart auf dem Schleifwerkzeugträger bzw. dem Werkzeuggrundkörper
befestigt und darüber die als Arbeitsfläche dienende Diamantbelagschicht in gleicher
oder ähnlicher an sich bekannter Weise aufgebracht sein.
-
Es ist ferner möglich, sowohl die Diamantbelag-Schicht als auch die
mit einem anderen Schleifkorn durchsetzte Zwischenschicht und den Schleifwerkzeug-träger
mit dem gleichen oder einem ähnlichen Bindemetall oder einer Bindemetallegierung,
- insbesondere Bronze. zu durchsetzen. Die Diamantbelagschicht wird dabei zweckmäßigerweise
eine Schichtdicke von 0,1 bis 3 mm, vorzugsweise 1 bis 1,5 mm. und die Zwischenschicht
eine Dicke von 1,5 bis 3 mm, vorzugsweise 1,5 mm, aufweisen. wenn nicht die Werkzeugform
andere Maße erfordert.
-
Durch das erfindungsgemäße Schleifwerkzeug wird sichergestellt, daß
die hauptsächlich wirksame Diamantbelagschicht vollständig ausgenutzt wird, da die
darunterliegende Borkarbid- und/oder Siliziumkarbidschicht an den Stellen, an denen
die DiamantbelagSchicht verbraucht ist, die Kurzschluß- und Lichtbogenwirkung verhindert,
den Elektrolyten an die Arbeitsstelle heranführt. die sich bildende Oxydschicht
aufreißt und die Fortbringung der vom Werkstück gelösten Partikeln ermöglicht. Selbstverständlich
wird in diesem Fall, je mehr das Werkzeug an seiner Zwischenschicht zum Einsatz
gelangt, die Abtragsleistung etwas nachlassen, jedoch dürfte der mit dem Werkzeug
gemäß der Erfindung erzielte Vorteil der restlosen Ausnutzung des Diamantbelages
weitaus übern,ieLend sein.
-
In den Abbildungen sind zwei Ausführungsbeispiele einer Schleifscheibe
gemäß der Erfindun, im Schnitt dargestellt.
-
In A b h. 1 ist auf dem Werkzeuggrundkörper 1 ein elektrisch leitender
Schleifwerkzeuiyträger 2 mittels einer an sich bekannten Befestigungsart, wie Sintern
oder Löten, aufgebracht. Auf dem Schleifwerkzeugträger 2 befindet sich eine Schicht
mit einem Schleifkorn, wie Borkarbid und/oder Silizumkarbid, als Zwischenschicht
3, die mit einer Bindemetalllegierung, wie beispielsweise Bronze, durchsetzt ist.
Darüber ist eine Diamantbclagschicht 4 aufgebracht, die mit dem gleichen oder einem
ähnlichen Bindemetall oder einer Bindemetallegierung wie die Zwischenschicht durchsetzt
ist. Ist die Diamantbelag-Schicht an einer kleinen Stelle der Oberfläche abgeschliffen,
so übernimmt die darunterliegende Zwischenschicht im wesentlichen die Aufgabe der
Elektrolytzuführung, des Aufreißens der Oxydschicht und der Fortführung der vom
Werkstück gelösten Partikeln.
-
In A b b. 2 befindet sich die mit Schleifkorn durchsetzte Zwischenschicht
3 unmittelbar auf dem Werkzeuggrundkörper 1, auf welche die Diamantbelagschicht
als Arbeitsfläche aufgebracht ist.