DE1966764A1

DE1966764A1 - Schleifwerkzeug

Info

Publication number: DE1966764A1
Application number: DE19691966764
Authority: DE
Inventors: Harold William Ferchland
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1968-08-09
Filing date: 1969-08-08
Publication date: 1974-08-08
Also published as: JPS5011118B1; GB1229512A; DE1940597B2; DE1940597C3; DE1940597A1; CH502165A; SE344422B; FR2015377A1

Description

DR. MfULLER-BORe DIPL.-PHYS, DR. MANITZ: DIPU-CHEM. DR. DEUFBL DlPL.-INGi. FINSTERWALD DIPL.-ING.GRÄMKQW

PATENTANWÄLTE 188676=4

66 764-,Z Ischen, den 50· November

21/th -> G

GEMERAL MOTORS CORPORATION Detroit / Michigan - tT.S.A.,

Schielfwerkζeug

Die Erfindung "betrifft allgemein Schleifwerkzeuge oder abtragende Schneidwerkzeuge.. ¥enn auch die Erfindung in erster-Linie anhand von galvanisch mit Diamanten versehenen Umfangsschei"ben erläutert wird, so ist doch klar, daß die erläuterten Prinzipien in gleicher Weise auf andere Diamant scheinen anwendbar sind, wie beispielsweise Schneidwerkzeuge, Trennschezbeny spanabhebende Scheiben,, ebene und kegelige Schmirgel scheiben,. Scheiben zum Abfassen von Glas, Innenschleifscheiben, Schleifscheiben für optische Geräte, Steinsägen, OberflächenschleifScheiben,, Einstechschleifscheiben usw..

Bisher gibt es im allgemeinen zwei Arten von Schleifscheiben« Die erste Art sind keramische Scheiben,, die im· allgemeinen große Haße besitzen, und die mit einer geschmolzenen Zellenstruktur dadurch hergestellt werden» daß Teilchen, wie Al^O^^ in einem Glasgefüge gebunden werden. Einige dieser Scheiben ermöglichen einen begrenzten Durchfluß eines Kühlmittels durch die Scheibe,,

Qr; Müller-Bor6; Dr. Män'ftr · Dr. Deufel - Dipl.-Ing. Finsterwald:: DiBlI-IhSj. Grämkow·

3S Braunschweig, Am Biirgerparlta 8 München 22. Robert-KOch-StraBa 1: TStuttgert-BatSCannstiitt, MarktstraB»3

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da sich bei der Herstellung der Scheibe einige feineEanäle ausbilden., Jedoch ist bei Scheiben dieser Art das Kühlmittel im wesentlichen in. der Nähe der Seitenflächen konzentriert,, wobei nur eine sehr begrenzte Menge tatsächlich durch die Scheibe hindurchtritt· Scheiben dieser Art sind im allgemeinen in der Drehzahl begrenzt, da sie den bei hohen Drehzahlen auftretenden Kräften und den Spannungen beim Schleifen nicht widerstehen können. Davon unabhängig wird bei einer Erhöhung der Drehzahl mehr Wärme in das Werkstück und in die Scheibe eingeleitet. Diese Wärme verkürzt die Lebensdauer der Scheibe und A verursacht Schaden am Werkstück wie Bissigkeit der Oberfläche, ein starkes Ansteigender Oberflächenspannung, Balligkeit usw.,.

Die zweite Art von Schleifscheiben sind die massiven Scheiben. Diese Art von Scheiben, ist üblicherweise aus einem massiven Metall (z. B. Aluminium) hergestellt und weist eine abtragende oder schleifende Arbeitsfläche auf. Diese Arbeitsfläche kann durch metallgebundene Diamanten oder Diamanten in einer Ehenolharzbindung dargestellt sein. Die massiven Scheiben sind sehr kräftig ausgebildet und können dementsprechend höhere Drehzahlen aushalten als die zuerst erwähnten Scheiben. Wenn nun aber auch aus IPestigkeitsgründen höhere Drehzahlen möglich sind,, so tritt doch durch die hohen Drehzahlen eine übermäßige Wärme in. W das Werkstück und in die Scheibe ein« Wenn bei fortgesetztem Betrieb mehr Wärme erzeugt wird, steigt die temperatur in. der Scheibe und im Werkstück soweit an, bis bei ä.en, har ζ gebundenen. Scheiben-die Bindung zerstört wird« Bei den metallgebundeiren. ,Scheiben bewirkt das Ansteigen der Temperatur ein Quellen, de-r Scheibe und des Werkstücks,, das - wenn es übermä£ig auftritt die Scheibe » das Werkstück und die Schleifmaschine beschädigen, kann. Es ist bisher nicht möglich gewesen.* die an der Berruhrunigssteile von Scheibe und Werkstück, erzeugte läarBie in einem solchen Maße abzuführen.,, daß die SchnittgesciHsiiiidigkei-feeii der heute handelsüblichen Scheiben WesecrrfcXieiL erhöht werden, konnten. In diesem Sinne können diese Scheiben als ötareh. die Warme;

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begrenzte Werkzeuge angesehen werden. Das bedeutet, daß es eine obere Grenze der Schnittgeschwindigkeit gibt, die wegen der Unmöglichkeit, die erzeugte Wärme abzuleiten, nicht überschritten werden kann.

Ziel der Erfindung ist es, sowohl die Drehzahlbegrenzung als die Wärmebegrenzung, die bei den bekannten Schleifscheiben gegeben sind, zu überwinden und eine Scheibe zu schaffen, die nicht nur schneller und kühler arbeitet als irgendeine bisher bekannte Scheibe, sondern die auch hierbei weniger Leistung •verbraucht und eine längere Lebensdauer besitzt.

Scheiben gemäß der Erfindung weisen eine Arbeitsfläche auf, die durch eine Schicht Diamanten dargestellt wird, die in ein poröses, wärmeleitendes Gefüge eingeschlossen sind, sowie einen Wärmeableitungsbereich, der an die genannte Arbeitsfläche anschließt. Diamanten besitzen im Gegensatz zu anderen Schleifmitteln den Vorzug, daß sie nicht nur hervorragende Schnitteigenschaften, sondern auch noch eine außerordentlich hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, die etwa das Fünffache der von Kupfer beträgt. Der Wärmeableitungsbereich der Scheiben besteht aus einem Material, das groß bemessene Kühlmittelkanäle zum Durchfluß einer größeren Kühlmittelmenge zur Arbeitsfläche hin aufweist. Zweckmäßigerweise bestehen der Wärmeableitungsbereich und das Gefüge zur Aufnahme der Diamanten aus Metallen, die eine Wärmeleitfähigkeit von -wenigstens etwa 0,05 cai/sec/cm /°C/cm und vorzugsweise wenigstens 0,1 cal/sec/cm /°C/cm besitzen. Der Wärmeableitungsbereich weist ein solches Porositätsprofil auf, daß die Zwischenporen, die die Kühlmittelkanäle bilden, • eine ausgedehnte Wärmeübertragungsfläche bilden. Durch das Porositätsprofil soll die Art, die Ausbildung, Größe und Verteilung der Zellen oder Poren angegeben werden, die die Kühlmittelkanäle bilden und das Porenvolumen des Wärmeableitungsbereichs darstellen, ausgedrückt beispielsweise als Zellen je Zoll Längeneinheit. Der Ausdruck "groß bemessen" in Verbindung

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mit den Kühlmittelkanälen soll andeuten, daß es sich hier um genügend große Kanäle handelt, die eine größere Kühlmittelmenge durchlassen im.Gegensatz zu den durch feinste Poren und/ oder im wesentlichen geschlossene Zellenstrukturen, die nur mit Kapillarkanälen versehen sind, durchsickernden Kühlmittelmengen. Die gesamte Scheibe kann aus demselben Material wie der Wärmeableitungsbereich bestehen. Wenn die gesamte Scheibe in dieser Weise aufgebaut ist, dann wirkt nur der Teil, der unmittelbar an die Arbeitsfläche angrenzt, als Wärmeableitungsbereich. Bei einer Ausbildung in dieser Art ergeben sich zusätzliche Vorteile, so z. B. eine Gewichtsverminderung, die weiterhin eine Einsparung von Leistung zur Folge hat. Vorzugsweise besteht der Wärmeableitungsbereich aus einem porösen Metall wie beispielsweise Kupfer, das eine Wärmeleitfähigkeit von 0,9 cal/sec/cm /°C/cm besitzt. Selbstverständlich können auch andere Metalle und Legierungen, wie Nickel, Eisen, Aluminium, Magnesium usw. verwendet werden. Es wurde festgestellt, daß bei zunehmender Wärmeleitfähigkeit und Vergrößerung der Wärmeübertragungsfläche des Wärmeableitungsbereichs das Werkstück weniger Wärme aufnimmt und die Scheibe bei fortgesetztem Betrieb kühler bleibt. Das gilt insbesondere dann, wenn ein schlechtes Kühlmittel wie beispielsweise Luft verwendet wird. Wenn die Qualität des Kühlmittels verbessert wird, kann die Wärmeübertragungsfläche verkleinert werden. Durch ein schnelles Abführen der erzeugten Wärme können das Werkstück und die Scheibe unterhalb der entsprechenden Zerstörungstemperäturen gehalten werden.

Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung in mehreren Ausführungsformen dargestellt und wird im folgenden im einzelnen erläutert.

Eichtu] Lg

zeigt in radialer
scheibe gemäß der
geschnitten dargestellt

Erfind mg

eine Ansieht einer Schleif· , die in Fig. 3 teilweise st.

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Pig* 1' zeigt eine leilvorderansicht einer anderem tosführuhgsform einer Scheibe gemäß der Erfindung in axialer Richtung* :

Fig. 2 ist ein Schnitt nach dei* Linie 7~7 durch die Scheibe der 1.

Fig. 3 zeigt vergrößert, einen Teil des Schnittes der Fig. 2.

Fig. 4- zeigt teilweise im Schnitt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Schleifscheibe gemäß der Erfindung.

Fig. 5 ist eine teilweise geschnittene perspektivische Darstellung einer Polierscheibe, die entsprechend der Erfindung' ausgebildet ist.

Bei der in den Fig., 1_f 2 wad 3 dargestellten Ausführungsform besteht die Schleifscheibe 26 aus einer Anzahl Schichten perforierter Bleche 28₁ die voneinander durch Distanzstücke 34-getrennt sind. Bei der dargestellten Äusfünrungsform bilden die Distanzstücke 34- integrale Bestandteile der Bleche 28 und werden beim Perforieren der Bleche hergestellt» Andere Distanzstücfce, wie beispielsweise Drähte oder Eindellungenj; die in den * Blechen 28 vorgesehen sind,, können ebenfalls benutzt werden. Die Schleifscheibe 26 ist mit einer Arbeitsfläche 52 versehen, die durch eine schleifende Schicht 30 dargestellt wird«. Die einael-* nen Bleche 28 sind gegeneinander in radialer Richtung Trersstzty viie es am besten aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht» Weiterhin sind die Bleche relativ zur Mittelachse der Scheibe auch unter ¥inkeln zueinander angeordnet, wie es Fig. 1 zeigt«. Diese Versetzung der einzelnen Schichten stellt einen im wesentlichen kontinuierlichen Weg für das Kühlmittel von der ITitte der Scheibe bis zur Arbeitsfläche 32 hin sicher _% wenigstens aber durch den. unmittelbar an die Arbeitsfläche angrenzenden Wärme— ableitungsbereich. Die Ferforierungsdichte, d.h. die Anzahl

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der Iiociier je Flächeneinheit - besonders im bereich unmittelbar unterhalb der Arbeitsfläche — Mengt "von der Wärmemenge ab, die von der Stelle, wo Werkstück und Scheibe zusanmentreff en, abgeleitet werden nraß« Die Perf'orie— rungsdichte und die Verteilung der locher in Mg·. 6 soll nur als Beispiel dienen und stellt keine bestimmte,, kritische Ausführungsform dar.

Di© Fig* 4 und 5 zeigen weitere Äusfünrungsformen von Werkzeugen gemäß der Erfindung· In Fig. 4 best ent die gesamte Scheibe 38 aus einem offenzelligen, porösen Metall 40; (z.B., Nickel)« Solche Scheiben sind erfolgreich mit Ί5 ¥ol«-$ Hicfcel hergestellt worden und "besaßen ein löeositätsprof il Von etwa Zellen je= Zoll Iiänge (etwa 18 Zellen Je cm). Dabei wurden große Wärmeübergangsflächen imn etwa 75 in /±n .oder 29,5 om je cm^ Material erzielt. Die Schleifscheibe wird durch eine Arbeitsfläche 42 und eine nicht dargestellte Harzhaiterung vervollständigt. Ein ITabeneinsatz wird durch zwei Teile 44 und 46 dargestellt, die von ä.en beiden Seiten der Scheibe eingepreßt und mit der Scheibe verbunden sind«

Die in Fig. 5 dargestellte Scheibe 48 entspricht insofern im wesentlichen der der Fig. 4, als sie grundsätzlich aus einem porösen Metall 54 besteht. Hier ist jedoch die schleifende Schicht 50» durch die die Arbeitsfläche 52 dargestellt icHrd* nicht auf dem ttmfang der Sciiei&e vorgesehen.,, sondern auf der Stirnfläche der Scheibe 48« Mit-dem auf der Stirnfläche angebrachten Schleifmittel kann das Werkzeug als Schmirgel— oder; Polierscheibe oder dergleichen verwendet werden· Die Scheibe ist dabei so ausgebildet, daß die ilmfangskante dünner¹ ist als der Scheibenkörper» so daß am Schexhemimfaag/ eine erheblich© Flexibilität erhalten wird. Eine solche Form; ist besonders gut für das Schmirgeln und Folieren geeignet« Bei dieser Art von.

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Bearbeitung wird das Material vom Werkstück unter weniger schwierigen Bedingungen abgetragen als es beim Schleifen und Trennen mit dem Scheibenumfang der Fall ist, wo die Scheiben nicht biegsam sind, in das Werkstück hineingedrückt werden und eine verhältnismäßig geringe Berührungsfläche mit dem Werkstück besitzen. Gerade an dieser kleinen Fläche tritt die außerordentlich große Wärmeentwicklung auf, die schnell abgeleitet werden muß. An der Scheibe ist schließlich noch in bekannter Weise eine Nabe 56 angebracht.

Es scheint so, daß die überlegene Leistung der erfindungsgemäßen Scheiben durch ein Zusammenwirken zwischen dem konduktiven und dem konvektiven Wärmeübergangsmechanismus in der Arbeitsfläche der Scheibe und in dem Wärmeableitungsbereich entsteht. Es konnte beobachtet werden, daß Diamantscheiben, die sonst im wesentlichen den gleichen Aufbau zeigten, jedoch aus Material mit anderen Wärmeleitfähigkeiten hergestellt waren, sich hinsichtlich der Wärmemenge, die in das Werkstück übertragen wurde, unterschiedlich verhielten. Die Wärmeleitfähigkeit des Materials, das den Wärmeableitungsbereich der Scheiben bildet, scheint ein sehr wesentlicher Parameter zu sein.

Aus durchgeführten Versuchen wurde geschlossen, daß bei einem fortgesetzten Schleifen die massiven Kupferschleifscheiben als.sogenannte "Wärmesenken" wirken. Die massive Kupferschleifscheibe entfernt anfänglich eine beträchtliche Wärmemenge von der Arbeitsfläche der Schleifscheibe. Auch das Werkstück selbst nimmt einiges von der Wärme auf. Jedoch erhöht bei einer längeren Bearbeitungszeit die absorbierte Wärme die Temperatur der Scheibe, wodurch ein radiales Aufquellen oder Wachsen der Scheibe hervorgerufen wird. Dieses Aufquellen bewirkt sowohl ein Über schneiden oder Zuvie!-Bearbeiten des Werkstücks wie auch eine

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möglicherweise gefährliche Situation, in der entweder die Spindel beschädigt, das Werkstück zum Wegfliegen gebracht wird oder auch beides auftreten kann. Die Verwendung der Uylonbüchse bei der zweiten Versuchsserie verringert diese Gefahr* fügt jedoch den Versuchsbedingungen eine weitere veränderliche hinzu. Bei Zunahme der Temperatur in der massiven Scheibe nimmt die Wärmeaufnahme der .Scheibe ab und die Temperatur des Werkstücks nimmt zu. Sei den größeren Scheibenzustellungen ging praktisch jede Maßhaltigkeit verloren. Es wurde geschlossen, daß dieses deshalb auftrat, weil die Temperaturdifferenz A T zwischen der Arbeitsfläche und dem Bereich angrenzend an die Arbeitsfläche kontinuierlich abnahm und dadurch die Ableitung der Wärme verringerte, so d& sowohl das Werkstück als auch die Schleifscheibe zu quellen begannen. Die massive Scheibe wuchs dadurch unkontrollierbar in radialer Sichtung, vergrößerte die Schnittiefe und bewirkt« eine Überhitzung des Werkstücks.

Bei den Schleifscheiben gemäß der Erfindung sind die Diamanten Wärmeleiter und der Wärmeableitungsbereich unmittelbar unterhalb der Arbeitsfläche besteht aus einem Material, das eine verhältnismäßig große Wärmeleitfähigkeit, eine hohe Porosität und ein entsprechendes Porositätsprofil zum schnellen Ableiten der Wärme besitzt.

Scheiben gemäß der Erfindung wachsen nicht wie die massiven Scheiben. Schon die Versuchsergebnisse zeigen, daß sich bei Schleifscheiben gemäß der Erfindung eine verbesserte Kühlung einstellt, und zwar durch eine schnelle konduktive Ableitung der Wärme aus dem Werkstück über die Diamanten und das wärmeleitende Gefüge, das die Arbeitsfläche bildet, und aus der Arbeitsfläche über den wärmeleitenden Wärmeableitungsbereich, der sich an die Arbeitsfläche anschließt; es zeigt sich weiter, daß diese Wärme tief, z.B. etwa"1/16" (1,59 mm) in den Wärmeableitungsbereich eindringt, und daß darin eine beträchtliche kon-

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vektive Wärmeabfuhr erfolgt, die auf der großen Wärmeübertragungsfläche im Wärmeableitungsbereich beruht. Die^; außerordentlich große Wärmemengej die an der Berührungsstelle zwischen dem Diamanten und dem Werkstück erzeugt wird, wird schnell durch den wärmeleitenden Diamanten mit Beträgen von mehr als 4-.(-dt/dx) je Einheitsfläche des Diamanten übertragen statt daß sie von der Wärmeableitungszone durch wesentlich weniger leitfähige Teilchen wie AIpO^ oder ein Carbid isoliert sind. Es wird auf diese Weise nicht nur eine beträchtliche Wärmemenge durch die Teilchen geleitet, sondern es ergibt sich auch noch eine kumulative Wirkung dadurch, daß die Temperatur des Metalls im Wärmeableitungsbereich gering gehalten wird, wodurch sieh ein höherer Temperaturgradient (-dt/dx) zwischen der Arbeitsfläche und dem Wärmeableitungsbereich ergibt..Um diese Torteile zu erhalten, sollte nicht nur das Schleifmittel durch wärmeleitende Diamanten dargestellt sein, sondern sollte auch das Gefüge, das die Teilchen festhält, sowie die Wärmeableitungszone aus Materialien bestehen, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzen, wobei weiterhin eine ausgedehnte Wärmeübergangsfläche im Wärmeableitungsbereich vorgesehen werden sollte_r um die konduktiv in diesen Bereich übertragene Warme konvektiv abzuleiten. Für den Wärmeableitungsbereich wird somit die Verwendung von Kupfer vorzuziehen sein, das eine Wärmeleitfähigkeit von 0,9 cal/ sec/cm /°G/cm besitzt, was zu zufriedenstellenden Ergebnissen führte. Eisenlegierungen, Stühle und Legierungsstähle haben Leitfähigkeiten, die sich nicht wesentlich von der des Nickels unterscheiden und können ebenfalls als annehmbare Materialien angesehen werden. Auch können andere Legierungen benutzt werden, jedoch sind diese üblicherweise nicht in-der geeignetan porösen Form verfügbar. Die legierten Materialien besitzen häufig Wärmeleitfähigkeiten von nur 0,05 cal/sec/cm /°C/cm. Galvanisch aufgebrachte Gefüge wie Nickel oder Kupfer werden vorzugsweise zum Binden der Diamanten benutzt, jedoch können auch andere Metalle und andere Verfahren zum Herstellen des Gefüges, wie beispielsweise Sintern oder Loten, verwendet werden. ■

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Weitere Vorteile lassen sich erzielen, wenn das Kühlmittel zum Auftreffen auf das Werkstück an der Berührungsstelle von den Diamanten und dem Werkstück gebracht werden kann, so daß gerade an der Schliffstelle, wo die Temperaturen am höchsten sind, eine vergrößerte konvektive Wärmeabfuhr erhalten wird. Eine Vergrößerung der Kühlmittelmenge vergrößert natürlich die thermischen Vorteile, kann*jedoch in den Bearbeitungsprozeß eine hydrodynamische Variable einführen, die unerwünscht sein kann. Unabhängig hiervon sind Schleifscheiben gemäß der Erfindung wesentlich flexibler hinsichtlich der Qualität und der Quantität des Kühlmittels, das bei tiefen Schliffen wirksam angewendet werden kann, wo die Wärmeerzeugung bisher der begrenzende Faktor war.

Die Schleifscheiben nach der Erfindung haben noch einen weiteren Vorteil. Die poröse Schicht unterhalb der Arbeitsfläche läßt die Metallspäne, die vom Werkstück abgenommen werden, leicht in die Poren eintreten und verhindert damit ein Zusetzen der Scheibe, das zu einer verminderten Schleifwirkung führt und mehr Wärme erzeugt als eine nicht zugesetzte Scheibe. Die Wärme, die in den Spänen enthalten ist, wird noch entfernt, wenn sich diese in den Poren befinden. Sobald die Scheibenoberfläche außer Berührung mit dem Werkstück kommt, werden die Späne durch das Kühlmittel aus den Poren herausgeschwemmt.

Die gesamte Scheibe kann aus dem porösen Material bestehen, das den Wärmeableitungsbereich bildet. Das₌ bedeutet, daß der Wärmeableitungsbereich eine integrale Verlängerung des Scheibenkörpers sein kann. Wenn die gesamte Scheibe in dieser Weise ausgebildet ist, besitzt sie eine verhältnismäßig geringe Masse, Wegen der geringen Masse ist zum Beschleunigen der Scheibe

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auch eine geringere Leistung erforderlich. Außerdem, kann wegen der verbesserten Schleif wirkung die gleiche Arbeit mit verringerter leistung ausgeführt werden. Wenn der Leistungsbedarf und das Versandgewicht die hauptsächlichen Gesichtspunkte sind, sind Magnesium und Aluminium ausgezeichnete Materialien für den Wärmeableitungsbereich, und zwar wegen ihres geringen Gewichts und ihrer Wärmeleitfähigkeit von 0,4 und 0,5 cal/sec/cm²/⁰G/cm. Schleifscheiben aus porösem Metall besitzen eine solche strukturelle Integrität, daß sie beträchtlich haltbarer sind als Scheiben mit Bindemittel oder keramischer Bindung, auch bei hohen Drehzahlen. Hohe Drehzahlen sind möglich, weil die Scheiben aus porösem Metall eine kräftigere Bindung im Verhältnis zur gesamten geringen Masse der Scheibe aufweisen. Diese höheren Drehzahlen führen zu. höheren Schleif geschwindigkeit©!!. Allerdings neigen höhere Drehzahlen auch dazu, mehr Wärme zu erzeugen. Wenn diese zusätzliche Wärme nicht entsprechend abgeführt werden kann, bringt die Drehzahlerhöhung keinen Vorteil. Wie jedoch angedeutet, haben die Schleifscheiben gemäß der Erfindung die Fähigkeit, die erzeugte Wärme sehr schnell abzuführen und dadurch übermäßige Temperaturen in der Seheibe und im Werkstück zu vermeiden. Dementsprechend überwinden die Schleifscheiben gemäß der Erfindung den durch die Wärmebegrenzung gegebenen Kachteil der massiven Scheiben.

Hinsichtlich der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Schleifscheiben wurde festgestellt, daß die mit galvanisch aufgebrachten Diamanten arbeitende Ausführungsform der Erfindung vollkommen zufriedenstellend zum Schleif en von gehärtetem Stahl oder Flußeisen wie auch für Carbide, Keramik, Beton, Glas und Kunststoff verwendet werden kann. Die meiste Herstellung der heute im Handel erhältlichen diamantplattierten Scheiben warnen den Benutzer vor dem Schleifen von Stählen, da die Scheiben zum Zusetzen ("load up") neigen, was schließlich zum Verlust der Scheibe führt. Aus diesem Grunde ist Stahl üblicherweise fast

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ausschließlich mit Aluminiumoxidscheiben geschliffen worden. Ein weiterer Vorteil der Erfindungsgemaßen Schleifscheiben liegt noch darin, daß die Porosität des Wärmeableitungsbereichs im wesentlichen die Ausbildung eines hydrodynamischen Films zwischen dem Werkstück und der Scheibe verringert, wenn nicht extrem große Kühlmittelmengen durchgesetzt werden. Diese hydrodynamischen Filme, die bei massiven und nahezu massiven Scheiben bekannt sind, verringern die Wirksamkeit der Schleifscheiben. Die Scheiben gemäß der Erfindung sind ebenfalls geeignet für elektrochemische Bearbeitung, wobei durch die Scheiben ein Elektrolyt geleitet wird. Jedoch werden die gesamten mechanischen und thermischen Möglichkeiten der Schleifscheiben gemäß der Erfindung bei der elektrochemischen Bearbeitung nicht vollkommen ausgenutzt, da hier der Hauptteil des abgetragenen Materials auf elektrolytisehe und weniger auf mechanische Weise abgenommen wird.

Schneidwerkzeuge nehmen das Material vom Werkstück durch einen Zerspannungsvorgang ab im Gegensatz zur Werkstückerosion infolge Reibung, die für die Schleifwerkzeuge kennzeichnend ist. Trotzdem werden viele Diamantwerkzeuge häufig als Schleifwerkzeuge bezeichnet, auch wenn sie in Wirklichkeit zerspanen und _ daher besser als Schneidwerkzeuge eingestuft würden. Da jedoch ™ offensichtlich die Industrie hier keinen Unterschied macht und den fifl-schen Ausdruck "Schleifen" hierfür beibehalten hat, soll in dieser Beschreibung der Ausdruck "Schleifen" in dem Sinne verstanden werden, wie er derzeit von der Industrie benutzt wird. Der Ausdruck "Schleifen" soll demzufolge einen Vorgang der Materialabnahme bezeichnen, bei dem mit einer Mehrzahl von Schleifkörpern ein einziger oder eine Anzahl von kleinen Schnitten in einem Werkstück ausgeführt werden, wobei auch die Vorgänge eingeschlossen sein sollen, die normalerweise von Oberflächenschleifwerkzeugen, Einstechschleifwerkzeugen, Trennscheiben, schleifenden Sägen isw. ausgeführt werden.

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Claims

Patentansprüche

M.^Schleifwerkzeug, insbesondere Schleifscheibe, mit einer Mehrzahl von Diamanten, die in die Arbeitsfläche des Werkzeugs eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar unter der Arbeitsfläche ein poröser Wärmeableitungsbereich liegt, der die Arbeitsfläche trägt, die aus einem wärmeleitenden Gefüge besteht, daß die Wärmeleitfähigkeit des Ableitungsbereichs wenigstens 0,05 cal/ sec/cm / C/cm beträgt und der Arbeitsbereich mit groß bemessenen Kühlmittelkanälen zum Durchfluß größerer Kühlmittelmengen durch den Wärmeableitungsbereich versehen ist, daß eine ausgedehnte, die Wärme zwischen Kühlmittel und Material übertragende Oberfläche innerhalb des die Kühlmittelkanäle festlegenden Wärmeableitungsbereichs vorgesehen ist, und daß Einrichtungen zum Abstützen, des Wärmeableitungsbereichs vorhanden sind.
2. Luftgekühltes Schleifwerkzeug nach Anspruch 1_S dadurch gekennzeichnet , daß die Wärmeübertragungsfläche wenigstens 40 in je in (15j7 cm je cnr) des Wärmeableitungsbereichs beträgt.
3. Wassergekühltes Schleifwerkzeug nach Anspruch 1_? dadurch gekennzeichnet^ daß die Wärmeübertragungs fläche wenigstens 19 in je in^ (7»5 cm je in^) des Wärmeableitungsbereichs beträgt.
4. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1 oder 3„ dadurch gekenn zeichnet, daß die Wärmeleitfähigkeit.des Materials des Wärmeableitungsbereichs wenigstens etwa O₅1 cal/sec/cm / °C/cm beträgt.

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5. Schleifwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der poröse Wärmeableitungsbereich durch ein im wesentlichen offenzelliges Metallgefüge dargestellt wird.
6. Schleifscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Wärmeableitungsbereich durch geschichtete Drahtgeflechte gebildet wird.
7. Schleifwerkzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Metall für den Wärmeableitungsbereich Kupfer oder dessen Legierungen dienen.
8. Schleifwerkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Drahtgeflecht aus einem Metali der Gruppe Eisen, Kupfer, Nickel* Aluminium, Magnesium und deren Legierungen besteht.
9- Schleifwerkzeug nach Anspruch 6_S dadurch g e k e η η ζ ei c Ii net, daß die einzelnen Schichten (16) aus Drahtgeflecht gewellt sind, so daß sie im Abstand voneinander gehalten werden und zwischen sich Kanäle bilden, die dem Kühlmittelstrom in radialer Richtung geringeren Widerstand entgegensetzen als in axialer Richtung.
10. Schleifwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz eichnet , daß das Werkzeug eine Porosität von etwa 64 % aufweist, und daß die Porosität eine ausgedehnte Wärmeübertragungsfläche von wenigstens 40 in je in^ (15»7 cm

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je cnr) porösem Volumen in wenigstens dem Bereich besitzt, der unmittelbar unterhalb des die Diamanten enthaltenden Gefüges liegt.
11. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß das Werkzeug durch ein dreidimensionales, auf elektrischem Wege hergestelltes maschiges Gitterwerk gebildet wird.

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BAD ORIGINAL
12. Schleifwerkzeug nach. Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug einen Metallanteil von etwa 15 Vol.—# besitzt, und daß die groß bemessenen Kühlmittelkanäle ein Porositätsprofil von etwa 45 Zeilen je Zoll (etwa 18 Zellen je cm) aufweisen und eine ausgedehnte Wärmeübertragungsfläche zwischen Material und Kühlmittel von etwa 75 in. je irr (29,5 cm je car) des üorösen Materials besitzt.

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