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Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung eines
Schleifwerkzeuges, genauer gesagt, die Zusammensetzung einer Masse für die Herstellung
des Arbeitsorganes eines Werkzeuges, insbesondere eines Werkzeuge, das auf der Basis
von Diamanten, kubischem Bornitrid und/oder anderen überharten Werkstoffen hergestellt
wird.
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Besonders erfolgreich kann die findung zum Schleifen von schwerbearbeitbaren
Werkstoffen, wie warmfeste Legierungen und Hartmetalle, zementierte und nitrierte
Stähle, verwendet werden0 Gegenwärtig sind verschiedene Zusammensetzungen von Massen
für die Herstellung von Schleifwerkzeugen auf der Basis von organischen, metallischen
und keramischen Bindemitteln bekannt.
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Die aus diesen Massen hergestellten Werkzeuge gestatten es jedoch
nicht, warmfeste Legierungen und Stähle wirksam zu bearbeiten.
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Obwohl die auf der Basis von organischen Bindemitteln hergestellten
Werkzeuge
eine befriedigende Güte der bearbeiteten Fläche gewährleisten, sind sie durch einen
bedeutenden spezifischen Diamantverbrauch gekennzeichnet, was zur Erhöhung der Schleifkosten
führt.
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Es sind auch Versuche bekannt, die Standzeit des auf der Basis eines
organischen Bindemittels hergestellten Werkzeuges durch die Verwendung von Metallen
als metallischer Füllstoff zu erhohen, die eine hohe Leitfähigkeit aufweisen und
eine nicht oxydierte Oberfläche besitzen. Nach der Meinung der solche Massen entwickelten
Spezialisten gestatten sie, das hergestellte Werkzeug zum elektrochemischen Schleifen
zu verwenden, was eine Erhöhung der Standzeit des Werkzeuges gewährleistet.
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iils solche Füllstoffe werden jedoch in der Regel kostspielige Werkstoffe,
wie Silber (s. US-PSen 3433730, 3547609, GB-Ps 1137965, DE-PS 1544643), das mit
Gold oder Platin über zogene Kupfer (s. GB-PS 1177854, DE-PS 1752502) verwendet.
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Die auf der Basis von netallischen Bindemitteln hergestellten Werkzeuge
gestatten es auch nicht, die obenerwähnten Werkstoffe wirksam zu bearbeiten, weil
sie die erforderliche Güte der bearbeiteten Fläche nicht gewährleisten Die zur Zeit
zu verwendenden Werkzeuge, die auf der Basis eines keramischen Bindemittels hergestellt
sind, gewährleisten
zwar eine befriedigende Qualität der Bearbeitung,
besitzen jedoch gleichzeitig einen wesentlichen Nachteil, der in einer niedrigen
Verschleißfestigkeit dieser Werkzeuge besteht.
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Besonders aussichtsreich hat sich in dieser Hinsicht eine Masse erwiesen,
die ein Schleifmittel, eines metallischen Füllstoff und ein organisches Bindemittel
enthält. Um dem Werkzeug eine Leitfähigkeit mitzuteilen, wurden der Masse Zuschläge
wie Kolophonium und Aktivkohle zugesetzt, die Oxyschichten an den Teilchen des metallischen
Füllstoffes zerstören (s. SU-PS 537798).
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537798). Die Verwendung der aus dieser verhältnismäßig billigen Masse
hergestellten Werkzeuge ( die zum elektrochemischen Schleifen eingesetzt werden
können), ermöglichte es, den spezifiscben Verbrauch an überharten Schleifmitteln
zu senken.
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Gleichzeitig bleibt Jedoch der spezifische Verbrauch an Schleifmitteln
zur Zeit noch bedeutend.
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Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Beseitigung der genannten
Nachteile.
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Der vorliegenden Erfindung wurde die Aufgabe zugrunde gelegt, eine
solche Masse für die Herstellung eines Schleifwerkzeuges zu entwickeln, deren Bindemittel
solche Komponenten enthält, die eine Erhöhung der Festigkeitseigenschaften bei gleichzeitiger
Verbesserung der Leitfähigkeit infolge der Zerstörung der Oxydschichten an metallischen
Füllstoffen gewährleisten.
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Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelost, daß eine Masse
für
die Herstellung eines Schleifwerkzeuges, die ein Schleifmittel, einen metallischen
Füllstoff und ein organisches Bindemittel enthält, erfindungsgemäß zusätzlich noch
ein mineralisches Bindemittel enthält, und als solches Bindemittel mindestens ein
Stoff aus der Gruppe der Salze verwendet wird, der eine Erweichungstemperatur besitzt,
die dem Temperaturbereich der Polymers sation des organischen Bindemittels entspricht,
wobei die genannten Komponenten im folgenden Verhältnis (Volumenprozent) eingesetzt
werden: Schleifmittel 12,5 bis 3?,5 metallischer Füllstoff 30 bis 60 Stoff aus der
Gruppe der Salze 5 bis 30 organisches Bindemittel Rest Hier und im folgenden wird
unter der gruppe der Salse" eine Gesamtheit von Salzen selbst, deren Gemischen sowie
auch von eutektischen Mischungen dieser Salze verstanden.
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Da in die Masse ein mineralisches Bindemittel eingeführt wird, dessen
Erweichungstemperatur der Temperatur der Polymerisatin des organischen Bindemittels
entspricht, wird während der Herstellung des Werkzeuges ein gleichzeitiges Benetzen
des Schleifmittels und des metallischen Füllstoffes mit dem organischen Bindemittel
und mit der Schmelze der Salzkomponente erreicht. Dadurch wird bei der anschließenden
Abkühlung das Entstehen von zusätzlichen Bindungen zwischen den Schleifmittelteilchen
und den Metallteilchen ermöglicht, was zu einer Erhöhung der Festigkeit des Wörkzeuges
führt.
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Die Salzkomponente zerstört außerdem die Oxydschichten an metallischen
Teilchen des Füllstoffes und trägt damit zu einer Erhöhung der Leitfähigkeit des
Werkzeuges bei.
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Die Wahl des Mischungsverhältnisses zwischen den Komponenten der
Masse in Prozent richtet sich nach folgenden Erwägungen. Bei einer Verminderung
des Gehaltes an Schleifmittel bis zu einem Wert, der unter 12,5% liegt, findet eine
bedeutende Verminderung der Schneidfähigkeit des Werkzeug es und bei einer Erhöhung
des Schleifmittelgehaltes bis zu einem Wert, der über 37,5% liegt, - eine nutzlose
Verteuerung des Werkzeuges statt. Bei einer Verminderung des Gehaltes an metallischem
Füllstoff bis zu einem Wert, der unter 30% liegt, wird das Werkzeug nicht mehr leitfähig
in dem Grade sein, der für praktische Zwecke ausreichend ist; bei einer Erhöhung
dieses Gehaltes bis zu einem Wert, der 60% übersteigt, vermindert sich das Vermögen
des Werkzeuges zur Selbstschärfung während der Arbeit Die Einführung der Salzkomponenten
in einer Menge von über 30% verschlechtert die 1Erhaltung des Werkzeuges, und eine
Verminderung des Gehaltes an Salzkomponenten bis zu einem Wert, der unter 5% liegt,
sichert keine nennenswerte Erhöhung der Standzeit des Werkzeuges Zur Verminderung
der Reibung und zur Erhöhung der zulässigen Schleiftiefe ist es zweckmäßig, daß
die Masse zusätzlich mindestens ein Antifriktionsmaterial beim folgenden Verhältnis
zwischen den Komponenten (Volumenprozent) enthält:
Schleifmittel
von 12,5 bis zu 37,5 metallischer Füllstoff von 30 bis zu 50 Stoff aus der Gruppe
der Salze von 5 bis zu 20 Antitriktionsmaterial von 5 bis zu 15 organisches Bindemittel
Rest Bei einer Senkung des Gehalt es an Antifriktionsmaterial bis zu einem Wert,
der unter 5% liegt, findet keine nennenswerte Verminderung der Reibung, und bei
einer Erhöhung dieses Gehaltes bis zu einem Wert, der 15% übersteigt, vermindert
sich die Festigkeit des Werkzeuges.
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Das Werkzeug wird aus der oben beschriebenen Masse wie folgt hergestellt.
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Die Massekomponenten, die in dem obenerwähnten Mischungsverhältnis
genommen werden, werden vermischt, in eine Preßform eingebracht, bis auf die Temperatur
der Polymerisation des organischen Bindemittels erhitzt und anschließend bei einem
'Druck von 500-800 kp/cm² gepreßt. Während der Erhitzung schmelzen die Salze ein
und wirken auf das Metall als Flußmittel ein, indem sie dessen Oxydschichten zerstören.
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Die sich zwischen den Metallteilchen bildenden Kontakte gewährleisten
eine zufriedenstellende Leitfähigkeit des Werkzeug es. Bei einer AbkuhluLg der Zusammensetzung
findet eine gleichzeitige Härtung des mineralischen und des organischen BindemitteZ
statt, wodurch eine hohe Festigkeit des Werkzeug es erreicht wird.
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Als mineralisches Bindemittel können sowohl Salze, Mi
schungen
von Salzen als auch deren eutektische Mischungen verwendet werden, die die erforderliche
Erweichungstemperatur aufweisen.
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Z. B. bei der Verwendung vom Phenolformaldehydharz, , dessen Polymerisationstemperatur
in einem Temperaturbereich von 160-2200; liegt, als organisches Bindemittel kann
man eine Mischung von Kupferchlorid und Natriumchlorid oder von Kupferchlorid und
Zinnchlorid als mineralisches Bindemittel einsetzein, deren Erweichungstemperatur
2000C beträgt. Bei der Verwendung eines Polyimides, dessen Polymerisationstemperatur
in einem Temperaturbereich von 280 bis zu 3300C liegt, als organisches Bindemittel,
kann zu-demselben Zweck Salzkomponenten verwenden, die eine Erweichungstemperatur
besitzen, welche sich innerhalb des genannten Temperaturbereiches bewegt. Dieser
Forderung entsprechen beispielsweise, ZinndiJodid oder eutektische Mischungen von
Natrium-, Kalium- und Kupferchloriden, deren Erweichungstemperatur 300°C beträgt.
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Wenn die Erweichungstemperatur eines mineralischen Bindemittels die
obere Grenze des Temperaturbereiches der Polymerisation eines organischen Bindemittels
übersteigt, werden die Komponenten des mineralischen Bindemittels nicht erweichen,
weil bei der Herstellung des Werkzeuges die Masse nur bis auf die Polymerisationstemperatur
des organischen Bindemittels erhitzt wird. Das wird dazu führen, daß die Salzkomponente
keinen bindenden Einfluß ausüben und sogar die Brüchigkeit des Werkzeuges erhöhen
wird.
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Wenn die Erweichungstemperatur des mineralischen Bindemittels unter
der unteren Grenze des Temperaturbereiches der Polymersation des organischen Bindemittels
liegt, wird während der Erhitzung der Masse ein vorzeitiges Einschmelzen der Salzkomponente
stattfinden, wobei diX Salzkomponente in die Spalte der Preßform herausfließt. Das
wird erstens eine bedeutende Erhöhung der Porösität des Erzeugnisses und als Folge
davon eine Verminderng der Festigkeitseigenschaften desselben hervorrufen; und zweitens
zu einem Zusammenkleben der Teile der Preßform durch die Filme des kristallisierten
Salzes führen. In diesem Fall wird das Zerlegen der Preßform bedeutend erschwert.
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Zur Herstellung einer homogenen Masse wird das mineralische Bindemittel
vor der Verwendung zerkleinert, und die aufbereitete Masse wird durch ein Sieb durchgerieben.
Vor dem Pressen wird die Innenfläche der Preßform mit einem Graphitschmiermittel
überzogen, um einG Sinterung der Masse mit dem Werkstoff der Preßform zu vermeiden.
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Das Wssen der Erfindung wird anhand der Beschreibung der nachstehenden
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Beispiel 1 Aus einer Masse, die enthält (in Volumenprozent): Diamant
als Schleifmittel 25 Kupfer als metallischen Füllstoff 35 Phenolformaldahydharz
als organisch es Bindemittel 15 eine Mischung der Salze, die 82 Gewichtsteile CuCl
und 18 Gewichtsteile NaOi' umfaßt als mineralisches Bindemittel 25
wird
nach dem oben beschriebenen Verfahren eine Schleifscheibe von einer zylindrischen
Form hergestellt.
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Die Temperatur des Pressens beträgt 210°C. Die Leitfähig keit des
Werkstoffes von dem Arbeitsorgan des hergestellten Werkzeuges beträgt 3,7 m/Ohm.mm²
und die Härte - 97 HB. Beim elektrochemischen Schleifen einer warmfesten Molybdänlegierung
mittels der hergestellten Scheibe beträgt der spezifische Diamantverbrauch 3,5 mg/g,
was bedeutend niedriger ist, als bei der Verwendung der aus der Masse von bekannten
Zusammensetzungen hergestellten Werkzeuge.
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Beispiel 2 Aus einer Masse, die enthält (in Volumenprozent): Diamant
12,5 Kupfer 37,5 Phenolformaldshydharz 20 eine Mischung der salze CuCl - NaCl (von
derselben Zusammensetzung wie im Beispiel 1) 30 wird nach dem oben beschriebenen
Verfahren eine Schleifscheibe von einer zylindrischen Form hergestellt.
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Die Temperatur des Pressens beträgt 21000. Die Beitfahigkeit des
hergestellten Werkzeuges beträgt 4,3 m/Ohm.mm² und die Härte - 94 HB.
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Der spezifische Diamantverbrauch beträgt bei der Bearbeitung einer
warmfesten Molybdänlegierung 3,7 mg/g.
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Beispiel 3 Aus einer Pibasse, die enthält (in Volumenprozent): Diamant
25 einen metallischen Füllstoff, der 4 Gewicht steile Kupfer und 1 Gewichtsteil
Zinn umfaßt 30 Phenolformalde hydharz 20 eine Salzmischung, die 15 Gewichtsteile
CuCl und 85 Gewichtsteile SnCl2 umfaßt 25 wird nach dem oben beschriebenen Verfahren
eine Schleifscheibe von einer Topfform hergestellt.
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Die Temperatur des Pressens beträgt 21000.. Mittels der hergestellten
Schleifscheibe wurde ein Hartmetall bei folgenden Zerspannungsdaten bearbeitet:
Umlaufgeschwindigkeit der Scheibe - 20 m/sek, Längsvorschub - 1,5 m/min, Quervorschub
-0,1 mm/Doppelhub. Bei diesen Zerspannungsdaten betrug der spezifische Diamantverbrauch
0,2 mg/g, was um ein 3- bis 5faches geringer ist, als bei der Verwendung der aus
der Masse bekannter Zusammensetzungen hergestellten Werkzeuge.
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Beispiel 4 Aus einer Masse, die enthält (in Volumenprozent): Diamant
37,5 Kupfer 30 Phenolformaldehydharz 27,5 eine Mischung der Salze CuCl- SnC12 (von
derselben Zusammensetzung wie im Beispiel 3) 5 wird nach dem oben beschriebenen
Verfahren eine Schleifscheibe
von einer zylindrischen Born hergestellt0
Die Temperatur des Pressens beträgt 215°C. Beim Schleifen eines nitrierten Stahls
mit dem hergestellten Werkzeug baträgt der spezifische Diamantverbrauch 4,3 mg/g.
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Beispiel 5 Aus einer Masse, die enthält (in Volumenprozent): Diamant
25 und Borkarbid als Schleifmittel Kupfer als metallischen Füllstoff 30 Epoxydharz
als organisches Bindemittel 15 Kupferacetat als mineralisches Bindemittel 17,5 wird
nach dem oben beschriebenen Verfahren ein Läppwerkzeug hergestellt.
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Die Temperatur des Pressens beträgt 100-110°C, der Druck -200 kp/cm².
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mittels des hergestellten Werkzeuges v;ird das Läppen der Erzeugnisse
aus Hartmetallen durchgeführt. Die Leistung des Lappens ist um das 1,7-fache höher
als bei der Verwendung der Werkzeuge aus Massen bekannter Zusammensetzungen.
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Beispiel 6 Aus einer Masse, die enthält (in Volumenprozent): Diamant
12,5 Kupfer 60 Polyimid als organisches Bindemittel 22,5 Zinndijodid als mineralisches
Bindemittel 5 wird nach dem oben beschriebenen Verfahren eine Schleifscheibe
von
einer Topfform hergestellt.
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Die Temperatur des Pressens beträgt 30000. Die Leitfähig keit des
hergestellten Werkzeuges beträgt 5,5 m/Ohm.mm². Beim Schleifen eines Hartmetalls
mit Zerspannungsdaten gemäß Beispiel 3 beträgt der spezifische Diamantenverbrauch
0,15 mg/g, was um ein 4- bis 5faches niedriger ist, als bei der Verwendung der Werkzeuge
aus Massen bekannter Zusammensetzungen.
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Beispiel 7 Aus einer Masse, die enthalt (in Volumenprozent): kubisches
Bornitrid als Schleifmittel 25 Kupfer 35 Phenolformald ehydhar z 15 eine Salzmischung
von NaCl - OuOl (von derselben Zusammensetzung wie im Beispiel 3) 15 hexagonales
Bornitrid als Antifriktionsmaterial 10 wird nach dem oben beschriebenen Verfahren
eine Schleifscheibe von einer Topfform hergestellt. Die Temperatur-des Pressens
beträgt 21500. Mit dem hergestellten Werkzeug wird das Schleifen eines Schnellstahls
mit folgenden Zerspannungsdaten durchgeführt: Geschwindigkeit der Schleifscheibe
20 m/sek, Längsvorschub 1 m/Min, Quervorschub 0,06 mm/Doppelhub. Dabei beträgt der
spezifische Verbrauch an kubischem Bornitrid 1,5 mg/g.
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Beispiel 8 Aus einer Masse, die enthält (in Volumenprozent): kubisches
Bornitrid 25
Kupfer 25 Phenolformaldehydharz 25 eutektische- Mischung
von Salzen NaCl-CuCl 10 Graphit 5 hexagonales Bornitrid 10 als Antifriktionsmaterial
wird nach dem oben beschriebenen Verfahren eine Schleifscheibe von einer zylindrischen
Form hergestellt. Die Temperatur des Pressens des Werkzeuges beträgt 215°C. Beim
Schleifen eines zementierten Stahls mittels des hergestellten Werkzeuges war die
Leistung der Bearbeitung um das 2fache höher,als bei der Verwendung der Werkzeuge
aus den Wissen bekannter Zusammensetzungen.
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Beispiel 9 Aus einer Masse, die enthält (in Volumenprozent): Diamant
25 Kupfer 35 Polyimid 15 Salzeut ektikum 20 NaCl-CuCl Molybdändisulfid 5 wird nach
dem oben beschriebenen Verfahren eine Schleifscheibe von einer zylindrischen Form
hergestellt.
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Die Temperatur des Pressens beträgt 300°C. Beim Schleifen eines zementierten
Stahls mittels des hergestellten Werkzeuges ist die Leistung der Bearbeitung um
das 3fache höher als bei
der Verwendung der Werkzeuge aus den Massen
bekannter Zusammensetzungen, Dabei sind keine Phasenänderungen in der Oberflä-Chenschicht
der bearbeiteten Werkstücke zu verzeichnen.
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Oben sind konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung angeführt,
die verschiedene änderungen und Ergänzungen zulassen, welche für einen Fachmann
auf diesem Gebiet der Technik offensichtlich sind.
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Es sind auch andere Abänderungen der vorliegenden Erfindung möglich,
die über den Rahmen des Wesens und des Umfanges der Erfindung nicht hinausgehen,
welche durch die Patentansprüche bestimmt wurden.