DE2434714A1

DE2434714A1 - Zerspanungswerkzeug

Info

Publication number: DE2434714A1
Application number: DE2434714A
Authority: DE
Inventors: George H Hall
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-07-19
Filing date: 1974-07-18
Publication date: 1975-02-13
Also published as: GB1453806A; ZA744547B; BE817866A; DE2434714C2; US3886926A; FR2237737B1; ES428425A1; JPS5070991A; AU7141874A; FR2237737A1; NO141035C; JPS5848290B2; IT1016919B; CA1010659A; CH584086A5; NO141035B; ES448333A1; SE7409368L; BR7405984D0; SE409086B

Description

Zerspanungswerkzeug

Die Erfindung bezihet sich auf Zerspanungswerkzeuge und insbesondere auf Zerspanungswerkzeuge, die Schleifmittel als Zerspanungselemente aufweisen, und die Erfindung bezieht sich auch auf ein neuartiges Verfahren zur Herstellung derartiger Werkzeuge.

Schleifzusammensetzungen bestehen aus feinpulverisierten Schleifpartikeln, z.B. Diamantstaub oder Schleifabrieb, die in einer metallischen oder keramischen Matrix angeordnet sind und in großem Umfange als Schleifelemente bei Werkzeugen benutzt werden, um große Mineralblöcke, z.B. Marmorblöcke oder Blöcke aus Granit und dgl. zu schneiden. Um derartige große Blöcke insbesondere für Architekturanordnungen zu schneiden, wurden bisher sehr große Schneidwerkzeuge benutzt, die eine Anzahl von Problemen ergaben. So benutzt' beispielsweise ein bekanntes System ein massives rotierendes Messer mit einer Anzahl von Blöcken, zusammengesetzt aus Diamant/Metall-Matrixanordnungen, die am Umfang des Messers als Zerspanungselemente angebracht werden. Wenn weite Schnitte durchgeführt werden sollen, ist eine große Messerscheibe, z.B. mit einem Radius von 1,80 m und noch mehr erforderlich. Eine solche sich drehende Messerscheibe hat die Tendenz, seitlich gegenüber seiner Drehebene auszuweichen. Außerdem müssen derartige Messerscheiben sehr dick sein, um die erforderliche Starrheit des Aufbaus zu gewährleisten, die notwendig

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ist, um saubere Schnitte durchführen zu können. Diese dicke Schneide erzeugt einen gleich dicken Schnitt und der Arbeitsgang ist daher langsam, so daß eine übermäßig große Menge von Schleifstaub erzeugt wird, und wertvolles Mineralgestein zerstört wird, so daß sowohl das Schleifmaterial vergeudet wird und der Arbeitsvorgang selbst sehr teuer wird.

Es ist auch bekannt, stattdessen oszillierende Messer zu benutzen, bei denen die Diamantzusammensetzung an der Schneidoberfläche der Säge befestigt sind. Die Arbeitsweise einer oszillierenden Klinge ist jedoch beträchtlich langsamer als jene eines rotierenden Messers und es ist eine sehr aufwendige Einrichtung erforderlich, um das Sägeblatt hin und her gehen zu lassen und irgendwelche architektonisch verwendbaren Teile auszuschneiden. Auch hier erfordert das Problem der seitlichen Ausknickung eine Verstärkung des Blattes und dieses muß demgemäß dick sein, woraus wiederum eine Vergeudung sowohl von Schleifmaterial als auch Werkstückabrieb resultiert.

In jedem Fall werden bei Benutzung im wesentlichen starrer Blätter die Schleifelemente, welche die Schleifeinheiten bilden, primär Scherkräften unterworfen, die von der Schneidbewegung des Sägeblattes herrühren. Der ΑμΠ)αυ der zur Befestigung der Schleifelemente an dem Blatt benutzt werden, müssen nur den Scherkräften widerstehen, die im wesentlichen parallel zur Richtung der Schneidbewegung des Blattes verlaufen.

Es sind auch bereits Drahtsägen und Bandsägen vorgeschlagen worden, um Mineralblöcke großer Abmessungen zu schneiden. Dabei wurden Schleifmittel an der Oberfläche des Drahtes befestigt, die nicht nur den Scherkräften infolge der Schneidbewegung der Säge unterworfen werden, sondern da der Schneiddraht oder die Bandsäge aus endlosen Bändern bestehen, die notwendigerweise um Führungsrollen herumlaufen müssen, ergibt sich eine Notwendigkeit einer seitlichen Ausbiegung der Säge.

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Die an der Säge festgelegten Schleifpartikel müssen notwendigerweise den Zugkräften folgen, die aus der Biegung des Sägeblattes resultieren und dies führt zum Abreißen oder wenigstens zur Schwächung der Bindung der Schleifelemente an dem Sägeblatt, so daß sehr bald die Schleifmittel abfallen.

Zusammengesetzte Schleifelemente, die aus Mischungen von Diamantenstaub beispielsweise in einer Metallmatrix bestehen, wurden bei bekannten Verfahren mit dem metallischen Substrat meist entweder durch elektrolytische Verbindungsverfahren oder durch Sinterverbindungsverfahren festgelegt.

Bekannte elektrolyt!sehe Verbindungsverfahren erfordern im typischen Fall eine langwierige und wirtschaftlich nicht vermietbare Ablagerungzeit, insbesondere wenn eine relativ dichte Ablagerung gefordert wird. Zusätzlich können Oxydfilme, die oft auf dem metallischen Substrat vorhanden sind, die Adhäsion beeinträchtigen. Deshalb hat man bisher meist elektrolytische Ablagerungen vorgenommen, und zwar in einer inerten oder reduzierenden Atmosphäre und in gewissen Fällen hat man auch ein Flußmittel auf die metallische Oberfläche vor der Ablagerung ger bracht. Solche Verfahren erhöhen offensichtlich die Herstellungskosten*

Sinterverbindungsverfahren können gewöhnlich schneller durchgeführt werden als bekannte elektrolytische Verbindungsverfahren, aber sie erfordern erhöhte Temperaturen, was wieder andere Probleme aufwirft. So kann eine Sinterverbindung im typischen Falle Temperaturen erfordern, die sich bis zu 80# oder mehr der Schmelztemperatur (in Grad Kelvin) der Verbindungsmatrix annähern, wobei im typischen Fall eine metallische Matrix oder eine keramische Matrix bei 1.200 bis 1.500 ⁰K oder höher schmilzt oder zusammensintert. Bei solchen Temperaturen können die metallur· gischen Eigenschaften des metallischen Substrats schädlich beeinflußt werden.

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Außerdem können die solchen Temperaturen ausgesetzten Diamanten durch Graphitisierung bis zu einem gewissen Grade zerstört werden. So tritt beispielsweise eine Graphitisierung von Diamanten relativ schnell bei einer Temperatur von ungefähr 1000⁰K auf, und sogar unter 1000⁰K kann eine Graphitisierung vorhanden sein, wenn auch mit einer etwas geringeren Geschwindigkeit. Diese letztgenannten Probleme können dadurch gelöst werden, daß das Sinterverfahren in einer nicht oxydierenden Atmosphäre durchgeführt wird, wodurch jedoch wiederum die Kosten erhöht werden.

Schleifmittel, die an einem Draht oder einer Bandsäge durch Sinterverfahren oder durch elektrolytische Verbindung aufgebracht wurden, haben sich nicht als zufriedenstellend erwiesen, weil die Verbindung gewöhnlich keine Langzeitstabilität besitzt. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Drahtsäge und ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Säge zu schaffen. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, . ein Verfahren zu schaffen, welches insgesamt einfacher ist als die bisher bekannten Verfahren und insbesondere eine Bindung einer Verbundmatrix auf einem Träger ermöglicht, der ausgelenkt werden muß, so daß eine kontinuierliche Ausbiegung des Trägers wenigstens im beschränkten Umfange die Verbindung nicht merklich beeinträchtigt. Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine neuartige Drahtsäge zu schaffen, die wirtschaftlich und schnell das Schneiden großer Blöcke von in der Architektur verwendbaren Mineralien ermöglicht, und zwar mit hohen Schnittgeschwindigkeiten und schmalen Schneidspalten.

Das erfindungsgemäße Schneidwerkzeug umfasst eine Vielzahl von Blöcken aus pulverisiertem Schielfmaterial, zusammengesetzt in einer Verbindungsmatrix und verbunden mit einem metallischen Träger durch Verlötung, wobei eine Schicht aus einem elastisch biegsamen Metall mit hoher thermischer Leitfähigkeit zur Herstellung eines Schichtenkörpers zwischen einem metallischen

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Material mit einem Schmelzpunkt unter dem Schmelzpunkt von Matrix und metallischem,Träger eingebettet wird.

Das Werkzeug kann als Bandsäge hergestellt werden und ist in erster Linie zum Schneiden großer Blöcke von Mineralien, z.B. Granit bestimmt.

Allgemein gesprochen besteht die Erfindung demgemäß darin, daß ein Schleifwerkzeug dadurch geschaffen wird, das ein oder mehrere Verbundschneidelemente auf einem metallischen Substrat aufgelötet werden. Die Verlötung umfasst wenigstens drei Schichten, einschließlich einer biegsamen elastischen metallischen Schicht, die zwischen zwei Verbindungsschichten aus einem Metall eingebettet wird, das einen Schmelzpunkt unter dem Schmelzpunkt von Substrat und Matrixmaterial besitzt und mit beiden gut verbindbar ist. Um die Verlötung durchzuführen, bringt man den Schichtenkörper mit den drei Lagen zwischen einen Verbundschleifblock und das Substrat, und hält BlockSchichtenkörper und Substrat unter Drukc zusammen, wonach der Schichtenkörper auf Löttemperatur erhitzt wird, indem ein elektrischer Strom durch das Substrat hindurchgeleitet wird.

Das Substrat wird vorzugsweise von einem Stahldraht gebildet, der unter extremer Zugbeanspruchung in der Nähe seiner Elastizitätsgrenze eine vernachlässigbare Verlängerung zeigt, wobei der Draht vorzugsweise zwei schraubenlinienförmige Nuten um 18O° versetzt zueinander, aufweist. Die Schneidelemente sind in die Nuten in Gestalt einer Folge von im Abstand zueiander angeordneten Zähnen eingelötet. Der Draht ist als endloser Draht ausgebildet und wird unter Spannung zwischen wenigstens zwei Leitrollen gehalten, deren Nuten mit einem vergleichsweise weichen elastischen Material ausgefüllt sind, in das die Schleifelemente eingreifen können, ohne eine wesentliche Abnutzung oder Schneidwirkung zu bewirken.

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Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht eines Teils eines Schleifschneiddrahtes gemäß der Erfindung;

Fig. 2 eine Querschnittsansicht des Drahtes gemäß Figur l;

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht einer Drahtsäge gemäß der Erfindung;

Fig. 4 einen Querschnitt einer der Leitrollen.

Im folgenden wird zunächst auf Figur 1 und 2 der Zeichnung Bezug genommen. Hier ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Schneiddrahtes 20 dargestellt. Dieser weist einen drahtförmigen Träger 22 auf, der aus Stahldraht oder dgl. besteht. Dieser Träger 22 besitzt elliptischen Querschnitt, jedoch kann der Querschnitt auch anders sein, beispielsweise kreisförmig, dreieckig oder quadratisch. Der Träger 22 trägt mehrere Schleifsegmente 24, wie nachstehend im einzelnen beschrieben.

Der drahtförmige Träger 22 weist eine oder mehrere relativ dünne, schmale Kerben bzw. Schlitze 26 in der Oberfläche auf, die diagonal bzw. schraubenlinienförmig über die Länge verlaufen. Vorzugsweise besitzen die Schlitze 26 die Gestalt langgestreckter Nuten, z.B. wie in Figur 1 dargestellt, wo sie eine Schraubenlinie um die Längsachse des Drahtes 22 bilden. Es ist jedoch auch möglich, eine Vielzahl kurzer Schlitze zu benutzen (nicht dargestellt), die vorzugsweise auf einer Schraubenlinie längs des Drahtes 22 verlaufen.

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Eine Vielzahl relativ kurzer SchleifSegmentblöcke 24 ist mit Abstand in den Schlitzen 26 angeordnet. Die Segmentblöcke 24 bestehen im typischen Fall aus einer Mischung aus Diamantpartikeln, z.B. Diamantstücken und Schleifstaub 28 in einer Verbindungsraatrix 20, wie dies an sich bekannt ist. Die Größe der Diamantpartikel und der Anteil der Partikel relativ zur Verbindungsmatrix ist nach der Erfindung nicht kritisch und kann über einen weiten Bereich variiert werden, wie dies an sich bekannt ist. Z.B. können die Blöcke 28 aus Diamantpartikeln variabler Größe im Bereich zwischen 1 und 1.200/Um bestehen und sie können in einem Anteil von 5 bis 74 Volumen-Prozent basierend auf der Menge d.er Verbindungsmatrix enthalten sein.

Wie oben erwähnt, ist es notwendig, daß sich der Draht biegt. Um ein Brechen der Matrix 30 durch Kräfte zu vermeiden, die während der Biegung des Drahtes 20 auftreten, ist die Matrix vorzugsweise etwas flexitti ausgebildet. Zu diesem Zweck kann die Matrix JO in erster Linie Kupfer, d.h. bis zu ungefähr 70$ Kupfer, oder ein anderes dehnbares Metall aufweisen und geringere Anteile anderer Metalle enthalten, z.B. Eisen, Zink, Zinn, Titan, Chrom, Zirkonium und dgl. Die Benutzung von Kupfer als Hauptmatrixmaterial ergibt den gewünschfei Grad von Flexibilität für die Blöcke 24. Die Blöcke sind aus einer homogenen Masse, z.B. durch Sintern der Verbindungsmatrix in Verbindung mit bekannten Verfahren hergestellt.

Die Blöcke 24 sind relativ zur Tiefe der Schlitze 26 so bemessen, daß sie über die Oberfläche des Drahtes ein kurzes Stück von z.B. 3,2 mm vorstehen, wenn sie in den Schlitzen eingebettet sind. Die Diamantpartikel in den Blöcken bilden das Schleif- bzw. Schneidmaterial wie es aus der folgenden Beschreibung ersichtlich ist.

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Die Schleifblöcke 24 werden in den Schlitzen 26 vermittels eines neuartigen VerbindungBsystems gehalten, der eine schichtenmäßige metallische Verlötung umfasst, wie sie insgesamt mit 32 bezeichnet ist. Die Verlötung 32 besteht aus einem Schichtenkörper aus elastisch dehnbarem Metall zwischen Schichten mit einem Metall mit niedrigem Schmelzpunkt, das eine Zugfestigkeit wenigstens in der Größenordnung des dehnbaren Metalls hat und das mit dem dehnbaren Metall eine feste Verbindung eingeht und ebenso mit dem Trägermetall des Drahtes 20 und dem Matrixmaterial des Blockes 24. Die Verlötung J>2 besteht im typischen Fall aus mehreren relativ dünnen Metall enthaltenden Lagen einschließlich einer inneren Lage, bestehend aus metallischem Kupfer als Hauptanteil, die zwischen Schichten eingebaut wird, die metallisches Silber als Hauptanteil umfassen. Beispielsweise können drei Metallschichten 3^> 36 und 38 wie dargestellt, benutzt werden, doch kann die Verlötung auch 4 oder noch mehrere Lagen besitzen. Im typischen Pail haben die Metalllagen 34, 36 und 38 eine Stärke von ungefähr 1,3 mm und sie können von gleicher oder unterschiedlicher Dicke sein. Zur deutlicheren Darstellung wurden die relativen Dicken der Metallschichten 34, J>6 und 38 in Figur 2 übertrieben stark dargestellt. Die Schichten 34 und 38, d.h. die außen liegenden Schichten bestehen je aus einem dünnen, metallischen Film, der Silber als Hauptanteil enthält und sie können in geringeren Mengen Legierungsmetalle enthalten, z.B. Kupfer, Zink, Kadmium und Nickel.

Die Mittelschicht 36 besteht aus einem dünnen Film aus metallischem Kupfer als Hauptanteil. Beispielsweise kann die Schicht 36 im wesentlichen aus einem Kupfer bestehen, oder Kupfer zusammen mit einem oder mehreren Legierungsmetallen. Die Schicht 36 kann etwa die gleiche Dicke haben wie die Schichten 34 und 38, jedoch ist vorzugsweise die Schicht 36 etwas dicker als jede der Schichten 34 und 38 und zwar aus Gründen, die aus der folgenden Beschreibung ersichtlich sind.

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Die Lötschichten 32 liegen typischer Weise in Schlitzen 36 und zwar entweder jeweils eine Schicht oder in Form eines Schichtenkörpers. Dann werden Schleifblöcke 34 in den Schlitzen 26 auf der Oberseite einer Außenschicht angeordnet. Dann werden die Blöcke unter Druck auf die Lötschicht 32 geklemmt und dann werden Blöcke und Draht 22 miteinander verlötet, indem der Schichtenkörper erhitzt wird, bis die Silber enthaltende Schicht schmilzt und zu fließen beginnt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird die Verlötung durch Induktionsheizung des Metallsubstratkörpers 22 bewirkt, indem ein elektrischer Strom durch diesen Substratkörper geschickt wird. Dieses Verfahren ergibt einige wichtige Vorteile. Einerseits kann die Erhitzung relativ schnell im Vergleich mit Infrarotheizverfahren bewerkstelligt werden was zur Folge hat, daß die Diamantpartikel der hohen Temperatur nur für eine relativ kurze Zeitdauer ausgesetzt werden, wodurch eine HochterqpBratur-Verunreinigung der Diamanten kleingehalten werden kann. So kann die Erhitzung bis zur Verlötung in etwa 10 Sekunden oder weniger vollendet sein. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß hierdurch aufwendige Ausrüstungen überflüssig werden, die bei bekannten Anlagen notwendig sind, um z.B. die Erhitzung in einer inerten oder reduzierenden Atmosphäre durchführen zu können.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Banddrahtsäge gemäß der Erfindung. Für den Substratkörper 22 wird ein Maraging Stahldraht benutzt, der von der Firma Hamilton Precision Metals, Lancastor, Pennsylvania/USA unter der Bezeichnung Nr. 300 vertrieben wird. Der Hersteller beschreibt diesen Draht als kalt bearbeiteten maraged Stahl mit etwa 10 bis 19# Nickel, 8,5 bis 9,5# Cobalt, 4,6 bis 5,2# Molybdän, 0,5 bis 0,8# Titan weniger als etwa 0,l# je von Kupfer, Mangan, Aluminium, Silizium, Bor,

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Zirkonium und Kalzium. Als Rest enthält die Legierung Eisen. Die Prozentsätze sind Gewichtsprozente. Dieses Material besitzt bei einem Durchmesser von etwa 3/175 mm eine Zugfestigkeit von etwa 422 kg/cm .

Die beiden schraubenlinienförmigen Schlitze 26 werden vorzugsweise durch Kaltwalzen in die Oberfläche des Drahtes eingebracht, um Schnitte oder Kerben an der inneren Oberfläche der Schlitze 26 zu vermeiden." Die Schlitze 26 sind je etwa 2,54 mm breit und ungefähr 0,457 mm tief, und zwar über die gesamte Länge. Die Schlitze 26 vollenden einen Schraubengang um den Draht 22 aller 63 cm, und die beiden Schraubenlinien sind um l80° versetzt.

Die Lötstreifen, bestehend aus dem Dreischichten-Metallkörper werden in die Schlitze 26 eingelegt. Die Metallschichtenkörper bestehen aus einem im wesentlichen reinen metallischen Kupferkern 36 von ungefähr 0,127 mm Dicke, der auf beiden Seiten mit Schichten 34, 38 verbunden ist, die etwa 0,06 mm dick sind und zu etwa 50 Gewichtsprozent aus metallischem Silber, 16% Cadmium, 15*5/6 von je Kupfer, Zink und 3# Nickel besteht.

Die Schleifblockelemente 24 werden wie folgt hergestellt:

Die Blöcke 24 bestehen aus einer einheitlichen Masse von in einer Bindematrix verteiltem Diamantpartikeln. Die Diamantpartikel umfassen eine Mischung von Partikeln unterschiedlicher Größe: 40 Volumenprozent der Größe 40 bis 50 Mesh, 40 Volumenprozent der Größe 50 bis 60 Mesh und 20 Volumenprozent der Größe 60 bis 80 Mesh (alle Größen beziehen sich auf die Tyler Standard Screen Scale Sieves Series). Die Diamantpartikel sind mit einer Bindematrix vermischt, die zu 69$ aus Kupfer, 11$ aus Zink, 8# aus Eisen, 2% Zinn, 3# Titan, 2# Chrom, 1# Zirkonium und als Rest 4# aus Easy-Flo 3 besteht. Letzteres ist ein

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Lötpulver, welches von der Firma Handy and Harman, New York, N.Y. hergestellt und vertrieben wird. Der Hersteller beschreibt dies letztgenannte Produkt als eine Legierung, umfassend 50$ Silber, 16% Cadmium, 15,5$ Je Kupfer und Zink und 3$ Nickel (sämtlich Qewichtsprozente). Diese Mischung von Diamantpartikeln wird mit der Bindematrix im typischen Fall in einem Verhältnis von .1 : 10 vermischt. Die Mischung der Diamantpartikel mit der Bindematrix wird zu Blöcken verpresst, die eine Länge von 12,7 nim> eine Breite von 2,28 mm und eine · Höhe von 2,03 mm besitzen. Die so gestalteten Blöcke werden dann erhitzt, um die Verbindungsmischung auszuhärten und im typischen Fall wird die Mischung auf 100O⁰C erhitzt und bei dieser Temperatur eine Minute lang gehalten. Die so hergestellten Blöcke haben eine Länge von etwa 12,7 nun, eine Breite von etwa 2,54 mm und eine Höhe von etwa 3,175 rom.

Die so hergestellten gesinterten Blöcke 24 werden in Schlitze 26 mit Abständen von 12,7 nun eingelegt und unter einem Druck

von ungefähr 13,8 kg pro cm gehalten.

Der Draht 20 wird an.eine Spannungsquelle angeschlossen und durch den hindurchfließenden elektrischen Strom derart erhitzt, daß die Temperatur des Drahtes schnell auf etwa 700 C ansteigt. Der Draht wird auf dieser Temperatur etwa 10 Sekunden gehalten und kühlt dann in Luft ab. Nach Aufhebung des Druckes auf den Blöcken 24 zeigt es sich, daß diese fest mit dem Substrat des Drahtes 20 verbunden sind.

Wie in Figur 3 dargestellt, sind die Enden des Drahtes 20 so miteinander verbunden, daß eine endlose Schleife 40 gebildet wird, die zwischen wenigstens zwei Leitrollen 42 und 44 ausgespannt ist und zwar mit einer Spannung von etwa 80# der Reißfestigkeit des Drahtes. Die Rollen werden von einem geeigneten

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Träger 46 und 48 getragen, der die hohe Spannung in dem Draht 40 aufrechterhalten kann. Die Schleife wird von einem Motor 50 mit einer solchen Geschwindigkeit angetrieben, daß sich der Draht mit einer Lineargeschwindigkeit von 4000 m/min bewegt. Die unter Spannung stehende Drahtschleife ist so angeordnet, daß der eine Drahtabschnitt in der Nähe des Werkstückes, z.B. eines Granitblocks 52 liegt. Das Werkstück wird dann z.B. durch eine Hubvorrichtung oder dgl. im wesentlichen senkrecht zu dem benachbarten Bandabschnitt der Schleife 40 bewegt, so daß der Draht glatt an der Oberfläche des Werkstückes angreifen und einen Schnitt herstellen kann. Vorzugsweise werden die Späne kontinuierlich mit einem flüssigen Kühlmittel, z.B. Wasser, ausgewaschen. Weil insbesondere die Mittelschicht der Verlötung eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit aufweistr, hat der Draht, der von dem Kühlmittel gekühlt wird, die Neigung als Wärmesenke zu fungieren, um die Schleifblöcke relativ kühl zu halten. Außerdem hat die Verlötung insbesondere die Mittelschicht 36, welche biegsam ist, die Neigung, unter der Biegebeanspruchung sich zu deformieren, wenn der Draht auf seinem Weg um die Rollen 42 und 44 gebogen wird, wodurch ein wesentlicher Teil der Beanspruchung aufgenommen wird, die sonst auf die Blöcke 24 ausgeübt würde.

Die relativ dicke Mittelschicht 36 aus dem biegsamen Metall bleibt formstabil am Schmelzpunkt der Schichten 34 und 38, so daß nachdem sich die Verlötung gesetzt hat, die Mittelschicht ein Kissen oder eine Barriere bildet, die verhindert, daß die Diamantpartikel in den Blöcken 24 in die Verlötung eintreten und den Draht 20 einschneiden oder knicken und dadurch Spannungskonzentrationspunkte bilden, an denen der Draht, wenn er unter großer Spannung gehalten wird, zerreißen könnte.

Wie in Figur 3 dargestellt, ist die Rolle 42 vorzugsweise aus einer Scheibe 24 aus festem Metall, z.B. Stahl hergestellt und

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die Scheibe weist eine Umfangsnut 56 auf. Die innere Oberfläche der Nut in der Scheibe 42 und vorzugsweise auch in der Scheibe 44 besteht aus weichem elastisch biegsamem Material 58, z.B. Gummi oder dgl., so daß die Blöcke 24 in der Drahtschleife 40 eingreifen können, ohne das weiche Material wesentlich zu verzerren, zu schneiden oder in sonstiger Weise zu beschädigen. Weil die Blöcke 24 in Schraubenlinienform längs der Drahtschleife 4o verlaufen, wird, da die Blöcke 24 aufeinanderfolgend auf das Material 58 einwirken, während der Draht in einem Winkel zu jedem Block angetrieben wird, eine Torsionskraft auf den Draht wenigstens an der Rolle 42 ausgeübt, wodurch der Draht langsam um seine Achse gedreht wird. Diese Drehung dient dazu, die Abnutzung der Blöcke 24 im wesentlichen gleich zu halten, wenn die Blöcke einen Schnitt im Werkstück 52 durchführen.

Die Erfindung kann in verschiedener V/eise abgewandelt werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So könnten die Diamanten enthaltenden Blöcke geformt, aber nicht vorgesintert werden. Zur Bindung der Diamantpartikel in der Verbindungsmatrix und zur Verbindung der Matrix auf dem Metallsubstrat kann gleichzeitig eine Erhitzungsstufe vorgenommen werden. Diese und andere Änderungen können vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Patentansprüche: 509807/1024

Claims

Patentansprüche

1. Zerspanungswerkzeug, bestehend aus einem langgestreckten, metallischem Träger und einer Vielzahl von Blocken, bestehend aus pulverisierten Schleifenmaterial in einer Verbindungsmatrix, die auf dem Träger befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke 2k mit dem Träger durch ein Lot verbunden sind, das eine Schicht aus elastisch biegsamem Metall aufweist, welches eine hohe thermische Leitfähigkeit besitzt und sowohl am Träger als auch an den Blöcken über ein metallisches Material verbunden ist, das einen Schmelzpunkt besitzt, der unter dem Schmelzpunkt sowohl der Matrix als auch des Trägers liegt.

2. Zerspanungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus einem langgestreckten im wesentlichen zylindrischen Körper besteht, der wenigstens eine schraubenlinienförmig über seine Länge verlaufende Nut besitzt und daß die Blöcke im Abstand zueinander in dieser einen Nut befestigt sind.

;5. Zerspanungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger die Gestalt einer endlosen Schleife besitzt.

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4. Zerspanungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifmittel Diamant ist.

5. Zerspanungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chnet, daß der Hauptanteil des elastischen Materials aus Kupfer besteht.

6. Zerspanungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptanteil des metallischen Materials Silber ist.

7. Verfahren zur Herstellung eines Zerspanungswerkzeuges nach den Ansprüchen 1 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß ein Lot unter Druck zwischen die Blöcke und den Nutgrund eingelegt wird, daß das Lot eine metallisches Kupfer enthaltende Schicht aufweist, die zwischen Silber enthaltenden Schichten eingefügt ist, und daß das Lot soweit erwärmt wird, daß die Silber enthaltenden Schichten schmelzen, und daß die geschmolzenen Schichten zur Härtung abgekühlt werden.

8. Verfahren nach Anspruch T,
dadurch gekennzei chnet, daß die metallischen Schichten an dem Träger schichtweise angeordnet werden.

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9. Verfahren nach Anspruch J₃ dadurch gekennze'i chnefc, daß die Verbindungsmatrix gleichzeitig mit der Erhitzung des Lotes gesintert wird.

10. Verfahren nach Anspruch' 9, dadurch gekennzeichnet, daß durch den metallisch*! Träger ein elektrischer Strom geschickt wird, um die Schichten auf Löttemperatur zu erhitzen.

11. Drahtsäge zur Verwendung in Verbindung mit einem Zerspanungswerkzeug gemäß Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerspanungswerkzeug als endlose Drahtschleife ausgebildet ist, die unter Spannung zwischen wenigstens zwei Rollen geführt ist und daß wenigstens eine der Rollen gedreht wird.

12. Drahtsäge nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidelemente des Drahtes aus pulverisierten Schleifmitteln bestehen, die in einer Metallmatrix eingebettet sind, und daß die Oberfläche des Drahtes wenigstens eine schraubenlinienförmige Nut aufweist, in der die Schneidelemente im Abstand zueinander verteilt sind.

1J>. Drahtsäge nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um eine Torsionskraft auf den Draht auszuüben, so daß dieser an wenigstens einer Stelle veranlaßt wird, sich um seine Längsachse zu drehen.

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