DE2536090A1

DE2536090A1 - Schleifkoerper und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2536090A1
Application number: DE19752536090
Authority: DE
Inventors: Dieter Martin Busch; Christopher Glen Mcalonan
Original assignee: Edenvale Engineering Works Pty Ltd
Current assignee: Edenvale Engineering Works Pty Ltd
Priority date: 1974-08-15
Filing date: 1975-08-13
Publication date: 1976-02-26
Also published as: CH598916A5; FR2281810A1; US4246004A; IL47815A0; ES440211A1; FR2281810B1; CA1047770A; JPS5152592A; GB1453558A; IL47815A; NL7509273A; AR211917A1; SE412336B; AU8331775A; IE42010L; IE42010B1; SE7509071L; IN142195B; BR7505192A; IT1040335B

Description

2536090 Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch Patentanwälte

Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Diplom-Ingenieur Dr.-lng. Manfred Honke Diplom-Ingenieur Hans Dieter Gesthuysen Diplom-Physiker Dr. Karl Gerhard Masch Anwaltsakte: 46 5θ6/Τ1. th

43 Essen !,Theaterplatz 3, Postf.789

11. August 1975

Patentanmeldung

EDENVAIE ENGINEERING WORKS

(PROPRIETARY) LIMITED 45 Main Street,

Johannesburg, Transvaal, Südafrika

Schleifkörper und Verfahren
zu seiner Herstellung.

In der Industrie werden in weitem Umfange Schleifwerkzeuge verwendet, welche aus einem Halter und einem die Schleiffläche des Schleifwerkzeuges bildenden fest mit dem Halter verbundenen Schleifkörper bestehen. Diese Schleifkörper bestehen dabei im allgemeinen aus in einer Bindemasse fixierten Schleifmittel-

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teilchen wie Diamanten, kubischem Bornitrid, Aluminiumoxid oder Siliziumkarbid. Als Bindemasse kann Harz, Metall oder Gummi oder auch eine glas- oder porzellanartige Masse verwendet werden. Derartige Schleifwerkzeuge werden beispielsweise als Schleifscheiben, Sägen, Bohrer, Schneidwerkzeuge usw. verwendet.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen kreisbogenförmigen Schleifkörper zur Herstellung der Schleiffläche eines Schleifwerkzeuges in der Weise auszubilden, daß die in die Bindemasse eingebetteten Schleifmittelteilchen eine möglichst hohe Schleifwirkung bei guten Standvermögen erzielen lassen.

Gekennzeichnet ist ein erfindungsgemäßer kreisbogenförmiger Schleifkörper im wesentlichen dadurch, daß er nadeiförmige Schleifmittelteilchen enthält, welche in einer Bindemasse derart fixiert sind, daß der größte Teil von ihnen mit der Längsachse im wesentlichen rechtwinklig zur Schleiffläche des Schleifkörpers ausgerichtet ist.

Die Schleifmittelteilchen können aus Diamanten, kubischem Bornitrid, Aluminiumoxid oder Siliziumkarbid bestehen, doch werden vorzugsweise Diamant- oder kubische Bornitridteilchen verwendet. Unter der Bezeichnung "nadeiförmige Schleifmittelteilchen" werden langgestreckte Schleifmittelteilchen verstanden, welche eine lange Achse und eine kurze Querachse aufweisen, wobei das Verhältnis der Längsachse zur kurzen Querachse vorzugsweise wenigstens 3:1 beträgt. Bei Festlegung des Verhältnisses der Längsachse zur Querachse werden die beiden größten Werte der

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beiden Achsen genommen. Nadeiförmige Schleifmittelteilchen können mittels allgemein üblidier Sortierverfahren aus einer Masse von derartigen Teilchen ausgewählt werden. Bei synthetischen Schleifmittelteilchen, wie beispielsweise synthetischen Diamanten und kubischem Bornitrid wurden bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen, durch welche ein hoher Anteil von nadeiförmigen Teilchen herstellbar ist.

Als Bindemasse kann irgendeine herkömmliche Masse verwendet werden, wie sie in der einschlägigen Technik allgemein bekannt sind. Geeignete Massen bestehen beispielsweise aus Harzen, Gummi, glas- oder porzellanartigen Masse und aus Metall. Geeignete Harze sind beispielsweise Phenolformaldehyd, Harnstoffformaldehyd, Melaminharz, Formaldehydharz, Epoxyharze, Polyimidharze, Alkydharze, Polyesterharze und Polyamidharze. Als besonders vorteilhaft hat sich Phenolformaldehydharz erwiesen.

Der Anteil an Schleifmittelteilchen im kreisbogenförmigen Schleifmittelkörper beträgt im allgemeinen etwa 10 bis JO Vol-#. Dieser Gehalt kann allerdings nicht nur nadeiförmige Schleifmittelteilchen, sondern auch eine gewisse Menge von Schleifmittelteilchen enthalten, welche nicht nadeiförmig sind. Vorzugsweise sollte allerdings der Anteil an nadeiförmigen Schleifmittelteilchen so hoch wie möglich sein.

Bei Verwendung einer aus einem Harz bestehenden Bindemasse werden vorzugsweise die Schleifmittelteilchen, insbesondere wenn sie aus Diamanten oder kubischem Bornitrid bestehen, mit einem Metallüberzug versehen. Geeignete Metalle hierzu sind in der

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einschlägigen Technik bereits allgemein bekannt, und es kann sich dabei um Nickel, Kupfer, Titan, Silber, Kobalt, Molybdän, Aluminium, Mangan, Chrom, Vanadium, Gold, Wolfram, Eisen, Zirkon, Kadmium, Zink, Metalle der Platingruppe und um Legierungen handeln, welche eine oder mehrere dieser Metalle enthalten.

Als bevorzugte Metalle sind hier Kupfer und Nickel anzusehen. Der Metallüberzug macht im allgemeinen J>0 bis 8o Gew.-^, vorzugsweise etwa 50 bis 60 Gew.-% des mit Metall überzogenen Teilchens aus.

Die erfindungsgemäßen kreisbogenförmigen Schleifkörper können mit dem Halter des Schleifwerkzeuges durch ein herkömmliches Verfahren fest verbunden werden. Wenn die Bindemasse nur teilweise oder unvollständig abgebunden hat, kann der kreisbogenförmige Schleifkörper mit dem Halter in der Weise verbunden werden, daß der teilweise abgebundene Formling auf den Halter aufgesetzt und dort zum vollständigen Abbinden gebracht wird.

Die genaue Form des kreisbogenförmigen Schleifkörpers hängt naturgemäß von der Form der Schleiffläche des Werkzeuges ab, die ein derartiger Schleifkörper bilden soll. Dabei kann ein derartiger kreisbogenförmiger Schleifkörper zur Herstellung verschiedenster Schleifwerkzeuge verwendet werden, wie beispielsweise für Schleifscheiben, Sägen, Schneidwerkzeuge, Bohrer und dergleichen.

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Zur Herstellung eines derartigen kreisbogenförmigen Schleifkörpers schlägt die Erfindung ein Verfahren vor, welches im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß aus nadeiförmigen Schleifmittelteilchen und Ausgangsstoffen für eine Bindemasse eine Mischung hergestellt und in eine der gewünschten Schleifkörperform entsprechende Form eingefüllt wird, während die Schleifmittelteilchen größtenteils mit ihren Längsachsen rechtwinklig zur zukünftigen Schleiffläche des Pormlings ausgerichtet werden, und daß die die so ausgerichteten Schleifmittelteilchen umschließende Bindemasse zumindest teilweise zum Abbinden gebracht wird.

Vorzugsweise läßt man die Ausgangsstoffe der Bindemasse nur teilweise abbinden, sodaß das endgültige Abbinden bei dem letzten Arbeitsgang der Herstellung des Schleifwerkzeuges durchgeführt werden kann.

Die Schleifmittelteilchen können durch irgendein geeignetes Kraftfeld ausgerichtet werden, wobei beispielsweise ein elektrostatisches Feld verwendet werden kann. Vorzugsweise wird allerdings als Kraftfeld ein Magnetfeld verwendet. In diesem Falle sollte die Bindemasse unmagnetisch sein und die Schleifmittelteilchen mit einem geeigneten magnetischen Material überzogen sein. Beispielsweise kann hierbei die Bindemasse aus einer Harzmasse bestehen und der Überzug aus einem magnetischen Metallüberzug.

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Zur Herstellung eines Schleifwerkzeuges mit einer mit einem Halter fest verbundenen, aus einem Schleifmittelteilchen enthaltenden Bindemittelformling bestehenden Schleiffläche schlägt die Erfindung ein Verfahren vor, welches im wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Anzahl der vorbeschriebenen kreisbogenförmigen Schleifkörper mit lediglich teilweise abgebundener Bindemasse auf dem Halter in der Schleiffläche entsprechender Anordnung aufgebracht und unter gegenseitiger Verbindung sowie unter inniger Verbindung mit dem Halter zum vollständigen Abbinden gebracht werden.

Dieses Verfahren eignet sich vor allem zur Herstellung von Schleifscheiben, wie beispielsweise Topfschleifscheiben. Derartige Schleifscheiben bestehen aus einem Nabenteil, mit welchem ein die Schleiffläche bildender Schleifkörper fest verbunden, beispielsweise verklebt ist.

Die Verwendung von kreisbogenförmigen Schleifkörpern bei der Herstellung der Schleifflächen von Schleifwerkzeugen hat den Vorteil, daß eine gleichmäßige Verteilung der Schleifmittelteilchen über die gesamte Schleiffläche wesentlich leichter erzielbar ist.

Die Erfindung wird nachstehend im einzelnen anhand eines Durchführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines kreisbogenförmigen Schleifkörpers für eine Topfscheibe und eines Verfahrens zur Herstellung einer derartigen Topfscheibe unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert; es zeigen:

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Figur 1 die perspektivische Ansicht eines kreisbogenförmigen Schleifkörpers für eine Topfscheibej

Figur 2 ein Teil einer Form zur Herstellung dieses Schleifkörpers in schematischer Darstellung; und

Figur 3 eine perspektivische Darstellung einer Topfscheibe mit einer Anzahl derartiger kreisbogenförmiger Schleifkörper.

Figur 1 zeigt einen Schleifkörper 10 für eine Topfscheibe. Dieser kreisbogenförmige Schleifkörper besteht aus einer Phenolformaldehydharzmasse mit gleichmäßog darin verteilten nickelbeschichteten nadeiförmigen Diamantteilchen 12. Die Fläche 14 des kreisbogenförmigen Körpers oder Segments bildet die Schleiffläche, wenn dieser Segment zur Herstellung der Arbeitsfläche einer Topfscheibe eingesetzt wird. Wie aus der Figur deutlich ersichtlich wird, liegen dabei die Schleifmittelteilchen 12 derart in dem kreisbogenförmigen Schleifkörper, daß sie größtenteils mit ihren Längsachsen rechtwinklig zur Schleiffläche ausgerichtet sind.

Ein derartiger Segment kann in irgendeiner geeigneten Form hergestellt werden, wobei in Figur 2 die eine Hälfte 18 einer derartigen Form dargestellt ist. Die andere Hälfte der Form, welche auf die Fläche 20 der einen Hälfte 18 aufgeschraubt ist, zu welchem Zweck die Formhälfte 18 Schraubenlöcher 22 aufweist. Diese Form besitzt eine Ausnehmung 24, in welche die Mischung aus

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Bindemasse und den Schleifmittelteilchen eingefüllt wird. Ein Schieber 26 dient zum Feststampfen der Mischung in diese Ausnehmung 24.

Zur Herstellung eines derartigen Schleifkörpers mittels der vorgenannten Form wird zunächst eine Mischung aus den Ausgangs-Werkstoffen für das Phenolformaldehydharζ und den nickelbeschichteten nadeiförmigen Diamantteilchen hergestellt. Dann wird mit Hilfe eines geeigneten Magneten ein Mangetfeld in der Form erzeugt, dessen Kraftlinien in Richtung des Pfeiles A durch die Formöffnung 24 hindurchgehen. Der Schieber 26 wird herausgezogen und die Mischung in die Ausnehmung 24 eingefüllt. Während dieses Einfüllens fließt die Mischung durch das Magnetfeld hindurch und die nickelbeschichteten Diamantteilchen werden infolgedessen dazu gebracht, sich mit ihren Längsachsen in Richtung des Pfeiles A auszurichten. Mit Hilfe des Schiebers 26 wird dann die Mischung in der Ausnehmung 24 fest zusammengepreßt, wobei ein Druck von

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etwa 630 kg/cm ausgeübt wird und die Mischung gleichzeitig auf etwa 175⁰C erhitzt wird, wenn ein vollständiges Abbinden erfolgen, soll. Für den Fall, daß die Bindemasse nur unvollständig abbinden soll, wird nur der vorgenannte Druck auf sie ausgeübt.

Eine Reihe von derart hergestellten Sohleifkörpern kann auf der Nabe einer Topfscheibe in beliebiger herkömmlicher Weise befestigt werden. Falls die Bindemasse nicht vollständig abgebunden! hat, braucht dazu kein besonderes Klebemittel verwendet zu werden, sondern diese unvollständig abgebundenen Schleifkörper können direkt auf der Nabe angeordnet werden und das Ganze kann

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dann einem Druck von 6j5O kg/cm bei gleichzeitiger Erwärmung auf etwa 175°C ausgesetzt werden, um eine innige Verbindung der einzelnen kreisbogenförmigen Schleifkörper oder Segmente untereinander sowie mit der Nabe oder dem Halter der Topfscheibe zu erreichen.

Figur 3 zeigt eine Topfscheibe, welche unter Verwendung mehrerer kreisbogenförmiger Schleifkörper der vorgenannten Art hergestellt wurde. Diese Topfscheibe besitzt ein Nabenteil 28 mit einem Schleifteil 30. Dieses Schleifteil besteht aus einer Anzahl von kreisbogenförmigen Schleifkörpern der vorbeschriebenen Art. Die Schleiffläche dieses Schleifteiles wird durch die Gesamtheit der Schleifflächen 14 der Schleifkörper gebildet und trägt hier das Bezugszeichen 3>2.

Bei den herkömmlichen Verfahren wird das Schleifteil einer Topfscheibe in der Weise hergestellt, daß eine Mischung aus Schleifmittelteilchen und Ausgangsstoffen für eine Bindemasse in eine Vertiefung im Nabenteil eingedrückt wird und dann diese Mischung einer geeigneten Temperatur und einem geeigneten Druck ausgesetzt wird, um eine Verdichtung der Mischung bei gleichzeitiger Verbindung mit dem Nabenteil zu erreichen. Bei diesem bisher allgemein üblichen Verfahren ist es jedoch schwierig, die nadeiförmigen Schleifmittelteilchen rechtwinklig zur Schleiffläche auszurichten, da der ausgeübte Druck jegliche derartige Ausrichtung zerstören würde. Demgegenüber sind bei dem kreisbogenförmigen Schleifkörpern gemäß der vorliegenden Erfindung die Schleifmittelteilchen bereits eindeutig in der gewünschten

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Orientierung fixiert, wenn aus derartigen Einzelschleifkörpern das Schleifteil einer Topfscheibe hergestellt wird, sodaß der erforderliche Druck, um diese einzelnen Schleifkörper in ihrer Gesamtheit mit der Nabe zu verbinden, eine derartige Ausrichtung der Schleifmittelteilchen nicht mehr zerstören kann. Durch diese Ausrichtung der nadeiförmigen Schleifmittelteilchen wird die Schleiffähigkeit von Schleifscheiben jedoch wesentlich verbessert, wie nachstehende Vergleichsergebnisse zeigen.

Auf die vorbeschriebene Weise wurden eine Reihe von konischen Topfscheiben der Type D11V9 hergestellt, wobei frische Schleifkörper verwendet wurden, d.h. Schleifkörper, bei denen die Bindemasse noch nicht vollständig abgebunden hatte. Die Schleifscheiben hatten einen Durchmesser von 100 mm und die Breite der Schleiffläche betrug 3 mm. Zur Herstellung des Schleifteiles wurden jeweils zehn Einzelschleifkörper verwendet. Die Bindemasse bestand jeweils aus Phenolformaldehydharz und sie enthielt jeweils einen 50^-igen Anteil an nadeiförmigen nickelbeschichteten Diamantteilchen. Mit diesen Topfscheiben wurde ein handelsübliches Wolframkarbid der Type 44A (eingetragenes Warenzeichen) der General Elextric Company in trockenem Zustande geschliffen. Dabei betrug der Vorschub 2 m/min, die Schleiftiefe jeweils 0,05 ™ und die Drehzahl 3200 U/min. Die im Durchschnitt erzielte G-Zahl betrug bei diesen erfindungsgemäßen Topfscheiben Kj>, Alsdann wurde zum Vergleich eine Anzahl von Schleifscheiben der gleichen Type unter Verwendung der bisher üblichen Schleifmittelteilchen unter Einsatz der bisher üblichen Formtechniken hergestellt. Auch diese Topfscheiben enthielten nickelbeschichtete Diamanten im

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gleichen Anteil und eine Phenolformaldehydharz-Bindemasse. Diese Topfscheiben wurden dann unter den gleichen Bedingungen wie die erfindungsgemäßen Topfscheiben getestet und es ergab sich ein durchschnittlicher G-Wert von nur 24. Dies zeigt eindeutig die Überlegenheit der erfindungsgemäßen Schleifkörper bezw. mit ihnen hergestellter Schleifscheiben gegenüber Schleifkörpern oder Schleifscheiben der bisher üblichen Art.

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Claims

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Patentansprüche :

( I.) Kreisbogenförmiger Schleifkörper zur Herstellung der Schleiffläche eines Schleifwerkzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifkörper (10) nadeiförmige Schleifmittelteilchen (12) enthält, welche in einer Bindemasse derart fixiert sind, daß der größte Teil von ihnen mit der Längsachse im wesentlichen rechtwinklig zur Schleiffläche (14) des Schleifkörpers ausgerichtet ist.
2. Schleifkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen Längsachse und Querachse der nadeiförmigen Schleifmittelteilchen wenigstens 3:1 beträgt.
J>. Schleifkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifmittelteilchen (12) aus Diamanten oder kubischem Bornitrid oder einer Mischung von Beiden bestehen.
4. Schleifkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemasse nur unvollkommen abgebunden ist.
5· Schleifkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemasse aus einem Harz besteht.
6. Schleifkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifmittelteilchen (12) einen Metallüberzug aufweisen.

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7. Schleifkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallüberzug aus Nickel oder Kupfer besteht.

8. Schleifkörper nach einem der Ansprüche 1 bis "J > dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifwerkzeug eine Topf-Schleifscheibe ist.

9. Verfahren zur Herstellung eines kreisbogenförmigen Schleifkörpers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus nadeiförmigen Schleifmittelteilchen (12) und Ausgangsstoffen für eine Bindemasse eine Mischung hergestellt, und in eine der gewünschten Schleifkörperform entsprechende Form (24) eingefüllt wird, während die Schleifmittelteilchen größtenteils mit ihren Längsachsen rechtwinklig zur zukünftigen Schleiffläche (14) des Formlings ausgerichtet werden, und daß die die so ausgerichteten Schleifmittelteilchen umschließende Bindemasse zumindest teilweise zum Abbinden gebracht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemasse aus einem Harz hergestellt wird und ihre Ausgangsstoffe durch Druckbeaufschlagung der in die Form (24) eingefüllten Mischung zum teilweisen Abbinden gebracht werden.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemasse aus einem Harz hergestellt wird, die Schleifmittelteilchen mit einem magnetischen Metallüberzug versehen werden und mittels eines Magnetfeldes ausgerichtet werden.

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12. Verfahren zur Herstellung eines Schleifwerkzeuges mit einer mit einem Halter verbundenen, aus einem Schleifmittelteilchen enthaltenden Bindemittelformling bestehenden Schleiffläche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl der in den Ansprüchen bis 8 beschriebenen kreisbogenförmigen Schleifkörper (10) mit lediglich teilweise abgebundener Bindemasse auf dem Halter (28) in der Schleiffläche (32) entsprechender Anordnung aufgebracht und unter gegenseitiger Verbindung sowie unter inniger Verbindung mit dem Halter zum vollständigen Abbinden gebracht werden.

13· Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifwerkzeug eine Schleifscheibe ist.

14. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifwerkzeug eine Topfscheibe ist.

15· Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemasse aus Harz besteht und die Schleifmittelteilchen (12) einen Metallüberzug aufweisen.

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