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Beschreibung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Diamantwerkzeug zum Abrichten von
Schleifscheiben mit einem in ein Abrichtgerät mit einer Neigung von etwa 0-20° einzusetzenden
Schaft und mit einem in der Stirn des Schafts befestigten Meißel aus künstlich hergestelltem
Diamantwerkstoff mit negativem Spanwinkel.
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Zum Abrichten von Schleifscheiben, insbesondere von Profilschleifscheiben,
verwendet man Abrichtgeräte mit Diamantwerkzeugen. Der Diamant ist in der Stirnfläche
eines Schafts gefaßt, der seinerseits in das Gerät einspannbar ist. Die Spitze des
Diamants tritt aus der Stirnseite des Schafts mit allseits zur Schaftachse stark
geneigten Flächen heraus (vgl.: Lueger: Lexikon der Fertigungstechnik und Arbeitsmaschinen,
Stuttgart, 1967, Abb. S. 7).
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In der Praxis haben sich solche Abrichtgeräte durchgesetzt, bei denen
der Schaft um 0-20° gegenüber dem Schleifscheibendurchmesser geneigt ist, so daß
sich am Diamant ein negativer Freiwinkel von etwa 60-90° bildet. - In neuerer Zeit
verwendet man statt natürlicher Diamanten auch künstlich hergestellte Diamantverbundstoffkörper,
die aus einer extrem festen, zusammengewachsenen Masse willkürlich in einer Metallmatrix
ausgerichteter Diamantteilchen bester hen und sich in vorbestimmten geometrischen
Formen Herstellen lassen. Sie zeigen im wesentlichen isotropes Verhalten. Jedoch
befriedigt deren Standzeit nicht, die nur bei einem geringen Bruchteil der Standzeit
natürlicher Diamanten liegt, und zwar unabhängig von der Schneidengeometrie. Beispielsweise
hat man künstliche Diamantwerk-: stoffe mit derselben Schneidengeometrie wie natürliche
Diamanten eingesetzt. Man kennt auch Diamantwerkzeuge, bei denen die Spanfläche
des Diamantwerkstoffs parallel zur Schaftrichtung
verläuft, entsprechend
einem negativen Spanwinkel von 0 bis etwa 200. Schließlich wird von einem maßgebenden
Hersteller künstlicher Diamantwerkstoffe empfohlen, diese mit einem positiven Spanwinkel
von 10-200 und einem Freiwinkel von 3-50 einzusetzen. In keinem dieser Fälle läßt
sich ein signifikanter Einfluß der Schneidengeometrie auf die Standzeit mit Annäherung
an diejenige von natürlichen Diamanten feststellen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Standzeit von Diamantwerkzeugen
der eingangs genannten Art zu verbessern.
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Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß ein Freiwinkel zwischen
1 und 40, vorzugsweise zwischen 1 und 30, verwendet wird.
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Überraschenderweise konnte dadurch eine Vervielfachung -der Standzeit
erreicht werden, nämlich auf das Dreibis Zehnfache. Damit liegt die Standzeit in
der Größenordnung derjenigen von natürlichen Diamanten und teilweise sogar darüber.
Dadurch wird der künstliche Diamantwerkstoffe Erstmals konkurrenzfähig.
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Eine plausible Erklärung für die Wirkung der erfindungsgemäßen Maßnahme
steht aus. Jedoch läßt sich durch Versuche leicht feststellen, daß die Standzeit
rasch abfällt mit einer Erhöhung des Freiwinkels über einen Bereich von 3-40 hinaus.
Bei 50 hat sie den geringen Wert erreicht, den man bislang als. allgemein typisch
für künstliche Diamantwerkstoffe ansieht.
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Es ist bekannt, den Diamantmeißel so in den Schaft einzusetzen, daß
zwei parallel Begrenzungsflächen, deren Mittelparallele mit der Schaftachse zusammenfällt,
wechselweise als Spanflächen verwendet werden können.
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Dabei verwendet man bislang eine rechtwinklig dazu verlaufende Meißelbrust,
deren Freiwinkel somit gleich dem Neigungswinkel des Schafts ist, der durch den
verwendeten Typ des Abrichtsgeräts bestimmt ist und daher im allgemeinen 50 beträgt.
Es ist nicht bekannt, ob dieses Diamantwerkzeug auch schon auf bekannten Geräten
mit 10, 15 oder 0° Neigungswinkel verwendet worden ist. Geräte mit zwischen diesen
Werten liegenden Neigungswinkeln befinden sich nicht auf dem Markt. - Nach der Erfindung
schließt jede dieser beiden wechselweise als Spanflächen zu verwendenden Begrenzungsflächen
mit dem benachbarten Teil der Meißelbrust einen Keilwinkel ein, der unter Berücksichtigung
des jeweils verwendeten Abrichtgeräts zu einem Freiwinkel von 1-4° führt. Genauer
gesagt, ist der Keilwinkel um den Neigungswinkel minus den Freiwinkel von 1-40 größer
als 900. Dies führt dazu, daß die Meißelbrust gemäß der Erfindung zwei dachförmig
zueinander geneigte Freiflächen aufweist.
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Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung
erläutert, die ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Darin zeigen:
Figur 1 eine schematische Seitenansicht des Werkzeugs und Figur 2 eine entsprechende,
im Maßstab vergrößerte Ansicht des Meißels.
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Ein Abrichtgerät ist durch seinen Halter 1 für das Diamantwerkzeug
angedeutet, Der Halter hat eine Mittellinie 2, die um den Winkel 3 gegenüber dem
Bearbeitungsdurchmesser
4 des Werkstücks geneigt ist, dessen Oberfläche
bei 5 angedeutet ist. Unter dem Bearbeitungsdurchmesser ist derjenige Durchmesser
zu verstehen, der durch den Drehmittelpunkt des Werkstücks und die Bearbeitungsstelle
6 geht. Wenn im Zusammenhang der Erfindung allgemein von Neigung gesprochen wird,
so ist stets dieser Winkel gemeint.
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Das Werkzeug besteht aus dem in den Halter 1 eingespannten Schaft
7 und dem in dessen Stirnfläche 8 eingelassenen Meißel 9 aus künstlichem Diamantwerkstoff.
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In der Seitenansicht gemäß Figur 2 erkennt man die obere und untere
Begrenzungsfläche 10, 11 des Meißels, die zueinander parallel sind und gleich weit
von der Mittellinie 2 des Schafts entfernt sind, Sie können beide (unter entsprechender
Drehung des Werkzeugs) als Spanflächen verwendet werden. Die Meißelbrust wird von
zwei Freiflächen 12, 13 gebildet, die denselben Keilwinkel 14 mit der zugehörigen
Spanfläche einschließen. Die Größe dieses Keilwinkels berechnet sich aus der Summe
von 900 mit dem Neigungswinkel 3 minus den gewünschten Freiwinkel. Der Freiwinkel
ist in der Zeichnung bei 15, der Spanwinkel bei 16 gleich dem Neigungswinkel 3 angedeutet.
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Vergleichsversuche erbrachten folgendes Ergebnis. Mit einem Abrichtgerät
~Diaform Typ 5/1" wurde eine keramisch gebundene Schleifscheibe mit der Körnung
120 und der Härte H abgerichtet. Der Neigungswinkel betrug 50.
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Es wurden jeweils mehrere Diamantwerkzeuge erprobt, die ausgerüstet
waren zum einen mit einem natürlichen Diamanten in herkömmtlicher Anordnung und
zum anderen mit künstlichen Diarnantverbundstoffen gemß Zeichnung mit Freiwinkel
von 10, 20, 30 bzw. 50. Es wurdenjeweils gleiche Ab richtbedingungen und -zeiten
angewendet. Dabei ergab
sich bei den Werkzeugen mit natürlichem
Diamant eine Abnutzung (jeweils in mm 3 von 18-22, bei künstlichem Diamantverbundstoff
mit Freiwinkel von 1-30 eine Abnutzung von 3-30 und bei künstlichem Diamantverbundstoff
mit Freiwinkel von 5 0 eine Abnutzung von 50-100. Die künstlichen Diamantverbundstoffe
waren von gleicher Art, gleichen Abmessungen und in gleicher Weise gefaßt. Lediglich
war der Keilwinkel unterschiedlich geschliffen. Man erkennt, daß die erfindungsgemäße
Formgebung die Standzeit um ein vielfaches erhöht in die Größenordnung von natürlichen
Diamanten und darüber.
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