DE1931072A1

DE1931072A1 - Verfahren zur Herstellung von Schleifkoerpern

Info

Publication number: DE1931072A1
Application number: DE19691931072
Authority: DE
Inventors: James George Stephen
Original assignee: Industrial Distributors 1946 Ltd
Current assignee: Industrial Distributors 1946 Ltd
Priority date: 1968-06-19
Filing date: 1969-06-19
Publication date: 1970-01-29
Also published as: US3625666A; GB1209139A

Description

OR-INQ. ΟΙ*·!...IM·. M. ·Γ. Ο|»>| .-PHYS. D R. OlPl·' HÖGER - STELLRECHT-GRIESSBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

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Industrial Distributors^imited

k5> Main Street
Johannesburg / South Africa

Verfahren zur Herstellung von Schleifkörpern

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
Schleif körpern aus einer harten Matrix, in welche Diamantteilchen eingebettet sind.

Ss ist bekannt, Schleifkörper dadurch herzustellen, daß nan '. ein sinter fähiges Fe3tstoffniaterial, beispielsweise ein duroplastisches harz, nit Schleifteilchen mischt und die Mischung unter V.'ürne und Druck sintert, ur. auf diese V/eise eine ausgehärtete Matrix zu erhalten, in der die Schleifkörper festgehalten sind. Es ist ferner auch bekannt (britische Patentschrift TCO 52C), Diar.-entteilchen einer, elektrostatischen ?eld auszusetzen, un so die Teilchen in einer .'letallr.atpix auszurichten.

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Es war bisher jedoch noch nicht möglich, einen diaftanthaltigen Schleifkörper· aus einer erhärtenden flüssigen Matrix tu bilden, und zwar deswegen nicht, weil sich die Diamantteilchen in der flässigen Matrix absetzen, solange die Matrix noch abbindet oder erstarrt. Aus diesem Orund war es auch nicht möglich, Materialien, wie beispielsweise anfänglich flüssige Kunststoffe, insbesondere Zvreikomponentenharze, zu benutzen, welche in anderer Hinaicht bei der Herstellung von Schleifkörpern als matrixbildende Substanzen an sich besonders geeignet wären.

Es ist infolgedessen Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu» Herstellen eines Schufkörpers aus einen härtbaren, flüssigen Harz nit eingebetteten Diamant- oder anderen Edeleteinteilchen vorzuschlagen, bei dfttn die Verteilung der in der noch flüssigen Matrix in Suspension gehaltenen Teilchen gesteuert und während des Srhfirtens aufrechterhalten werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ur.faftt die Erfindung die folgenden Schritt·: Xn einer. Fortnrauxn wird eine fließfähige, härtbar· Substanz eingeschlossen, in welcher mit Metall beschichtete Diamant- oder andere Schleifpartikel dispergiert sind; ir» Pormraum wird ein elektrisches oder magnetisches Feld erzeugt; dabei werden das Feld und der Metallüberzug der Diamantteilchen ao ausgewählt, daß das Feld die Verteilung der Teilchen in der härtbaren Substanz steuert und aufrecht erhält;" nan lfiüt nun die härtbare Substanz sich verfestigen, wobei das Feld aufrechterhalten bleibt, bis die Substanz ausgehärtet ist.

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Bei den erfindun^sgenilß benutzten Feld kann es sich um ein elektrostatisches oder ein magnetisches Feld handeln. Im letzteren Fall ist die Metallbeschichtune von solcher Art, daß sie von einer. Magnetpol ancezogen wird, d. h., es handelt eich um ein para- oder ferromaenetisches Material.

Bei Ausübung des erfindungs£?n£.ßen Verfahrens werden die Schleifkörper in Formhohlraur. durch das auf sie einwirkende Feld an Plats gehalten. Ein Absetzen der Schleifteilehen tat auf diese Weise, wenn die Feldstärke korrekt eingestellt ist» Cans oder praktisch verhindert.

Bei der erfindungscemüß benutzten, fließfähigen Substans kann es sich un ein härtbares, flüssiges Harz handeln, beispielsweise ein Epoxyharz, der. ei η passendes Hfirtnittel zugefügt wird. Die Erfindunß ist auch dann anwendbar, wenn das fließfähige Material eine härtbare Paste von relativ geringer Viskosität ist, in welcher sich die Schleifpartikel ia Verlauf der Aushärtperiode absetzen körnen.

Wenn die Dianantpartikel ganz oder teilweise von länglicher Form sind, ist es möglich, sie axial auszurichten, inder. nan das Feld im Forr.raur. so aufbaut, da£ es Kraftlinien in der gewünschten Ori^ntieruncsrichturt; besitzt, normalerweise wird diese Orientierungsrichtung senkrecht zur späteren Arbeitsfläche des Schleifkörpers stehen.

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Genäß der Erfindur.G ist ferner vorgesehen, daß einander gegenüberliegende Seiten des Formhohlraunes mit einander zugekehrten Unebenheiten ausgestattet v/erden, eo daß die Kraft- oder Feldlinien sich zwischen diesen Unebenheiten konzentrieren und die Schleifpartikel sich von selbst entlang dieser Feldstärke-•konsentrationen ausrichten. Dabei findet gleichzeitig auch eine axiale Ausrichtung langgestreckter teilchen statt.

Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausfuhrungeformen der Erfindung dient in Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der Heiteren Erläuterung. Sa zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Vorrichtung * zur Durchfuhrung des erfindungsgemäßen Verfahrene;

Fig. 2 einen lielbschnitt ehrlich Fig. 1 einer anderen Ausführungtforr..;

Fig. 3 eine vergrößerte Schnittansicht eines Forrihohlraur.es bei einer weiteren Ausführungsforn gemäß der Erfindung.

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In Fig. 1 ist eine kreisförmige Basi3 2 aus magnetisierbarem Material, auf welcher ein Schleifkörper in Form einer Schiefscheibe hergestellt v/erden soll, konzentrisch innerhalb eines ringförmigen Polstückes H auf einer Platte 6 aus nicht r.agnetisierbarem Material abgestützt. Der Umfang der Sasis 2 bildet • zusammen niit der Platte C und den ringförmigen Polstück 4 einen Ringkanal S_% .

Das Polstück 4 ist über ein napfförmiges Joch 9 aus magnetisierbarer! Material mit einem Hittelpolstück 10 verbunden, welches sich durch eine Öffnung 12 in der Platte 6 und der kreisförmigen Basis 2 hindurch erstreckt. Eine um das MittelpolstOck 10 gewickelte Spule I¹J läßt nach Verbindung mit einer elektrischen Stromquelle quer über den Hingkanal S hinweg ein radiales magnetisches Feld entstehen.

Der Kanal S bildet einen Formhohlraum, welcher mit dor betreffenden Mischung gefüllt wird. So kann der Kanal 8 beispielsweise mit einer Mischung aus einer. Epoxyharz, einen Hirt er und einefc Füllmittel beschickt werden, wobei in diese Mischung niekelüberzoger.e Dianantpartikel einger.engt sind. Das betreffende Kart ' ist bei Arbeitstemperatur in flüssigen Zustand. In der Zeichnung sind die Bit Metall beschichteten Diamantpartikel oder andere Schleifteilchen geeigneter Karte r.it den Bezusszeicher. 13 versehen. '

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Die viskose Flüssigkeit wird nit den Teilchen 18 gut durchgemischt und hierauf in den Ringkanal S eingegossen oder eingearbeitet. Gleichzeitig oder unr.ittelbar anschließend wird in der Spule Ik ein elektrischer Stromfluß erzeugt, so daß über den Ringkanal 3 hinweg ein magnetisches PeId steht.

Zunächst können sich einige der mit magnetischem Material beschichteten Diamantpartikel unter den Einfluß des magnetischen Feldes bewegen, und zv/ar in Richtung auf das ringförmige Polstück ¹I oder in Richtung auf den Umfang der Basis 2. Die übrigen Diamantpartikel haben <?3.s Bestreben, sich entlang der Kraft*· linien des Feldes zu verteilen und werden sich nun zwischen den in der llähe der Magnetpole befindlichen Diamantteilchen konzentrieren. Außerdem werden alle beschichteten Diamantteilchen mit ihrer Längsachse radial zur kreisförmigen Basis 2 ausgerichtet, d. h. senkrecht zu deren Umfangsflache. Die Diamantpartikel werden in der flüssigen Substanz so lange in ihren Lagen gehalten, wie das Magnetfeld aufrechterhalten ist.

Das Hagnetfeld bleibt so lange eingeschaltet, bis das Harz erhärtet ist. Anschließend wird das Magnetfeld aufgehoben und der so gebildete Schleifkörper aus der Form herausgenommen.

Qbwohl bei der dargestellten Ausführur.gsform der Schleifkörper mit der Basis zu einen einstöckigen Schleifkörper verbunden ist, ist doch leicht einzusehen, daß durch Verwendung einer härtbaren flüssigen Substanz, äs sich lediglich mit den Diamantttilchen, nicht aber nit der Basis 2 verbindet, ein Schleifkörper hergestellt vrerden kann, der ein separates Slenent ist und anschließend auf eine passende Unterlage oder Grundplatte aufge-

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bracht werden kann. Offensichtlich können die betreffenden Flächen auch mit einem Formlösenittel beschichtet v/erden.

Bei der Auifflhrur.£sform semäß Pi^. 2 ist zwischen einer Basis oder Grundplatte 22 aus metallischer. Material und einem ebenfalls metallischen Außenring ΓΊ sowie einer Platte 26 aus elektrisch isolierenden Material ein Kanal 216 ausgebildet, über Elektroden 19 können di^ Teile 22 und 2*1 nit einer Kochspanr.ungsquelle verbunden werden.

Auch bei dieser Ausführungsforr. wird der Kanal 216 wieder nit flüssigem Kars beschickt, in welches nit Metall beschichtete Schleif teilchen'aus Diamant, Korund oder anderen; Schleifmaterial eincer.ischt sind. In diesen Falle brauchen die Schleifteilchen jedoch nicht rr.it einer, magnetischen Oberzug versehen tu sein, obwohl auch eine r^gnatische Beschichtung aus beispielsweise Nickel Anwendung finden kann.

3 seiet in etwas Übertriebener Weise ein Verfahren, r.it dessen Hilfe die Verteilung der Schleifteilchen weiterhin beeinflußt werden kann. Bei dieser Ausftthrungsforr. ist zwischen Bauteilen 52 und 3* auf einer unterlage jG ein Forr.hohlraun ausgebildet. Die Bauteile 32 und 3* können beispielsweise magnetische Polstücke wie in Fig. 1 oder-Elektroden wie in Fic· 2 sein.

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Wesentlich ist bei der Ausführur.gsforn nach Fig. 3» daß die Bauteile 32,3'ί an te^enüberliegenden Seiten nit einander »ugekehrten Unebenheiten 20 versehen sind. Hei diesen Unebenheiten kann es sich um Rippen_f vorstehende Teile von Schraubengangen, RSr.delungen oder einfach um von den Bauteilen vorstehende kegelförmige Gebilde handeln, je nachdem welches .Verteilungsmuster gewünscht ist.

Ob nun ein ir.acnetisches oder elektrisches Feld Anwendung findet, in jedem Fall werden sich die Kraftlinien zwischen einander gegenüberliegenden Unebenheiten 20 stärker konzentrieren. Ale Ergebnis hiervon v/erder, sich Schleifteilchen in einen flüssigen Harz innerhalb des Hohlraunes 3l6 zwischen den beiden Uneben- ' heiten so anordnen und ausrichten, wie«.es in Pig. 3 angedeutet ist. In der Praxis braucht keine vollständige End-zu-Snd-Anordnung hergestellt werden. Die Anordnung und Ausrichtung ist Jedoch derart, daß man von einer gesteuerten oder kontrollierten Verteilung der Schleifteilchen in bestimmten Zonen des Endproduktes sprechen kann. ·

Der flüssigen Matrix können Zusätze zugefügt werden, um die Eigenschaften des Schleifkörpers weiter zu verbessern. So kann beispielsweise durch Zugabe von Grafit die "Schlüpfrigkeit" des Schleifkörper3 gesteigert werden. Durch Zugabe von Aluminiumpulver läßt sich die Festigkeit und thernische Leitfähigkeit erhöhen. Durch die Zugabe zahlreicher granulierter Stoffe las sen sich die mechanischen Eigenschaften, z. 5. die Sprödigkeit, des Schleifgegenstandes verändern oder beeinflussen.

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Patentansprüche

1. Verfahren zun Herstellen eines Schleifkörpers aus metallbeschichteten, in einer ausgehärteten Matrix verteilten Diamantteilchen, bei dem in einen Formhohlraurc eine Mischung aus den Diamantteilchen und einer auswertbaren Substanz eingebracht und die Substanz verfestigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in den Formhohlraum eine fließfähige, aushSrtbare, die beschichteten Diamantteilchen enthaltende Substanz eingebracht und im Formhohlraum ein raagnetisches oder elektrisches Feld derart erzeugt wird, daß die Verteilung der Teilchen in der fließfähigen Substanz steuerbar aufrechterhalten wird, und daß das Feld so lange aufrechterhalten bleibt, bis die Substanz ausgehärtet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daÄ bei Anwendung eines magnetischen Feldes ein paramagnetischer oder ferrom»gnetischer I'etallüberzug auf den Diamantteilchen verwendet wird.

J. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als flieÄfähiges Material ein aushSrtbares, flüssiges Harz verwendet wird.

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¹J. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als fließfähiges Material eine Paste verhältnismäßig geringer Zähigkeit verwendet wird.

5· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - Ί, dadurch gekennzeichnet, daß als fließfähiges Material ein Epoxyharz verwendet wird, dae mit einer.i Härter vermischt ist.

6. Verfahren nach einer, der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das F;lc. so" an den Formhohlraum angelegt wird, daß die Feldlinien in derjenigen Richtung verlaufen, in welcher die langen Achsen der eintelnen Diamar.tteilchen ausgerichtet v/erder, sollen.

7. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daft einander eugekehrte Seiten des Formhohlraumes mit einander gegenüberliegenden Unebenheiten versehen werden, so daß sich die Kraftlinien des Feldes zwischen diesen Unebenheiten konzentrieren und die Diarnantteilchen sich «wischen den Unebenheiten von selbst ausrichten.

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