DE1502642A1

DE1502642A1 - Diamantformwerkzeug

Info

Publication number: DE1502642A1
Application number: DE19641502642
Authority: DE
Inventors: Frantisek Curn
Original assignee: Naradi Narodni Podnik
Current assignee: Naradi Narodni Podnik
Priority date: 1963-05-13
Filing date: 1964-04-21
Publication date: 1969-06-04
Also published as: CH423538A; GB1048880A; US3440774A; FI40973B; ES299483A1; LU46037A1; NL6404912A; US3288580A; BE647506A

Description

Diamantformwerkzeug

Die Erfindung bezieht sich auf ein Diamantformwerkzeug mit einem Tragkörper und einer Schicht daran gehaltener Diamantkörper, die mit ihren aktiven Spitzen nach außen ragen und in einer gemeinsamen Fläche, die der gewünschten aktiven geometrischen Fläche des Werkzeugs entspricht, liegen.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung soll insbesondere zur genauen Herstellung von komplizierten Formen in hartem Material, z. B. gesinterten Karbiden, elektrotechnischen keramischen Gegenständen, Ferrit u. dgl., durch Einstechen, zum Formen der Kontaktflächen von Schleifscheiben, die Diamanten nicht enthalten, ο.dgl. dienen.

Es sind sogenannte Winkeldiamantschleifscheiben bekannt, mit deren Hilfe unter Anwendung des sogenannten Punktver-

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fahrens auf Kopierschleifmaschinen bestimmte Formen in sehr hartem Material erzeugt werden können. "Punktverfahren·¹ bedeutet, daß die Scheibe während des Bearbeitens mit dem zu bearbeitenden Material lediglich mit einem kleinen !Teil ihres Umfanges in Kontakt kommt. Der aktive Teil der Schleifscheibe hat am Umfang einen einem Dreieck mit den Umständen angepaßtem Scheitelwinkel ähnlichen Querschnitt.

Die gesamte Querschnittsfläche des aktiven Teils dieser Diamantschleifscheibe besteht aus einem Gemisch von Diamantschleifkörnern und einem geeigneten Bindemittel. Es handelt sich also um eine nicht homogene Mischungen zwei grundsätzlich verschiedenen Komponenten. Die Winkelschleifscheiben ändernsich in ihren Abmessungen - und infolgedessen auch in ihrer Form - durch Abnützung der Diamantkörner, die in Kontakt mit dem Werkstück kommen, d. h. der Körner am Scheitel des aktiven Teils, so daß die erforderliche genaue Form fortwährend erneuert werden muß. Das Abrichten der abgenützten Scheiben ist sehr umständlich und es können nur Scheiben geringer Tiefe und von wenig gegliederter Gestalt geformt werden. Da diese Scheiben vom Standpunkt der Anordnung der Diamantkörner mehrschichtig sind, ist das Erneuern ihrer Form mit einem Verlust von Diamanten verbunden. Das ist auch der Grund, warum für das Formschleifen mittels Diamanten keine anderen winkelschleifscheiben verwendet werden, mittels welcher ein Punktsohleifen möglich ist. Bei diesen Scheiben ergibt sich der verhältnismäßig geringste Verlust an Diamanten. Für dieses Schleifverfahren mußten Jedoch besondere Kopierschleifmaschinen konstruiert werden, deren Wirkungsweise darin beruht, daß sie das einfache Werkzeug derart führen, daß es mit dem Scheitel des Umfanges die erforderliche Form schleift. Das Schleifen durch das Punkt-

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verfahren erfordert sehr lange Betriebszeiten, da auf diese Art nur eine gringe Menge des harten Materials abgetrennt werden kann. Dadurch wird die Anwendung von gesinterten Karbiden für die laufende Herstellung von komplizierten Werkzeugen, wie Pressformen u. dgl., sehr begrenzt. Ein ähnliches Problem entsteht nicht nur bei rotierenden Werkzeugen, sondern auch bei nicht rotierenden Werkzeugen, wie z. B. bei fumgestalteten Handfeilen.

Die unvorteilhafte Mehrschichtigkeit der bekannten Diamantwerkzeuge ist dadurch bedingt, daß ihr aktiver Teil aus der erwähnten nicht homogenen Mischung von Diamantkörnern und dem betreffenden Bindemittel besteht. Ein weiterer Nachteil dieser Werkzeuge mit einer Körnermischung ist, daß die Diamantkörner in der Mischung an der Oberfläche des Werkzeuges derart angeordnet sind, daß sie mit ihren Flächen aus der aktiven Oberfläche hinaus gekehrt sind, so daß die Arbeitsfähigkeit derartiger Werkzeuge beeinträchtigt ist. Die restlichen Körner sind innerhalb der nicht homogenen Mischung vollkommen willkürlich verstreut. Da die Körner in der aktiven Schicht in einem nicht homogenen Gemisch vorliegen, ist die Konzentration der Diamantkörner an der aktiven Oberfläche des Werkzeuges vom Verhältnis der Diamanten und des Bindemittels abhängig und die aktive Oberfläche kann somit nicht ausschließlich aus Diamantkörnern bestehen, was mit Rücksicht auf die Abneümefahigkeit und Formerhaltung des Werkzeugs ein wesentlicher Nachteil ist.

Demgegenüber sind sogenannte einschichtige Diamantwerkzeuge bekannt, bei denen eine Schicht von Diamantkörnern mit Hilfe eines Bindemittels auf einem Tragkörper gehalten sind. Bei einer bekannten Ausführungsform ruhen die Diamantkörner

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unmittelbar auf den Tragkörper und werden auf ihm durch eine Bindemittelschicht, die zum Teil aus einem Kunstharz und zum Teil aus Metall best eht sowie eine geringere Dicke hat als die Diamantkörner, festgehalten. Hierbei ragen jedoch, selbst wenn Körner einer normalisierten Größe verwendet werden, die Spitzen bzw. Flächen der einzelnen Diamantkörner unterschiedlich weit nach außen, so daß sich Form- und Abmessungsunterschiede an der aktiven Oberfläche des Werkzeuges zeigen. Hierdurch wird die Genauigkeit der Abmessungen des Diamantformwerkzeuges und damit auch des bearbeiteten Werkzeuges, insbesondere beim Einstechen, beeinträchtigt. Während des Be- ψ arbeitens ist nur ein Teil der Körner, nämlich die am meisten hinausragenden Körner, mit dem Werkstück in Kontakt und erst nach deren Abnützung kommen die weiteren "niedrigen" Körner mit dem Werkstück in Kontakt, was allerdings schon eine Änderung der Abmessungen bzw. der Form bedeutet, die mit Rücksicht auf die schnelle Abnützung der höchsten Körner verhältnismäßig rasch zustande kommt. Außerdem haben die einschichtigen Werkzeuge den Nachteil, daß an den Scheiteln von schmalen Werkzeugteilen, die beim Bearbeiten der Werkstücke am meisten beansprucht sind, die Diamantkörner die kleinste Konzentration aufweisen.

Bei einer anderen Ausführungsform eines einschichtigen Dia-' mantformwerkzeuges sind vereinzelnd angeordnete, etwa gleiäi große Diamantkörner in einer Schicht, die später auf das eigentliche Werkzeug aufmontiert werden muß, derart gehalten, daß ihre aktiven, nach außen ragenden Spitzen in einer gemeinsamen Fläche, die der gewünschten aktiven geometrischen Fläche des Werkzeugs entspricht, liegen. Die Dicke der Schicht ist kleiner als die Größtabmessung der Diamantkörner. Nach-

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teilig ist hierbei die Notwendigkeit, etwa gleich große Diamantkörner verwenden zu müssen, die geringe Wirksamkeit der mit großem Abstand angeordneten Diamantkörner, die Empfindlichkeit der vorgefertigten Schicht und die Notwendigkeit' einer späteren Montage zwischen dieser Schicht und dem Werkzeug. '

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Diamantformwerkzeug anzugeben, bei dem nicht auf genau gleichmäßige Größe der Diamantkörner geachtet zu werden braucht, trotzdem die aktiven Spitzen aber in der Werkzeugfläche liegen, ' bei dem von vornherein eine feste Bindung zwischen dem eigentlichen Werkzeugkörper und den Diamantkörnern vorhanden ist, bei dem also kurz gesagt die Vorteile der bekannten Werkzeuge beibehalten, aber deren Nachteile behoben werden. Insbesondere sollen sehr harte Materialien, z. B. gesinterte Karbide, Korunde, elektrotechnische Keramiken, Ferrite u. dgl. voll und ohne Notwendigkeit von besonderen Kopierschleifmaschinen, sondern lediglich einer Rotationsschleifmaschine durch Einstechen geformt werden. Dabei sollen gegenüber den bekannten Verfahren der Formbearbeitung die früher Stunden dauernden Operationen aufMinuten verkürzt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem eingangs beschriebenen Diamantformwerkzeüg dadurch gelöst, daß Diamantkörner unterschiedlicher Größe und Form in größtmöglicher Konzentration von einer durch eigene Haftkraft am Tragkörper fest haftenden Bindemittelschicht gehalten sind, deren Dicke erheblich größer als die Kornabmessungen ist.

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ORlGiWAL

Auf diese Weise entsteht ein Diamantformwerkzeug, also beispielsweise eine Schleifscheibe, eine Peile, ein Abrichtwerkzeug von beliebigem Profil, bei dem aktive Spitzen eng benachbarter Diamantkörner in einer gemeinsamen geometrischen Fläche liegen, die eine Translation- oder Rotationsfläche mit einer fest vorgegebenen Erzeugungskurve sein kann. Die dicke Bindemittelschicht vermag nicht nur die Diamantkörner zu halten, sondern kann auch durch eigene Haftkraft am Tragkörper befestigt sein. Die Dicke der Bindemittelschicht er- W laubt es ferner, daß die Größenunterschiede der einzelnen Körner durch unterschiedlich tiefe Einbettung ohne Schwierigkeiten ausgeglichen werden. Man kann daher sogar stark unterschiedlich bemessene Diamantkörner verwenden. Die unterschiedliche Größe erleichtert es, die Diamantkörner in größtmöglicher Konzentration anzuordnen, wobei die Lücken zwischen den großen Körnern duroh kleinere Körner ausgefüllt werden, so daß sich ein höchst effektives Werkzeug ergibt, bei dem sich die Körner gegenseitig abstützen.

Wegen der großen Dicke der Bindemittelschicht spielt es auch keine Rolle, wenn sich die Dicke ändert. Insbesondere kann die genaue Werkzeugform durch Formung der Bindemittelschicht unabhängig vom Tragkörper erfolgen, so daß die Werkzeugoberfläche eine bisher nicht herstellbare Kompliziertheit, Scharfkantigkeit und Präzision erhalten kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Diamantformwerkzeug und

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Pig. 2 eine Ansicht auf einen Teil des Querschnitts der Fig. 1 in -vergrößertem Maßstab, wobei die Anordnung der Körner im aktiven Werkzeugteil ersichtlich ist.

Der Tragkörper 1 des Werkzeuges ist an den Stellen, wo er mit dem Bindemittel in Kontakt kommt, durch Furchen 2 aufgerauht, und zwar zwecks besseren Halts dieses Bindemittels, das den aktiven einschichtigen Teil mit dem Tragkörper 1 verbindet. Das Bindemittel 3 (z. B. Metall), das in seinem Querschnitt keine Diamantschleifkörner besitzt, ist als zusammen- * hängende Schicht ausgebildet, deren eine Seite mit den Aufrauhungsfurchen 2 des Tragkörpers 1 fest in Kontakt ist und deren zweite Seite mit ihrer Form der gewünschten Form des Werkzeuges entspricht. In diese äußere Seite des Bindemittels 3 sind Diamantschleifkörner 4 in größtmöglicher Konzentration eingebettet, wobei diese Körner mit ihren Ausläufern in das Bindemittel 3 hineinragen und wobei der Unterschied zwischen dem größten und kleinsten Ausläufer gegenüber der gedachten Mittellinie dem Summenwert η entspricht. Demgegenüber ragen die Diamantschleifkörner 4, die diesen aktiven einschichtigen Teil5 bilden, mit ihren aktiven Spitzen 4a aus diesem Teil so heraus, daß die aktiven Spitzen 4a in einer Ebene mit der die erforderliche geometrische Fläche des Werkzeugs bildenden Erzeugungskrve liegen.

Ein wesentlicher Vorteil des Erfindungsgegenstandes ist es, daß er es ermöglicht, das formgestaltende Bearbeiten von Stahl durch Einstechen mit all seinen Vorteilen auch auf die Formbearbeitung von sehr hartem Material zu erweitern, und zwar unter

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Anwendung des Erfindungsgegenstandes in Form eines Rotationswerkzeuges ohne besondere Kopierschleifmaschinen. Ferner ist es möglich, den Erfindungsgegenstand zur genauen Formerzeugung von Diamanten nicht enthaltenden Schleifwerkzeugen, gegebenenfalls zur Handbearbeitung von verschiedenen Formen durch Feilen oder dgl., zu verwenden. Der Umstand, daß das vorgeschlagene erfindungsgemäße Werkzeug einschichtig ist, bedeutet, daß ein derartiges Werkzeug nach Abnützung nicht abgerichtet wird und so kein Diamant verlorengeht. Es entfallen somit die Verlustzeiten mit dem Abrichten der bekannten Werkzeuge. Das erfindungsgemäße Werkzeug besitzt auch eine wesent-lieh größere Abnehmefähigkeit, Formbeständigkeit und gleichzeitig Lebensdauer als die bekannten Werkzeuge, was dadurch bedingt ist, daß die Konzentration der Diamantkörner auf der aktiven Fläche des Werkzeuges maximal ist und daß die mit ihren aktiven Spitzen aus dem Bindemittel herausragenden Diamantkörner sich auf einem einzigen Niveau befinden, so daß es nicht möglich ist, daß manche Körner früher abgenützt werden, bevor weitere Körner überhaupt mit dem Werkstück in Kontakt kommen.

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Claims

Patentansprüche

1. Diamantformwerkzeug mit einem Tragkörper und einer Schicht daran gehaltener Diamantkörner, die mit ihren aktiven Spitzen nach außen ragen und in einer gemeinsamen Fläche, die der gewünschten aktiven geometrischen Fläche des Werk-

zeugs entspricht, liegen, dadurch gekennzeichnet, daß Dia- ™ mantkörner unterschiedlicher Größe und Form in größtmöglicher Konzentration von einer durch eigene Haftkraft am Tragkörper fest haftenden Bindemittelschicht gehalten sind, deren Dicke erheblich größer als die Kornabmessungen ist.

2. Diamantformwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dicke der Bindemittelschicht zwecks Anpassung an die Werkzeugform ändert.

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