DE2413466A1

DE2413466A1 - Metall-gebundenes schleifwerkzeug und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2413466A1
Application number: DE2413466A
Authority: DE
Inventors: Toshio Asaeda; Tomoyasu Imai; Ikuo Suzuki
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1973-03-20
Filing date: 1974-03-20
Publication date: 1974-10-03
Also published as: GB1453671A; FR2222174B1; AU458695B2; JPS5227878B2; US3973925A; FR2222174A1; AU6662174A; JPS49119288A

Description

Dr. F. Zumsteln sen. - Dr. E. Assmann Dr. R.Koenlgsberger - DIpl.-Phys. R. Holzbauer - Dr. F. Zumsteln Jun.

PATENTANWÄLTE

TELEFON." SAMMEL-NR. 225341 TELEX 529979 ⁸ MÜNCHEN 2. TELEGRAMME: ZUMPAT - BRÄUHAUSSTRASSE 4 POSTSCHECKKONTO: MÜNCHEN 91139-809. BLZ 7O01O08O BANKKONTO: BANKHAUS H. AUFHÄUSER

KTO.-NR. 397997. BLZ 70030600

Case TF-564-G
St/th

TOSHIO ASAEDA, Tokyo/Japan

TOYODA S-r-KTB
Kariya, Aichi-Prof., Japan

Metall-gebundenes Schleifwerkzeug und Verfahren zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft ein Metall-gebundenes Schleifwerkzeug sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung»

Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung einer Metall-gebundenen Schleifscheibe ist in der US-PS 3 588 992 beschrieben. Es handelt, sich dabei um ein Verfahren mit (1.) einer Vorbehandlung, bei der die Schleifkörner auf der Oberfläche gereinigt und für ein anschließendes Metallbeschichten vorbereitet werden, mit (2.) · einem Druckformen zur Herstellung der gewünschten Form und Abr messungen der Schleifkörnermasse, mit (3.) einem Beschichten der Schleifkörner mit einem Verbindungsmetall, bei dem die Schleifkörner in eine Flüssigkeit zur chemischen Beschichtung gebracht werden und die Flüssigkeit durch die Zwischenräume zwischen den

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Schleifkörnern hindurchgedrückt wird, wobei das Metall auf den Oberflächen der Schleifkörner abgelagert und mit diesen verbunden wird, und mit (4.) einer Wärmebehandlung zum Kristallisieren des abgelagerten Metalls.

Im .allgemeinen haben die durch diese Schritte hergestellten Schleifscheiben eine Dicke T, die größer als die Breite W ist, wie es in der später näher erläuterten Fig. 1 gezeigt ist. Ferner wird bei dem zuvor erwähnten Schritt (3), wie aus der ebenfalls später näher erläuterten Fig. 3 hervorgeht, ein druckgeformter Körper, das heißt der Schleifscheibenteil 3 aus Schleifkörnern, die um eine Nabe 2 herum angeordnet sind, die eine metallische Zentrierachse in der Mitte trägt, ein Formrahmen 1 koaxial zu der Schleifscheibe vorgesehen, und der Formrahmen 1 wird dicht durch ein oberes Gehäuseteil 4 und ein unteres Gehäuseteil 5 festgehalten. Die Lösung oder Beschichtungsflüssigkeit wird durch eine Leitung eingeleitet, die mit dem unteren Gehäuseteil 5 verbunden ist, und durch die Räume zwischen den druckgeformten Schleifkörnerη in axialer Richtung des Schleifscheibenteils 3 hindurchgedrückt, das heißt in einer Richtung, die durch die Pfeile gekennzeichnet ist. Schließlich wird die Lösung aus der Auslaßleitung 7 abgezogen, die sich im oberen Gehäuseteil 4 befindet. Dadurch wird das Metall auf den Oberflächen der Schleifkörner abgelagert. Bei der bekannten Schleifscheibe besteht die Nabe 2 aus üblichem, massivem Metall oder dergleichen, und die Lösung kann in axialer Richtung der Schleifscheibe lediglich durch die Zwischenräume zwischen den Schleifkörnerη hindurchtreten. Bei einer Schleifscheibe gemäß Fig. 1, bei der die Breite geringer als die Dicke ist, läßt sich eine gleichmäßige Ablagerung des Verbindungsmetalls durch das bekannte Verfahren erzielen, da der Durchgangsbereich für die Lösung relativ groß ist. Wenn andererseits eine Diamantschleifscheibe gemäß Fig. 2 verbunden werden soll, bei der die Breite größer als die Dicke ist, läßt sich die bekannte Zufuhrmethode, bei der die Lösung durch den Schleifscheibenteil 3 in axialer Richtung der Schleifscheibe hindurchgeht, nicht mit Erfolg verwenden, da die Gefahr besteht, daß die abgelagerte Verbindungsschicht in axialer Richtung der Schleifscheibe ungleichmäßig wird, da die Lösung nur in Axialrichtung hindurchgeführt werden kann, in

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der die Abmessung der Schleifscheibenkörner groß ist. Außerdem

ist es erforderlich, daß der Schleifscheibenteil 3 fest mit der Nabe 2 verbunden ist, da Diamant-Schleifscheiben für Hochgeschwindigkeitsschleifen bei starken Belastungen verwendet werden. Bei dem bekannten Verfahren besteht daher ein weiterer Nachteil darin, daß es unvermeidlich ist, eine Grenzschicht oder Trennungsschicht zwischen der Nabe 2 und dem Schleifscheibenteil 3 zu erzeugen, so daß die Verbindungskraft schwach wird.

Die Erfindung ist daher darauf gerichtet, ein Metall-gebundenes Schleifwerkzeug und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen, bei denen eine gleichmäßige Metallverbindung bei allen Arten von Schleifwerkzeugen gewährleistet ist. Der Schleifscheibenteil und die Nabe sollen kontinuierlich durch das abgelagerte Metall verbunden sein, so daß eine haltbare Schleifscheibe für Hochgeschwindigkeitsschleifen bei ,starken Belastungen entsteht.

Das erfindungsgemäße Verfahren der obengenannten Art ist dadurch gekennzeichnet, daß man (a) die Nabe (A) aus porösem Material herstellt, daß man (b) die Schleifkörner (B) in der gewünschten Form in Berührung mit der Nabe preßt, und daß man (c) die Flüssigkeit zur chemischen Beschichtung durch den in Berührung stehenden Körper aus Schleifkörnern B und Nabe A zur kontinuierlichen Metallablagerung auf der Oberfläche der Schleifkörner B und in den Poren der Nabe A hindurchpreßt und somit eine gleichmäßige und kontinuierliche Verbindung zwischen der Nabe A und den Schleifkörnern B schafft.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine übliche Schleifscheibe zur Erläuterung der Abmessungen der Schleifscheibe;

Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine Schleifscheibe mit einer Nabe zur Erläuterung von deren Abmessungen;

Fig. 3 veranschaulicht ein bekanntes Verfahren zur Herstellung einer Metallbindung einer Schleifscheibe;

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Fig. 4 zeigt ein Bindungsverfahren für die Herstellung einer Metall-gebundenen Schleifscheibe mit einer Nabe entsprechend der Erfindung.

Für die in Fig. 4 gezeigten Abriebkörner B sind folgende Substanzen verwendbar: Diamant, Bornitrid, Alundum, weißes Alundum, Karborund, grünes Karborund usw. Natürlich können auch Körner verwendet werden, die eine Mischung aus geeigneten Anteilen von Diamant, Bornitrid, Alundum und Karborund darstellen.

Der erste Schritt in dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Vorbehandlung zum Metall-Überziehen der Oberflächen der Abriebkörner B. Bei dieser Metallüberzugs-Vorbehandlung werden die Körner B im allgemeinen sauer oder alkalisch gewaschen und somit Fett und Verunreinigungen von ihren Oberflächen entfernt. Sie werden sodann durch einen Sensibilisierungsvorgang vorbereitet, so daß Katalysator-Metallmoleküle gleichmäßig auf den Oberflächen abgelagert werden können. Darauf folgt eine Aktivierüngsbehandlung auf den Oberflächen, durch die die Katalysator-Metallmoleküle gleichmäßig auf den Oberflächen abgelagert werden können. Je nach den jeweiligen Bedingungen kann die Vorbehandlung für den Metallüberzug allein in einem sauren oder alkalischen Waschen bestehen.

Bei der hier beschriebenen, als Beispiel dienenden Ausfuhrungsform werden Abriebkörner aus Diamant mit 45 g bei 0,25 mm Durchmesser (60 mesh) verwendet, die folgender Vorbehandlung zum Metallüberziehen unterworfen werden:

(I) Säurewaschung, alkalische Waschung

(1) Kochen über 10 Minuten in 50 cm³ Salzsäure (HCl),

(2) Waschen mit destilliertem Wasser,

(3) Kochen für 10 Minuten in 50 cm einer 5%igen wässrigen Lösung von Natriumhydroxyd (Na OH),

. (4) Waschen in destilliertem Wasser.

(II)Sensibilisierungsbehandlung

(1) Eintauchen in 300 cm einer wässrigen Lösung von Zinnchlorid (SnCl₂), die durch Mischen in einem Verhältnis 409840/0812

von 10 g SnCl₂, 40 cm³ HCl und 1000 cm³ H₃O (destilliertes Wasser) hergestellt worden und 5 Minuten bei Raumtemperatur gerührt worden ist,
(2) leichtes Waschen in destilliertem Wasser.

(III) Aktivierungsbehandlung

(1) Eintauchen in 300 cm einer wässrigen Lösung von Palladiumchlorid (PdCl₀), die hergestellt worden ist durch

Mischen in einem Verhältnis von 1 g PdCl₀, 1O cm HCl

3 '

und 4000 cm H₀O und 5 Minuten bei Raumtemperatur gerührt worden ist,

(2)

' leichtes Waschen in destilliertem Wasser.

Durch diese Behandlung werden Palladiummoleküle als Katalysator gleichmäßig auf den Oberflächen der Abriebkörner abgelagert.

Gleichzeitig wird eine Nabe A aus porösem Material mit Hilfe folgender Schritte hergestellt: Das poröse Material ist beispielsweise eine gesinterte Legierung aus der Bronze Cu-Sn (Cu 90, Sn 10) oder aus Fe (Eisen)-gesinterten Legierungen, und es wird als Ring hergestellt,.der Zwischenräume im Inneren aufweist, durch die eine Substanz der Garöße von-1O^-«u bis 40 yu hindurchgehen kann. Die äußere zylindrische Oberfläche der porösen Nabe A wird zur Korrektur ihrer Form abgedreht und dann durch Ätzen zur Wiederherstellung der Porosität der Außenfläche behandelt, die durch den Drehvorgang beeinträchtigt worden ist. Sodann wird sie wie folgt gewaschen: Aceton-Waschung zum Entfernen von Fetten oder ölen, sodann Laugen-.wäsche durch Eintauchen in eine wässrige Lösung aus ortho-Natriums ilicat (33%) und Natriumhydroxyd (5%) sowie Kochen (eine Stunde), Waschen mit destilliertem Wasser, anschließendes Säurewaschen durch Eintauchen in eine wässrige Lösung aus 10% Salzsäure über 5 bis 10 Minuten bei Raumtemperatur und darauffolgendes Waschen mit destilliertem Wasser. Anschließend an diesen Vorgang wird die Nabe A in die später beschriebene Flüssigkeit zur chemischen Nickelbeschichtung eingetaucht, durch die Nickel auf der Oberfläche der -Nabe einschließlich den die Poren bildenden Oberflächen abgelagert wird. Diese Nickelablagerungsbehandlung führt man durch, um die Oxydierung der gewaschenen Nabe A zu verhindern,

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wenn diese längere Zeit im gegebenen Zustand der Luft ausgesetzt wird. Daher ist diese Nickelablagerungsbehandlung unter einigen Bedingungen nicht erforderlich.

Die beschichteten Abriebkörner werden um die Nabe A herum druckgeformt. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird die Nabe in einem Kasten F koaxial zu diesem angeordnet. Der Kasten ist mit einer Einlaßleitung E in der Mitte und mit Auslaßleitungen D, D an den Seitenwänden versehen. Der Kasten F wird durch einen Deckel G dicht verschlossen, und eine Lösung, die ein Metallsalz enthält, wird durch die Einlaßleitung zugeführt und durch die Nabe A und die druckgeformten Abriebkörner in deren radialem Bereich hindurchgepreßt. Die Richtung des Lösungsdurchganges durch die Nabe und die Abriebkörner ist jedoch nicht auf die Möglichkeit beschränkt und kann vielfach geändert werden.

Es gibt zahlreiche Arten von Metallsalzlösungen, und die Flüssigkeit zum chemischen Nickelbeschichten soll hier nur als Beispiel bei der vorliegenden Ausführungsform erwähnt'werden, da Nickel zuvor auf der porösen Nabe A abgelagert worden ist. Die Zusammensetzung der Flüssigkeit zur chemischen Nickelbeschichtung ist folgende:

Nickelchlorid (NiCl₂*6H₂O) 30 g/l

Natriumhypophosphit (NaH₂PO₂-H₂O) 10. g/l Natriumacetat (CH₃COONa*3H₂O) 50 g/l.

HCl wird zur Einstellung des pH-Wertes auf 4,5 bis 5,5 hinzugefügt.

Wenn bei dem vorliegend beschriebenen Beispiel 2 1 der Nickelbeschichtungsflüssigkeit mit der zuvor erwähnten Zusammensetzung bei einer Temperatur von 90 C bis 95 C und einer Beschichtungszeit von 1 Stunde verwendet werden und die Beschichtungsflüssigkeit .durch die Leitung E mit einem Durchsatz von 0,4 l/min zugeführt wird, werden 2 g Verbindungsmetall (Nickel) abgelagert.

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Sodann wird eine Wärmebehandlung auf bekannte Art durchgeführt, durch die der nichtkristallin abgelagerte Nickel in die kristalline Form überführt wird.

Erfindungsgemäß ergeben sich folgende vorteilhafte Merkmale. Es können gleichmäßige Metallverbindungseigenschaften bei Schleifscheiben aller Abmessungen erzielt werden, und zwar auch dann, wenn die Breite W größer als die Dicke T ist, da die Beschichtungsflüssigkeit durch die Nabe A und die druckgeformten Abriebkörner hindurchgeht, insbesondere wenn sie in radialer Richtung der Nabe zugeführt wird. Die Abriebkörner können fest mit der Nabe verbunden werden, da der Oberflächenbereich der Nabe aufgrund der Ungleichmäßigkeit, die durch den Ätzvorgang erzielt wird, und aufgrund ihrer Porosität ausreichend groß ist. Es entsteht auch kein Grenzbereich zwischen der Nabe und den Abriebkörnern, da die Beschichtungsflüssigkeit durch die Nabe und die Abriebkörner in radialer Richtung hindurchgeführt wird. Außerdem läßt sich eine Nabe erzielen, die äußerst haltbar gegenüber starken Normalkräften beim starken und schnellen Schleifen ist, da die Poren der Nabe durch die chemische Beschichtungsflüssigkeit gefüllt werden, wenn die Flüssigkeit in radialer Richtung nach außen hindurchgeht. Da weiterhin die Verbindungsschicht ausschließlich aus Metall besteht, läßt sich eine gute elektrische Leitfähigkeit im Bereich der Nabe und der Abriebkörner erzielen, so daß die Schleifscheibe für elektrolytische Schleifvorgänge geeignet ist.

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Claims

Patentansprüche

1.) Metall-gebundenes Schleifwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifkörner (B) in Ringform um die ringförmige Nabe (A) aus porösem Metall herum druckgeformt sind und daß auf den Oberflächen der Schleifkörner (B) und in den Poren der Nabe (A) eine kontinuierliche Metallschicht mit Hilfe des Durchgangs der Flüssigkeit zur chemischen Beschichtung abgelagert ist, wobei die Schleifkörner und die poröse Nabe gleichmäßig und kontinuierlich durch die abgelagerte Metallschicht miteinander verbunden sind.

2. Verfahren zur Herstellung eines Metall-gebundenen Schleifwerkzeugs mit (1.) einer Vorbehandlung, bei der die Schleifkörner auf der Oberfläche gereinigt und für ein anschließendes Metallbeschichten vorbereitet werden, mit (2.) einem Druckformen zur Herstellung der gewünschten Form und Abmessungen der Schleifkörnermasse, mit (3.) einem Beschichten der Schleifkörner mit einem Verbindungsmetall, bei dem die Schleifkörner in eine Flüssigkeit zur chemischen Beschichtung gebracht werden und die.Flüssigkeit durch die Zwischenräume zwischen den Schleifkörnern hindurchgedrückt wird, wobei das Metall auf den Oberflächen der Schleifkörner abgelagert und mit diesen verbunden wird, und mit (4.) einer Wärmebehandlung zum Kristallisieren des abgelagerten Metalls, dadurch gekennzeichnet, daß man (a) die Nabe (A) aus porösem Material herstellt, daß man (b) die Schleifkörner (B) in der gewünschten Form in Berührung mit der Nabe preßt, und daß man (c) die Flüssigkeit zur chemischen Beschichtung durch den in Berührung stehenden Körper aus Schleifkörnern (B) und Nabe (A) zur kontinuierlichen Metallablagerung auf der Oberfläche der Schleifkörner (B) und in den Poren der Nabe (A) hindurchpreßt und somit eine gleichmäßige und kontinuierliche Verbindung zwischen der Nabe (A) und den Schleifkörnern (B) schafft.

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3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Nabe (A) in zylindrischer Form herstellt und die Schleifkörner (B) um die äußere zylindrische Oberfläche der Nabe (A) herum druckformt in einer Form mit vorbestimmter, gleichmäßiger Breite (W) und Dicke (T), und daß die Flüssigkeit zur chemischen Beschichtung in radialer Richtung der Nabe (A) zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichne t, daß die äußere zylindrische Oberfläche der Nabe (A) zur Korrektur ihrer Form abgedreht und sodann geätzt wird, bis die Poren der Nabe (A), die beim Drehen zerstört worden sind, wiederhergestellt sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß. die Nabe (A) durch die Flüssigkeit zur chemischen Beschichtung vor dem Anformen der Schleifkörner (B) zur Vermeidung einer Oxydation der Nabe (A) leicht beschichtet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit zur chemischen Beschichtung vom Inneren der Nabe (A) in deren auswärtigen Richtung durch die Nabe hindurch und sodann durch die Schleifkörner (B) hindurchgeleitet wird.

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