DE2138678A1

DE2138678A1 - Schleifscheibe mit einer bindung fuer die schleifkoerper

Info

Publication number: DE2138678A1
Application number: DE19712138678
Authority: DE
Inventors: Dietrich Borse
Original assignee: Ernst Winter and Sohn Diamantwekzeuge GmbH and Co
Current assignee: Saint Gobain Diamantwerkzeuge GmbH and Co KG
Priority date: 1971-08-03
Filing date: 1971-08-03
Publication date: 1973-02-15
Also published as: FR2149834A5; NL7210655A; CH548821A

Description

Firma Ernst Winter & Sohn, 2000 Hamburg

Schleifscheibe mit einer Bindung für die Schleifkörper,

Die Erfindung betrifft Schleifscheiben mit einer Bindung für die - . /oder

Schleifkörper mit Diamant- und Bornitridkörnungen.

Derartige Schleifscheiben bestehen im allgemeinen aus zwei Hauptteilen, dem aus Sohleifkörnern und Bindung bestehenden Schleifbelag und dem Grundkörper. Die Bindung besteht aus dem eigentlichen Bindemittel, dem häufig Füllstoffe zugesetzt sind. Der Zusammenhalt der Bindung wird durch das Bindemittel bewirkt, während die Füllstoffe, auch kurz Füller genannt, ebenso wie die Schleifkörner von dem Bindemittel gehalten werden. Durch Verwendung geeigneter Füller lassen sich die physikalischen Eigenschaften der Bindung, wie z.B. Verschleißwiderstand, Wärmeleitfähigkeit und Schwingungsdämpfung beeinflussen.

Es sind Diamant-Schleifscheiben bekannt, deren Bindung als Bindemittel Kunstharz und als Füller Graphit enthalten. Der Graphitanteil erhöht die Wärmeleitfähigkeit der Bindung und vermindert die Reibungskräfte zwischen Bindung und geschliefe-

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ORIGINAL INSPECTED

nem Werkstoff. Graphit hat jedoch nur geringe Festigkeit und bildet Trennschichten zwischen den Sehleifkörnern und der Bindung. Daher sind solche Schleifkörper höheren Beanspruchungen nicht gewachsen. Sie schleifen zu weich, d.h. sie nutzen zu schnell ab, so daß die wertvollen Sohleifkörner nicht wirtschaftlich genutzt werden können.»

Es sind auch Diamant-Schleifkörper bekannt, deren Bindung sich aus Kunstharz als Bindemittel und Metallpulver als füller zusammensetzt. Vorteile der Metallfüller sind höhere Wärmeleit-' fähigkeit und mechanische Festigkeit. Der wesentliche Nachteil solcher Bindungen besteht aber darin, daß beim Schleifen durch die erhöhten Reibungskräfte zwischen Werkstoff und Metallfüller zusätzliche Wärme erzeugt wird. Bin weiterer Nachteil ist, daß besonders weichere Metalle als !tiller zum Verschmieren der Bindung führen. Diese Störungen machen sich oft schon gefühlsmäßig als zu hartes Schleifen bemerkbar. Sie können einen schnellen Verschleiß der Bindung verursachen.

Gegenstand dieser Erfindung sind Schleifscheiben mit DiamaL

/oder

und Bornitridkörnungen, deren Bindungen aus organischen Bindemitteln und jeweils einem oder mehreren Füllern bestehen. Diese Schleifscheiben sind dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Füller eine Graphitkörnung mit metallischem Überzug ist. Als Metallüberzüge eignen sich verschiedene Metalle, die nach bekannten Verfahren auf den Graphitkörnungen abgeschieden werden können. Bevorzugt werden Metalle verwendet, die eine gute Wärmeleitfähigkeit und/oder eine gute Festigkeit aufweisen.

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Als Diamantköraungen sind dabei natürliche und/oder synthetische Körnungen zu verwenden, die mit metallischem und/oder nichtmetallischem Überzug versehen sein können. Als Bornitrid sind Schleifkörnungen aus kubisch-kristallinem Bornitrid zu verwenden, die mit metallischem und/oder nichtmetallischem überzug versehen sein können.

Organische Bindemittel, die sich für solche Bindungen eignen, sind: Duroplaste, wie z.B. Phenolharz oder Epoxid-Harz, Thermoplaste wie z.Be Polyamide, Elastomere wie Buna oder Gummi, spezielle Kunststoffe wie z.B. Polyimide. Biese Stoffe können auch in Mischung oder als modifizierte Typen verwendet werden, wenn dadurch die Verarbeitbarkeit oder die Schleifeigenschaften der Bindung verbessert werden.

Die organischen Bindemittel werden üblicherweise als Pulver oder Körnung mit den Schleifkörnern und den ebenfalls körnigen oder pulverförmigen Füllern vermischt, und diese Mischung wird dann zum Schleifbelag gepreßt. Die Bindemittel können aber auch teilweise oder ganz in flüssiger Form solch einer Mischung zugegeben werden.

Wenn die Erfindung die Verwendung von metallüberzogenen Graphitkörnungen als Füller vorsieht, so ist damit der Vorteil verbunden, daß durch die Metallhaut die genannten Hachteile fortfallen, denn die Metallhaut verhindert, daß sich beim Mischen der Bindung mit der Schleifkörnung Graphitstaub abreibt und sich als Trennschicht zwischen Schleifkörnern und Bindung anlagert. Auch wird die Gefahr vermindert, daß Graphitkörnchen beim Pressen des

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Schleifbelages zerquetscht werden. Die Metallhaut begünstigt außerdem eine gleichmäßigere Verteilung der Graphitkörnchen, da sie stets einen Mindestabstand zwischen aneinanderliegenden Graphitkörnern erzwingt. Wenn das Metall des Überzuges eine gute Wärmeleitfähigkeit hat, wird besonders beim Irockenschleifen die Wärmeabführung von den Schleifkörnern entscheidend verbessert.

Bindungen gemäß der Erfindung können außer den metallüberzogenen Graphitkörnern auch Metallpulver oder Metallkörnungen in ausge-" wählter Kombination enthalten, so daß der Bindung durch den Metallfülleranteil hohe Festigkeit verliehen wird, während durch den Graphitanteil die Reibung so sehr vermindert wird, daß keine Neigung zum Verschmieren entsteht. Außerdem wird durch beide Füllerarten die Wärmeableitung wesentlich verbessert.

Wegen der geringen Reibung der Bindung und wegen der guten Wärme leitfähigkeit des Graphitanteils brauchen die Metallfüller nicht unbedingt aus besonders gut wärmeleitenden Metallen zu bestehen. Vielmehr können auch Metalle verwendet werden, die vor allem günstige mechanische Eigenschaften haben.

Vorzugsv/eise können außer dem Graphitfüller auch verschiedenartige nichtmetallische Füller, wie z.B. Siliziumkarbid oder Aluminiumoxid verwendet werden. Auch bei solchen Bindungen wirkt sich der Anteil der metallüberzogenen Graphitkörnung so günstig aus, daß die Schleifleistung des betreffenden Schleifwerkzeuges außerordentlich hoch ist.

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Durch, die Bestimmung unterschiedlicher Volumenverhältnis se von metallüberzogener Graphitkörnung und anderen Füllern lassen sich die Schleifeigenschaften der Bindung in weitem Bereich verändern und unterschiedlichen Aufgaben anpassen.

Die Korngröße des metallüberzogenen Graphitfüllers hat ebenfalls einen wesentlichen Einfluß auf die Qualität der Bindung. Für Schleifscheiben mit breitem Schleifrand bzw. mit großer Berührungsfläche zum Werkstück eignet sich ein grober Graphitfüller gut. Für Schleifscheiben mit schmalem Schleifbelag oder stark beanspruchten Kanten ist hingegen eine feine Graphitkörnung günstiger. Wenn die Bindung einen sehr hohen Graphitanteil erhalten soll, eignet sich eine Mischung von feineren und gröberen Graphitkörnungen besonders gut, weil dadurch eine dichtere Packung entsteht. Von der Verwendung eines weiteren Füllers kann in solchem Fall abgesehen werden.

Die optimale Dicke der Metallhaut auf den Graphitkörnern richtet sich nach der Art des Metalls, nach der Graphitkorngröße und nach dem Anteil der Graphitkörnung in der Bindung. Zum Beispiel hat sich ein Kupferüberzug, der 30 ^cß> Vol. der metallüberzogenen Graphitkörnung einnimmt, in vielen Anwendungsfällen als sehr günstig erwiesen.

Das Aufbringen der Metallhaut auf die Graphitkörnung kann nach bekannten Verfahren erfolgen, wie durch galvanische Abscheidung, chemische Reduktion in wässriger Lösung, thermische Dissoziation von gasförmigen Metallverbindungen, Vakuumbedampfung. Dabei können auch Metallegierungen, Metalle mit nichtmetallischen _g_

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Anteilen sowie übereinandergeschichtete verschiedene Metalle

/z,B.
aufgebracht werden. Es ist auch vorteilhaft, wenn eine G-raphit-

körnung eine erste Beschichtung aus phosphorhaltigem üiickel erhält, das eine sehr hohe Härte hat, und eine äußere Beschichtung aus Silber, wodurch die Wärmeleitung von Korn zu Korn begünstigt wird.

Beispiele für die erfindungsgemäße Zusammensetzung einer Schleifscheibe sind folgendes

Beispiel 1

™ Bindung mit einem organischen Bindemittel, einem gekörnten silberüberzogenen G-raphitfüllter und einem Metallfüller in Mischung mit metallüberzogener Diamantkörnung.

25 ft Vol. Diamantkorngröße 90-125 pm.

12 io " Kupferüberzug auf den Diamantkörnern 35 io ⁿ Phenolharz Typ Bakelite 222

. - Lieferant; Rütgerswerke, Letmathe

18 # " Silberpulver

7 i> " G-r a phi t körnung, Korngröße 10-30 pm 3 $> ^B Silberüberzug auf den Graphitkörnern

h Beispiel 2

Bindung mit einem organischen Bindemittel, einem gekörnten kupferüberzogenen Graphitfüller und zwei Metallfüllern in Mischung mit metallüberzogener Bornitridkörnung.

24 $> Vol. Bornitridkörnung, Korngröße 149-177 pi

16 56 " Metallüberzug auf den Bornitridkörnern, . . bestehend aus phosphorhaltigem Nickel

30 $> " Polyimid, Typ BM 33

' - Lieferant ι Fa. Rhone-Poulenc, Paris

10 ia " Kupferpulver

6 5ε " Kobaltpulver

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10 i° Vol. Graphit körnung, 100-150 tun 4 $ " Kupferüberzug auf den Graphitkörnern

Beispiel 3

Bindung mit einem organischen Bindemittel, zwei vernickelten Graphitfüllerkörnungen und einem nichtmetallischen Füller in Mischung mit einer Diamantkörnung.

25 $ Vol. Diamantkörnung,. Korngröße 125-140 jam 35 # " Phenolharz BRP 5417,

. .. Lieferant; Union Carbide

6 io " Siliziumkarbid, Körnung 600 mesh 12 i> " Graphit körnung 125-177 jum 12 56 " « » 40- 74 pa

je 5 i° ^!1 Uickelüberzug auf den beiden Graphitkör-. ~ nungen.

Beispiel 4

Bindung mit zwei organischen Bindemitteln und drei Graphitkörnungen, die je mit zwei Metallüberzügen versehen wurden, in Mischung mit einer Diamantkörnung.

25 $ Vol. Diamantkörnung, Korngröße 149-177 pi 33 io " Phenolharz, Pulver, Typ Bakelite 222

6 i> " Phenolharz, flüssig, Typ Bakelite 433 . - Lieferant: Rütgerswerke, Letmathe

Graphitkörnung 125-177 pm " « 40- 74 " " 10- 20

phosphorhaltiges Nickel als erster Überzug auf den drei Graphitkörnungen

äußerer Silberüberzug auf den Graphit- - . körnungen

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigern

Pig. 1 eine Schleifscheibe im Schnitt und

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	1	8	io	Il
	8		π
	8		η
je	3	io	η
je		Il

Pig. 2 einen Ausschnitt des Schleifbelages in vergrößerter
Darstellung.

Die Schleifscheibe 1 "besteht aus einem ringförmigen Grundkörper 2 und einem Schleifbelag 3. Der Schleifbelag setzt sich zusammen aus Schleifkörnern 4· aus Diamant, einem nichtmetallischen Bindemittel 5 und einem Puller, der aus Graphitkörnern 6 besteht, die mit einem Metallüberzug 7 versehen sind und einem Metallfüller 8.

- Ansprüche -

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Claims

Ansprüche

1.| Schleifscheibe mit einer Bindung für die Schleifkörper mit Diamantkörnungen oder/und Bornitridkörnungen, die aus nichtmetallischem Bindemittel und einem oder mehreren Füllern besteht, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Füller aus einer Körnung aus Graphit oder überwiegend graphithaltigem Material besteht, die mit einem metallischen Überzug versehen ist.

2· Schleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das nichtmetallische Bindemittel eine organische Substanz, z.B. ein Kunstharz oder ein Kunststoff ist.

3. Schleifscheibe nach einem oder beiden der vorhergehenden . Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenanteil des Graphitfüllers bzw. der Graphit füller in der Mischung aus Bindung und Sohleifkörnung zwiachenl $ Vol. und 60 # Vol. liegt, wobei der Volumenanteil des Metallüberzuges auf den Graphitkörnern nicht berücksichtigt ist.

4ο Schleifscheibe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallüberzug der Graphitfüller einen Volumenanteil der metallüberzogenen Graphitkörnungen von 0,5 $ bis 80 <%> einnimmt.'

5. Schleifscheibe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Graphitfüller Körnungen sind, deren Korngröße zwischen 2 mm und 0,01 mm liegt.

— 2" —

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Af)

6· Schleifscheibe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallüberzug auf der Graphitkörnung aus slnem oder mehreren der Metalle Silber, Kupfer, Gold, Aluminium, Beryllium, Wolfram, Molybdän, Nickel, Kobalt, Eisen, Chrom, Zinn, Zink, Kadmium besteht.

7. Schleifscheibe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene Metalle übereinandergeschichtet oder miteinander legiert, als Überzug auf den Graphitkörnungen vorgesehen sind.

8, Schleifscheibe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalle als Legierungen mit den Nichtmetallen Kohlenstoff, Phosphor, Schwefel, Bor, Silizium angeordnet sind.

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