DE1924247B2 - Verwendung einer wärmegehärteten Mischung als Schmiermittel beim Schleifen - Google Patents

Verwendung einer wärmegehärteten Mischung als Schmiermittel beim Schleifen

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Description

Die Erfindung befaßt sich mit der Verwendung einer wärmegehärteten Mischung als Schmiermittel in Form eines beim Schleifen mit der Arbeitsfläche eines Schleifwerkzeuges in Eingriff bringbaren Körpers.
Beim Schleifen wird ein Großteil der Antriebsenergie zur Überwindung der Reibung zwischen Werkstück und der relativ dazu bewegten Arbeitsfläche des Schleifwerkzeuges verbraucht. Aufgrund des innigen Kontaktes zwischen Werkstück und Arbeitsfläche des Schleifwerkzeuges sowie der durch Reibung erzeugten Wärme können neben Abnutzung des Schleifkorns und des zur Bindung des; Schleifkorns vorgesehenen Bindemittels auch chemische Reaktionen zwischen Schleifkorn und Werkstück auftreten. Die Reibungswärme kann zusätzlich ein frühzeitiges Versagen der Bindung, eine Zerstörung des Schleifkorns infolge thermischer Spannungen und Beschädigungen des Werkstückes verursachen. Normalerweise wird daher beim Schleifen die Kontaktstelle zwischen Werkstück und Schleifwerkzeug mit einem flüssigen Schmiermittel, beispielsweise einer ölemulsion, beaufschlagt, die zusätzlich als Kühlmittel dient.
Aus der US-PS 33 21 287 ist es auch bereits bekannt, daß bei Verwendung eines aus Graphit bestehenden Trockenschmiermittels bei verschiedenen Schleifscheiben eine Verbesserung der Lebensdauer der Schleifscheiben um ungefähr 25% erzielt wird..
Aus der GB-PS 8 74 250 sind Diamantschleifscheiben bekannt, bei denen das aus Harz, Metall oder Keramik bestenende Bindemittel für die Diamantteilchen bis zu 5% Bornitrid enthält Durch den Zusatz von Bornitrid erhält die Diamantschleifscheibe einen etwas niedrigeren Härtegrad, ohne daß dadurch die Standzeit merklich verändert wird.
Aus der US-PS 33 83 191 ist weiterhin ein Diamantschleifwerkzeug bekannt, bei dem die Diamantteilchen in einer Harzmatrix gebunden sind, die 15 bis 75 Gew.-% Bornitrid enthält. Dieser hohe Bornitridgehalt der Harzmal rix bewirkt eine Erhöhung des Schleifverhältnisses des Diamantwerkzeuges.
Aus der GB-PS 10 07 566 ist es bekannt, auf die Oberfläche eines Schleifwerkzeuges eine pastöse Masse aufzubringen, die aus einem Schmierfett und einem pulverisierten Füllstoff mit faden- oder plättchenförmiger MikroStruktur besteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Schleifvermögen eines kubischen Bornitrid als Schleifkorn enthaltenden Werkzeuges wesentlich zu verbessern.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Verwendung einer wärmegehärteten Mischung, bestehend aus 1) mindestens 30 Volumenprozent hexagonalem Bornitrid und/oder einem Stoff mit einer lamellaren Kristallstruktur, insbesondere Cadmiumjodid als Trockenschmierstoff, 2) 30 bis 60 Volumenprozent eines wärmehärtbaren Kunstharzes und gegebenenfalls 3) 2 bis 6
ίο Volumenprozent Haftmittel, insbesondere Gammaaminopropyltriäthoxysilan, als Schmiermittel in Form eines beim Schleifen mit der Arbeitsfläche eines Schleifwerkzeuges in Eingriff bringbaren Körpers.
Bei Verwendung eines aus einer wärmegehärteten Mischung der vorgenannten Art bestehenden Körpers zum Schmieren der Arbeitsfläche eines kubisches Bornitrid als Schleifkorn enthaltenden Werkzeuges erzielt man eine unerwartet hohe Steigerung der Schleifleistung, die beispielsweise beim Schleifen von Werkstücken aus Eisen oder Eisenlegierungen etwa 1000% beträgt. Es ist nicht genau zu erklären, worauf die unerwartet hohe Steigerung der Schleifleistung zurückzuführen ist. Man nimmt jedoch an, daß dabei die Tatsache eine Rolle spielt, daß sich bei kubischem Bornitrid in einer oxidierenden Atmosphäre und in erwärmtem Zustand eine dünne Oxidoberflächenschicht bildet. Entweder vermindert das Trockenschmiermittel darauf zurückzuführende schädliche Einflüsse oder trägt in Zusammenarbeit dazu zu einer höheren Leistungsfähigkeit bei. Da beim Schleifen verhältnismäßig hohe Relativgeschwindigkeiten zwischen Schleifkorn und Werkstück verwendet werden und nicht nur ein Span, sondern viele Späne gleichzeitig abgelöst werden, kann aufgrund der Reibung und der anderen Wechselbeziehungen zwischen Schleifkorn und Werkstück ein ungewöhnlich hoher Schleifscheibenabrieb auftreten, falls als Schleifmittel kubisches Bornitrid verwendet wird, das ja eine verhältnismäßig hohe Reaktionsfähigkeit aufweist. Wichtig ist daher die Anordnung des Schmiermittels zwischen Schleifkorn und Span. Graphit zählt nicht zu den erfindungsgemäß verwendbaren Schmierstoffen, obwohl es vielleicht der bestbekannte und am meisten verwendete Trockenschmierstoff ist und aufgrund seiner Natur die Oxidation von Bornitrid herabsetzen könnte. Mit Graphit erzielt man jedoch auch nicht angenähert so gute Ergebnisse wie mit den erfindungsgemäß verwendeten Trockenschmierstoffen, nämlich hexagonalem Bornitrid und Stoffen mit der lamellaren Kristallstruktur von Cadmiumjodid. Diese
so lamellare Kristallstruktur ist eingehend beschrieben in dem Buch von A. F. Wells, »Structural Inorganic Chemistry« Clarendon Press, 2. Ausgabe, 1950, Seiten 278, 280 und 397. Beispiele für Stoffe mit lamellarer Kristallstruktur sind Molybdändisulfid, Wolframdisulfid und Bleijodid.
Man erzielt die besten Ergebnisse, wenn man den Trockenschmierstoff auf die Arbeitsfläche des Schleifwerkzeuges mittels eines festen, leicht abreibbaren und daher verhältnismäßig weichen Körpers aufbringt, der den Trockenschmierstoff enthält. Dies hat auch den Vorteil, daß eine weitaus größere Menge Trockenschmierstoff an der Arbeitsfläche zur Verfügung steht als im Falle des in das Schleifwerkzeug selbst eingearbeiteten Trockenschmierstoffes. Die Arbeitsfläehe des Schleifwerkzeuges steht daher während ihrer in Form einer Dreh- oder sonstigen Bewegung aufweisenden Schleifbewegung mit einem Stab aus leicht abreibbarem Material in Kontakt, der den Trocken-
Schmierstoff enthält, so daß sich auf der am Werkstück angreifenden Arbeitsfläche des Schleifwerkzeuges ein dünner Belag aus Trockenschmierstoff befindet. Dadurch wird der Schmierstoff zwischen das Schleifkorn und den Span gebracht Es ist weder eine weitere Schmierung noch die Verwendung eines Kühlmittels, beispielsweise in Form einer Schmierflüssigkeit erforderlich, obwohl eine solche gegebenenfalls verwendet werden kann.
Der verhältnismäßig weiche, leicht abreibbare Körper, der sich in Kontakt mit der bewegenden Arbeitsfläche des kubisches Bornitrid als Schleifkorn enthaltenden Werkzeuges befindet, besteht im wesentlichen aus einer harzgebundenen Mischung aus dem Trockenschmierstoff, einem Verdünnungsmittel wie Schwefel und einem als Haftmittel wirkenden Material, das den Übergang des Trockenschmierstoffes zur Arbeitsfläche des Schleifwerkzeuges und die Haftung des Schmiermittels an der Arbeitsfläche verbessert Geeignete organische Harze als Bindemittel für den Schmierkörper sind wärmehärtende Harze, besonders Epoxy- und Polyesterharze. Bestimmte wärmehärtende Harze, wie beispielsweise Diphenolharze, haben im Vergleich zu den Epoxy- oder Polyesterharzen den N achteil, daß sie etwas spröde sind.
Als Haftmittel verwendet man vorzugsweise ein Silan, insbesondere Gammaaminopropyltriäthoxysilan. Andere Materialien, die gut als Haftmittel geeignet sind, sind höhere Alkohole wie Octadecanol und Triäthynolamin. Im allgemeinen wirken feste oder flüssige organische Verbindungen mit Amin- oder Hydroxylgruppen als Haftmittel, indem sie die Haftung des Trockenschmierstoffes am Schleifwerkzeug verbessern. Der Zusatz eines Haftmittels ist zwar wünschenswert, jedoch nicht wesentlich. Die genaue Zusammensetzung der Bestandteile für die Herstellung des Schmierkörpers sollte so sein, daß auf die Arbeitsfläche des Schleifwerkzeuges ein dünner Belag aus Trockenschmierstoff aufgebracht wird und der Körper trotzdem soviel Festigkeit und Härte aufweist daß ein Zerbrechen oder eine schnelle Abnutzung des Körpers beim Schleifen vermieden wird. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Mischung aus 32 Volumenprozent Molybdändisulfid, 22 Volumenprozent Schwefel, 4 Volumenprozent Gammaaminopropyltriäthoxysilan und 42 Volumenprozent Epoxyharz erwiesen.
Nach gründlicher Durchmischung wird die Mischung zu einem zylindrischen Stab mit einem Durchmesser von beispielsweise 2,5 mm verformt und das Epoxyharz dann 12 Stunden lang bei Zimmertemperatur gehärtet und anschließend 3 Stunden lang bei 900C nachgehärtet. Bei normalen Schleifgeschwindigkeiten werden von diesem Stab pro Stunde 25 cm verbraucht
Nachfolgend sind drei Ausführungsbeispiele für Schmiermittelzusammensetzungen angeführt:
1. 32,2% Molybdändisulfid, 21,6% Schwefel, 3,8% Aminopropyltriäthoxysilan und 42,4% Epoxyharz.
2. Wie U jedoch anstelle von Molybdändisulfid Bleijodid.
3. 38,6% hexagonales Bornitrid in Pulverform, 5,4% Aminopropyltriäthoxysilan und 56% Epoxyharz.
Das Schleifvermögen kann bestimmt und ausgedrückt werden durch das Schleifverhältnis, d. h. durch das Verhältnis von Werkstückabschliffrate zu Schleifscheibenverschleißrate. Je höher dieses Verhältnis isl, desto größer ist das Schleifvermögen. Beispielsweise wurde beim Schleifen eines Schnellarbeitsstahls mit einer nicht geschmierten harzgebundenen Schleifscheibe mit Schleifkorn aus kubischem Bornitrid ein Schleifverhältnis von 33 festgestellt. Bei Anwendung einer gleichen Schleifscheibe unter gleichen Schleifbedingungen, jedoch Schmierung der Schleifscheibe mit einem Schmierstab mit der Zusammensetzung nach der oben angeführten Ausführungsform 1, betrug jedoch das Schleifverhältnis 400.

Claims (3)

Patentanspruch: Verwendung einer wärmegehärteten Mischung, bestehend aus
1) mindestens 30 Volumenprozent hexagonalem Bornitrid und/oder einem Stoff mit einer lamellaren Kristallstruktur, insbesondere Cadmiumjodid als Trockenschmierstoff,
2) 30 bis 60 Volumenprozent eines wärmehärtbaren Kunstharzes und gegebenenfalls
3) 2 bis 6 Volumenprozent Haftmittel, insbesondere Gammaaminopropyltriäthoxysilan, als Schmiermittel in Form eines beim Schleifen mit der Arbeitsfläche eines Schleifwerkzeuges in Eingriff bringbaren Körpers.
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