DE60037239T2

DE60037239T2 - Schleifmittel

Info

Publication number: DE60037239T2
Application number: DE60037239T
Authority: DE
Inventors: Takehiko Sumiyoshi; Takuma Kamiina-gun Miyazawa
Original assignee: Xebec Technology Co Ltd; Taimei Chemicals Co Ltd
Current assignee: Xebec Technology Co Ltd; Taimei Chemicals Co Ltd
Priority date: 2000-01-14
Filing date: 2000-06-08
Publication date: 2008-10-02
Anticipated expiration: 2020-06-09
Also published as: EP1116553B1; ID28933A; US6447562B1; EP1116553A2; KR100624237B1; TW461844B; CN1167536C; JP2001198832A; EP1116553A3; MY116810A; DE60037239D1; HK1038207A1; SG96553A1; CN1305883A; KR20010074421A

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schleifmittel gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein Beispiel eines solchen Schleifmittels wird in JP 05 111 876 A offengelegt.
Beschreibung der verwandten Technik
In den letzten Jahren ist der Bedarf nach einer Form aus einem extrem harten Stahl oder gehärtetem Stahl mit einer Rockwell-Härte C (HRC) gleich oder höher 50 oder einer Sintermetall-Legierung mit einer noch höheren Härte gestiegen.
Das Schleifmittelmaterial, mit dem solche harte Materialien poliert werden können, sind hauptsächlich Diamanten. Ein herkömmlicher Diamantschleifstein wird durch Binden von Diamantschleifkörnern mittels eines Metalls oder eines wärmehärtenden Harzes als Binder gebildet, und wird allgemein zum Schleifen und Schneiden eines solchen harten Materials, aber selten zum Polieren eines solchen harten Materials verwendet. Es ist zutreffend, dass es bis dato keinen Diamantschleifstein gegeben hat, der im Besonderen für das Präzisionspolieren geeignet ist. Der Grund lautet wie folgt: Beim Präzisionspolieren ist es eine herkömmliche allgemeine Praxis ein Material mit einem Spatel aus Holz oder Bambus unter Verwendung von Diamantpuder oder Diamantpaste zu polieren. Bei diesem Verfahren tritt das Problem auf, dass es lange dauert und Fachkönnen für das Polieren erforderlich ist. Daher besteht eine erheblicher Bedarf an der Entwicklung eines festen Schleifsteintyps. Wenn jedoch der Schleifstein nicht klein und in der Form dünn ist, kann der Schleifstein die Aufgabe nicht ausführen, und gleichzeitig benötigt er eine beträchtliche Festigkeit und Elastizität. Wenn ein herkömmlicher Diamantschleifstein in solch eine Form gebracht wird, ist er spröde und für den praktischen Einsatz ungeeignet.
Andererseits gibt es weithin bekannte Verfahren zum Verstärken eines Schleifsteins, indem verschiedene Arten von Verstärkungsfasern integriert werden. Zum Beispiel hat die japanische Patentoffenlegung Nr. 63-52972 ein Verfahren zum Verstärken eines Schleifsteins mit einer Kurzfaser wie einer Siliziumkcarbidfaser, einer Carbonfaser, einer Siliziumnitridfaser, einer Borfaser und einer Aluminiumoxidfaser vorgeschlagen. Es wird auch in dieser japanischen Patentoffenlegung Nr. 63-52972 offengelegt, dass ein Verfahren zum Verstärken eines Materials mit einer Langfaser auch herkömmlicherweise bekannt ist. Weiterhin legt JP 05111876 ein Schleifmittel mit einer Faser auf der Basis von Aluminiumoxid offen, die durch eine Gießmasse mit Diamantschleifkörnern gebunden ist. Ein Schleifstein, der die drei Komponenten umfasst: eine Verstärkungsfaser, Schleifkörner und eine Gießmasse und der in der Lage ist, hartes Material mit Präzision zu polieren, ist bisher nicht bekannt. Für Schleifsteine sind sowohl eine exzellente Poliereigenschaft und eine hohe Festigkeit zum Polieren harten Materials erforderlich, herkömmliche bekannte faserverstärkte Schleifsteine erfüllen diese Anforderung jedoch nicht in ausreichendem Maße.
Der faserverstärkte Schleifstein leidet unter folgendem Problem: Wenn der Versuch gemacht wird, den Gehalt an Schleifkörnern im faserverstärkten Schleifstein zu erhöhen, wobei besonders die Poliereigenschaft in Betracht gezogen wird, wird die Festigkeit des Schleifsteins verringert. Andererseits, wenn der Versuch gemacht wird, den Fasergehalt im Schleifstein zu erhöhen, wobei besonders die Festigkeit in Betracht gezogen wird, wird keine praktische Poliereigenschaft erreicht.
Übersicht über die Erfindung
Dementsprechend ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Schleifmittel auszubilden, das eine ausreichende praktische Festigkeit aufweist, während es eine exzellente Poliereigenschaft hat, wodurch das Problem des Stands der Technik gelöst wird.
Um das obige Ziel zu verwirklichen, wird gemäß einem ersten Aspekt und Merkmal der vorliegenden Erfindung ein Schleifmittel ausgebildet, das eine Langfaser auf der Basis von Aluminiumoxid umfasst, die durch eine Gießmasse mit Diamantschleifkörnern gebunden ist, und wobei eine Diamantschleifkornschicht auf der Oberfläche der Verbundfaser ausgebildet ist.
Gemäß einem zweiten Aspekt und Merkmal der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum ersten Merkmal wird das Schleifmittel in Form einer flachen Platte ausgebildet, und die Diamantschleifkornschicht ist zumindest auf einer der abgewandten Seiten der Verbundfaser vorgesehen.
Gemäß einem dritten Aspekt und Merkmal der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum zweiten Merkmal, wird das Schleifmittel in Form einer flachen Platte ausgebildet, und die Diamantschleifkornschicht ist auf den abgewandten Seiten der Verbundfaser vorgesehen.
Gemäß einem vierten Aspekt und Merkmal der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum zweiten Merkmal, ist die Langfaser auf der Basis von Aluminiumoxid spiralförmig in einem Schnittwinkel von 6 bis 30° um ein Zylinderelement gewunden und in einer axialen Richtung des Zylinderelements in eine Platte aufgeschnitten, wobei die Seite senkrecht zur Schnittrichtung als Polierstirnfläche bestimmt ist.
Gemäß einem fünften Aspekt und Merkmal der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum zweiten Merkmal, ist das Schleifmittel als flache Platte mit einer Dicke im Bereich von 0,45 bis 1,2 mm ausgebildet.
Gemäß einem sechsten Aspekt und Merkmal der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum ersten und zweiten Merkmal, sind Schleifkörner, die die Diamantschleifkornschicht bilden, in der Gießmasse eingebettet.
Gemäß einem siebten Aspekt und Merkmal der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum ersten oder zweiten Merkmal, liegt der Gehalt der Diamantschleifkörner ohne die Diamantschleifkörner in der Diamantschleifkornschicht in einem Bereich zwischen 3 bis 15 Gewichtsprozent.
Gemäß einem achten Aspekt und Merkmal der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum ersten und zweiten Merkmal, sind Fäden der Langfaser auf der Basis von Aluminiumoxid hauptsächlich Fäden mit einer flachen Querschnittsform.
Gemäß einem neunten Aspekt und Merkmal der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum achten Merkmal, liegt das Verhältnis einer Längsachse zu einer Kurzachse der Querschnittsform in einem Bereich zwischen 1,3 bis 1,8.
Gemäß einem zehnten Aspekt und Merkmal der vorliegenden Erfindung, zusätzlich zum ersten und zweiten Merkmal, hat das Schleifmittel eine Biegefestigkeit von mindestens 500 MPa und einen Biegeelastizitätsmodul von mindestens 50 GPa bei Belastungen in einer Richtung, die senkrecht zur Längsrichtung der Langfaser auf der Basis von Aluminiumoxid ist.
Um das Schleifmittel gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen, werden die Faser auf der Basis von Aluminiumoxid, die Diamantschleifkörner und die Gießmasse als erforderliche Komponenten verwendet, und die Faser auf der Basis von Aluminiumoxid und die Diamantschleifkörner werden zuerst in einem besonders verteilten Zustand im Schleifmittelmaterial angeordnet, wodurch das hergestellte Schleifmittel eine exzellente Poliereigenschaft und eine verbesserte Festigkeit aufweist. Solche Anordnungen von Fasern auf der Basis von Aluminiumoxid und der Diamantschleifkörner stellen sicher, dass eine Menge an Schleifkörnern, die zum Polieren eines Werkstücks erforderlich und ausreichend sind, integriert werden kann, ohne die Festigkeit des Schleifmittels zu verringern. Weiterhin kann eine höhere Festigkeit des Schleifmittels erzielt werden, indem die bestimmte Langfaser auf der Basis von Aluminiumoxid als Verstärkungsfaser verwendet werden kann.
Daher kann das Schleifmittel gemäß der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen zum Raupolieren und Endverarbeitungspolieren von sogar hartem Material wie einem extrem harten Stahl mit einer Rockwell-Härte (HRC) von mindestens 50 und einer Sinterhartmell-Legierung mit einer höheren Härte verwendet werden und weiterhin zum Polieren eines sehr feinen Bereichs oder eines kleinflächigen Bereichs wie einer Nut oder einer Ecke einer Gießform für eine Rippe und einen Ansatz. Weiterhin weist das Schleifmittel eine exzellente Präzisionspoliereigenschaft auf und solch eine Polierleistung, dass eine Überflächenrauhigkeit Ra einer Form aus einer Sinterhartmell-Legierung, die gleich 0,5 μm oder kleiner ist, wie dies in der Regel erforderlich ist, einfach in kurzer Zeit verwirklicht werden kann.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die im Schleifmittel gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Faser ist eine Langfaser auf der Basis von Aluminiumoxid. Eine Glasfaser, eine Carbonfaser, eine Siliziumkarbidfaser und Ähnliches sind in der Regel als Verstärkungsfasern bekannt. Es wird jedoch eine beliebige der bekannten Fasern im Schleifmittel verwendet, wobei das Problem des Abgleitens des Schleifmittels auf der zu polierenden Oberfläche auftritt, und die Faser auf der Basis von Aluminiumoxid am besten für das Polieren eines Werkstücks geeignet ist, da gilt, dass das vordere Ende der Faser auf der Basis von Aluminiumoxid der Reihe nach beim Polieren zerquetscht wird.
Handelsübliche Diamantschleifkörner mit einer Maschenweite im Bereich zwischen 100 bis 1.000 werden am stärksten bevorzugt im Schleifmittel der vorliegenden Erfindung verwendet, aber die Schleifmittelkörner sind nicht darauf beschränkt.
Bevorzugte Beispiele der Gießmasse zum Binden der Faser auf der Basis von Aluminiumoxid und der Schleifkörner gemäß der vorliegenden Erfindung sind wärmehärtende Harze wie Epoxidharz, Phenolharz, Polymaleimidharz, ein ungesättigtes Polyesterharz und Ähnliche.
Das Merkmal des Schleifmittels gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Verteilung der Verstärkungsfaser und der Schleifkörner, die das Schleifmittel bilden, dergestalt ist, dass der Gehalt der Schleifkörner an der Außenseite höher ist als im Inneren des Schleifmittels. Und zwar wird die Sicherstellung der Poliereigenschaft und der praktischen Festigkeit, die durch die vorliegende Erfindung beabsichtigt sind, verwirklicht, indem ein guter Angriff der Schleifkornschicht auf der Außenseite eines Werkstücks und eine hohe Poliereigenschaft und Festigkeit, die durch die Faser auf der Basis von Aluminiumoxid im Inneren des Schleifmittels ausgebildet werden, gewahrt werden.
Im Besonderen wird ein Schleifmaterial ausgebildet, zum Beispiel in einer flachen Platte mit einer Dicke zwischen 0,45 bis 1,2 mm und einer Breits von etwa 3 bis 20 mm, und die Diamantschleifkornschicht ist zumindest auf einer beliebigen der abgewandten Seiten der flachen Platte ausgebildet, vorzugsweise an beiden abgewandten Seiten.
In diesem Fall weist die Faser auf der Basis von Aluminiumoxid die Form einer Platte auf, die durch Wickeln eines Faserbündels aus Langfäden spiralförmig in einem Schnittwinkel von 6° bis 30° um ein Zylinderelement ausgebildet wird (d. h., in einem Winkel von 3° bis 15° bezüglich einer Umfangsrichtung des Zylinderelements) und wobei das gewickelte Faserbündel in einer axialen Richtung des Zylinderelements aufgeschnitten wird. Die Seite des Faserbündels, das senkrecht zur Aufschnittrichtung verläuft, ist als Polierfläche definiert. Somit kann ein Schleifmittel ausgebildet werden, in dem eine Schichtablösung verursacht werden kann.
Es ist bevorzugt, dass ein Faserbündel von 300 bis 3.000 Fäden, die jeweils 0,06 bis 2,5 TEX aufweisen, als Langfädenbündel verwendet wird.
Die Platte wird zu einem gerundeten Stab mit einem Durchmesser von 1 bis 6 mm oder zu einem Stab mit jedem beliebigen Durchmesser und beliebiger Querschnittform geformt, und die Diamantschleifkornschicht ist auf der gesamten Umfangsfläche der Stange ausgebildet.
In diesem Fall kann ein stangenförmiges Schleifmittel einfach hergestellt werden, indem die UD-Platte um eine Achse gewickelt wird, die an der Seite in einer Richtung der Faser ausgebildet ist.
In allen Fällen wird die Diamantschleifkornschicht ausgebildet, indem Diamantschleifkörner auf der Oberfläche der Schleifmittelgießmasse, die in einer bestimmten Form ausgebildet ist und sich in einem ungehärtetem Zustand befindet, aufgetragen werden, und indem in diesem Zustand Druck auf das daraus resultierende Material vom Außenumfang aus ausgeübt wird, um das Material in einen Endzustand zu formen, während die überschüssige Gießmasse nach Innen gepresst wird. Somit können die Diamantschleifkörner, die die Diamantschleifkornschicht bilden, in die Gießmasse eingebettet werden. Die Diamantschleifkörner können ganz in die Gießmasse eingebettet werden oder können in die Gießmasse so eingebettet werden, dass ihre Köpfe leicht aus der Oberfläche der Gießmasse hervorstehen.
Es ist bevorzugt, dass die gesamte Diamantschleifkornschicht im Wesentlichen mit den Diamantschleifkörnern bedeckt ist.
Indem die Schleifmittelkornschicht in der obigen Weise ausgebildet wird, ist der Gehalt der Schleifkörner auf der Außenseite der Schicht höher als im Inneren der Schicht, wodurch die Poliereigenschaft des Schleifmittels für ein Werkstück aus hartem Material optimiert werden kann. Um andererseits eine für einen Poliervorgang erforderliche praktische Festigkeit auszubilden, ist es erforderlich, dass der Gehalt der Schleifkörner im Inneren niedriger ist als in der Außenseite. Im Besonderen ist es bevorzugt, dass der Gehalt der Schleifkörner im Inneren ohne die Schleifkornschicht kleiner gleich 15% Gewichtsprozent ist. Um eine noch höhere Festigkeit auszubilden, ist es bevorzugt, dass der Gehalt der Schleifkörner kleiner gleich 10 Gewichtsprozent beträgt.
Der Gehalt der Schleifkörner im Inneren des Schleifmittels gemäß der vorliegenden Erfindung ist wie oben dargelegt, aber es ist bevorzugt, dass der Gehalt aller Schleifkörner im Schleifmittel sich in einem Bereich von 7 bis 20 Gewichtsprozent befindet. Wenn der Gehalt aller Schleifkörner im Schleifmittel gemäß der vorliegenden Erfindung kleiner gleich 20 Gewichtsprozent beträgt, weist das Schleifmittel eine zufriedenstellende Poliereigenschaft auf. Daher ist es nicht erforderlich, dass die Schleifkörner in einem höheren Gehalt als 20 Gewichtsprozent enthalten sind, und darüber hinaus wird die Festigkeit verringert und der Verbrauch an Schleifmittel wird gesteigert. Andererseits, wenn der Gehalt aller Schleifkörner im Schleifmittel unter 7 Gewichtsprozent beträgt, ist die Poliereigenschaft des Schleifmittels grundlegend ungenügend.
Es ist natürlich bevorzugt, dass die in der Erfindung verwendete Faser auf der Basis von Aluminiumoxid eine höhere Festigkeit aufweist. Die Kurzfaser auf der Basis von Aluminiumoxid und die spröde Langfaser auf der Basis von Aluminiumoxid weisen zu Beginn der Ausbildung herkömmlicherweise eine Zugfestigkeit von etwa maximal 100 kg/mm² auf, aber als Ergebnis einer im Folgenden ausgeführten Verbesserung kann eine Faser auf der Basis von Aluminiumoxid mit einer Zugfestigkeit im Bereich von 150 bis 200 kg/mm² hergestellt werden. Es ist bevorzugt, dass die Zugfestigkeit und der Zugelastizitätsmodul der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Langfaser auf der Basis von Aluminiumoxid jeweils größer gleich 1,8 GPa (etwa 180 kg/mm²) und größer gleich 180 GPa (etwa 180 Tonnen/mm²) sind.
Die Festigkeit der Faser auf der Basis von Aluminiumoxid ist nicht notwendigerweise höher als die von Carbonfaser oder Ähnlichem, wie oben beschrieben. Selbst wenn daher eine Faser auf der Basis von Aluminiumoxid mit einer hohen Festigkeit verwendet wird, um die Festigkeit eines Schleifsteins zu verbessern, hat die Festigkeit eine Obergrenze. Daher haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung als Ergebnis intensiver Studien herausgefunden, dass die Festigkeit eines Schleifsteins weiter optimiert werden kann, wenn eine Faser auf der Basis von Aluminiumoxid mit flachen Fäden, die hauptsächlich eine flache Querschnittsform aufweisen, verwendet wird. Anders ausgedrückt, ist es bevorzugt, dass die normale Querschnittsform der Fäden der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Faser auf der Basis von Aluminiumoxid hauptsächlich flach anstatt wirklich kreisförmig ist. Konkrete Beispiele der flachen Formen sind eine Ellipse, ein Kokon, ein Regentropfen und Ähnliches, und diese Formen können auch in Kombination vorliegen. Fäden mit gerundetem Querschnitt können auch in Kombination mit Fäden vorliegen, die solche Formen aufweisen, aber es ist bevorzugt, dass solche Fäden mit gerundetem Querschnitt in kleiner Menge vorliegen. Zum Beispiel ist es bevorzugt, dass der Gehalt der Fäden mit gerundetem Querschnitt kleiner gleich 20% ist und noch bevorzugter kleiner 10% aller Fäden, wie in der Fotographie des Querschnitts des gepressten Produkts zu sehen ist.
Es ist bevorzugt, das das Verhältnis einer Längsachse zu einer Kurzachse der flachen Form in einem Bereich zwischen 1,3 bis 1,8 liegt.
Der Grund, warm die Festigkeit des Schleifsteins durch die Verwendung einer Faser mit einer solchen flachen Querschnittsform verbessert wird, lautet nach unserem Dafürhalten wie folgt: Die Klebefläche der Fäden mit den angrenzenden Fäden und mit Schleifkörnern durch die Gießmasse wird erhöht, und wenn das gepresste Produkt aufgebrochen wird, tritt das Phänomen des Austritts der Faser aus der Gießmasse kaum auf.
Da das Schleifmittel gemäß der vorliegenden Erfindung zum Polieren eines harten Materials dient, ist zum praktischen Einsatz bevorzugt, dass die spezielle Festigkeit dergestalt ist, dass die Biegefestigkeit größer gleich 500 MPa ist und der Biegeelastizitätsmodul größer gleich 50 GPa ist. Um die Furcht vor Beschädigung des Schleifmittels im Einsatz zu verhindern, ist eine Biegefestigkeit in der Größenordnung von 800 MPa erforderlich. Wenn das Schleifmittel gemäß der vorliegenden Erfindung in einer Schichtstruktur ausgebildet ist, mit einer Faser auf der Basis von Aluminiumoxid mit einer Zugfestigkeit größer gleich 1,8 GPa und einem Biegeelastizitätsmodul größer gleich 180 GPa kann eine Festigkeit mit einem solchen Wert erzielt werden. Wenn darüber hinaus ein Faserbündel auf der Basis von Aluminiumoxid mit Fäden mit hauptsächlich flacher Querschnittsform kann ein Schleifmittel mit einer höheren Festigkeit hergestellt werden. Es ist bevorzugter, wenn die Biegefestigkeit größer gleich 1.000 MPa beträgt.
Beispiele
Im Folgenden werden Beispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Beispiel 1
Ein Faserbündel auf der Basis von Aluminiumoxid aus 1.000 Einzelfäden mit jeweils 0,6 TEX wurde als Verstärkungsmaterial für einen zu bildenden Schleifstein verwendet. Das Faserbündel umfasste 85% Gewichtsprozent Al₂O₃ und 15 Gewichtsprozent SiO₂ und wies einen Durchmesser von 10 μm, eine durchschnittlichen Zugfestigkeit von 2,5 GPa und einen durchschnittlichen Biegeelastizitätsmodul von 220 GPa auf. Ein Faserbündel, das durch sanftes Binden der Fäden auf der Basis von Aluminiumoxid durch ein Epoxidharzbasiertes Bindemittel (in einer Menge von 3% pro Faden) hergestellt wird, wird von einer Spule zugeführt und durch einen Schlamm künstlicher Diamantschleifkörner (KMG-03, hergestellt von Matsumoto Yusi, Co.) mit einer Maschenweite von 400 in Wasser (mit einer Konzentration von Körnern gleich 20% Gewichtsprozent, der fortlaufend gerührt wurde) geführt, wodurch die Schleifkörner an dem Faserbündel gebunden wurden. Dann wurde das daraus entstehende Faserbündel spiralförmig um eine Trommel in einer Wickelbreite von 350 mm in einem Winkel von 5° bezüglich der Umfangsrichtung und in einem Schnittwinkel der Fäden von gleich 10° gewickelt, und ausreichend getrocknet, um Wasser zu entfernen. Nachfolgend wurde ein Harzgemisch aus 100 Gewichtsteilen eines Epoxidharzes (Epikote 828, hergestellt von Yuka Shell Epoxy, Co.), 3 Gewichtsteilen Bortrifluorid-Monomethylamin und 30 Gewichtsteilen Aceton in einem manuellen Auftragsprozess auf das Faserbündel aufgetragen, und das daraus resultierende Faserbündel wurde getrocknet und entlang der Rotationsachse der Trommel geschnitten, wodurch eine Prepreg-Platte mit einer Diamantkörner enthaltende Faser auf der Basis von Aluminiumoxid in der Größe 310 mm × 350 mm hergestellt wurde.
Diese Platte wurde erwärmt und für 15 Minuten auf 115°C vorgehärtet und dann wurden dieselben Diamantschleifkörner auf die abgewandten Seiten der Platte gestreut, bis der Untergrund nicht mehr zu sehen war. Danach wurde ein Lösepapier auf die Platte mit den Diamantkörnern gelegt und sanft mit einem Eisen gepresst, wodurch die Schleifkörner fixiert wurden. Die so hergestellte Platte wurde ausgehärtet und in einer Pressmaschine gepresst, wobei das überschüssige Harz herausgedrückt wurde, bis die Dicke des Blattes 1 mm betrug.
Dann wurde die Platte erhitzt und zwei Stunden bei 160°C unter Druck gehärtet. Als Ergebnis wurden die Diamantschleifkörner in das Harz eingebettet.
Das plattenförmige Produkt, das in der obigen Weise ausgebildet wurde, wurde mit einem Diamantscheibenschneider geschnitten, um einen flachen plattenförmigen Stab als Schleifmittel mit einer Breite von 10 mm, einer Länge von 100 mm und einer Dicke von 1 mm auszubilden.
Dieses Muster wurde dann bei 650°C Lufttemperatur gesintert, und der Gehalt des Harzes wurde quantitativ gemessen. Dann wurde das Muster bei 1.200°C calciniert, um den Diamanten zu verbrennen, und der Gehalt an Diamanten wurde quantitativ gemessen. Das Ergebnis zeigte, dass der Gesamtgehalt an Diamanten ungefähr 14,4 Gewichtsprozent betrug. Zudem wurde die Diamantkornschicht auf der Oberfläche entfernt, und dann wurde die Platte ebenso calciniert, und der Gehalt der Diamantschleifkörner in der Innenschicht wurde gemessen und in der Folge als 10,2 Gewichtsprozent bestätigt. Dieses Schleifmittel wies eine durchschnittliche Biegefestigkeit von 810 MPa und einen durchschnittlichen Biegeelastizitätsmodul von 70 GPa auf.
Das Schleifmittel wurde an ein Vibrationswerkzeug (Turbolapswing TLS-07, hergestellt von UHT, Co.) angeschlossen, und bei 17.000 Hin- und Herbewegungen/min durch Luftdruck vibriert, um eine funkenerodierte Oberfläche (mit einer HRC-Härte von 57 und einer Oberflächenrauigkeit Ra gleich etwa 2,5 μm) von SKD 11 zu polieren, während eine Belastung von 250 g auf die funkenerodierte Oberfläche angewendet wurde. Als Ergebnis erreichte die Oberflächenrauigkeit Ra der funkenerodierte Oberfläche etwa 0,5 μm.
Beispiel 2
Ein Faserbündel auf der Basis von Aluminiumoxid aus 1.000 flachen Einzelfäden mit jeweils 0,25 TEX wurde als Verstärkungsmaterial für einen zu bildenden Schleifstein verwendet. Das Faserbündel umfasste 85% Gewichtsprozent Al₂O₃ und 15% Gewichtsprozent SiO₂ und hatte einen Durchschnittsdurchmesser von 10 μm, der durch das spezifische Gewicht 3,2 und TEX bestimmt wird, eine durchschnittliche Zugfestigkeit von 2,5 GPa, die durch den Durchmesser bestimmt wird, und ein durchschnittliches Zugelastizitätsmodul von 220 GPa, der durch den Durchmesser bestimmt wird. Der Faden wies hauptsächlich eine Querschnittsform wie ein Kokon auf, wie in der Schnittfotografie davon zu ersehen ist, und das Verhältnis einer Längsachse zu einer Kurzachse der Form betrug hauptsächlich etwa 1,5. Fäden mit einem gerundeten Schnitt wurden selten beobachtet. Eine Prepreg-Platte wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 aus einem Faserbündel auf der Basis von Aluminiumoxid hergestellt.
Diese Platte wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 behandelt, um die Diamantschleifkörner fest anzubringen, und wurde dann erhitzt und unter Druck gepresst. Das plattenförmige Produkt, das in der obigen Weise ausgebildet wurde, wurde mit einem Diamantscheibenschneider geschnitten, um einen flachen plattenförmigen Stab als Schleifmittel mit einer Breite von 10 mm, einer Länge von 100 mm und einer Dicke von 1 mm auszubilden.
Der Gesamtgehalt des Diamanten im Schleifmittel betrug 11,5 Gewichtsprozent, und der Gehalt der Diamantschleifkörner in der Innenschicht betrug 8,3 Gewichtsprozent. Dieses Schleifmittel wies eine durchschnittliche Biegefestigkeit von 1020 MPa und einen durchschnittlichen Biegeelastizitätsmodul von 75 GPa auf.
Das Schleifmittel wurde einem Poliertest ähnlich dem in Beispiel 1 unterzogen. Das Ergebnis zeigte, dass die Oberflächenrauigkeit Ra des Werkstücks 0,4 μm erreichte.
Das Schleifmittel wurde auch zur Durchführung eines Poliertests für zehn Minuten unter Vibrationsbedingung für ein Werkstück verwendet, das aus einer Sinterhartmetall-Legierung (V-30 mit einem HRA von 89,0 und einer Oberflächenrauigkeit Ra gleich 1,1 μm gefertigt ist. Das Ergebnis zeigte, dass die Oberflächenrauigkeit Ra des Werkstücks 0,2 μm erreichte.
Beispiel 3
Beim Wickeln des Faserbündels auf der Basis von Aluminiumoxid mit den Diamantschleifkörnern um die Trommel, wie in Beispiel 2, wurde das Faserbündel in parallelen Windungen gewickelt, die der einzigen Schicht entsprechen, so dass zwischen den benachbarten Windungen des Faserbündels keine Lücken entstanden. Das gewickelte Faserbündel wurde dann getrocknet, um das Wasser zu entfernen, und dann wurde ein Harzgemisch ähnlich wie das in Beispiel 1 aufgetragen und dann aufgeschnitten, um eine sogenannte UD-Platte zu erzeugen.
Die Platte wurden für 15 Minuten bei 115°C vorgehärtet und dann in einer Strecke von 100 mm in einer Längsrichtung der Faser und in einer Strecke von 40 mm in einer Richtung senkrecht zur Faser durchgeschnitten. Die resultierende Platte wurde dann in Art einer Sushi-Wickelung parallel zur Faser gewickelt, um einen gerundeten Stab auszubilden. Weiterhin wurde dieser gerundete Stab auf ähnlichen Diamantschleifkörnern gerollt, die auf einer Basis ausgelegt wurden, wodurch die Diamantschleifkörner auf der Oberfläche des gerundeten Stabs aufgetragen wurden. Die auf der Oberfläche aufgetragenen Diamantkörner wurden durch Erwärmen des Harzgemisches fixiert, und dann wurde der gerundete Stab mit den daran befestigten Diamantkörner gepresst und durch Wärme in einem Gummipressprozess gehärtet, um ein gerundetes stabförmiges Schleifmittel mit einem Durchmesser von etwa 3 mm zu bilden.
Der Gesamtgehalt an Diamanten im Schleifmittel betrug 13,8 Gewichtsprozent, und der Gehalt an Diamanten in der Innenschicht betrug 10,2 Gewichtsprozent. Dieses Schleifmittel wies eine durchschnittliche Biegefestigkeit von 850 MPa und einen durchschnittlichen Biegeelastizitätsmodul von 71 GPa auf.
Das Schleifmittel wurden dann an einem Drehwerkzeug angebracht und bei 30.000 RPM gedreht, um das Polieren einer funkenerodierten Oberfläche (mit einer HRC-Härte von 57) von SKD 11 ähnlich wie in Beispiel 1 durchzuführen. Als Ergebnis wurde bestätigt, dass dieses Schleifmittel im Besonderen für das Erstpolieren eines stark rauhen Oberflächenabschnitts geeignet ist. Als Ergebnis des Polierens über 10 Minuten wurde für die Oberflächenrauigkeit Ra der Oberfläche des Werkstücks etwa 0,7 μm erzielt.

Claims

Schleifmittel, eine Langfaser auf der Basis von Aluminiumoxid aufweisend, die durch eine Gießmasse mit Diamantschleifkörnern gebunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diamantschleifkornschicht auf der Oberfläche der Verbundfaser ausgebildet ist.
Schleifmittel gemäß Anspruch 1, wobei das Schleifmittel in Form einer flachen Scheibe ausgebildet ist und die Diamantschleifkornschicht auf zumindest einer beliebigen der abgewandten Oberflächen der Verbundfaser vorgesehen ist.
Schleifmittel gemäß Anspruch 2, wobei das Schleifmittel in Form einer flachen Scheibe ausgebildet ist und die Diamantschleifkornschicht auf abgewandten Oberflächen der Verbundfaser vorgesehen ist.
Schleifmittel gemäß Anspruch 2, wobei die Langfaser auf der Basis von Aluminiumoxid spiralförmig in einem Schnittwinkel von 6 bis 30° um ein Zylinderelement gewunden und in einer axialen Richtung des Zylinderelements in eine Platte aufgeschnitten ist, wobei die Seite senkrecht zur Schnittrichtung als Polierstirnfläche bestimmt ist.
Schleifmittel gemäß Anspruch 2, wobei das Schleifmittel als flache Scheibe mit einer Dicke im Bereich von 0,45 bis 1,2 mm ausgebildet ist.
Schleifmittel gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Schleifkörner, die die Diamantschleifkornschicht bilden, in die Gießmasse eingebettet sind.
Schleifmittel gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Gehalt der Diamantschleifkörner ohne die Diamantschleifkörner in der Schleifkornschicht in einem Bereich von 3 bis 15% Gewichtsprozent liegt.
Schleifmittel gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Fäden der Langfaser auf der Basis von Aluminiumoxid hauptsächlich Fäden mit einer flachen Querschnittsform sind.
Schleifmittel gemäß Anspruch 8, wobei das Verhältnis einer Längsachse zu einer Kurzachse der Querschnittsform in einem Bereich zwischen 1,3 bis 1,8 liegt.
Schleifmittel gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Schleifmittel eine Biegefestigkeit von mindestens 500 Mpa und einen Biegeelastizitätsmodul von mindestens 50 Gpa bei Belastungen in einer Richtung hat, die senkrecht zur Längsrichtung der Langfaser auf der Basis von Aluminiumoxid ist.