DE3918606A1 - Schleifwerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schleifwerkzeug nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Für den Materialabtrag durch Schleifen werden bei der Bearbei­ tung von Glas, Keramik, Beton, Gestein, Hartmetall und anderen Werkstoffen rotierende und translatierende Schleifwerkzeuge verschiedenster Formen verwendet. Ihre Kornschicht enthält Schleifmittelkörner aus Diamant, Korund, Bornitrid, Silizium­ karbid, Metallkarbid oder anderen bekannten und geeigneten Hartwerkstoffen. Die Bindung der Körner besteht entweder in einer formschlüssigen Einbettung in einer metallischen, meist elektrolytisch aufgetragenen Oberflächenbeschichtung auf den Schleifperipherieflächen der Trägerkörper, oder in einer Ver­ setzung mit Metallen, Glas, Kunststoff, Gummi und anderen ge­ eigneten Trägermaterialien zu einem die Kornschicht bildenden Verbundwerkstoff-Formkörper, der am Trägerkörper befestigt wird. Auch darin sind die Schleifkörner aus Hartmaterial nur formschlüssig festgehalten.

Diese formschlüssige Befestigung der Schleifmittelkörner, wie sie bis heute herkömmlich im Gebrauch ist, hat den großen Nachteil, daß die die Schleifkörner festhaltende, formschlüssige Einbettung während den Schleifarbeiten dauernd abgetragen werden muß, damit die Schleifkörner genügend bloßgelegt sind, um den Materialabtrag im Werkstück zu ermöglichen. Dieses Bloßlegen der Schleifmittelkörner geschieht einerseits durch natürliche Abnützung ihrer Einbettung während des Schleifens und durch vorsätzliches Abrichten des Schleifwerkzeuges. Der Reibungswiderstand der Schleifmittelkörner auf dem Werkstück bewirkt zusammen mit der fortschreitend geringer werdenden Haltekraft des Formschlusses, daß die Schleifmittelkörner aus ihrer Einbettung herausgelöst werden, bevor sie zur Hälfte abgenutzt sind. Insbesondere bei teuren Schleifmitteln, wie Diamant und kubischem Bornitrid, bringt dies hohe Verluste an unverbrauchtem Schleifmittel und entsprechend verkürzte Standzeiten der Werkzeuge, was wegen der formschlüssigen Ein­ bettungen aus physikalischen Gründen unvermeidbar ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schleifwerkzeug der eingangs erwähnten Art mit wesentlich höheren Standzeiten zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Anspruchs 1.

Die Erfindung ersetzt die formschlüssige, mechanische Halterung der Schleifmittelkörner am Werkzeug durch eine adhäsive, chemi­ sche Bindung, die erlaubt, möglichst die ganze Substanz aller Schleifmittelkörner eines Werkzeuges im Schleifprozeß ab­ nützen zu lassen, was die Standzeit gegenüber vergleichbaren, herkömmlichen Schleifwerkzeugen mehr als verdoppelt.

Aktivlote sind bekannte, handelsübliche Lotlegierungen aus zwei oder mehr Metallen, von denen mindestens eines eine so große, chemische Affinität zu Sauerstoff, Kohlenstoff oder Stickstoff aufweist, so daß es Valenzelektronen dieser Ele­ mente, die sich in den Kristallstrukturen von Hartmaterialien fest gebunden vorfinden, bei der Löttemperatur aus diesen her­ aus zu lösen und an sich zu binden vermag. Durch diese chemische Reaktion an der Oberfläche des Hartwerkstoffes werden teilweise die Nichtmetall- und teilweise die Metallatome des Hartwerk­ stoffes in einer so entstehenden Diffusionsschicht mit dem Aktivlot zu einem mechanisch hoch belastbaren Verbund gebracht. Bei Diamant entstehen in der Diffusionsschicht Karbide. Be­ kannte und geeignete Aktivlote sind Kupfer-Silber-Legierungen mit einem geringen Titangehalt (72% Ag, 20% Cu, 8% Ti) sowie Kupfer-Titan- und Kupfer-Zirkon-Eutektika und -Legierungen. Solche im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete Aktiv­ lote werden beispielsweise durch die Firma Doduco KG, D-7530 Pforzheim auf dem Markt angeboten. Die erwähnte, beim Lötvorgang eingetretene chemische Reaktion kann an durchsichtigen Hart­ materialien leicht an den grau bis schwarz gefärbten und rauh gewordenen Kontaktflächen mit dem Aktivlot erkannt werden, zudem ist die sonst offensichtliche, optische Totalreflexion an diesen Kontaktflächen kaum noch beobachtbar.

In bekannter Weise verwendbare Schleifwerkzeuge können somit durch Auflöten einer Schicht von Hartmaterialkörnern mittels Aktivlot auf einen Trägerkörper gefertigt werden. Vorteilhaft an einer solchen Ausführung ist, daß die Schleifmittelkörner wegen ihrer Lotbindung praktisch vollständig abgenutzt werden können. Ebenso vorteilhaft ist bei Verwendung weniger aber großer Schleifmittelkörner, wenn diese in geeignete Ver­ tiefungen im Trägerkörper eingelötet werden.

Anhand der beiliegenden schematischen Zeichnung wird die Er­ findung beispielsweise erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Querschnitt durch eine Schleifscheibe mit peri­ pherer Kornschicht,

Fig. 2 einen achsialen Längsschnitt durch einen Schleifstift, Fig. 3 einen achsialen Längsschnitt durch ein Kernbohrwerkzeug und

Fig. 4 einen achsialen Längsschnitt durch einen Gesteinsbohrkopf.

Die Schleifscheibe gemäß der Fig. 1 besteht aus einer runden Stahlscheibe als Trägerkörper 1 mit einer peripheren zylind­ rischen Fläche. Auf dieser ist eine Kornschicht 2 fest ange­ bracht, die aus Schleifmittelkörnern 3 aus einem Hartwerkstoff wie Diamant, Bornitrid oder dgl. besteht. Die Bindung 4 (Binde­ mittel) besteht aus Aktivlot, das sowohl mit den Schleifmittel­ körnern 3 als auch mit der Stahlscheibe 1 eine Lötverbindung eingegangen ist.

Der Schleifstift gemäß Fig. 2 weist einen zylindrischen Stahl­ stift 1 als Trägerkörper auf, der am oberen Ende eine kreis­ runde Stirnfläche bildet. Auf diese ist die Kornschicht 2 mittels Aktivlot aufgelötet. Die Kornschicht 2 enthält scharf­ kantige Schleifmittelkörner 3, gerundete Metallkörner 5 und Aktivlot 4 als Bindung. Zwischen dem Aktivlot 4 und den Kör­ nern 3 und 5 sowie der Stirnfläche des Stahlstiftes 1 besteht eine Lötverbindung.

Der Trägerkörper 1 beim Kernbohrwerkzeug (Fig. 3) bildet ein im Querschnitt ringzylindrisches Stahlrohr. Auf dessen ring­ förmige Stirnfläche ist die Kornschicht 2 aufgelötet, welche aus Schleifmittelkörnern 3 und aus Aktivlot 4 besteht. Durch das Aktivlot 4 sind die Schleifmittelkörner 3 unter sich und mit der Stirnfläche des Stahlrohrs 1 verlötet. Das Aufbringen der Kornschicht 2 auf die Stirnfläche des Stahlrohres 1 kann in der Weise erfolgen, daß zuerst die mit dem Aktivlot durch­ setzten Schleifmittelkörner zu einem ringförmigen Preßling verpreßt werden, der danach auf die Stirnfläche aufgelötet wird. Auch bei diesem Kernbohrwerkzeug kann die Kornschicht Metallkörner enthalten, wie dies mit Bezug auf den Schleifstift (Fig. 2) gezeigt ist.

Beim Gesteinsbohrkopf (Fig. 4) sind große Hartmaterialkörner 3 in Vertiefungen des Trägerkörpers 1 teilweise in diesen versenkt mittels Aktivlot 4 eingelötet, wodurch die einzelnen Körner 3 der Kornschicht 2 höheren Scherkräften im Schleif­ prozeß ausgesetzt werden können ohne auszubrechen.

Vergleichsweise dicke Kornschichten 2 wie bei den Werkzeugen nach den Fig. 2 und 3 werden vorzugsweise als Formkörper aus Metall und darin eingebetteten, lotgebundenen Körnern aus Hartmaterialien gefertigt. Der Formkörper entsteht durch Form­ pressen von Pulvergemischen aus Füllmetall, Hartmaterial und Aktivlot mit geeigneter, nachfolgender Temperaturbehandlung oberhalb der Schmelztemperatur des Aktivlotes. Solche mit Aktivlot durchtränkte Pulverpreßlinge zeichnen sich durch hohe mechanische Festigkeit aus. Es ist aber auch möglich, solche Formkörper aus einem Pulvergemisch mit nur Hartmaterial und Aktivlot herzustellen, womit eine große Schleifkorndichte und damit eine entsprechend lange Standzeit des Werkzeuges erreicht wird. Vorzugsweise werden solche Pulvergemische direkt mit einem Trägerkörper zusammen verpreßt. Es ist auch möglich den Pulverpreßling und den Trägerkörper nach der Verdichtung des Pulvergemisches zusammenzufügen und dann erst die Wärme­ behandlung durchzuführen, wobei beim Aufschmelzen des Aktiv­ lotes im Pulverpreßling gleichzeitig auch das Zusammenlöten der Kornschicht mit dem Trägerkörper stattfindet. Auch ein nachträgliches Zusammenfügen der beiden Teile mit gewöhnlichen Hartloten kann zur Herstellung von Schleifwerkzeugen dienlich sein.

Claims (8)

1. Schleifwerkzeug zur materialabtragenden Bearbeitung harter Werkstoffe mit einem Trägerkörper (1), der wenigstens auf einem Teil seiner Oberfläche eine Kornschicht (2) aufweist, die mindestens teilweise Schleifmittelkörner (3) aus einem Hartwerkstoff enthält, wobei die Körner (3) durch ein Binde­ mittel (4) unter sich und/oder mit dem Trägerkörper (1) ver­ bunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper (1) aus Metall oder einem anderen mit Aktivlot lötbaren Werk­ stoff besteht und daß das Bindemittel (4) ein mit den Körnern und/oder dem Trägerkörper (1) in Lötverbindung stehendes Aktiv­ lot ist.

2. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schleifmittelkörner (3) aus Hartwerkstoffen auf dem Trägerkörper mittels Aktivlot angelötet sind.

3. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kornschicht (2) ein mit Aktivlot durch­ setzter und verlöteter Pulverpreßling ist, welcher seiner­ seits mittels Aktivlot oder herkömmlichem Lot am Trägerkörper (1) angelötet ist.

4. Schleifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifmittelkörner (3) aus einem Gemisch chemisch verschiedener Hartwerkstoffe besteht.

5. Schleifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifmittelkörner (3) aus einem Gemisch von Körnern unterschiedlicher Größe und äußerer Formen besteht.

6. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kornschicht (2) mindestens zum Teil aus einem Pulvergemisch aus Hartwerkstoffkörnern und Metallkörnern besteht, die mittels Aktivlot miteinander verbunden sind.

7. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kornschicht (2) nur aus Hartwerkstoffkörnern besteht, die mittels Aktivlot miteinander verbunden sind.

8. Schleifwerkzeug nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kornschicht (2) aus Hart­ materialkörnern (3) besteht, die in Vertiefungen des Träger­ körpers (1) mittels Aktivlot eingelötet sind.