DE2345759B2 - Schleifwerkzeug - Google Patents

Description

48 bis 65 SiO₂,

20 bis 3 B₂O₃,

22 bis 10 Na₂O oder Li₂O,

10 bis 4 CaO, BaO, BeO, SrO oder MgO,

0,5 bis 18 TiO₂, Al₂O₃, Cr₂O₃ oder ZrO₂.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schleifwerkzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Bekannt sind Schleifwerkzeuge, deren Schneidbelag aus durch Borosilikatglas gebundenen Diamantteilchen bestehende Aggregate und eine Bindung enthält, in der diese Aggregate verteilt sind (s. USA-Patentschrift 22 16 728).

Schleifwerkzeuge mit einem derartigen Aufbau erfüllen bezüglich der Schneidhaltigkeit nicht die gestellten Erwartungen, weil offenbar die in das Glas eingebundenen Diamanikörner nicht bis zu ihrem völligen Verschleiß im Aggregat gehalten werden. Obwohl das dort vorgeschlagene Glasbindemittel infolge seines Schmelzpunktes von etwa 900⁰C noch keine Schädigung der Diamantkörner durch Abbau von Kohlenstoff bewirkt, mag dennoch eine nicht hinreichende Benetzungsfähigkeit des Glases die Ursache für eine ungenügende Bindungsfestigkeit zwischen dem Glas und den Diamanten sein.

Hieran stellt sich die Aufgabe, solche Glasbindemittel zu finden, welche bei einem Schmelzpunkt unter 900⁰C eine gute Benetzung der Diamantkörner und damit eine bessere Haftfähigkeit dieser im Glasbindemittel bewirken.

Als Lösung dieser Aufgabe ist ein Glas mit folgender Zusammensetzung (in Gew.-%) anzusehen:

48 bis 65 SiO₂,

20 bis 3 B₂O₃,

22 bis 10 Na₂O oder Li₂O,

10 bis 4 MgO, CaO, BeO, BaO oder SrO,

0,5 bis 18 TiO₂, Al₂O₃, ZrO₂ oder Cr₂O₃.

Besonders gute Ergebnisse werden erreicht, wenn das Glas die folgenden Bestandteile (in Gew.-%) aufweist:

48 bis 65 SiO₂,
20 bis 3 B₂O₃,
22 bis 10Na₂O,

Tabelle

IO

35

4°

45

55

10 bis 4 CaO,
bis 18TiO₂.

Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand konkreter Ausführungsbeispiele unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Schleifscheibe mit deren Schneidbelag,

F i g. 2 einen Teil des Schneidbelags mit Diamantteilchen, die erfindungsgemäß mittels Glas zu Aggregaten

vereinigt sind.

Das erfindungsgemäße Scherwerkzeug, das z. B. in Form einer Schleifscheibe ausgeführt ist, enthält einen Schneidbelag 1 (Fig. 1), der zu Aggregaten 3 mittels Glas 4 gebundene Diamanten 2 (Fig.2) umfaßt Die Aggregate sind in der Bindung 5 verteilt

Das Schleifwerkzeug, das den Erfindungsgegenstand bildet, wird wie folgt in der üblichen Weise hergestellt

Zunächst werden Aggregate erzeugt, die aus den mittels Glas gebundenen Diamantteilchen bestehen. Dazu wird ein Glas geschmolzen, das die erforderliche chemische Zusammensetzung aufweist Um ein Pulver mit 40 bis 100 μηι Teilchengröße zu erhalten, wird das Fertigglas zerkleinert

Das Glaspulver wird mit den Diamantteilchen der geforderten Korngröße in folgendem Verhältnis vermischt: Für Diamantpulver mit einer Korngröße von 400/315 bis 100/80 wird 1 Gewichtsteil Glas pro 2 Gewichtsteile Diamantpulver, für Diamantpulver mit einer Korngröße von 80/63 bis 50/40 — 1 Gewichtsteil Glas pro 1 Gewichtsteil Diamantpulver, für Diamantpulver mit einer Korngröße von weniger als 50/40 -

1 Gewichtsteil Glas pro V₂ Gewichtsteil Diamantpulver genommen. Das erzeugte Gemisch wird in einen Tiegel eingebracht und auf eine Temperatur von 600⁰C bis 900°Cje nach der Zusammensetzung von Glas erwärmt Die Haltezeit bei α er erforderlichen Temperatur beträgt 20 bis 120 Minuten. Die Zusammensetzung des Glases gewährleistet bei den verwendeten Temperaturen die Gewinnung einer Glasschmelze mit geringer Viskosität (ca. 10³ P) und einer guten Benetzungsfähigkeit, wodurch das Glas unter dem Einfluß von Kapillarkräften in die feinsten Poren, Risse und sonstige Oberflächenfehler von Diamanter, eindringt und somit nach anschließender Abkühlung des Gemisches bis zur Raumtemperatur eine gute Verbindung von Glas mit Diamanten im festen Zustand ermöglicht Das Sintergut, welches das abgekühlte Gemisch darstellt, wird zu Aggregaten zerkleinert deren Mehrheit (etwa 90%) aus

2 bis 8 mittels Glas gebundenen Diamantkörnern besteht.

Diese Aggregate werden mit den Bestandteilen der Bindung vermischt, und das Schleifwerkzeug wird nach einem der bekannten Verfahren hergestellt. Die Bindung kann sowohl organisch als auch metallisch sein.

Beispiele für Gläser, die zur Vereinigung von Diamanten zu Aggregaten nach der Erfindung Verwendung finden, sind in der unten folgenden Tabelle angeführt.

Glasnummer

Oxid

Gew.-°/o

Oxid

Gew.-%

Oxid

Gew.-⁰,

S1O2 65
S1O2 65
SiO₂ 48

B₂O₃

Oxid

Gew.-⁰,

10	Na2O	20	CaO	5
10	L12O	20	CaO	5
20	Na2O	17	BaO	5

Oxid

Gew.-⁰,

Fortsetzung

Glas- Oxid Gew.-°/o Oxid Gew.-% Oxid Gew.-

nummer

Oxid Gew.-^u/u Oxid Gew.-%

4	SiO2	60	B2O3	15	Na2O	15	BeO	10	—	—
5	S1O2	55	B2O3	10	Na2O	20	CaO	5	T1O2	10
6	SiO2	50	B2O3	15	Na20	20	CaO	5	AI2O3	10
7	S1O2	52	B2O3	8	L12Ü	21	MgO	7	Ζ1Ό2	12
8	εϊθ2	62	B2O3	20	Na2O	8	SrO	5	Cr2Os	5
9	SJO2	50	B2O3	15	Na20	20	CaO	5	T1O2	10
10	SiO2	53	B2O3	17	Ü2O	15	CaO	6	AI2O3	9

Die angeführten Gläser bestehen aus Oxiden, die bei den zur Erzeugung von Aggregaten verwendeten Temperaturen (von 600° bis 900⁰C) in keine Reduktionsreaktion mit Diamanten treten.

Unter der Reduktionsreaktion wird .tier eine in folgender Schreibweise dargestellter Reaktion verstanden:

MeO + C- Me+ CO,
hierin sind Me oxidbildendes Element,

C Diamantkohlenstoff,

CO gasförmiges Kohlenstoffmonoxid.

Wenn in dem Glas solche Oxide enthalten sind, die bei der Herstellungstemperatur der Aggregate mit den Diamanten gemäß der obigen Reaktion sich umsetzen, dann wird an der Berührungsstelle gasförmiges Kohlenstoffmonoxid entwickelt, das die Bindefestigkeit von Diamanten mit Glas in festem Zustand herabsetzt. Dies führt zu einer Senkung der Haltefestigkeit von Diamanten im Schneidbelag des Werkzeuges, was letzten Endes einen erhöhten spezifischen Diamantverbrauch verursacht Die Verwendung von Gläsern, die aus Oxiden bestehen, welche in keine Reduktionsreaktion mit Diamanten treten, bewirkt eine feste Bindung von Diamanten mit Glas.

Nicht alle Gläser, die aus Oxiden bestehen, welche in keine Reduktionsreaktion mit Diamanten treten, haben jedoch die gleichwertige Wirkung. Erfindungsgemäß werden jedoch solche Gläser gewählt, die bei Temperaturen von 600⁰C bis 900⁰C die Oberfläche von Diamanten gut benetzen.

Zur Zeit sind Schleifwerkzeuge auf organischer Bindung mit metallisierten Diamanten weitverbreitet Nachstehend werden Befunde von Vergleichsprüfungen einer Schleifscheibe mit metallisierten Diamanten gegenüber einer Schleifscheibe angeführt, bei der Diamanten mit Glas Nr. 5 aus der Tabelle zu Aggregaten vereinigt sind. Die beiden Scheiben wurden auf organischer Bindung hergestellt und bei der Bearbeitung von Hartmetall mit einem Längsvorschub von 2 m/min und einer Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheibe von 16 m/s erprobt Bei einem Quervorschub von 0.02 mm/Doppelhub für die Scheibe, bei der Diamanten mit Glas Nr. 5 zu Aggregaten vereinigt sind, betrug der spezifische Diamantverbrauch 1.60 mg/cm³ und die Temperatur im Bereich der Berührung der Scheibe mit der zu bearbeitenden Fläche 280°C; für die Scheibe mit metallisierten Diamanten betrug der spezifische Diamantverbrauch 1,55 mg/cm³, und die Temperatur erreichte 430° C.

Wie aus den Prüfungsbefunden zu ersehen ist, liegt der spezifische Diamantverbrauch für die beiden Scheibentypen praktisch zwar auf gleichem Niveau, doch ist die Temperatur im Eingriffsbereich der Schleifscheibe mit der zu bearbeitenden Fläche viel niedriger bei der erfindungsgemäßen Scheibe mit Diamanten, die mit Glas zu Aggregaten vereinigt sind, was eine beträchtliche Herabsetzung von Brandspuren und Mikrorissen und somit eine hohe Güte der bearbeiteten Fläche bewirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schleifwerkzeug, dessen Schneidbelag in einem Bindemittel verteilte Aggregate enthält, die aus glasgebundenen Diamantteilchen bestehen, wobei der Schmelzpunkt des Glases unter 900⁰C liegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Glas aus folgenden Komponenten (in Gew.-°/o) besteht: