DE3726855C2 - Abrichtrolle und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abrichtrolle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zu deren Herstellung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.

Diamantabrichtrollen in galvanischer Ausführung bestehen bekannterweise aus einem Diamantkorn in natürlicher oder synthetischer Qualität, einem Nickelbelag, in dem die Diamantkörnung gebunden ist, sowie einem Metall mit niedrigem Schmelzpunkt und einem Grundkörper aus Stahl.

Der Nickelbelag wird galvanisch nach dem Galvanoformungs­ verfahren hergestellt. Dabei handelt es sich um einen ringförmigen Körper, der das Profil der Abrichtrolle trägt. Dieser Ring wird durch Ausgießen eines Zwischenrau­ mes zwischen ihm und dem Grundkörper mit einem niedrig­ schmelzenden Metall, einer Wismut/Zinn-Legierung, zu einer Einheit vergossen.

Bei dem heutigen Verfahren tritt das Problem auf, daß die Wismut/Zinn-Legierungen bei Temperaturen um 100°C vergos­ sen werden müssen. Dabei können an den hochgenauen Abrichtrollen Maßveränderungen auftreten, deren Beseiti­ gung erhebliche Nacharbeit erfordert. Ein weiterer Nach­ teil derartiger Abrichtrollen besteht darin, daß bei nicht völlig sachgemäßem Einsatz der Abrichtrollen leicht die Schmelztemperaturen der Wismut/Zinn-Legierungen über­ schritten werden, so daß es zu einem Ablösen des wirksamen Diamantbelages vom Grundkörper kommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Abrichtrol­ len der im Oberbegriff des Anspruchs 1 erwähnten Bauart sowie bei Verfahren zu deren Herstellung eine Verbindung zwischen dem die Diamantkörnung aufweisenden Metallring und dem Grundkörper einer Abrichtrolle bei niedrigerer Temperatur unter Erzielung einer wesentlich höheren Temperaturfestigkeit und Genauigkeit der Abrichtrolle zu erreichen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Abrichtrolle mit den im Patentanspruchs 1 enthaltenen Merkmalen sowie den Verfahrensschritten im Patentanspruch 10.

Hierdurch werden die obenbezeichneten Nachteile dadurch beseitigt, daß die Verbindung bei Aushärtetemperaturen im Bereich der Raumtemperatur erfolgt und die verwendeten Kunststoffe eine wesentlich höhere Temperaturfestigkeit und Genauigkeit als die bisher verwendeten Metal­ legierungen ermöglicht.

Die Feststoffpartikel können verschiedene Kornformen aufweisen, z. B. können sie spratzig, dendritisch oder kugelförmig sein. Es können Feststoffpartikel verschiede­ ner Kornformen oder verschiedener Korngrößen miteinander gemischt werden und zum Einsatz kommen. Als Metall für die Feststoffpartikel kommen Bronze, Messing oder rostfreier Stahl in Betracht.

Als Bindemittel kommen Kunstharze verschiedener Systeme in Frage, vorzugsweise werden Zwei-Komponenten-Expoxidharze, ggf. auch Zwei-Komponenten-Polyurethanharze, verwendet, die einen mineralischen oder metallischen Füllstoff enthalten. Je nach Art der verwendeten Feststoffpartikel werden auch ungefüllte Harze eingesetzt. Durch die richtige Abstimmung von Feststoffpartikeln und Bindemittel lassen sich die für den Einsatz dieser Verbundmasse erforderlichen Eigenschaften, wie Formstabilität, mechani­ sche Festigkeit und Temperaturbeständigkeit, optimal einstellen.

Die Feststoffpartikel werden in den Hohlraum zwischen Metallring und Grundkörper gefüllt. Die Feststoffpartikel stellen an den Korngrenzen eine Verbindung zwischen Metallring und Grundkörper her. Die Hohlräume zwischen den Feststoffpartikeln werden vorzugsweise durch Infiltration, d. h. durch Einsaugen oder Einpressen, mit einem der genannten Bindemittel aufgefüllt.

Aus der DE-OS 14 77 944 ist ein Verfahren zum Herstellen von Dia­ mantabrichtrollen bekannt, bei dem die Diamantabrichtrolle aus einem Nabenkörper und einem auf dessen Oberfläche befestigten Belag aus gebundenen Diamantkörnern besteht, wobei sowohl die Bindung der Diamantkörner untereinander als auch der Naben­ körper aus einem bei niedriger Temperatur aushärtenden Werk­ stoff besteht, wobei dem Bindemittel harte, körnige Bestand­ teile beigegeben werden können.

Dort ist jedoch kein separater Metallring vorhanden, der mit dem Grundkörper zu verbinden wäre. Die dem Patentgegenstand zugrunde liegende Problematik stellt sich folglich dort nicht.

Nachstehend wird die Erfindung an dem Beispiel einer bekannten Abrichtrolle und einer Abrichtrolle gemäß der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Dia­ mant-Abrichtrolle bekannter Bauart,

Fig. 2 einen Längsschnitt einer Diamant-Ab­ richtrolle gemäß der Erfindung, und

Fig. 3 die in Fig. 2 eingekreiste Einzelheit in größerem Maßstab.

In Fig. 1 ist eine bekannte Diamant-Abrichtrolle darge­ stellt, die aus einem Grundkörper 1 und einem Metallring 2 besteht, der nach dem bekannten Galvanoformungsverfahren hergestellt ist und in den eine Diamantkörnung 3 aus natürlichen oder synthetischen Diamantkörnern gebunden ist. Der Metallring 2 besteht in der Regel aus Nickel und dient als mit den Diamantkörnern 3 versehener Belag der ringförmigen Arbeitsfläche der Diamant-Abrichtrolle. Der Metallring 2 und der Grundkörper 1 sind durch eine Wismut/Zinn-Legierung 4 zu einer festen Einheit vergossen, deren Schmelzpunkt bei etwa 100°C liegt.

Fig. 2 veranschaulicht eine Diamant-Abrichtrolle gemäß der Erfindung, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es ist ersichtlich, daß sich die Diamant- Abrichtrolle in Fig. 2 von der bekannten Ausführung in Fig. 1 dadurch unterscheidet, daß der Metallring 2 mit eingebundener Diamantkörnung 3 mit dem Grundkörper 1 durch einen Verbundwerkstoff 5 verbunden ist, der aus vorzugs­ weise metallischen Feststoffpartikeln 6 und einem Zwei- Komponenten-Kunstharz 7, vorzugsweise Epoxidharz oder auch Polyurethanharz, besteht, das gegebenenfalls durch bevor­ zugt mineralische oder auch metallische Füllstoffe ange­ reichert ist. Dieser Verbundwerkstoff 5 ist in Fig. 3 deutlicher dargestellt. Es sind metallische Feststoffpar­ tikel 6 unterschiedlicher Größe erkennbar, die durch das ausgehärtete Zwei-Komponenten-Kunstharz 7 fest miteinander verbunden sind. Das Kunstharz 7 wird vor seiner Verwendung vorzugsweise mit mineralischen Füllstoffen, wie Silikaten oder metallischen Füllstoffen, wie Metallpulvern, ver­ setzt, um u. a. die Wärmefestigkeit und die mechanische Festigkeit des Verbundwerkstoffs 5 wesentlich zu erhöhen. Es ist auf diese Weise möglich, die Wärmefestigkeit bis auf Temperaturen von etwa 250°C anzuheben, so daß über einen wesentlich höheren Temperaturbereich Formstabilität und mechanische Festigkeit neben der Temperaturbeständigkeit in hohem Maße gewährleistet sind. Die Feststoffpartikel 6 können eine Mischung unterschiedlicher Kornformen und/oder auch Korngrößen darstellen. So können die Metallpartikel eine kugelige, knollige, spratzige oder dendritische Form haben. Die Korngröße der Metallpartikel liegt vorzugsweise zwischen 0,15 mm und 1,5 mm.

Die Vermischung der metallischen Feststoffkörper 6 mit dem Kunststoffbindemittel 7 erfolgt derart, daß die zu verbin­ denden Teile der Diamant-Abrichtrolle zueinander lagegenau in einer Vorrichtung eingespannt werden und der ringförmi­ ge Zwischenraum nach Auffüllen durch die metallischen Festkörper durch Einbringen bzw. Einpressen oder Einsaugen des Kunststoffbindemittels 7 dicht gefüllt wird.

Es ist somit ersichtlich, daß durch die Diamant-Abricht­ rolle gemäß der Erfindung und das zur Herstellung derselben vorgesehene Verfahren eine wirtschaftlichere, dabei aber eine höhere Temperaturbeständigkeit, Formstabi­ lität, mechanische Festigkeit und Genauigkeit aufweisende Verbindung zwischen dem die gebundene Diamantkörnung aufweisenden Nickelbelag und dem Grundkörper 1 der Diamant- Abrichtrolle erzielt wird.

Bei einem Ausführungsbeispiel einer Diamant-Abrichtrolle hat das Umfangsprofil des Grundkörpers 1 aus Stahl einen maximalen Durchmesser von 130 mm. Der die Diamantkörnung 3 aufweisende, aus Nickel bestehende Ring 2 mit der gebundenen Diamantkörnung 3 weist eine Dicke von 2 bis 2,5 mm auf und ist mittels einer 2 bis 4 mm starken Schicht des Verbundwerkstoffes 5 aus den Feststoffpartikeln 6 und dem Kunststoffbindemittel 7 mit dem Rollenkern fest verbunden. Diese Diamant-Abrichtrolle wies eine höhere Temperaturbe­ ständigkeit, Formstabilität, mechanische Festigkeit und Genauigkeit auf als vergleichbare Diamant-Abrichtrollen, bei denen der Metallring 2 auf dem Rollenkern mittels einer Wismut/Zinn-Legierung zu einer Einheit vergossen wurde.

Claims (13)

1. Abrichtrolle, deren Umfangsfläche aus Diamantkörnern (3) besteht, die in einem Metallring (2) galvanisch gebunden sind, dessen innere Ringfläche mit der zylindrischen Oberfläche eines Rollenkerns als Grundkörper (1) fest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Verbindung zwischen dem die Diamantkörner (3) aufwei­ senden Metallring (2) und dem Grundkörper (1) aus einem Verbundwerkstoff (5) besteht, der sich aus Feststoff­ partikeln (6) und einem Kunststoffbindemittel (7) zusam­ mensetzt, derart, daß der Metallring (2) auf dem Grund­ körper (1) durch die Feststoffpartikel (6) abgestützt ist.

2. Abrichtrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffpartikel (6) unterschiedlich geformt sind.

3. Abrichtrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der Feststoffpartikel (6) unterschiedlich ist.

4. Abrichtrolle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße der Feststoffpartikel (6) zwischen 0,15 mm und 1,5 mm liegt.

5. Abrichtrolle nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Feststoffpartikel (6) aus Metall beste­ hen.

6. Abrichtrolle nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Zweikomponenten-Kunstharz als Bindemittel (7).

7. Abrichtrolle nach den Ansprüchen 1 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kunststoffbindemittel (7) im we­ sentlichen aus einem Epoxidharz besteht.

8. Abrichtrolle nach den Ansprüchen 1 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Kunststoffbindemittel (7) im we­ sentlichen ein Polyurethanharz ist.

9. Abrichtrolle nach einem der Ansprüche 1 oder 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel (7) mine­ ralische und/oder metallische Füllstoffe enthält.

10. Verfahren zur Herstellung der Abrichtrolle nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welchem ein Rollenkern als Grund­ körper (1) und ein diesen unter Bildung eines Ringraums im Abstand umgebender Metallring (2) mit galvanisch ge­ bundenem Diamantkörnern (3) durch Auffüllen des Ringraums mit einem Bindemittel (7) zu einer Einheit verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß Feststoffpartikel (6) und ein Kunststoffbindemittel (7) verwendet werden, um den Ringraum zwischen dem die Diamantkörner (3) aufweisenden Metallring (2) und dem Grundkörper (1) auszufüllen, so daß die Feststoffpartikel (6) und das Kunststoffbindemittel (7) einen Verbundwerkstoff (5) bilden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Auffüllen des Ringraumes zwischen dem die Diamant­ körner (3) enthaltenden Metallring (2) und dem Grund­ körper (1) mit dem Kunststoffbindemittel (7) mittels Infiltration nach der lagegenauen Einspannung des Grund­ körpers (1) und des Metallrings (2) in einer Vorrichtung und nach dem Auffüllen des Ringraums mit den Feststoff­ partikeln (6) aus Metall erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Kunststoffbindemittel (7) ein Zweikomponenten-Kunstharz, wie Epoxidharz oder Poly­ urethanharz, verwendet wird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kunststoffbindemittel (7) vor seiner Ver­ netzung mineralische und/oder metallische Füllstoffe zugesetzt werden.