DE19651626A1 - Honwerkzeug und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
Honwerkzeug und Verfahren zu dessen HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft allgemein, wie bezeichnet, ein Honwerkzeug und insbesondere
ein verbessertes und jetzt kostengünstiges Honwerkzeug sowie ein Verfahren zur
Herstellung des Werkzeugs.
Diese Anmeldung ist eine "continuation-in-part"-Anmeldung der gleichzeitig anhängi
gen Anmeldung von R. Brown Warner und Joseph P. Gaser, Anmeldenummer
08/090,770, angemeldet am 13. Juli 1993 mit dem Titel "Honing Tool And Method Of
Making" (= Honwerkzeug und Verfahren zu dessen Herstellung). Eine solche Anmel
dung soll durch die Bezugnahme auf sie hierin enthalten sein. Diese Anmeldung ist
weiterhin eine "continuation-in-part"-Anmeldung der gleichzeitig anhängigen Anmel
dung von Alfred F. Schneider und R. Brown Warner, Anmeldenummer 209, 436,
angemeldet am 10. März 1994, mit dem Titel "Abrasive Filament Honing Tool And
Method Of Making And Using The Same" ( = Schleiffilament-Honwerkzeug und
Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung). Auch diese Anmeldung soll durch
die Bezugnahme auf sie hierin enthalten sein. Diese Anmeldung ist weiterhin eine
"continuation-in-part"-Anmeldung der gleichzeitig anhängigen Anmeldung von James
B. Tyler, R. Brown Warner und Joseph P. Gaser, Anmeldenummer 08/052,366, ange
meldet am 23. April 1993, mit dem Titel "Honing Tool And Method Of Making"
(= Honwerkzeug und Verfahren zu dessen Herstellung). Auch diese Anmeldung soll
durch die Bezugnahme auf sie hierin enthalten sein.
Honen wird zur Korrektur von Bohrungsgeometrien und ferner zur Fertigbearbeitung
von Oberflächen verwendet, die eine besondere Endbearbeitung oder ein besonderes
Kratzmuster erfordern. Typische Beispiel für letztere sind Zylinderbohrungen oder
-buchsen von Verbrennungsmotoren. Auf solchen Oberflächen ölgeschmierter, bewegter
Bauteile ist es üblich, ein sogenanntes Plateau-Finish herzustellen. Ein Plateau-Finish
ist einem konventionellen Oberflächen-Finish ähnlich, mit der Ausnahme jedoch, daß
die Spitzen entfernt oder abgeflacht werden. Durch das Finish wird versucht, das
Finish nach dem Einfahren des Motors zu erzeugen, und wird das Metall entfernt oder
ausgeschliffen, das anderenfalls durch die Kolbenringe entfernt werden würde. Ein
gutes Plateau-Finish fördert den mechanischen Wirkungsgrad und die Umweltver
träglichkeit des Motors. Dies wird üblicherweise durch einen zwei-stufigen Honprozeß
erreicht, der Grob- und Feinhonen umfaßt.
Konventionelle Honwerkzeuge sind üblicherweise konventionelle superabrasive
Werkzeuge in Form von Honsteinen oder plattierten Werkzeugen. Die meisten Hon
steine weisen keramische, metallische oder Harzbindungen auf und sind harten
Schleifscheiben ähnlich. Für plattierte Honwerkzeuge werden normalerweise Super
schleifmittel verwendet, und sie bestehen üblicherweise aus einer einzelnen Schleif
mittelschicht, die durch elektrolytisches Plattieren auf eine Metalloberfläche aufge
bracht ist. Bei Überprüfung der Oberflächen nach dem Einsatz dieser Werkzeuge
werden manchmal in die Metalloberfläche eingedrückte Schleifkörper gefunden, sogar
dann, wenn das Honverfahren unter ständiger Spülung mit Schmier- oder Kühlmittel
durchgeführt wurde. Ein Kontakt der Schleifmittel mit Kolbenringen oder anderen
bewegten Teilen führt sowohl zu vorzeitigen Verschleiß, Überströmgasen oder mecha
nischen Verlusten als auch zu Umweltproblemen.
In jüngerer Zeit wurde ein einstückiges Honwerkzeug entwickelt, das als Honwerk
zeug eines zweiten oder dritten Bearbeitungsschrittes verwendbar ist und das her
vorragende Honendbearbeitungen bei Hochleistungseinsätzen erzeugt. Ein Beispiel
dieser Werkzeugart ist bei Schneider et. al., im U.S. Patent No. 5,216,847, veröffent
licht am 8. Juni 1993 gezeigt. Ein Verfahren zur Verwendung eines in diesem Patent
gezeigten Werkzeuges ist im U.S. Patent Nr. 5,331,775 beschrieben.
Auch ist in der anhängigen Anmeldung von Tyler et. al., Anmeldenummer 08/052,366,
angemeldet am 23. April 1993, mit dem Titel "Honing Tool And Method Of Making"
(= Honwerkzeug und Verfahren zu dessen Herstellung) ein ziemlich ähnlich einsetz
bares Honwerkzeug für, im Vergleich zu Hochleistungsverfahren weniger exakte
Honverfahren, beschrieben, wie zum Beispiel beim Wiederverwerten von Motoren.
Die in den obengenannten Patenten oder anhängigen Anmeldungen beschriebenen
Werkzeuge weisen ein Bündel von dichtgepackten, parallelen Monofilamenten mit
relativ kleiner hervorstehender Länge auf, das in einer Halterung befestigt ist. Die
Halterung wiederum ist am Kopf der Honmaschine befestigt, und üblicherweise um die
Achse der Bohrung rotierend und für eine axiale Pendelbewegung innerhalb der
Bohrung angetreiben. Die dicht gepackten Spitzen der Monofilamente in dem hervor
stehenden Bündel bilden die Arbeitsfläche des Werkzeuges. Das Material der Monofi
lamente ist Nylon oder ein anderer, zäher und steifer Kunststoff, bei dem das Schleif
mineral oder -korn homogen überall darin eingelagert ist. Die Monofilamente können
Schleifmittel in einer Menge von etwa 30% bis zu etwa 45% ihres Gewichts enthalten.
Die zusammengedrückten Spitzen bilden eine Arbeitsfläche, die eine ausreichende
Flexibilität oder Weichheit aufweist, um das Eindringen von Schleifmittel in die
Arbeitsfläche zu vermeiden und die nun aggressiv genug ist, um eine gute Oberfläche
und ein Plateau-Finish zu erzeugen. Die in Querrichtung zusammengedrückten,
fingerähnlichen Elemente stützen sich gegenseitig, um eine Steifigkeit zu erhalten und
nun einen gewissen Grad der Nachgiebigkeit des Werkzeugs zu schaffen. Die Nachgie
bigkeit erlaubt dem Werkzeug, sich über die Oberfläche zu bewegen und diese fein
zubearbeiten, sogar, wenn es Kerben oder Welligkeiten aufweisen sollte.
Während die Schleif-Monofilamente dicht gepackt sind und derartige Filamente sich
gegenseitig selbst stützen, können diejenigen Filament rund um das Äußere des
Bündels in einem begrenzten Ausmaß von der Arbeitsflächen der Spitzen des Bündels
weggebogen werden. Diese umfangsmäßige Verbiegung der Monofilamente des zu
sammengedrückten Bündels stellt normalerweise kein Problem dar, wenn nicht hohe
Werkzeuganstelldrücke verwendet werden, die Filamente eine große Menge Schleif
mittel zu tragen haben oder einen hohen Schleifmittelgehalt aufweisen. Während das
zähe Kunststoffmaterial für die Zugfestigkeit und die modulare Festigkeit des ex
trudierten Monofilamentes sorgt, bringt eine Schleifmittelzumischung bei hohen
Schleifmittelgehalt, wie zum Beispiel 30 bis 45% eine Tendenz zur Schwächung des
Monofilaments mit sich. Solch ein hoher Schleifmittelgehalt zusammen mit der um
fangsmäßigen Verbiegung kann einen frühzeitigen Ausfall und einen überdurch
schnittlichen Verschleiß des Filamentes bewirken. Durch die Folgen dieser Schwierig
keiten ist der Schleifmittelgehalt in dem Filament begrenzt.
Während die sich ergebende kompakte Oberfläche der Spitzen wichtig für die gute
Funktion des Werkzeuges ist, ist insbesondere bei zweiten und dritten Arbeitsschritten
die zur Arbeitsfläche geförderte Schleifmittelmenge ein Maß für die Aggressivität des
Werkzeuges und für dessen Wirkungsgrad (Abtragarbeit pro Zeit). Demzufolge wäre es
wünschenswert, ein Werkzeug zu besitzen, daß all die Vorteile der resultierenden
kompakten Oberfläche der Spitzen aufweist, und dann darüberhinaus auch die Fähig
keit aufweist, mehr Schleifmittel pro Zeiteinheit an die Arbeitsfläche heranzuführen
sowie bei einem höheren Anstelldruck zu arbeiten.
In der gleichzeitig anhängigen Anmeldung Nr. 08/052,366 ist ein kostengünstiges
Faltverfahren zur Herstellung eines Honwerkzeugs beschrieben, bei dem ein verhält
nismäßig enges Bündel von Monofilamenten in eine rechtwinklige Metallhalterung mit
einer dünnen, verformbaren Lippe oder einem dünnen verformbaren Rand eingesetzt
ist, die gestaucht ist, um das Bündel im Formprozeß zu fassen. Es wird kein Klebstoff
und keine andere Form einer Befestigung mit der Halterung eingesetzt. Während das
Verfahren und das Werkzeug eine kostengünstige Alternative zu den aufwendiger und
mit höherer, kostenintensiverer Präzision hergestellten, wie in der gleichzeitig anhän
gigen Anmeldung Nr. 209,436 beschriebenen, Werkzeugen darstellen, ist die Größe des
Bündels begrenzt und im dem Fall, daß ein Filament bricht oder sich lockert, können
sich die anderen Filamente lockern, wodurch die Lebensdauer des Werkzeuges be
schränkt wird. Beim Festklammern des Bündels neigen die Filamente dazu, sich
sowohl oberhalb, als auch unterhalb des Randes in gewissen Maße auszubauchen. Das
Klammern bildet eine natürliche Schwalbenschwanzanpassung des Bündels, was das
Bündel dabei unterstützt, formstabil zu bleiben. Derartige Werkzeuge leiden jedoch an
den gleichen, oben beschriebenen Problemen bezüglich des Schleifmittelgehaltes. Es
wäre demzufolge wünschenswert, wenn es eine Lösung des Schleifmittelgehaltproble
mes ermöglichen würde, die kostengünstigeren Werkzeuge in größeren Abmessungen
herzustellen ohne einen umfangreichen Filamentbruch, eine Filamentlockerung oder
einen Filamentversatz befürchten zu müssen, während gleichzeitig mehr Schleifmittel
pro Zeiteinheit zur Arbeitsfläche bei höherem Druck zuführbar sein sollte. Es würde
ferner nützlich sein, größere, präzisere Werkzeuge mit kompakten Filamentspitzen mit
einer geringeren Präzision bei der Formung und der Befestigung des Bündels an der
Halterung herzustellen, während trotzdem die Leistungsfähigkeit des Werkzeuges
verbessert wird.
Ein Honwerkzeug weist eine Metallhalterung und ein kompaktes Bündel von Schleif
mitteln enthaltenden Kunststoff-Monofilamenten auf, die um eine kurze Strecke vom
Halter hervorstehen, wobei die zusammengedrückten Spitzen die Arbeitsfläche des
Werkzeuges bilden. Die Schleif-Monofilamente können im Querschnitt rund oder
rechteckig ausgebildet sein. In das vollständige Bündel ist eine Matrix aus einem
Elastomer eingebracht und das Bündel ist von dieser Matrix eingekapselt. Bevorzugt
erstreckt sich die Matrix bis zu der Halterung oder bis über die Halterung.
Innerhalb der Halterung dient die Matrix ebenso als Klebstoff, wie zur Bildung eines
festen Blockes, der in Form eines Schwalbenschwanzes ausgebildet sein kann, wäh
rend die Halterung in Form einer Schwalbenschwanznut ausgebildet ist. Das Elasto
mer kann in die Halterung über den Boden, die seitlichen Wände oder über die Ar
beitsfläche eingespritzt werden. Die seitlichen Wände können Bohrungen aufweisen,
in die die Matrix hineinragt, wobei diese vorstehenden, in diese Bohrungen ragenden
Matrixteile als mechanische Krallen dienen, die zusätzlich das Bündel an der Halte
rung befestigen.
Der hervorkragende Bereich des Bündels ist während des Einspritzvorganges bevor
zugt in einer Form eingeschlossen, so daß das Bündel bis zur Arbeitsfläche der Spitzen
von Elastomer durchsetzt und von dem Elastomer eingekapselt ist. Das Elastomer füllt
so nicht nur die Zwischenräume des Bündels, sondern bildet auch ein dünne, das
Bündel seitlich umgebende Haut. Die Haut ist angrenzend zur Halterung bevorzugt
dicker oder mit einem Verkleidungsübergang versehen, der die größte seitliche Stütze
für die äußeren Filamente am Rand der Halterung oder der Glocke darstellt. Die
Elastomermatrix formt aus den einzelnen Filamenten einen im wesentlichen in
tegralen Block, und begrenzt deren Flexibilität durch wirksame Verstärkung ihrer
Tragfestigkeit oder ihres Moduls. Dies wiederum erlaubt einen höheren Schleifmittel
gehalt der Filamente und höhere Anstelldrücke.
Die Matrix kann entweder aus einem Feststoff bestehen oder bevorzugt auch ge
schäumt sein. Die Matrix ist dafür vorgesehen, mit der gleichen Rate abgetragen zu
werden, wie die Spitzen der Filamente. Die Matrix selbst kann auch einen Schleif
mittelgehalt aufweisen. Wenn die Werkzeughalterung geklammert ist, kann die
Matrix während des Klammerns eingespritzt werden, wobei das Schließen der Form
auch das Klammern der Halterung bewirkt und eine Metall-zu-Metall-Dichtung für
den Einspritzvorgang bildet. Das Klammern der Lippe oder des Randes verstärkt auch
die Gestaltung der Halterung in Form einer Schwalbenschwanznut, wobei das Ein
spritzen der Matrix einen Block formt, der das Bündel der Filamente in der Halterung
befestigt. Die Matrix kann durch ein Kolbenspritzguß- und -mischverfahren einge
spritzt werden, daß nicht nur das Elastomer mischt oder plastifiziert, sondern auch
jedes Schleifmittel oder andere Additive, wie zum Beispiel Treibmittel damit ver
mischt.
Zum Verständnis des vorangegangenen und den zugehörigen Begrenzungen 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 Weisen, auf die die Prinzipien der
Erfindung eingesetzt werden können, bezeichnend sind.
Fig. 1 ist eine schematische, teilweise im Schnitt gezeigte und nicht maßstäbliche
Ansicht eines Verfahrens zur Herstellung eines Honwerkzeuges nach der
vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 ist eine ähnliche Ansicht eines anderen Verfahrens zur Herstellung einer
anderen Ausführungsform des Honwerkzeuges vor dem Schließen und dem
Einspritzen,
Fig. 3 ist ähnliche Ansicht nach dem Schließen und dem Einspritzen,
Fig. 4 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3, wobei die eingespritzte Matrix
Schleifmittel enthält und durch die Arbeitsfläche des Werkzeuges einge
spritzt wurde,
Fig. 5 ist eine schematische Ansicht, die das Einspritzen und das Klammern mit
der Einspritzung zeigt, mit Einspritzung sowohl durch die Halterung, als
auch durch die Arbeitsfläche, wobei nur erstere ein Schleifmittel enthält,
Fig. 6 ist eine Draufsicht auf einen Teil der Spitzenfläche eines Honwerkzeuges
vor dem Einspritzen,
Fig. 7 ist eine ähnliche Ansicht nach der Einspritzung einer festen oder flüssigen
Matrix,
Fig. 8 ist eine ähnliche Ansicht nach dem Schäumen,
Fig. 9 ist eine Seitenansicht eines teilweise weggebrochenen Honwerkzeuges
gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 ist eine Draufsicht auf das Werkzeug aus Fig. 9 und zeigt die Arbeits
fläche und
Fig. 11 ist eine Ansicht von hinten auf das Werkzeug der Fig. 9 und 10.
Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen, worin ein Verfahren zur Herstellung
eines Honwerkzeuges gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt ist. Das Honwerk
zeug, bezeichnet mit 20, weist eine metallische, kanalförmige Halterung 21 mit einem
Bündel dicht gepackter, im wesentlichen parallel zueinander angeordneter Monofila
mente auf, die, wie bei 22 gezeigt, über eine relativ kurze Distanz aus ihm hervorra
gen. Die Halterung und das Werkzeug sind in Richtung der Papierebene der Fig. 1
gestreckt und das Bündel dicht gepackter Schleif-Monofilamente kann an der Boden
fläche der glocken- oder tassenförmigen Halterung durch eine Klebstoffschicht 23
befestigt sein. Es ist zu bemerken, daß der Boden der tassenförmigen Halterung eine
leicht gewölbte Oberfläche aufweist, die bei gleich langen Monofilamenten eine leicht
gewölbte Oberfläche 24 der Arbeitsfläche des Werkzeuges erzeugt. Honwerkzeuge des
beschriebenen Typs sind in der zuvor genannten Anmeldung Nr. 08/090,770, angemel
det am 13. Juli 1993 mit dem Titel "Honing Tool And Method Of Making" (= Honwerk
zeug und Verfahren zu dessen Herstellung) beschrieben.
In Fig. 1 wird die glockenförmige Halterung des Honwerkzeuges von einer Grund
platte 26 getragen, die befestigt sein kann. Ein bewegliches Formenteil 27 weist eine
Ausnehmung 28 auf, mit der es über das Bündel 22 gestülpt ist und ist, wie unter 29
gezeigt, gegen den Rand der Halterung gepreßt. Die Ränder der Ausnehmung sind mit
Führungsflächen 30 und 31 versehen, die das Überstülpen des beweglichen Formen
teiles über das hervorspringende Bündel erleichtern. Wenn das Formenteil 27 in
Richtung des Pfeils 33 bewegt wird und auf dem Rand 29 aufsetzt, wird eine elastome
re Matrixbindung in das Werkzeug durch eine Kolbenspritzgußmaschine, im wesentli
chen mit 35 bezeichnet, eingespritzt. Der feste Formenteil 26 weist einen Anguß
adapter 36 auf, daß ein Angußsystem 37 beinhaltet, das in Verbindung mit einer oder
mehrerer Öffnungen 38 in den Seitenwänden der Honwerkzeughalterung 21 steht.
Die Komponenten der elastomeren Matrixbindung werden bei 40 und 41 in den Trich
ter 42 eingefüllt, der mit dem Zylinder 44 in Verbindung steht, in dem die Schnecke 45
verschiebbar angeordnet ist. Die Schnecke wird durch einen Motor 46 über ein Getrie
be 47 drehend angetrieben und durch den Kolben 49 innerhalb des Zylinders axial
bewegt. Die Mischung oder die Schmelze der elastomeren Matrixbindung wird in dem
Zylinder bei 52 gebildet, und an einem geeigneten Punkt des Zyklus bewegt sich die
Schnecke 45 in Fig. 1 nach rechts und spritzt die elastomere Matrixbindung in das
Bündel der Schleif-Monofilamente durch das Schließventil ein. Das Einspritzen kann
bei einem wesentlichen Druck durchgeführt werden und läßt die elastomere Matrix
bindung in alle Zwischenräume des Bündels 22 eindringen. Bevorzugt ist die Verbin
dung porenhaltig und enthält ein Treibmittel. Sobald der hohe Druck auf der Mi
schung oder auf die Plastifizierschnecke nachläßt, kann das elastomere Material
beginnen zu schäumen und das verstärkt weiter die vollständige Durchdringung aller
Zwischenräume des Bündels. Wenn die Bindung sich verfestigt hat oder getrocknet ist,
wird die Form geöffnet und das Werkzeug entnommen.
Die oben beschriebenen Verfahrensschritten können etwas verändert werden durch die
Verwendung der oben beschriebenen Formverschließung zur Einlegung des Bündels 22
in die Halterung 21. Mit anderen Worten, das Bündel 21 wird zunächst in die Form 27
eingelegt und der Boden der glockenförmigen Halterung mit einem Klebstoff 23
bestrichen. Wenn das Formenteil 27 dann auf der Halterung aufsetzt, wird das Bündel
22 in die Halterung eingelegt und die inneren Enden jedes der relativ kurzen Monofila
mente in Kontakt mit der Klebstoffschicht gebracht. Um das gleichzeitige Einlegen des
Bündels mit dem Schließen der Form zu erleichtern, ist die innere Kante des Randes
29 der Halterung mit einer Führung oder einer abgeschrägten Oberfläche, wie unter
55 und 56 gezeigt, versehen, die auf die Oberflächen 30 und 31 der Form 27 passen.
Es ist außerdem zu bemerken, daß die inneren Wände der Ausnehmung innerhalb der
Halterung 21, wie bei 21 gezeigt, in Form eines leichten Schwalbenschwanzes ausge
bildet sind. Dies erlaubt es dem inneren Ende des Bündels sich beim Einschieben in
die Halterung und die Klebstoffschicht 23 berührt, leicht auszudehnen. Die elastomere
Matrixverbindung ihrerseits ist ein guter Kleber, der an den Schleif-Monofilamenten
aus Kunststoff ebenso gut haftet, wie an dem Inneren der Halterung 21. Die Matrix
bindung bildet dann mit den Schleif-Monofilamenten einen festen oder porösen Block,
der die Monofilamente während der gesamten einsetzbaren Lebensdauer des Werkzeu
ges in der Halterung hält.
Die kooperierenden Oberflächen 30-55 und 31-56, bilden, wenn sie mit elastomerer
Matrixbindung gefüllt sind, eine umlaufende Ausbauchung um das Bündel am Rand
der Halterung, die die äußersten Elemente des Bündels an der Stelle, an der sie aus
der Halterung austreten, schützt.
In jedem Fall kann das in Fig. 1 gezeigte Werkzeug vor dem Schließen der Formen
teile für das Einbringen der elastomeren Matrixbindung geformt werden oder das
Bündel und die Halterung können während des Verschlusses der Form zusammenge
fügt werden.
Mit Bezug auf die Fig. 2 und 3, ist ersichtlich, daß das, in Richtung des Pfeiles 61
bewegliche Formenteil 60 eine Kammer 62 aufweist, die das dicht gepackte Bündel der
Schleifmonofilamente 63 aufnimmt. Die Öffnung der Kammer ist mit signifikanten
und verlängerten Führungsflächen versehen, die bei 64 und 65 erkennbar sind. Diese
Führungsflächen wirken mit den sich ziemlich verjüngenden Lippen 66 und 67 der
metallischen Halterung 68 zusammen, die in dem feststehenden Teil 69 sitzt. Auch
hier sind die inneren Seitenwände der Halterung in Form eines schwalbenschwanzför
migen Kanals 70 ausgebildet. Die Halterung ist mit einem Anschlagsflansch 71 und
mit einer oder mehreren Bodenöffnungen versehen. Bei der Ausführungsform nach den
Fig. 2 und 3 wird keine Klebstoffschicht am Boden 73 der glockenförmigen Halte
rung eingesetzt.
Wenn sich das Formenteil 60 sich in Richtung des Pfeiles 61 in die in Fig. 3 gezeigte
Position bewegt, kommen die Flächen 63 und 64 in Eingriff und pressen die Ränder 66
und 67, deren Kanten das Bündel 66 umgürten, wodurch diese aufeinander zu ge
drückt werden, wobei sie das Bündel mechanisch zusammenschnüren, um so das
Bündel in der Halterung festzulegen. Das Formenteil 60 bewegt sich weiter in die in
Fig. 3 gezeigte Position, bis es mit dem Flansch 71 aufsetzt. Zu dieser Zeit sind die
Lippen der Halterung nach innen gepreßt, nicht nur um mechanisch das Bündel zu
fassen, sondern auch um eine Metall-zu-Metall-Dichtung zwischen der Halterung und
dem Formenteil 60 zu bilden. Nach Anlegen der Form 61 an die Halterung, die wieder
um in den feststehenden Teil 69 eingesetzt ist, wird das Ventil 53 geöffnet und die
Schnecke 45 wird, wie in Fig. 3 gezeigt, nach rechts bewegt, wobei die elastomere
Matrixbindung durch das Angußsystem 74 in den feststehenden Teil und in das
Bündel der Schleif-Monofilamente eingespritzt wird. Wenn die Halterung zusammen
mit dem geschlossenen Formenteil vollständig mit der elastomeren Matrixbindung
gefällt ist und die Bindung aufgeschäumt oder durchgehärtet ist, bilden die Matrixbin
dung und die Filamente einen Festkörper, alles ist es ein poröser Block, der in Fig. 3
mit 76 bezeichnet ist. Die Anordnung der Lippen 66 und 67 bildet ebenso wie die
Führungsflächen 64 und 65 eine leichte Verdickung oder Ausbauchung, zu sehen unter
77 und 78 in Fig. 3, direkt hinter der Einschnürung des Bündels nach außen ge
richtet. Die Klebeigenschaft der elastomeren Bindung schafft einen einheitlichen, fest
an der Halterung 68 befestigten Block. Auch hier sei festgehalten, daß die Arbeits
fläche 79 ebenso wie der Boden 80 der glockenförmigen Halterung 68 bogenförmig oder
ballig ausgeführt ist.
Fig. 4 zeigt ein Verfahren zur Herstellung des gleichen Werkzeuges, wie es in den
Fig. 2 und 3 dargestellt ist, wobei die relative Bewegung zwischen der glockenför
migen Halterung 68 und dem pressenden Formenteil 81 eine Stauchung oder eine
Aufeinanderzubewegung der Lippen der metallischen, glockenförmigen Halterung
verursacht, wodurch das Bündel der Monofilamente eingeschnürt wird. Bei der Aus
führungsform nach Fig. 4 wirkt das Formenteil 81 mit dem Formenteil 60 aus den
Fig. 2 und 3 zusammen, ist jedoch feststehend. Die Halterung 68 ist in eine be
wegliches Teil oder eine Traverse eingesetzt, die zum Schließen durch die Kolben-
Zylinder-Einheit 84 in Richtung des Pfeils 83 beweglich ist. Die andere Änderung im
Verhältnis zu den Fig. 2 und 3 ist die, daß das Formenteil 81 mit dem Anguß
system 85 versehen ist, daß mit dem Schließventil 52 verbunden ist. So wird die
elastomere Matrixbindung in das Bündel der Kunststoff-Monofilamente durch die
Arbeitsfläche 79 eingeflößt oder eingespritzt. Ebenso kann bei der Ausführungsform
nach Fig. 4 Schleifmittel an Position 86 der Mischung für die elastomere Matrixbin
dung zur Durchmischung hiermit zugeführt werden, so daß der, wie in Fig. 76 gezeigt
geformte, poröse Block der Harzmatrixbindung homogen in ihm verteiltes Schleifmittel
enthält. Es ist erwünscht, daß dieses Schleifmittel zusätzlich zu dem in den Schleif-
Monofilamenten aus Kunststoff enthaltenen Schleifmittel vorhanden ist, und deren
Spitzen die Arbeitsfläche, daß heißt die schleifende Fläche, des Werkzeuges bilden.
In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens dargestellt, das ein im
allgemeinen mit 90 bezeichnetes Honwerkzeug erzeugt, das eine metallische Halte
rung 91 und hervorspringendes, kompaktes Bündel relativ kurzer Schleif-Monofila
mente 92 aus Kunststoff aufweist, die die Arbeitsfläche 93 des Werkzeuges bilden. Das
Werkzeug ist zwischen Formenteilen 94 und 95 eingeschlossen, die zugehörige Anguß
system 96 und 97 beinhalten. Die Angußsysteme sind über Schließventile 53 mit
einander gegenüberliegenden Einspritzsystemen verbunden. Das vollständige linke
Einspritzsystem und der Formenteil 94 kann innerhalb des feststehenden Zylinders 99
horizontal über den Kolben 98 bewegt werden. Auf ähnliche Weise kann die rechte
Einspritzeinheit 35 mit dem Formenteil 95 innerhalb des feststehenden Zylinders 101
horizontal durch den Kolben 100 bewegt werden. Bei der gezeigten Ausführungsform
des Verfahrens kann die rechte Einspritzeinheit 35, wie bei 102 gekennzeichnet, einen
Schleifmittelzusatz enthalten. Bei geschlossenen Formen können beide Einspritz
einheiten gleichzeitig arbeiten um dem Werkzeug die elastomere Matrixbindung
einzuspritzen. Die rechte Einspritzeinheit, die den Schleifmittelzusatz beinhaltet wird
das Schleifmittel nur über die Arbeitsfläche des Werkzeuges einspritzen. Das System
aus Fig. 5 ist insbesondere dann verwendbar, wenn der Schleifmittelzusatz kosten
intensiv ist, wie zum Beispiel polykristalliner Diamand. Die Schleifmittel enthaltende
elastomere Matrixbindung in dem fertiggestellten Werkzeug weist dann eine mit
Schleifmittel angereicherte Zone auf, jedoch nur im Bereich der hervorstehenden
Schleif-Filamente und nicht im Bereich der metallischen, glockenförmigen Halterung.
Das bestimmte gezeigte Werkzeug kann vom Typ der in den Fig. 2 bis 4 gezeigten
sein, bei denen das Schließen der Formenteile 94 und 95 die Lippen der Halterung 91
zusammenpreßt, wodurch das Bündel eingeschnürt wird und eine Metall-zu-Metall-
Dichtung zwischen den Formenteilen und und der Halterung geschaffen wird.
In den Fig. 9, 10, 11 ist ein Werkzeug nach der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Das Werkzeug weist eine metallische Halterung 21 und das Bündel dichtgepackter,
hervorstehender Monofilamente 22 auf, das die Arbeitsfläche 24 des Werkzeuges
bildet. Wie aus Fig. 9 erkennbar ist, ragt das Bündel der Schleif-Monofilamente aus
Kunststoff um eine relativ kleine Strecke aus der Halterung 21 hervor, und es sind die
dicht gepackten Spitzen der Monofilamente, die die Arbeitsfläche bilden.
Die Halterung ist üblicherweise, wie gezeigt, ausgedehnt und weist an ihren Enden
Haken 110 und 111 auf, die die Befestigung des Werkzeuges im Honkopf erleichtern.
Nachdem die elastomere Matrixbindung in das Werkzeug eingespritzt ist, bildet sie
wie unter 112 gezeigt eine Schale oder Haut um die Seitenflächen des hervorstehenden
Bündels. Sie bildet auch eine Haut über die Arbeitsfläche 24, die jedoch bei Benutzung
des Werkzeuges schnell abgetragen wird. Die Schale oder Haut ist wie bei 113 sichtbar
in den Kantenbereichen der Halterung vergrößert, deren Verdickung oder Wulst
während des Formprozesses gebildet wurde. Dieser Wulst oder diese Ausrundung
stellen eine zusätzliche Stütze auf das Äußere des Bündels der Schleif-Monofilamente
an der Kante des Randes der Halterung dar. Demnach ist selbst wenn die Schleif-
Monofilamente durch die Schale nach außen geraten trotzdem eine tragende Haut
vorhanden, die am Ursprung des hervorstehenden Bereichs der Monofilamente ver
größert oder verdickt ist.
Wie in Fig. 9 zu erkennen ist, kann die elastomere Matrixbindung durch Langlöcher
114 und 115 in der Seitenwand der Halterung eingespritzt werden. Beim nachfolgen
den Einspritzprozeß werden diese Löcher mit elastomerer Matrixbindung gefüllt und
der hervorstehende Teil dieser die Löcher füllenden Bindung dient als mechanische
Befestigung mit dem Rest des durch das Einspritzen gebildeten Blockes um zusätzlich
den Block und die Halterung als Einheit zusammenzuhalten.
In den Fig. 6, 7 und 8 ist eine vergrößerte Teilansicht der Arbeitsfläche des Werk
zeuges gezeigt, die rechtwinklige Schleif-Monofilamente verwendet, dargestellt vor,
während und nach dem Einspritzen der elastomeren Matrixbindung. Die Zwischenräu
me zwischen oder unter den zusammengedrückten Filamenten sind für illustrative
Zwecke leicht übertrieben dargestellt. Es ist zu erkennen, daß obwohl das Bündel 22
zusammengedrückt ist, trotzdem ein signifikanter Betrag der Zwischenräume 120
zwischen angrenzenden Filamenten 121 vorhanden ist. In Fig. 7 ist die elastomere
Matrixbindung wie bei 122 gezeigt in solche Zwischengitterstellen 120 eingespritzt
worden. In Fig. 7 hat die Infusion eine flüssige oder viskose Form. Die Flüssigkeit
füllt nicht nur die Zwischengitterstellen bei 122, sondern sie füllt auch die Seiten 123
und 124 des Bündels und bildet die Schale 112. In Fig. 8 ist die Infusion, wie bei 126
zu sehen, aufgeschäumt worden, jedoch die Schale oder die umgebende Haut zurück
geblieben.
Das Bündel 22 kann mit Schleifmitteln angereicherte Kunststoffilamente oder
-Kunststoff-Monofilamente mit einem runden oder rechteckigen Querschnitt aufweisen.
Üblicherweise ist ein rechtwinkliges Monofilament an seiner Hauptbreitseite ungefähr
0,090 Inch (= 2,29 mm) breit und etwa 0,045 Inch (= 1,14 mm) 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 Quer
schnittsfläche zu erzeugen. Die kleineren Querschnitte können zum Beispiel so klein
sein wie 500 Denier.
Das Monofilament kann ein extrudierter Kunststoff sein, der vollständig und gleich
mäßig mit einem Schleifmineral, wie zum Beispiel Aluminiumoxid, eingeschmolzenem
Aluminiumoxid, Tonerde, Zirkonerde oder Siliziumkarbid durchsetzt sein kann. 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 variieren.
Das Kunststoffmaterial weist bevorzugt einen Young-Modul auf, der größer als 0, 10 bei
10⁶ psi und nicht bevorzugter, größer als 0,40 bei 10⁶ psi ist. Der Young-Modul ist als
definiert der Betrag der Kraft, den ein Material ohne andauernde Deformation nach
Abzug der Kraft ertragen kann. Dies ist eine Messung der Elastizität oder des Verhält
nisses der Spannung über der Dehnung.
Der bevorzugte Kunststoff für die Extrusion der monofilen Arbeitselemente ist Nylon.
Das bevorzugte Nylon ist ein 6/12 Nylon. Nylonwerkstoffe sind langkettige, 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 physika
lische 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 verschiedene geeignete
Formen des Nylons verfügbar unter anderem:
- A. Nylon 6/6 synthetisiert aus Hexamethylendiamin (HMD) und Adipin säure;
- 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 Trockenstreck
grenze 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 10⁶ psi) auf, was zum Beispiel die größere Steif
heit des Nylons gegenüber einem Elastomer, wie zum Beispiel Gummi, zeigt. Zum
Beispiel wird bei einem einige Fuß (= 2,54 cm) langen Arbeitselement nach der vorlie
genden Erfindung, wenn es horizontal einseitig eingespannt ist, bei Raumtemperatur
eine kleine oder minimale Seitenabweichung an dem gegenüberliegenden Ende auf
treten.
Nylon ist teilkristallin, hat also während der Deformation kleine oder keine gummiela
stischen Bereiche. Der Kristallisationsgrad bestimmt die Steifigkeit und den Fließ
punkt. Bei ansteigender Kristallisation nimmt die Steifigkeit ab und die Streckgrenze
sinkt. Auf der anderen Seite ist Gummi ein amorphes Polymer und seine Molekülaus
richtung führt zu einem geringen Elastizitätsmodus.
Nylon weist eine Zugfestigkeit von mehr als 8000 psi, und Gummi weist eine Zugfestig
keit von 300 psi auf. Nylon zeigt eine Brucheinschnürung von 250% bei der Dehnung,
Gummi zeigt eine Brucheinschnürung von 1200%. Nylon hat eine gute Feuchtigkeits
resistenz, während Gummi eine große Wassermenge absorbiert. Nylon hat eine her
vorragende Resistenz gegen Öle und Fette und andere organische Lösungen, Gummi
hat eine extrem schlechte Resistenz. Nylon erhält seine Eigenschaften zwischen -75°F
(= -60°C) und 230°F (= 110°C), während Gummi einen engen Bereich um die Raum
temperatur 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 beinhal
tet andere Kondensationsprodukte mit sich wiederholenden Polyamidgruppen entlang
der Polymerkette, wie zum Beispiel 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
vorliegende Erfindung verwendet werden können, beinhalten Fasern, die durch Polyme
risation von p-Phenylendiamin mit Terephthaloylchlorid und einem weniger harten
Polymer hergestellt sind, 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-HOOC₆H₄COOH)
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 ist größer als es normalerweise, ohne die
Unterstützung durch die Elastomerschaum-Matrixbindung der Fall sein würde. Ohne
die Bindung stellt eine untere Grenze von etwa 30 bis etwa 40% einen optimierten
Werkzeugabtrag und einen optimalen Wirkungsgrad zur Verfügung. Höhere Mengen
neigen dazu, die Lebensdauer des Werkzeugs zu verringern, und kürzere Lebendauern
haben viele wirtschaftliche Nachteile, die jede kurzeitige Zunahme der Effektivität
ausgleichen. 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 30% liegt und ein Gehalt von 55% er
reichbar ist. Daneben ist die Extrusion des Monofilaments teuer, und das Werkzeug
sowie das Monofilament ist schwierig zu formen und zu handhaben.
Das bevorzugte geschäumte Elastomer ist ein ziemlich flexibler Polyurethan mit
mittlerer bis 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 Bindung sicherzustellen, obwohl Polyurethane für ihre Adhäsions
eigenschaften bekannt sind. Die geschäumte Verstärkungsmatrix haftet nicht nur an
den Filamenten, sondern auch an dem Metall der Nabe. Die inneren Formoberflächen
jedoch sind beschichtet oder besprüht, um das Werkzeug nach der Trocknung zu
entnehmen.
Die Dichte des geschäumten Matrixverbund liegt zwischen etwa 4 bis zu etwa 30
lbs/cu/ft. (= 64,8 bis 486 kg/m³) und bevorzugt zwischen ca. 10 bis etwa 20 lbs/cu/ft.
(= 162 bis 324 kg/m³). Eine solche Dichte kann gut als niedrige Dichte bezeichnet wer
den. Urethanschäume können zwischen etwa 1,2 bis zu etwa 60 lbs/cu/ft. (= 19,4 bis
972 kg/m³) liegen. Wenn die Schaumstruktur abgetragen wird, wird sie schnell in über
wiegend Gas zerfallen und bei normalen Arbeitsdrücken keinen flüssigen Zustand
einnehmen.
Die bevorzugten Polyurethane sind in einem Zwei-Komponenten-Flüssigsystem
erhältlich, das dem Prozeß an den Stellen 40 und 41 zugeführt wird und durch die
drehende Schnecke 45 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 reagie
ren 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 gesteu
ert, 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 Katalysa
toren sein. Verdünnungsmittel oder andere auswaschbare Füllstoffe werden im all
gemeinen gemieden, ein fein- oder mittelgrobkörniges Schleifmittel kann jedoch in den
Schaum eingebracht werden. Das Schleifmittel kann bei Position 102 in Fig. 5 oder
bei Position 84 in Fig. 4 zugefügt werden.
Manche thermoplastische Elastomere sind verwendbar. Bei Verwendung eines thermo
plastischen Elastomers, werden die Komponenten als Festkörper in den Trichter 42
eingefüllt und die Schnecke 45 arbeitet als Plastifizierschnecke, die eine niedrigviskose
Schmelze unter hohem Druck erzeugt. Der Zylinder 44 kann zur Unterstützung des
Schmelzenvorgangs beheizt sein. Eine große Bandbreite von Treibmitteln kann ver
wendet 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 Äquivalenzge
wicht polyfunktionaler Monomere auf, während die weichen Gebiete im allgemeinen
ein hohes Äquivalenzgewicht polyfunktionaler Monomere aufweisen. Die Schmelz
temperatur der weichen Regionen ist üblicherweise geringer als die Schmelztempera
tur 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 thermoplasti
scher 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 Kettenverlänge rer 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. Auch
hier können Bindemittel, oberflächenaktive Substanzen und andere Additive zugefügt
sein, um die Dichte und Elastomerqualitäten dem Schaum zuzufügen und die oben
genannten 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 äquiva
lenten Veränderungen und Verbesserungen und ist nur durch den Umfang der An
sprüche beschränkt.
Claims (35)
1. Schleif-Honwerkzeug das ein Bündel gepackter Filamente, eine Halterung auf
weist, wobei die Filamente als Bündel um eine kleine Strecke aus der Halterung
herausragen und die Spitzen des gepackten Bündels die Arbeitsfläche des Werk
zeuges bilden, jedes Filament aus extrudiertem Kunststoffmaterial gebildet ist
sowie homogen in dem Kunststoffmaterial verteiltes Schleifmittel enthält, der
Schleifmittelgehalt jedes Filamentes größer ist, als der Gehalt, der die Flexibilität
und die Zugfestigkeit des Filaments für die beabsichtigte Honverwendung negativ
beeinflussen würde, und mit einer die Zwischenräume des Bündels füllenden
Stützmatrix, die die mit Schleifmittel durchsetzten Filamente mit einer äußeren
Abstützung versieht, um die Steifigkeit und die Festigkeit für ein wirksames
Honen zu erreichen.
2. Honwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützmatrix ein
porenhaltiger Elastomer ist.
3. Honwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer ein
Polyurethan mit einer Dichte von etwa 4 bis etwa 30 lbs/cu/ft. (= ca. 64,8 bis ca.
486 kg/m³) ist.
4. Honwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer ein
Schleifmittel enthält.
5. Honwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer
adhäsiv ist und mit zur Befestigung des Bündels an der Halterung beiträgt.
6. Honwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung einen
Bereich mit im wesentlichen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt aufweist,
wobei die Matrix einen schwalbenschwanzförmigen Block innerhalb dieser Halte
rung bildet, um das Bündel hierin zu befestigen.
7. Honwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung
seitliche Öffnungen aufweist und der porenhaltige Elastomer diese Öffnungen
ausfüllt, um die Befestigung des Bündels in der Halterung zu unterstützen.
8. Honwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifmittel
gehalt der Filamente mehr als 30% beträgt.
9. Honwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifmittel
gehalt der Filamente mehr als 40% beträgt.
10. Honwerkzeug, das eine Halterung und ein kompaktes Bündel von Schleifmittel
enthaltenden Monofilamenten aufweist, die um eine kurze Strecke aus der Halte
rung herausragen, wobei die Spitzen der Monofilamente eine Arbeitsfläche bilden
und die Zwischenräume zwischen den Monofilamenten mit einem geschäumten
Elastomer im wesentlichen gefüllt sind, der eine in Querrichtung zunehmende
Stabilität des hervorstehenden Bereichs der Monofilamente des Bündels erzeugt
und die Schleifspitzen im Verhältnis zueinander und im Verhältnis zur Schleif
arbeitsfläche des Honwerkzeugs festlegt.
11. Honwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer ein
Polyurethan mit einer Dichte im geschäumten Zustand von etwa 4 bis etwa 30
lbs/cu/ft (= ca. 64,8 bis ca. 486 kg/m³) ist.
12. Honwerkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer ein
Schleifmittel enthält.
13. Honwerkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer
adhäsiv ist und mit zur Befestigung des Bündels an der Halterung beiträgt.
14. Honwerkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung
einen Bereich mit im wesentlichen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt auf
weist, wobei die Matrix einen schwalbenschwanzförmigen Block innerhalb dieser
Halterung bildet, um das Bündel hierin zu befestigen.
15. Honwerkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung
seitliche Öffnungen aufweist und der porenhaltige Elastomer diese Öffnungen
ausfüllt, um die Befestigung des Bündels in der Halterung zu unterstützen.
16. Honwerkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifmittel
gehalt der Monofilamente oberhalb des für ein Werkzeug ohne geschäumtes
Elastmer optimalen Gehalts liegt.
17. Honwerkzeug nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifmittel
gehalt der Filamente größer als 30% ist.
18. Honwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung
zusammengepreßt ist, um das Halten des Bündels in der Halterung zu erleichtern.
19. Honwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Klebstoff
schicht aufweist, die das Bündel am Boden der Halterung befestigt.
20. Verfahren zur Herstellung eines Honwerkzeugs, das die Schritte, Bilden eines
kompakten Bündels relativ kurzer, Schleifmittel enthaltender Monofilamente,
Einsetzen des Bündels in eine Halterung, so daß die Monofilamente um eine
einheitliche kurze Strecke aus der Halterung hervorragen und die Spitzen der
Monofilamente die Arbeitsfläche des Werkzeuges bilden, und Einkapseln des
Bündels in einem Elastomer, um eine verbesserte Stützung für die Monofilamente
zu erreichen, aufweist.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug in einer
Form angeordnet wird, um das Elastomer in das Bündel einzugeben.
22. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer aufge
schäumt wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß in das Elastomer ein
Schleifmittel eingebracht wird.
24. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer nach
dem Schließen der Form unter Druck in die Form eingespritzt wird.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung zum
Einschnüren des Bündels nach dem Schließen der Form geprägt wird.
26. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Boden der
Halterung eingespritzt wird.
27. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Seitenwan
dung der Halterung eingespritzt wird.
28. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Arbeitsfläche
des Bündels eingespritzt wird.
29. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer adhäsiv
ist und mit zur Befestigung der Filamente untereinander und des Bündels an der
Halterung beiträgt.
30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung als
schwalbenschwanzartiger Schlitz ausgeformt wird, und der Schlitz mit dem Elasto
mer gefüllt wird, um die Befestigung des Bündels an der Halterung zu erleichtern.
31. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung seitliche
Öffnungen aufweist, das Elastomer diese Öffnungen füllt und das Bündel mit der
Halterung verkeilt.
32. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer die
Zwischenräume in dem Bündel füllt und eine das Bündel umgebende Schale oder
Hülle bildet.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Schale eine Aus
wölbung aufweist, die das Bündel am Rand der Halterung umgibt.
34. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Elastomer nach
dem Einspritzen aushärtet bzw. getrocknet wird.
35. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Bündel vor seiner
Einkapselung an der Halterung mit einer dünnen Klebstoffschicht befestigt wird.
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