DE19650393B4

DE19650393B4 - Schleifwerkzeug

Info

Publication number: DE19650393B4
Application number: DE19650393A
Authority: DE
Inventors: Rueben Brown Westlake Warner; Joseph P. Euclid Gaser
Original assignee: Jason Inc
Current assignee: Jason Inc
Priority date: 1996-01-11
Filing date: 1996-12-05
Publication date: 2006-03-30
Anticipated expiration: 2016-12-06
Also published as: GB2308997A; ITTO961100A1; DE19650393A1; GB2308997B; GB9626830D0; IT1289820B1; US6312323B1; US5895612A

Abstract

Schleifwerkzeug mit einer drehbaren Nabe (21, 74) und Schleif-Monofilamenten (22, 77, 91), die an dieser Nabe befestigt sind und hervorstehende, die Arbeitsfläche (25, 69, 78, 83, 92) des Werkzeuges bildende Spitzen aufweisen, wobei das Werkzeug in einem flexiblen, porösen Matrixverbund (28, 70, 79) aus einem Elastomer mit einer Dichte von ungefähr 32,4 bis ungefähr 324 kg/m³ eingekapselt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schleifwerkzeug.
Insbesondere betrifft die Erfindung elastomerverstärkte Schleifwerkzeuge, die insbesondere für die Oberflächenfeinbearbeitung und die Kantenendbearbeitung geeignet sind.

Technologischer Hintergrund der Erfindung:

Aus den prioritätsälteren US-Patenten 4 945 687 und 5 046 288 ist ein Rotationswerkzeug für die Endbearbeitung bekannt, bei dem Schleifkörner enthaltende Monofilamente, wie zum Beipiel extrudiertes Nylon, als Verstärkungen in einem verhältnismäßig dichten Elastomerschaum verwendet werden, der zumindest eine Körnungsgröße eines Schleifmittels und bevorzugt zwei Körnungsgrößen enthält, von denen eine verhältnismäßig grob ist. Die Schaum-Elastomer-Verbindung weist ein Porenvolumen von ca. 5 bis ca. 50 Prozent auf. Die gemäß dieser Patente hergestellten Werkzeuge weisen typischerweise eine Elastomerdichte von 324 bis 810 kg/m³ (20 bis 50 (engl.) Pfund pro Kubikfuß) oder mehr auf. Der Gehalt der Schleif-Monofilamente aus Nylon erlaubt es, daß Werkzeug bei höheren Geschwindigkeiten zu betreiben. Die Werkzeuge nach diesen älteren Patenten haben die Charakteristiken verbesserter Weich-Schleifscheiben bei denen die Schleifmittel der Bearbeitungsstelle hauptsächlich durch das Elastomer zugeführt werden. Während sie als Werkzeuge zur Hochgeschwindigkeitsmaterialabtragung effektiv sind, sind solche Werkzeuge nicht für die Oberflächenendbehandlung und für Kantenschneide- bzw. Entgratungsverfahren, bei denen das Werkzeug bei geringerer oder eher normaler Geschwindigkeit, wie zum Beispiel 10,16 bis 12,7 m/s (2000 bis 2500 Fuß pro Minute), und unter erheblich höherem Druck läuft, effektiv.

Bei höheren Betriebsdrücken ist ein seitlicher Versatz eines Monofilament-Schleifmittels zu erwarten. Ein solcher seitlicher Versatz liegt vor, wenn die Spitze des Monofilamentes auf die eine oder andere Seite der Drehebene gebogen wird, sobald es das Werkstück berührt. Dies ruft nichtlineare Kratzmuster hervor und reduziert die Effektivität des Werkzeuges. Bei der Endbearbeitung von Hüttenmetall, wo das Metall in großen Stücken, üblicherweise in Streifenform hergestellt ist, ist eine gerade Linie oder im wesentlichen lineares Kratzmuster sehr wichtig. Vor den nachfolgenden Bearbeitungen wird der üblicherweise aufgerollte Streifen abgewickelt und durchläuft Stationen mit Werkzeugen zur Oberflächenendbearbeitung, wo beide Oberflächen bei normaler Geschwindigkeit und hohem Druck der Oberflächenendbearbeitung unterzogen werden. Der Streifen kann relativ breit sein und die Werkzeuge umfassen die Breite des Streifens. Die Werkzeuge arbeiten üblicherweise mit Kühlmitteln. In einigen Fällen wird das Kühlmittel der Arbeitsoberfläche zugeführt, in anderen wird es in die Achse oder Welle des Werkzeuges eingeführt und fließt radial nach außen zur Bearbeitungsfläche. Das Kühlmittel entfernt lose Schleifpartikel, jeden Abrieb des Werkzeuges und alles, was vom Metall abgetragen worden ist. Das Kühlmittel wird durch einen Filter hindurchgeführt, der einige der Partikel, aber nicht alle, herausfiltert. Einige, meistens Schwebestoffe, werden in den Kühlmittel mitgeschleppt und neigen dazu, mit der Zeit zwischen den Werkzeugbereichen Verstopfungen zu bilden. Dies ist insbesondere dann gegeben, wenn das Kühlmittel durch den Kern des Werkzeuges fließt und radial nach außen strömt. Dies ist das wirkungsvollste Kühlsystem für ein Schleifwerkzeug mit Nylonmonofilamenten, da es die gesamte Länge des Monofilamentes auf der richtigen Temperatur hält.

Wenn der benötigte Kühlmittelfluß blockiert ist, kann der Kunststoff des Monofilamentes weich werden oder schmelzen und dies kann sehr schnell ein sehr teures Werkzeug zerstören. Für einen breiten Streifen kann ein derartiges Werkzeug einige tausend Dollar kosten. Auch muß, was vielleicht wichtiger ist, bei verstopften Werkzeug das Band heruntergefahren, das Werkzeug ausgebaut werden und, wenn das Fremdmaterial getrocknet ist, muß es buchstäblich sandgestrahlt werden, um das Werkzeug richtig zu reinigen.

Hoher Anwendungsdruck mit eher dicht gepackten Schleifmonofilamenten aus Kunststoff und mit hoher Schleifbelastung wird in der Regel mehr Wärme erzeugen als im Normalfall. Auch neigt hoher Druck dazu, die Monofilamente zusammenzudrücken und diese Kompression neigt dazu, falls die Zwischenräume für den Kühlmittelfluß vorgesehen sind, jeden der normalen Zwischenräume und jeden Hohlraum zu schlie ßen. Wenn Schwebestoffe im Kühlsystem enthalten sind und nicht durch stromaufwärts angeordnete Filter entfernt wurden, wird das Werkzeug verstopfen und sich dann wegen des Mangels an Kühlmittelflusses selbst zerstören. Während das Äußere des Werkzeuges in einigen Fällen zur Entfernung von verstopfenden Partikeln sandgestrahlt werden kann, können dies die inneren Zwischenräume nicht. Das Auftreten der Verstopfung und der Wärme kann plötzlich geschehen, was zur Zerstörung des Werkzeuges führt.

Wenn eine hochdichte Matrix eingesetzt ist, besonders eine, die Schleifmittel mit einer gewissen Grobkörnung enthält, tendiert der Werkzeugabrieb dazu, eher größere Klumpen oder Partikel zu bilden. In einigen Fällen ist dies kein besonderes Problem. Bei der Fertigbearbeitung von Hüttenmetall oder der Kantenumformung, wo hohe Drücke eingesetzt werden, ist jedoch ein umlaufendes kontinuierliches Kühlmittel erforderlich, und ein solches hochdichtes Material erzeugt Partikel, die schnell Filter oder Kühlmittelfließwege verstopfen können, was schnell zu kostspieligen Folgen führen kann. Materialien mit hoher Dichte, die aufgrund von Erosion einen flüssigen Zustand aufweisen, neigen dazu, mit anderen Partikeln zusammenzubacken um Klumpen zu bilden, insbesondere wenn Schleifmittel oder Grobschleifmittel verwendet werden. Demzufolge ist es wünschenswert, eine Matrix zu besitzen, die beim Abgeben von Abrieb keine verstopfenden Klumpen bildet. Es wäre auch wünschenswert, daß bei normalem Abrieb oder normaler Erosion das Matrixmaterial sich von einem Feststoff im wesentlichen in Gas umwandelt, und daß das, was aus den Partikel entsteht, keine Probleme infolge der Partikelgröße, -geschwindigkeit und der Masse oder des Gewichts erzeugt.

Demnach wäre es wünschenswert, ein preisgünstiges, hocheffizientes Werkzeug zur Oberflächenendbearbeitung und zur Kantenumformung zu besitzen, daß ein gerades oder im wesentlichen lineares Kratzmuster erzeugen würde und keinen Verstopfungen oder Kühlmittelfilterproblemen unterworfen wäre. Während im Querschnitt sowohl kreisförmige, als auch rechteckige Schleif-Monofilamente aus Kunststoff in einer Vielzahl von Werkzeugen benutzt wurden, sind derartige Monofilamente in dem Schleifmittelgehalt, der während der Extrusion mitgeschleppt werden kann, begrenzt. Das harte Kunststoffmaterial schafft eine Zugfestigkeit und eine modulare Festigkeit und bei hohen Schleifmittelgehalt, besonders mit großen Korngrößen des Schleifmittels, läßt die Festigkeit des Schleif-Monofilamentes nach. Dies ist besonders bei Oberflächenendbearbeitung und Kantenumformung unter hohem Druck gegeben, wo seitlicher Versatz oder Verbiegen leicht auftritt. Mit hohem Schleifmittelgehalt ist ein Brechen, Reißen und ein vorzeitiger Verschleiß bei hohen Arbeitsdrücken zu erwarten. Es wäre auch wünschenswert, ein derartiges Werkzeug zu besitzen, daß fähig ist, bei solchen hohen Drücken zu arbeiten und dennoch einen hohen Schleifmittelgehalt aufweist, sowohl mengenmäßig, als auch in der Korngroße.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein rotierendes Werkzeug zur Oberflächenendbehandlung und zur Kantenumformung verwendet Schleif-Monofilamente aus Kunststoff mit normal hoher Anzahl von Monofilamenten, so daß die Monofilamente komprimiert sind und die Spitzen eine Schleiffläche mit hoher Spitzendichte bilden. Die Monofilamente enthalten eine große Menge von Schleifmaterial, bevorzugterweise in einer Menge von mehr als 20 bis ca. 30 Gewichts-%, homogen in einem extrudierten Kunststoff, wie zum Beispiel Nylon, verteilt. Der Schleifmittelgehalt ist so groß, daß er normalerweise das Monofilament schwächen würde, das seine Zugfestigkeit und Tragfestigkeit oder -Modul von dem extrudierten Kunststoff erhält. Das Werkzeug ist mit einer Schaummatrix geringer Dichte aus einem thermoplastischen Elastomer gefüllt, die die Zwischenräume in dein hochdichten Bündel der Monofilamente füllt und das Bündel einkapselt. Die Matrix ist bevorzugt ein niedrigdichter Urethan-Elastomer-Schaum mit einer Dichte von ca. 32,4 bis ca. 324 kg/m³ (ca. 2 bis ca. 20 Pfund pro Kubikfuß) und bevorzugt von ca. 64,8 bis ca. 259,2 kg/m³ (ca. 4 bis 16 Pfund pro Kubikfuß). Die Matrix weist Poren in einer Menge von mehr als ca. 50% auf und enthält bevorzugt wenig oder keinen Schleifmittelzusatz. Wenn irgendein Zusatz eingesetzt ist, ist es eine kleine Menge eines feinkörnigen Schleifkornes. Der niedrigdichte Schaum wandelt sich bei Verschleiß oder Erosion im wesentlichen von einem Festkörper in ein Gas um, die infolge Verschleiß erzeugten Partikel haben eine Größe und ein Gewicht oder Masse, die keine Filterprobleme erzeugt, die ein sehr teures Werkzeug schnell zerstören können. Die geschäumte Matrix niedriger Dichte trägt die Schleif-Monofilamente zur Reduzierung der Werkzeugnachgiebigkeit, was ein besseres oder ein mehr geradliniges Kratzmuster für die Endbearbeitung von Hüttenstahl ergibt. In anderen Worten, obwohl die gekapselten Monofilamente eine wesentliche Strecke aus der Nabe hervorragen können, sind sie hinreichend gestützt und begrenzt zu agieren, als hätten sie nur eine überstehende Länge von etwa 3,175 mm (= 1/8 Inch) bis ca. 25,4 mm (= 1 Inch). Das Halten und die Reduzierung der seitlichen Biegsamkeit ermöglicht, daß die Schleif-Monofilamente aus Kunststoff einen höheren Schleifmittelgehalt enthalten, da die Matrix eine äußere Stütze bietet.

Wenn das Werkzeug anfänglich aufgebaut wird, wird es in eine Form oder zwischen zwei Pressplatten eingelegt und die Matrix eingespritzt. Obwohl Halteglieder oder andere mechanische oder klebende Mittel eingesetzt werden können, wirkt des eingespritzte thermoplastische Elastomer als klebende Verbindung, die die Monofilamente und die Buchse oder den Kern weiter befestigt. Im Formprozeß werden umfangreich geformte, sich radial erstreckende Kühlmittelwege geformt, die wesentlich größer sind, als die Wege, die einfach durch die vom Filter durchgelassenen Rückstände verstopft werden können. Die radialen Kanäle können durch zwischengepasste oder cooperierende Wand- oder runde Stirnflächenbereiche geformt sein, und das Werkzeug kann verformt oder umfangsmäßig wellig sein, so daß die Ansatzstellen der Werkzeugbereiche oder der Kühlmittelkanäle keine Streifen oder ungewollte Riefen in der Arbeitsoberfläche bilden. Dies ist besonders wichtig bei der Hüttenstahlendbehandlung.

Zum Verständnis des vorangegangenen und den zugehörigen Schranken weist die Erfindung die im folgenden vollständig beschriebenen und in den Ansprüchen im einzelnen genannten Merkmale auf, die folgende Beschreibung und die anliegenden Zeichnungen legen im Detail bestimmte anschauliche Ausführungen der Erfindung dar, die jedoch nur für einige der verschiedenen Arten, auf denen die Prinzipien der Erfindung eingesetzt werden können, bezeichnend sind.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine teilweise weggebrochene und im Schnitt gezeichnete Axialansicht eines Scheibenwerkzeuges gemäß der Erfindung;
2 ist ein Diametralschnitt des Werkzeugs aus 1;
3 ist eine Ansicht ähnlich 2, die verschiedene übereinander gestapelte Werkzeuge zur Anordnung auf einer Antriebsspindel zeigt;
4 ist eine Draufsicht auf das Äußere der gestapelten Werkzeuge aus 3;
5 ist eine Ansicht ähnlich der in 4, die jedoch umfangsmäßig verformte oder wellige, übereinander gestapelte Werkzeuge zeigt;
6 ist eine vergrößerte Einzelheit einer anderen Kühlmittelkanal-Ausführung, die zwei Formen zeigt, die miteinander gekoppelt sind und mit dem Zwischeneinpassen geformter kreisförmiger Stirnflächen Kühlmittelkanäle bilden;
7 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines einer topfförmigen Bürste ähnlichen Werkzeuges gemäß der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine gleiche Ansicht eines einer Kopfbürste ähnlichen Werkzeuges gemäß der vorliegenden Erfindung;
9 ist eine gleiche Ansicht eines einer ausgestellten, topfförmigen Bürste ähnlichen Werkzeugs, auch gemäß der vorliegenden Erfindung;
10 ist eine ähnliche Ansicht eines Werkzeuges mit einem gewundenen Stiel, das mit einer niedrigdichten Matrix zusammengehalten ist, gemäß der vorliegenden Erfindung; und
11 ist eine schematische Darstellung des Prozesses der Matrixeinspritzung der gleichzeitig die Kühlmittelkanäle formt.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Zunächst wird auf die 1 und 2 Bezug genommen, in denen ein rad- oder scheibenartiges Werkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist. Das im allgemeinen mit 20 bezeichnete Werkzeug weist eine kreisförmige Nabe 21 auf, an der ein Bündel von Schleif-Monofilamenten aus Kunststoff, im allgemeinen mit 22 bezeichnet, befestigt ist. Innerhalb der Nabe erstrecken sich die Schleif-Monofilamente aus Kunststoff um einen Ring oder einen Drahtanker 23 herum und stehen radial hervor, um die ringförmige Anordnung 24 mit den Spitzen der Schleif-Monofilamente zu formen, die die ringförmige oder zylindrische Schleiffläche 25 des Werkzeuges bilden. Die Schleif-Monofilamente sind bevorzugt so fest, wie sie in die Nabe ohne Beschädigung der Filamente einlegbar sind, gepackt, so daß die, die kreisförmige Anordnung bildende Anzahl der Monofilamente des Bündels für das gezeigte scheibenartige Werkzeug an seinem Maximum oder nahe seines Maximums ist. Es ist erwünscht, daß die Dichte der Monofilamente, so wie sie um den Ringanker 23 geführt sind, und die kanalförmige runde Nabe 21 verlassen bei ihrem Maximum liegt, und daß sie unge fähr 85 bis 95 Prozent des verfügbaren Raums einnehmen, und ein Gleichgewicht der Zwischenräume zwischen den Monofilamenten in dem Bündel besteht. Wenn die Monofilamente die Nabe jedoch verlassen, breiten sie sich aus und der Raum zwischen den Monofilamenten nimmt zu. So können bei maximaler Anzahl von Monofilamenten, abhängig von der Schnittlänge, die Zwischenräume an oder nahe der Arbeitsfläche ungefähr 45 bis 55 Prozent des Werkzeugvolumens ausmachen. Die Schnittlänge ist die Länge des Monofilaments, die von der Kante der Nabe hervorsteht. Diese Anzahl oder Dichte der Monofilamente kann sich sogar weiter reduzieren, wenn es den Monofilamenten beim Austritt aus der Nabe möglich ist, sich axial zum Werkzeug zu verbreitern oder auszudehnen.
Es ist erwünscht, daß die Nabe drehbar um ihre Achse ausgebildet ist, die senkrecht zur Ebene der 1 oder parallel zur Ebene der 2 angeordnet ist. Die durchschnittliche Menge der Filamente oder der prozentuale Anteil des von den Filamenten eingenommenen Volumens hinter der Nabe liegt bevorzugt oberhalb von 55 Prozent und bevorzugt oberhalb von 65 Prozent. Das Gegenstück von 45 Prozent bzw. 35 Prozent ist natürlich das Zwischenräume oder Poren zwischen den Monofilamenten.
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, sind solche Zwischenräume vom Inneren der Nabe zur Arbeitsfläche 25 von einem Elastomerschaum, im allgemeinen mit 28 bezeichnet, belegt, der eine relativ geringe Dichte von ca. 32,4 bis ca. 324 kg/m³ (ca. 2 bis ca. 20 lbs pro cu. ft.) und bevorzugt von ca. 64,8 bis ca. 259,2 kg/m³ (ca. 4 bis ca. 16 lbs pro cu. ft.) aufweist. Das Elastomer wird unter Druck in das Werkzeug getrieben oder vollständig eingeflößt, um die Zwischenräume sowohl innerhalb, als auch außerhalb der Nabe zu füllen. Der Einspritzprozess wird durchgeführt mit dem Werkzeug in einer Form, die die Scheibenflächen des Werkzeuges, zu sehen als 30 und 31, festlegt um im wesentlichen parallel zueinander und rechtwinklig zur Achse des Werkzeuges zu bleiben. Dies hilft dabei, eine hohe Anzahl von Monofilamenten an der Arbeitsfläche 25 beizubehalten.
Während des Formprozesses werden die runden Stirnseiten des Scheibenwerkzeuges jenseits der Nabe mit einer Gruppe von Kühlmittelkanälen, bezeichnet mit 33 und 34, und radial deckungsgleichen Kanälen 35 und 36 in der Nabe versehen. Die letzeren Kanäle in der Nabe verjüngen sich oder laufen aus im Buchtbereich der U-förmigen Nabe oder dem mit 38 bezeichneten Inneren. Die gezeigte Ausführungsform weist etwa 26 solcher Kanäle auf, sowohl in den herausragenden Filamenten, als auch in der Nabe. Solche Kühlmittelkanäle oder Durchlässe können so in 13 bis 14° Intervallen voneinander entfernt sein. Wie aus den 1 bis 4 erkennbar ist, weisen solche Kühlmittelkanäle eine signifikante Größe auf und ihre halbrunde Ausgestaltung ist vorgesehen um mit der halbrunden Ausgestaltung einer angrenzenden Scheibe zu kooperieren und einen vollrunden, sich radial erstreckenden Kühlmitteldurchlass zu bilden, der sich von dem hohlen Inneren des Werkzeugs bis zur Arbeitsfläche erstreckt.
Wenn das Werkzeug die Form verläßt und nachdem der geschäumte Matrixverbund 28 ausgehärtet ist, sind die hervorstehenden Schleif-Monofilamente durch den geschäumten Matrixverbund eingekapselt und die axialen Scheibenflächen einschließlich der sich radial erstreckenden Kühlmitteldurchlässe 33 werden eine dünne Hülle oder Haut haben, selbst wenn die Schleif-Monofilamente aus Kunststoff von der Haut ungeschützt wären. Die Hülle schafft eine seitliche Führung und einen Zwang für die Kunststoff-Monofilamente, der sie, wie in 2 erkennbar ist, daran hindert, sich wesentlich nach rechts oder links auszubreiten, wenn das Werkzeug gegen die Arbeit an der Schleiffläche 25 unter signifikantem Druck gedrückt wird. Auch wird, selbst wenn dier Schaummatrixverbund eine im wesentlichen offene Zellstruktur aufweist, die an den axialen Stirnseiten durch die Formoberflächen gebildete Haut oder Hülle den Kühlmitteleintritt in eine derartige Matrix begrenzen oder behindern, ausgenommen durch die Arbeitsfläche des Werkzeuges, die bei Verschleiß des Werkzeuges kontinuierlich die im allgemeinen offene Zellstruktur und, was wichtiger ist, die in dem Schleif-Monofilamenten aus Kunststoff mitgerissenen Schleifkörner freilegt. Während die Arbeitsfläche 25 des Werkzeuges bei Verlassen des Werkzeuges aus der Form auch mit einer Haut oder einer Hülle versehen sein wird, wird diese Hülle oder Haut sofort weggetregen, wenn das Werkzeug benutzt oder weiter geschliffen wird.
Das Werkzeug aus den 1 und 2 ist dafür vorgesehen, gestapelt oder auf einer Welle befestigt zu werden, durch die Kühlmittel fließt, wie zum Beispiel die Welle, die gezeigt und beschrieben ist in Frymier U.S. Patent No. 5 207 032 oder Nelson U.S. Patent 3 109 190. Die Werkzeuge sind in 3 auf der Welle an der mit 40 bezeichneten Achse Seite am Seite gestapelt, wie aus den Nummern 41, 42 und 43 ersichtlich. Wenn die Werkzeuge gestapelt und geeignet ausgerichtet sind, kooperieren die halbrunden Kühldurchlässe wie an der mit 45 bezeichneten Stelle und bilden einen vollrunden, sich radial erstreckenden Kühldurchlass, der sich von der Welle zur Arbeitsfläche des Werkzeuges erstreckt. Der gebogene Fußbereich der Nabe und die Ausge staltung des Durchgangs darin, bezeichnet mit 35 und 36, trichtert in Wirklichkeit alles von der Antriebsspindel ausgehende Kühlmittel in derartige, sich radial erstreckende Durchlässe und die Zentrifugalkraft unterstützt das Kühlmittel in der Bewegung von der Welle zur Arbeitsfläche des Werkzeuges. Wie oben gezeigt, ist es wünschenswert, daß das Werkzeug eine bestimmte Länge aufweist, die notwendig sein kann, um einen Streifen eines plattenförmigen Materials in aufgewickelter Form, das sich über einen Meter Breite hinaus erstrecken kann, zu umfassen.
Wenn die transaxiale Ausrichtung der Kühlmitteldurchlässe beim Betrieb unerwünschte Riefenbildung erzeugt, kann das Scheibenwerkzeug, wie bei den Nummern 50, 51 und 52 in 5 gezeigt, mit einem umfangsmäßig welligen Muster ausgestaltet sein, so daß die Kühlmitteldurchlässe 53 nicht transaxial ausgerichtet sind. Jeder angerenzende Kühlmitteldurchlass ist, wie beispielsweise bei 54 zu sehen, zu seinen Nachbarn leicht axial versetzt angeordnet. Das umfangsmäßig gewellte Werkzeug kann in einer Weise, wie sie in 5 dargestellt ist, durch Einpressen in die gekapselte Form, wie hierin weiter unten beschreiben wird, und dementsprechendes Formen der axialen Formwände geformt werden. Die verformten Scheiben der 5 sind auf der Achse 40 des Dorns oder der Welle befestigt, die sich parallel zur geraden kreis-zylindrischen Arbeitsfläche 55 erstreckt. Die verformte Anordnung der Scheiben der 5 hat auch den Vorteil, daß die Scheiben sich untereinander blockieren um als eine Einheit zu rotieren. In anderen Worten, eine Scheibe kann nicht relativ zu den anderen verrutschen, wenn sie auf einer Welle festgeklemmt ist.
6 zeigt die zylindrische Arbeitsfläche 57 von zwei miteinander verklemmten Scheiben 58 und 59, die mit radial geriffelten axialen Seiten, sichtbar als 60 und 61, versehen sind. Jede Riffelung weist einen abgestumpften, sich radial erstreckenden dreieckigen Wulst auf, der zwischen angrenzende Wulste des gegenüberliegenden Werkzeuges eingreift. Der abgestumpfte Bereich des Wulstes bildet einen dreieckigen. sich radial erstreckenden Kühlmitteldurchlass, der mit 63 bezeichnet ist. Es ist auch anzumerken, daß in der Ausführungsform nach 6, die dreieckigen Kühlmitteldurchlässe sowohl umfangsmäßig zueinander versetzt sind, als auch axial zueinander versetzt sind. Die Riffelung bewahrt auch eine Scheibe davor, relativ zur anderen zu verrutschen.
Während die Ausführungsformen nach den 1 bis 6 im allgemeinen scheiben- oder radartige Werkzeuge zeigen, ist es wünschenswert, daß die vorliegende Erfindung auch die Gestalt anderer Werkzeugformen annehmen kann. In 7 ist im wesentlichen unter 64 ein topf- oder glockenförmiges Werkzeug dargestellt. Das Bündel von Schleif-Monofilamenten erstreckt sich von dem Topfboden 65 in einen kreisförmigen Ring, der im allgemeinen bei 66 gezeigt ist. Sowohl das Innere, als auch das Äußere dieses Ringes, bezeichnet mit 67 und 68, kann genauso wie die Arbeitsfläche 69 in einer Matrix eingeschlossen sein. Bei geschlossener Matrix wird dem Werkzeug ein mit 70 bezeichnetes Elastomer eingespritzt oder eingeflößt, dem es ermöglicht wird, aufzuschäumen oder Poren zu bilden. Der niedrigdichte Schaum, wieder von ca. 32,4 bis ca. 324 kg/m³ (ca. 2 bis ca. 20 lbs pro cu. ft.), umkapselt die hervorstehenden Schleif-Filamente um mehr Schleifmittel enthalten zu können, als es sonst der Fall wäre, und um durch Begrenzung der Biegung der Arbeitsspitzen der Filamente an der Oberfläche ein geordneteres und regelmäßigeres Kratzmuster zu bieten. Das Werkzeug der 7 dreht sich axial auf einer Spindel oder Welle, deren Achse mit 71 bezeichnet ist. Die Schleif-Filamente erstrecken sich im wesentlichen parallel zur Drehachse.
Das im wesentlichen als 73 in 8 gezeigte Werkzeug ist im allgemeinen ähnlich zu der Topfbürste nach 7, jedoch kleiner und schließt ein Topfelement oder eine -nabe 74 ein, die die einen Stiel 75 aufweist, der von der Grundplatte der Nabe hervorsteht. Von der offenen Seite des Topfes erstrecken sich die Schleif-Monofilamente 77 im wesentlichen parallel zueinander, wobei die Spitzen eine kreisförmige Arbeitsfläche 78 bilden. Das gesamte Werkzeug ist in einer Matrix angeordnet und das Elastomer 79 ist in das Werkzeug eingeflößt oder eingespritzt um die Zwischenräume aufzufüllen und rund um das Äußere der hervorstehenden Schleif-Monofilamente eine ringförmige Haut oder Hülle zu bilden. Das Werkzeug wird um die Achse des Stiels gedreht und der niedrigdichte Schaum-Matrixverbund erzeugt wiederum eine Stütze für die Filamente, was solche Filamenten ermöglicht, einen größeren Betrag von Schleifmaterial zu enthalten und auch die seitliche Verbiegung solcher Filamente kontrolliert. Das Werkzeug der 8 ist ein hervorragendes Punktschleifwerkzeug.
In 9 ist ein mit 81 bezeichnetes Werkzeug gezeigt, daß mit dem gleichen Topf 74, der den aus der Grundplatte hervorragenden Stiel 75 aufweist, hergestellt ist. Die Schleif-Filamente erstrecken sich jedoch, anstatt sich im wesentlichen axial zum Werkzeugtopf zu erstrecken, über einen signifikanten axialen Winkel, wie bei 82 gezeigt, und bilden eine dennoch noch rechtwinklig zur Drehachse angeordnete Schleiffläche 83 mit größerem Durchmesser. Das Werkzeug 81 hat eine hohles Zentrum wie das Werkzeug aus 7, und das Werkzeug wird hergestellt, indem es in eine Form gesetzt wird, die das Äußere 84, das Innere 85 und die Schleiffläche 83 einschließt. Das Elastomer wird dann in die Form eingeflößt und aufgeschäumt, wie bei 87 gezeigt.
In 10 ist ein Werkzeug im wesentlichen unter 89 gezeigt, das einen verdrillten Drahtstiel 90 aufweist, der eine Anordnung von Schleif-Monofilamenten 91 in Form einer Helix hält, die radial radial aus dem Stiel herausragen. Solche verdrillten Stielwerkzeuge können in den U.S. Patenten Nr. 5 404 681 und 5 329 730 erwähnt worden sein. Mit der vorliegenden Erfindung wird das Werkzeug mit dem verdrillten Stiel mit Schleif-Monofilamenten gebildet, die ein Übermaß an Schleifmitteln aufweisen, und dann in eine im wesentlichen zylindrische Form eingelegt, die eine zylindrische, mit der radialen Ausdehnung der gehaltenen Schleif-Monofilamente 91 korrespondierende äußere Oberflächenkontur 92 besitzt. Die zylindrische form erstreckt sich in Axialrichtung zwischen seinen inneren und äußeren Enden 93 und 94, die mit der axialen Ausdehnung der helix-förmigen Anordnung der Schleif-Monofilamente aus Kunststoff korrespndieren kann. Das niedrigdichte Elastomer wird in die Form eingespritzt und aufgeschäumt, um den gezeigten zylindrischen Block zu bilden. Die spiral- oder helixförmige Anordnung der Spitzen an der zylindrischen Oberfläche 92 ist das Schleifwerkzeug. Abhängig davon, wie eng das Werkzeug verdrillt ist, kann, wie bei 95 gezeigt, ein Spalt zwischen angrenzenden Windungen der Helix vorhanden sein, in dem im wesentlichen keine Schleif-Monofilamente aus Kunststoff vorhanden sind. Der geschäumte Matrixverbund jedoch schließt derartige Spalte ebenso wie die Zwischenräume zwischen den Filamenten der Helix. Die hohe Filament-Dichte der vorliegenden Erfindung ist natürlich nur bei der Helix des Werkzeuges vorhanden, wo der Schaummatrixverbund die Zwischenräume zwischen den Schleif-Filamenten füllt.
In 11, auf die nun Bezug genommen wird, ist ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Herstellung eines Scheibenwerkzeuges nach der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Weil das Verfahren auch die sich radial erstreckenden Kühlmitteldurchlässe in dem Scheibenwerkzeug herstellt, schließen die in 11 gezeigten Formen sowohl die Nabe 21, als auch die Anordnung der sich hieraus erstreckenden Monofilamente aus Kunststoff ein. Es ist natürlich möglich, das Werkzeug der gezeigten Art durch Einschließen der hervorstehenden Schleif-Monofilamente einfach einzukapseln, so daß das eingebrachte Elastomer innerhalb der Buchse die Monofilamente durchdringen wird. In einer solchen Situation müssen die Formteile gegen die Buchse oder die Buchsenränder abgedichtet sein. Dieser Rand ist in 7 unter 96 und in den 8 und 9 unter 97 sichtbar. In 10 muß die zylindrische Form gegen den verdrillten Stiel 90, wie unter 98 und 99 gezeigt, abgedichtet sein.
Das Formungsverfahren nach 11 umfaßt im wesentlichen drei ringförmige, mit 101, 102 und 103 bezeichnete Formenteile. Die Formenteile 102 und 103 sind scheibenförmig ausgebildet, während das Formenteil 101 die Form eines "L"-förmigen Rings aufweist. Das kurze, mit 104 bezeichnete Bein des "L" dient als Flansch, der auf dem Formenteil 102 sitzt. Sowohl der Ring 101, als auch die Scheibe 102 können fixiert sein.
Die scheibenartigen Formenteile 102 und 103 weisen beide eine Aushöhlung auf, die einen, unter 105 und 106 sichtbaren Hohlraum bilden, und dieser Hohlraum weist sich radial erstreckende Wülste auf, die die Kühlmitteldurchlässe 33 und 35, zum Beispiel wenn die Formenteile 102 und 103 gegeneinander gepreßt werden, formen. Die Formenteile 102 und 103 schließen einen zwischenverbindenden mittigen Führungsbereich ein, der eine Führungsvertiefung 107 in dem Formenteil 102 und eine Führungserhebung 108 in den Formenteil 103 aufweist. Dies begrenzt den Grad, bis zu dem die Formenteile geschlossen werden können und den Druck, der auf die Nabe und die Schleif-Monofilamente darin ausgeübt werden kann. Das Formenteil 103 weist ein Angußsystem 109 auf, das mit Einbringöffnungen 110 in der Seitenwand der Nabe 21 in Verbindung steht. Das Angußsystem kann sich auch auf umfangsmäßig im Abstand voneinander angeordnete Einlässe 111 erstrecken, um das Elastomer über die Schleiffläche einzubringen. Das Elastomer wird durch eine mischende, im wesentlichen mit 112 bezeichnete Schneckenspritzgußmaschine in die Form eingespritzt oder in das Werkzeugt eingebracht. Die Maschine weist einen Zylinder 113 auf, in dem sich eine durch den Motor 115 über ein Getriebe 116 angetriebe Schnecke 114 dreht. Die Schnecke wird durch einen sich in dem Zylinder 118 bewegenden Kolben 117 innerhalb des Zylinders hin- und hergeschoben. Die Bestandteile des Elastomersystems treten bei 120 und 121 über einen Trichter 122 in den Zylinder ein. Bei 123 können zusätzliche Additive, wie zum Beispiel Haftvermittler oder feine Schleifmittel, zu gegeben werden. Wenn die Komponenten hinreichend gut gemischt sind, öffnet das Einspritzventil 124 und die Schnecke wird, bei Ansicht in 11, nach links getrieben, wobei unter signifikanten Druck das Elastomer in die Form eingespritzt wird.
Bei der in 11 gezeigten Ausführungsform ist die gesamte Maschine mit dem Formenteil 1.03 beweglich befestigt und das Formenteil wird durch den Kolben 126, der sich in dem feststehenden Zylinder 127 zum Öffnen oder Schließen des Formsystems bewegt, geschlossen. Es ist der Kolben 126, der den Druck zur Herstellung der sich radial erstreckenden Kühlmitteldurchlässe erzeugt. Das gleiche System, jedoch mit verschiedenen Formenanordnungen, kann benutzt werden, um das Elastomer in die Werkzeuge der in den 7 bis 10 gezeigten Anordnungen einzubringen.
Die Schleif-Monofilamente:
Das Bündel oder die Anordnung 22 können mit Schleifmitteln angereicherte Kunststofffilamente oder -Monofilamente mit einem runden oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. Üblicherweise ist ein rechtwinkliges Monofilament an seiner Hauptbreitseite ungefähr 2,29 mm (= 0,090 Inch) breit und etwa 1,14 mm (= 0,045 Inch) dick. Wenn es im Querschnitt rund ist, können die Durchmesser variieren. Die größeren Durchmesser sollen nach der Art der oben dargelegten Dimensionen sein, um eine ähnliche Querschnittsfläche zu erzeugen. Die kleineren Durchmesser können zum Beispiel so klein sein wie 500 Denier. Auch können im Querschnitt kreisförmige Kunststoff-Schleif-Monofilamente gekräuselt sein, was eine Tendenz zu einer Vergrößerung der Zwischenräume in dem Bündel erzeugt.
Das Monofilament kann ein extrudierter Kunststoff sein, der vollständig und gleichmäßig mit einem Schleifmineral, wie zum Beispiel Aluminiumoxid, eingeschmolzenem Aluminiumoxid, Tonerde, Zirkonerde oder Siliziumkarbid getränkt sein. Es kann ein weites Spektrum anderer Schleifmittel enthalten sein, wie zum Beispiel kubisches Bornitrid, Sand, Bimsstein, Granat, Korund (Diamantspat) Borkarbid und geschmolzenes oder gesintertes Aluminiumoxid. Andere, exotischere Schleifmineralien, wie zum Beispiel polykristalliner Diamant, können leicht eingesetzt werden. Auch können die Korngrößen der Schleifmittel von grob bis zu feinen Pulvern variiert werden, die letzteren sind nützlich für hochfeines Polieren und Hochglanzeffekte.
Das Kunststoffmaterial weist bevorzugt einen Young-Modul auf, der größer als 0,10 bei 106 psi und nocht bevorzugter, größer als 0,40 bei 16 psi ist. Der Young-Modul ist als definiert der Betrag der Kraft, die ein Material ohne andauernde Deformation nach Abzug der Kraft ertragen kann. Dies ist eine Messung der Elastizität oder des Verhältnisses der Spannung über der Dehnung.
Der bevorzugte Kunststoff für die Extrusion der monofilen Arbeitelemente ist Nylon. Das bevorzugte Nylon ist ein 6/12 Nylon. Nylonwerkstoffe sind langkettig, teilweise kristalline synthetische Polymeramide (Polyamide). Polyamide werden hauptsächlich durch Kondensationsreaktion von Diaminen und doppelbasischer Säuren oder von Materialien, die sowohl die Säuren- als auch die Aminfunktionalität aufweisen, hergestellt.
Nylon-Werkstoffe haben eine hervorragende Widerstandsfähigkeit gegen Öle und Fette, in Lösungsmitteln und Basen. Nylon-Werkstoffe weisen ein ausgezeichnetes Verhalten gegenüber wiederholten Stößen, Abrieb und Biegung auf. Andere physikalische Eigenschaften beinhalten einen geringen Reibungskoeffizienten, eine hohe Zugfestigkeit und Zähigkeit. Brauchbare mechanische eigenschaften von Nylon beinhalten Festigkeit, Steifigkeit und Zähigkeit. Im allgemeinen gilt, je größer die Menge der Amidverbindungen ist, desto größer ist die Steifigkeit, desto höher ist die Zugfestigkeit und desto höher ist der Schmelzpunkt. Es sind verscheidene geeignete Formen des Nylons verfügbar, hierunter fallen:

A. Nylon 6/6 synthetisiert aus Hexamethylendiamin (HMD) und Adipinsäure;
B. Nylon 6/9 synthetisiert aus HMD und Azelainsäure;
C. Nylon 6/10 synthetisiert aus HMD und Sebacinsäure;
D. Nylon 6/12 synthetisiert aus HMD und Dodecandissäure;
E. Nylon 6 synthetisiert aus Polycaprolactum;
F. Nylon 11 synthetisiert aus 11-Aminoundecansäure;
G. Nylon 12 synthetisiert aus Polyaurolactam; und andere.

Geeignete Nylon-Werkstoffe für die vorliegende Erfindung weisen ein Young-Modul auf, der größer als 0,05, bevorzugt größer als 0,1 und weiter bevorzugt größer als 0,2 ist.
Der bevorzugte Nylon-Werkstoff ist Nylon 6/12. Die physikalischen Eigenschaften von Nylon 6/12 beinhalten einen Schmelzpunkt von 212°C, eine technische Trockenstreckgrenze bei 10³ psi von 8,8 (7,4 bei 50% relative Feuchte) und ein Trockenbiegemodul von 295 (180 bei 50% relative Feuchte). Nylon weist einen größeren Young-Modul (0,40 bei 10⁶ psi) als Gummi (0,01 bei 19 psi) auf, was zum Beispiel die größere Steifheit des Nylons gegenüber einem Elastomer, wie zum Beispiel Gummi, zeigt. Zum Beispiel wird bei einem ein mehrfaches von 2,54 cm (einige Fuß) langes Arbeitselement nach der vorliegenden Erfindung, wenn es horizontal an einem Ende eingespannt ist, bei Raumtemperatur eine kleine oder minimale Seitenabweichung an dem gegenüberliegenden Ende auftreten.
Nylon ist teilkristallin, hat also während der Deformation kleine oder keine gummielastischen Bereiche. Der Kristallisationsgrad bestimmt die Steifigkeit und den Fließpunkt. Bei ansteigender Kristallisation nimmt die Steifigkeit ab und die Streckgrenze sinkt. Auf der anderen Seite ist Gummi ein amorphes Polymer, und seine Molekülausrichtung führt zu einem geringen Elastizitätsmodus.
Nylon weist eine Zugfestigkeit von mehr als 8000 psi und Gummi weist eine Zugfestigkeit von 300 psi auf. Nylon zeigt eine Bruchrate von 250% während der Dehnung auf, Gummi zeigt eine Bruchrate von 1200%. Nylon hat eine gute Feuchtigkeitsresistenz, während Gummi eine große Wassermenge absorbiert. Nylon hat eine hervorragende Resistenz gegen Öle und Fette und andere organische Lösungen, Gummi hat eine extrem schlechte Resistenz. Nylon erhält seine Eigenschaften zwischen –60°C (= –75°F) und 110°C (= 230°F ), während Gummi einen engen Bereich um die Raumtemperatur herum aufweist. Die erhöhte Festigkeit, die Resistenz gegen Feuchtigkeit und Lösungsmittel sowie der große, einsetzbare Temperaturbereich machen Nylon für diese Entwicklung zum bevorzugten Werkstoff.
Eine andere, für die vorliegende Erfindung verwendbare Art eines Polyamides beinhaltet andere Kondensationsprodukte mit sich wiederholenden Polyamidgruppen entlang der Polymerkette, wie zum Beipiel Aramide. Aramide sind als technische Faser, in der wenigstens 85% der Amidverbindungen (-C(O)-N(H)-) direkt an den zwei aromatischen Kohlenwasserstoffringen angelagert sind. Das ist der Unterschied zum Nylon, bei dem weniger als 85% der Amidverbindungen direkt an den beiden aromatisierten Ringen angeordnet sind.
Das Kunststoffmaterial kann auch aus Aramidfasern bestehen, die durch eine hohe Zugfestigkeit und einen hohen Modul gekennzeichnet sind. Zwei Aramide, die für die voliegende Erfindung verwendet werden können beinhalten Fasern, die hergestellt sind durch Polymerisation von p-Phenylendiamin mit Terephthaloylchlorid und einem weniger harten Polymer, das durch die Polymerisation von m-Phenylendiamin und Isophthaloylchlorid gebildet ist.
Aramide weisen eine sehr gute Widerstandskraft gegen Lösungsmittel auf. Aramide haben bei 250°C Zugfestigkeiten, die derjenigen von Textilfasern bei Raumtemperatur entsprechen. Auch einige duroplastische Polymere sind verwendbar. Zum Beispiel sind dies Polyester, die langkettige synthetische Polymere sind mit wenigstens 85% eines zweiwertigen Alkoholesters (HOROH) und Terephthalsäure (p-HOOCC₆H₄COOH). Polyesterfasern enthalten sowohl kristalline, als auch nichtkristalline Bereiche. Polyester sind gegen Lösungsmittel resistent und zeigen eine Bruchdehnung von 19 bis 40%.
Polyimide sind Polymere, die (CONHCO) enthalten und auch für die vorliegende Erfindung verwendet werden können. Hohe Temperaturstabilität (bis zu 700°F = ca. 370°C) und eine hohe Zugfestigkeit von 13,500 psi machen Polyimide geeignet als Bindemittel in Schleifscheiben.
Die prozentuale Menge an Schleifmittel in dem Monofilament ist größer als es normalerweise, ohne die Unterstützung durch die Elastomerschaum-Matrixverbund der Fall sein würde. Ohne die Verbindung stellt eine untere Grenze von ca. 20 bis 30% einen optimierten Werkzeugverschleiß und einen optimalen Wirkungsgrad zur Verfügung. Höhere Mengen neigen dazu, die Lebensdauer des Werkzeugs zu verringern, und kürzere Lebendauern haben bei sehr teuren Werkzeugen viele wirtschaftliche Nachteile, die weitgehend jede kurzeitige Zunahme der Effektivität ausgleichen. Dies ist insbesondere bei der Hüttenmetall-Endbearbeitung gegeben. Mit der vorliegenden Erfindung kann der Schleifmittelgehalt wesentlich erhöht werden und eine längere Lebensdauer des Werkzeuges erreicht werden. Es wird bevorzugt, daß der Gehalt oberhalb von 25% liegt und ein Gehalt von 55% erreichbar ist. Daneben ist die Extrusion des Monofilaments teuer, und das Werkzeug sowie das Monofilament ist schwierig zu formen und zu handhaben.
Elastomerschaum-Matrixverbund:
Das bevorzugte geschäumte Elastomer ist ein ziemlich flexibler Polyurethan niedriger Dichte. Das Elastomer sollte an dem Kunststoff der Schleif-Monofilamente haften, und der hohe Schleifmittelgehalt dieser Monofilamente sollte diese Verbindung ermöglichen. In der Mischung kann ein Bindemittel eingesetzt werden um die Verbindung sicherzustellen, obwohl Polyurethane für ihre Adhäsionseigenschaften bekannt sind. Die geschäumte Verstärkungsmatrix haftet nicht nur an den Filamenten, sondern auch an dem Metall der Nahe. Die inneren Formoberflächen jedoch sind beschichtet oder besprüht, um das Werkzeug nach der Trocknung zu entnehmen. Die Flexibilität des Matrixverbunds sollte so groß sein, daß den Monofilamenten eine Nachgiebigkeit von zum Beispiel ca. 3,2 mm bis ca. 25,5 mm (ca. 1/8 Inch bis ca. einem Inch) der überstehenden Länge zugefügt wird, selbst wenn die tatsächliche Überstandslänge wesentlich größer ist, und die Nachgiebigkeit bei Verschleiß des Werkzeuges erhalten bleibt. Mit einer solchen Beschränkung und Kontrolle der Nachgiebigkeit, ergibt sich ein hervorragend geradliniges Kratzmuster, insbesondere für die Endbearbeitung von Hüttenmetall und die Kantenumformung.
Die Dichte des geschäumten Matrixverbund liegt zwischen etwa 32,4 bis etwa 324 kg/m³ (ca. 2 bis zu ca. 20 lbs pro cu. ft.) und bevorzugt zwischen ca. 64,8 bis ca. 259,2 kg/m³ (ca. 4 bis ca. 16 lbs pro cu. ft.). Eine solche Dichte kann gut als niedrige Dichte bezeichnet werden. Urethanschäume können zwischen etwa 19,4 bis etwa 972 kg/m³ (ca. 1,2 bis zu ca. 60 lbs pro cu. ft.) liegen. Wenn die Schaumstruktur abgetragen wird, wird sie schnell in überwiegend Gas zerfallen und üblicherweise keinen flüssigen Zustand einnehmen.
Die bevorzugten Polyurethane sind in einem Zwei-Komponenten-Flüssigsystem erhältlich, das dem Prozess an den Stellen 120 und 121 zugeführt wird und durch die drehende Schnecke 114 zugemischt oder gemischt wird. Die beiden Komponenten sind üblicherweise ein Toluoldiisocyanat und ein Wasserstoffdonator, im allgemeinen hoch-molekulargewichtige Polyether. Üblicherweise besteht eine Komponente aus ca. 0,9 bis über 1,5 Äquivalenten eines ausgewählten Diisocyanats mit einem Äquivalent eine Dihydroxy-terminierten Polyester oder Polyether, dessen Molekulargewicht oberhalb von ca. 500 bis 4000 liegt. Es ist üblich, ein stöchiometrisches Übermaß der Diisocyanat-Komponente zu verwenden, um die erforderliche Aushärtung zu erhalten. Bei dieser Erfindung ist es bevorzugt, 1,05 Äquivalente der ausgewählten Diisocyanate mit einem Äquivalent eines Dihydroxy-terminierten Polyester oder Polyether reagieren zu lassen. Weichmacher, einschließlich Octyl-alkohol terminiertes Polypropylen Adipat mit einem Molekulargewicht von ca. 2000 bis ca. 5000 von 2% bis 20% können verwendet werden, um die Polyurethane weich zu machen und zur Kontrolle der Flexibilität verwendet werden.
Die Dichte des Schaums wird mit der Verwendung von Wasser als Treibmittel gesteuert, obwohl Wasser auch in Verbindung mit anderen Treibmitteln genutzt werden kann. Ozonschädigende chlorierte Kohlenwasserstoffe sind jedoch zu vermeiden.
Zusätzlich zu den genannten Bindemitteln können andere Additive die üblichen oberflächenaktiven Stoffe zur Homogenisierung der kleinen Zellgrößen und Katalysatoren sein. Verdünnungsmittel oder andere Füllstoffe werden im allgemeinen gemieden, ein feinkörniges Schleifmittel kann jedoch in den Schaum eingebracht werden. Das Schleifmittel kann bei Position 123 in 11 zugefügt werden.
Manche thermoplastische Elastomere sind verwendbar. Bei Verwendung eines thermoplastischen Elastomers, werden die Komponenten als Festkörper in den Trichter 122 eingefüllt und die Schnecke 114 arbeitet als Plastifizierschnecke, die eine niedrigviskose Schmelze unter hohem Druck erzeugt. Eine große Bandbreite von Treibmitteln kann verwendet werden. Beispiele sind komprimierte Luft, Stickstoff, Kohlendioxid oder Methylenchlorid. Es ist erwünscht, daß Treibmittel mit offenen Flammpunkten oder chlorierte Hydrocarbonate gemieden werden.
Thermoplastische Elastomere sind Polymermaterialien, die einige Eigenschaften der thermoplastischen Kunststoffe und einige Eigenschaften der Elastomere aufweisen. Demzufolge können thermoplastische Elastomere geschmolzen, einer Verarbeitung und Kühlung sowie Umformung wie die thermoplastischen Kunststoffe unterzogen werden, während sie die elastischen Eigenschaften eines Elastomers aufweisen. Die Polymere bestehen aus harten Bereichen oder Gebieten und aus weichen Bereichen oder Gebieten. Die harten Bereiche weisen üblicherweise ein geringes Äquivalenzgewicht polyfunktionaler Monomere auf, während die weichen Gebiete im allgemeinen ein hohes Äquivalenzgewicht polyfunktionaler Monomere aufweisen. Die Schmelztemperatur der weichen Regionen ist üblicherweise geringer als die Schmelztemperatur der harten Gebiete. Zusätzlich werden Kettenverlängerer wie Ethylen, Diamin, oder 1,4-Butandiol verwendet, um die harten Segmente und damit die Größe des harten Gebiet zu erhöhen. Die weichen Regionen mit hohem Äquivalenzgewicht bilden flexible Ketten, die die harten Regionen mit geringem Äquivalenzgewicht verbinden.
Die flexiblen Eigenschaften des geschäumten Elastomers hängen von dem Betrag und der Zusammensetzung der in dem thermoplastischen Elastomer auftretenden harten und der weichen Gebiete ab. Es folgen spezielle Beispiele verwendbarer thermoplastischer Elastomere zusammen mit den besonderen, für die Herstellung der harten und weichen Gebiete verwendeten Monomeren.
(1) Polyester-thermoplastische Elastomere

Weich: Poly(tetramethylenoxid)
Hart: Poly(tetramethylenterephthalat)

(2) Polyether Blockamide-thermoplastische Elastomere

Hart: Polyamid-Blöcke
Weich: Polyether-Blöcke

(3) Polyurethan-thermoplastische Elastomere

Hart: 4,4-Diphenylmethandiisocyanat (MDI) mit Kettenverlängerer 1,4-Butandiol
Weich: Polyether- oder Polyester-Ketten, insbesondere Hydroxy-terminierte Polyether- oder Polyesterketten

Nach den obengenannten sind bevorzugte Schaumelastomere Polyurethane mit nicht thermoplastischen, thermoplastischen Polyurethanen, Polyether und Polyester. Wieder können Bindemittel, oberflächenaktive Substanzen und andere Additive zugefügt sein, um die Dichte und Elastomerqualitäten dem Schaum zuzufügen und die obengenannten Vorteile zu erzielen.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, ist es offensichtlich, daß äquivalente Veränderungen und Verbesserungen dem Fachmann während des Lesens und dem Verstehen dieser Beschreiben einfallen werden. Die vorliegende Erfindung umfaßt alle solchen äquivalenten Veränderungen und Verbesserungen und ist nur durch den Umfang der Ansprüche beschränkt.

Claims

Schleifwerkzeug mit einer drehbaren Nabe (21, 74) und Schleif-Monofilamenten (22, 77, 91), die an dieser Nabe befestigt sind und hervorstehende, die Arbeitsfläche (25, 69, 78, 83, 92) des Werkzeuges bildende Spitzen aufweisen, wobei das Werkzeug in einem flexiblen, porösen Matrixverbund (28, 70, 79) aus einem Elastomer mit einer Dichte von ungefähr 32,4 bis ungefähr 324 kg/m³ eingekapselt ist.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrixverbund (28, 70, 79) ein Schaum mit einem Porenanteil von über 50 Volumen-% ist.
Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der elastomere Matrixverbund (28, 70, 79) ein Schleifkorn enthält.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrixverbund (28, 70, 79) eine Dichte von ungefähr 64,8 bis ungefähr 260 kg/m³ aufweist.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrixverbund (28, 70, 79) ein Urethan-Elastomer mit niedriger Dichte ist.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleif-Monofilamente (22, 77, 91) einen Schleifmittelgehalt von mehr als 30% aufweisen.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug in Form eines Scheibenrades (20) mit axialen Stirnseiten ausgebildet ist und in diesen axialen Stirnseiten sich radial erstreckende Kühlmitteldurchlässe (33, 34, 35, 36) aufweist.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrixverbund (28, 70, 79) nach dem Befestigen der Schleif-Monofilamente (22, 77, 91) an der Nabe (21, 74) in das Werkzeug eingespritzt ist
Werkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrixverbund (28, 70, 79) eine klebende Verbindung ist, die die Verbiegung der einzelnen Monofilamente (22, 77, 91) begrenzt und zusätzlich die Monofilamente an der Nabe befestigt.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Matrixverbund (28, 70, 79) ein elastomerer Schaum ist, der eine Dichte aufweist, die gering genug ist, zur Vermeidung einer flüssigen Phase bei normalen Betriebsdrehgeschwindigkeiten und – drücken.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleif-Monofilamente (22, 77, 91) eine solche Schleifmittelmenge enthalten, dass der Schleifmittelgehalt eines jeden Monofilaments größer ist, als der Gehalt, der die Festigkeit der Monofilamente ohne den porösen Matrixverbund (28, 70, 79) ungünstig beeinflusst.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleif-Monofilamente (22, 77, 91) aus extrudiertem Nylon mit einem Schleifmittelgehalt von mehr als 20% bestehen.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe in Form eines Topfes (74) ausgebildet ist und die Monofilamente (77) im Wesentlichen axial zu diesem Topf und im Wesentlichen parallel zu oder an einem Winkel zur Drehachse dieses Topfes hervorstehen.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe ein sich axial erstreckender, gewundener Drahtstiel (90) ist und die Schleif-Monofilamente (91) sich von diesem Stiel transaxial in einem helixartigen Muster erstrecken.
Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug in Form einer Scheibe (58, 59) mit axialer, umfangsmäßig gewellter Arbeitsfläche (50) ausgebildet ist.