DE60102951T2

DE60102951T2 - Kunstharzgebundenes Schleifwerkzeug

Info

Publication number: DE60102951T2
Application number: DE60102951T
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Izumi-cho Takahashi; Toshiyuki Izumi-cho Takano; Masato Izumi-cho Nakamura
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2000-02-16
Filing date: 2001-02-15
Publication date: 2005-03-31
Anticipated expiration: 2021-02-16
Also published as: EP1126003B1; ATE265509T1; EP1126003A1; DE60102951D1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft ein harzgebundenes Schleifwerkzeug, das insbesondere zum Mahlen beispielsweise von harten und spröden Materialien verwendet wird.
Die Offenbarung der japanischen Patentanmeldungen H11-230909, H11-246748 und 2000-038653 wird in diese Anmeldung durch Bezugnahme eingefügt.
Beschreibung des Standes der Technik
Das harzgebundene Schleifwerkzeug wird durch das folgende Verfahren erzeugt. Die Ausgangspulver aus einem wärmehärtenden Harz, wie z. B. einem Epoxyharz und Phenolharz werden mit den Superschleifkörnern eines Diamants und CBN, etc. vermischt, und unabhängig oder mit dem Grundmetall, falls erforderlich, geformt. Danach wird es gepreßt und gesintert. Als Ergebnis wird das harzgebundene Schleifwerkzeug, das die Schicht aus superschleifenden Körnern bildet, erzeugt.
Wenn das Mahlen bei verhältnismäßig harten Arbeitsmaterialien durchgeführt wird, wird die harzgebundene Phase, die die Superschleifkörner hält, zerstoßen oder abgerieben. Die Superschleifkörner fallen eher heraus, als daß die Schärfe durch den Abrieb in der Spitze der Superschleifkörner abfällt, weil in einem harzgebundenen Werkzeug die harzgebundene Phase, die die Superschleifkörner hält, verhältnismäßig elastisch und spröde ist. Obwohl das harzgebundene Werkzeug eine Schwierigkeit mit einem intensiven Abrieb aufweist, tritt eine Verstopfung an der Oberfläche des Mahlens und der Abfall der Schärfe des Superschleifkorns durch den Abrieb kaum auf. Es ist möglich, das Mahlen effektiv im Vergleich zu dem metallgebundenen Werkzeug, etc. durchzuführen. Darüber hinaus ist die Schädigung der Arbeitsmaterialien gering, und die verarbeitete Oberfläche ist gut, weil die elastische Wirkung in den Superschleifkörnern liegt, die durch die harzgebundene Phase gehalten werden. Daher hat dies den Vorteil, zum Mahlen verwendet zu werden, wenn eine kleine Oberflächenrauhigkeit erforderlich ist, wie beim Mahlvorgang von Arbeitsmaterialien von Halbleiter-Wafern zum Beispiel. Das konventionelle harzgebundene Werkzeug ist bekanntermaßen ein harzgebundenes Werkzeug, bei dem ein festes Schmiermittel wie hBN und Graphit beispielsweise ein Füllstoff ist, der im Inneren der harzgebundenen Phase dispergiert ist, um die Friktionswärme, die durch die Mahlresistenz erzeugt wird, zu steuern.
Bei dem harzgebundenen Werkzeug 1, das in 9 gezeigt ist, ist beispielsweise das Diamant-Schleifkorn 4 im Inneren der harzgebundenen Phase 3 dispergiert, bestehend aus Phenolharz als Kornschicht 2. Der feste Schmierstoff 5 wie CaF₂ (Calciumfluorid), etc. wird ebenfalls zugegeben und weiter verteilt. Beim Mahlen unter Verwendung dieses harzgebundenen Schleifwerkzeugs hat das feste Schmiermittel 5 im Inneren der harzgebundenen Phase 3 die Funktion als Schmiermittel durch aufeinanderfolgendes Weglassen der harzgebundenen Phase 3 und des Abriebkorns 4 und somit wird das Mahlen glatt durch das Superschleifkorn 4 durchgeführt, und dieses kann ebenfalls die Friktionswärme der Kornschicht 2 und des Arbeitsmaterials steuern.
JP 10 330732 A betrifft eine Friktionsmaterialzusammensetzung und das daraus hergestellte Friktionsmaterial. Es ist beschrieben, daß ein wärmehärtendes Harz wie ein Furanharz, phenolisches Harz, Epoxyharz, ungesättigtes Polyesterharz oder Melaminharz mit einem Härtungsmittel wie Trichloressigsäure oder p-Toluolsulfonsäure und Siliciumcarbid gemischt wird und die Mischung carbonisiert und einer Hochtemperaturbehandlung in einer Inertatmosphäre unterworfen wird und das Produkt gemahlen wird, unter Erhalt eines Mahlmittels, umfassend glasartigen Kohlenstoff und Siliciumcarbid. Das Mahlmittel wird mit Verstärkungsfüllstoffen wie Glasfasern für Keramikfasern, einem Schmiermittel wie Graphit, Antimonsulfid oder Molybdänsulfid, einem Füllstoff, einem Bindemittel wie phenolischem Harz und wahlweise einem Härtungsmittel wie Hexamethylentetramin-Gemisch gemischt.
JP 05 277956 A betrifft einen harzgebundenen Mahlstein mit einer Kornschicht, gebildet durch Dispergieren von Superschleifkörnern in einer harzgebundenen Phase. Ein globularer Füllstoff wie Glas, Kohlenstoff oder Kunststoff wird in der harzgebundenen Phase dispergiert. Die harzgebundene Phase umfaßt ein wärmehärtendes oder thermoplastisches Harz auf Phenolbasis oder Polyimidbasis.
JP 04 250981 A betrifft eine Superschleifkorn-Mahlscheibe. Ein Aggregat wird aus Kohlenstoff oder Diamantpulver gebildet, beschichtet mit Metall oder Keramik. Dieses Aggregat und die Diamant-Abriebskörner oder CBN-Abriebskörner werden zusammen durch ein Bindemittel kombiniert, zur Erzeugung der gewünschten Superschleifkorn-Mahlscheibe.
Ziel dieser Erfindung
Obwohl die Schneidresistenz durch Zugabe eines festen Schmiermittels, das als Füllstoff in den harzgebundenen Schleifwerkzeugen mit der oben erwähnten Zusammensetzung verteilt ist, reduziert werden kann, tritt das Problem auf, daß die Lebensdauer des Schleifwerkzeuges sich vermindert, weil die Bindemittelphase des Harzes selbst leicht spröde werden kann und die Wirkung zur Erhöhung der Abriebsresistenz der Schleifteilchenschicht fehlt.
Diese Erfindung richtet sich darauf, ein harzgebundenes Schleifwerkzeug anzugeben, das die Abriebsresistenz erhöhen und die Mahlresistenz vermindern kann.
Zusammenfassung der Erfindung
Zur Lösung des oben erwähnten Ziels ist das harzgebundene Schleifwerkzeug dieser Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß amorpher Kohlenstoff in der oben erwähnten Harz-Bindemittelphase bei den harzgebundenen Schleifwerkzeugen verteilt ist, so daß superabrasive Teilchen in der Harzbindephase verteilt sind. In dem harzgebundenen Schleifwerkzeug mit der oben erwähnten Zusammensetzung, hat der amorphe Kohlenstoff (nachfolgend glasartiger Kohlenstoff) die Eigenschaften, daß die Bindestärke etwa 16 kg/mm² ist und der Wert etwa 5-mal größer ist als der von Graphit (kristalliner Kohlenstoff) und die Kompressionsstärke bei etwa 120 kg/mm² liegt und der Wert etwa 20-mal größer ist als der von Graphit und daß der Elastizitätsmodul etwa 3-mal so groß ist wie der von Graphit, und die Shore-Härte Hs etwa 110 ist und der Wert etwa dreimal so groß ist wie der von Graphit. Hierin ist die Bindemittelphase aus dem harzgebundenen Schleifwerkzeug beispielsweise aus Phenolharz erzeugt, wobei der Elastizitätsmodul des Phenolharzes etwa 7 × 10² kg/mm² ist, und dies kann die Rate des Elastizitätsmoduls der Schleifteilchenschicht aus dem harzgebundenen Schleifwerkzeug durch Zugabe und Verteilung von amorphem Kohlenstoff in der Harzbindemittelphase des harzgebundenen Schleifwerkzeuges erhöhen. Hierdurch kann die Kompressionssteifigkeit der Schleifteilchenschicht erhöht werden. Die Schleifteilchenschicht kann eine kompressive Deformation durch Mahlresistenz beim Mahlmaschinieren tragen oder kann verhindern, daß das superabrasive Teilchen in der Harzbindephase vorhanden ist, selbst wenn der Fall vorliegt, bei dem das superabrasive Teilchen von der Oberfläche der Schleifteilchenschicht vorsteht und in den Schneidzahn des harzgebundenen Schleifwerkzeuges gelangt und erhält die Mahlresistenz, so daß die mechanische Stärke der Schleifteilchenschicht, die superabrasive Teilchen enthält, erhöht werden kann. Weiterhin agiert der amorphe Kohlenstoff, der in der Harzbindemittelphase verteilt ist, als Schmiermittel und kann die Mahlresistenz zwischen Arbeitsmaterialien vermindern und die Erzeugung der Mahlwärme steuern. Zusätzlich kann er beispielsweise effektiver die Deformation des harzgebundenen Schneidwerkzeuges oder den Abrieb des Werkzeuges steuern, weil die Härte, Kompressionsstärke und Biegestärke des amorphen Kohlenstoffes im Vergleich zum festen Schmiermittel wie Graphit groß ist. Weiterhin hat das erfindungsgemäße harzgebundene Schleifwerkzeug die Eigenschaften, daß der oben erwähnte amorphe Kohlenstoff eine sphärische Form aufweist. Bei dem oben erwähnten harzgebundenen Schleifwerkzeug kann die Kompressionsstärke der Harzbindephase durch den sphärischen amorphen Kohlenstoff erhöht werden, und es ist ebenfalls möglich, die Beanspruchung freizusetzen, die auf die abrasive Teilchenschicht beim Mahlmaschinieren wirkt.
Wenn der sphärische amorphe Kohlenstoff, der von der Oberfläche der Schleifteilchenschicht freigesetzt ist, die Mahloberfläche der Arbeitsmaterialien kontaktiert, ist die Friktionsresistenz klein und die Erzeugung der Friktionswärme wird vermindert, selbst wenn sich die Friktion mit den Arbeitsmaterialien erhöht. Wenn die Harzbinderphase, die sphärischen amorphen Kohlenstoff an der Oberfläche der Schleifteilchenschicht hält, abgerieben ist und etwa die Hälfte des Gesamtvolumens des sphärischen amorphen Kohlenstoffes von der Oberfläche der Schleifteilchenschicht projiziert, wird dieser amorphe Kohlenstoff von der Oberfläche der Schleifteilchenschicht freigesetzt, und eine Spitzentasche wird an der Position gebildet, an der der amorphe Kohlenstoff gehalten war. Im Vergleich zu dem Fall, bei dem eine nicht gleichmäßige Form, durch die eine Unebenheit gebildet wurde, beispielsweise auf der äußeren Oberfläche gebildet wird, ist die Haltekraft durch die Harzbindephase vermindert, und die Freisetzung von der Harzbindephase wird gefördert, weil der amorphe Kohlenstoff sphärisch ist. Die Entladefähigkeit von Stückchen verbessert sich, weil die Mahlflüssigkeit, die zum Zeitpunkt des Mahlmaschinierens eingeführt ist, oder Mahlabfälle, etc. in die gebildeten Spitzentaschen gelangen.
Auf der anderen Seite ist, weil der amorphe Kohlenstoff sphärisch ist, die Kompressionsstärke im Vergleich zum nicht-gleichmäßigen Typ hoch, die Mahlbeladung und die Deformation durch das Mahlen kann gesteuert werden oder dies kann effektiv Eingraben der Superschleifteilchen, die an der äußeren Oberfläche existieren, in die Harzbindemittelphase verhindern. Weiterhin kann die Mobilität und Formbarkeit von Ausgangsmaterialien erhöht werden, wenn die Schleifteilchenschicht gebildet wird. Weiterhin hat das harzgebundene Schleifwerkzeug die Eigenschaften, daß der oben erwähnte amorphe Kohlenstoff eine nicht gleichmäßige Form aufweist.
Bei dem oben erwähnten harzgebundenen Schleifwerkzeug, hat insbesondere dann, wenn der winzige amorphe Kohlenstoff in der Harzbindemittelphase dispergiert ist, der sphärische amorphe Kohlenstoff die Tendenz, aus der Harzbindemittelphase herauszugehen, so daß die Haltekraft durch Verwendung des amorphen Kohlenstoffes mit nicht gleichmäßiger Form erhöht werden kann. Weiterhin hat das Schleifwerkzeug gemäß dieser Erfindung die Eigenschaften, daß der amorphe Kohlenstoff mit der oben erwähnten nicht gleichmäßigen Form durch Mahlen des sphärischen amorphen Kohlenstoffes hergestellt ist. Obwohl der winzige und sphärische amorphe Kohlenstoff das Problem aufweist, daß die Herstellung schwierig ist und darüber hinaus dazu neigt, aus der Harzbindemittelphase herauszuagieren, kann der amorphe Kohlenstoff mit nicht gleichmäßiger Form, der eine Teilchengrößenverteilung gemäß 7 aufweist, leicht erhalten werden, indem der sphärische amorphe Kohlenstoff zerstoßen wird, so daß der mittlere Teilchendurchmesser von etwa 20 bis 30 μm gemäß Tabelle 1 und 10 allgemein wird, die Haltekraft der Harzbindemittelphase und die Abriebsresistenz des harzgebundenen Schleifwerkzeuges können somit erhöht werden. Der sphärische amorphe Kohlenstoff ist der genaueste und ein winziger amorpher Kohlenstoff kann durch Zerstoßen des sphärischen Kohlenstoffes erhalten werden. Weiterhin hat das harzgebundene Schleifwerkzeug gemäß dieser Erfindung die Eigenschaft, daß der Teilchendurchmesser des oben erwähnten amorphen Kohlenstoffes mit nicht gleichmäßiger Form 20 μm oder weniger ist. Wenn der Teilchendurchmesser des amorphen Kohlenstoffes mit nicht gleichmäßiger Form, der in der Harzbindemittelphase verteilt ist, 20 μm in dem oben erwähnten harzgebundenen Schleifwerkzeug übersteigt, kann sich die Kontaktlänge des Arbeitsmaterials und des Harzes erhöhen, und die Mahlresistenz kann sich erhöhen. Durch Einstellen des Teilchendurchmessers auf 20 μm oder weniger, wird der amorphe Kohlenstoff in einer engen Ganghöhe eingestellt und der Kontakt mit dem Arbeitsmaterial und dem Harz wird gesteuert, so daß als Ergebnis die Mahlresistenz reduziert und die Erzeugung von Mahlwärme gesteuert wird, und ebenfalls kann die Abriebsresistenz des harzgebundenen Schleifwerkzeuges erhöht werden. Weiterhin hat das harzgebundene Schleifwerkzeug dieser Erfindung die Eigenschaft, daß ein Metall aus Cu oder Ag oder Ni oder Co oder einer Legierung, die diese Metalle umfaßt, auf eine Oberfläche des oben erwähnten amorphen Kohlenstoffes geschichtet wird. Bei dem oben erwähnten harzgebundenen Schleifwerkzeug ist der amorphe Kohlenstoff, beschichtet durch ein Metall, das eine hohe thermische Leitfähigkeit hat, in der Schleifteilchenschicht verteilt, so daß die thermische Konduktivität der Schleifteilchenschicht erhöht werden kann, die Wärme, die beim Schleifmaschinieren auftritt, schnell von der Schleifteilchenschicht abgeleitet werden kann und Verschlechterung der Harzbindephase verhindert werden kann. Weiterhin hat das harzgebundene Schleifwerkzeug gemäß dieser Erfindung die Eigenschaft, daß das Volumenverhältnis des oben erwähnten amorphen Kohlenstoffes zu der oben erwähnten Harzbindephase mit Ausnahme der Superschleifteilchen 5 bis 60 Vol.-% ist. Wenn bei dem oben erwähnten harzgebundenen Schleifwerkzeug der amorphe Kohlenstoff weniger als 5 Vol.-% ausmacht, ist die Wirkung, die die Erzeugung von Abriebswärme auf der Basis der Verminderung der Mahlresistenz steuert und die Abriebsresistenz der Schleifteilchenschicht verbessert, schwach, wenn das Volumen 60% übersteigt, vermindert sich, weil das Verhältnis der Harzbindephase, die in der Schleifteilchenschicht vorhanden ist, vermindert ist, die Stärke der Schleifteilchenschicht, und die Abriebsresistenz der Schleifteilchenschicht vermindert sich ebenfalls, und die ökonomische Effizienz reduziert sich. Weiterhin hat das harzgebundene Schleifwerkzeug gemäß dieser Erfindung die Eigenschaft, daß die Härte des amorphen Kohlenstoffes bei der Shore-Härteskala Hs = 100~120 ist. Bei dem erwähnten harzgebundenen Schleifwerkzeug wird der amorphe Kohlenstoff durch Backen von Phenolformaldehydharz bei 600 bis 3000°C erzeugt. Beim Backen bei weniger als 600°C ist die Shore-Härte weniger als 100, und weil die Härte von amorphem Kohlenstoff klein ist, kann die Deformation des harzgebundenen Schleifwerkzeuges und der Inklinationsabrieb nicht gesteuert werden, und weil die Schmierfähigkeit gering ist, kann die Erzeugung der Mahlwärme durch die Verminderung der Mahlresistenz zwischen den Arbeitsmaterialien nicht gesteuert werden. Auf der anderen Seite ist die Härte so hoch wie die, wenn bei hoher Temperatur gebacken wird, und dies dient als amorpher Kohlenstoff, der eine ausgezeichnete Schmierfähigkeit hat. weiterhin hat das harzgebundene Schleifwerkzeug gemäß dieser Erfindung die Eigenschaft, daß der abriebsresistente Füllstoff mit mehr als einer Art zumindest in der oben erwähnten Harzbindephase enthalten ist. Bei diesem harzgebundenen Schleifwerkzeug ist der harte abriebsresistente Füllstoff ebenfalls verteilt. Als Ergebnis erhöht sich die Stärke der Schleifteilchenschicht und dies kann den Abrieb vermindern, wenn amorpher Kohlenstoff verteilt ist. Als Ergebnis wird die Mahlresistenz vermindert, ohne das Mahlverhältnis zu vermindern. Weiterhin hat das harzgebundene Schleifwerkzeug gemäß dieser Erfindung die Eigenschaft, daß der oben erwähnte abriebsresistente Füllstoff mehr als eine Art von zumindest SiC, SiO₂, Ag, Cu, Ni enthält.
Bei dem erwähnten harzgebundenen Schleifwerkzeug wird, weil mehr als eine Art von zumindest SiC, SiO₂, Ag, Cu, Ni als Füllstoff enthalten ist, der Abrieb der Schleifteilchenschicht besser gesteuert und kann die Lebensdauer des Schleifwerkzeuges kontrollieren. Weiterhin hat das harzgebundene Schleifwerkzeug gemäß dieser Erfindung die Eigenschaft, daß der schmierende Füllstoff mit mehr als einer Art zumindest in der Harzbindephase verteilt ist. Bei dem oben erwähnten harzgebundenen Schleifwerkzeug ist, weil der schmierende Füllstoff verteilt ist, die Mahlresistenz vermindert, und das Mahlverhältnis kann erhöht werden ohne Erhöhen der Mahlresistenz, indem amorpher Kohlenstoff in dem harzgebundene Schleifwerkzeug verteilt ist, wobei die ausreichenden Schärfe geplant ist, so daß das Mahlen des Arbeitsmaterials durch die superabrasiven Teilchen glatt beim Mahlen durchgeführt werden kann. Weiterhin hat das harzgebundene Schleifwerkzeug gemäß dieser Erfindung die Eigenschaft, daß der oben erwähnte schmierende Füllstoff mehr als eine Art von zumindest Graphit, hBN, Fluorharz enthält. Bei dem oben erwähnten harzgebundenen Schleifwerkzeug ist, weil mehr als eine Art von zumindest Graphit, hBN, Fluorharz als schmierender Füllstoff vorhanden ist, die Mahlresistenz viel stärker vermindert und somit kann das harzgebundene Schleifwerkzeug mit ausgezeichneter Schärfe erhalten werden, so daß das Mahlen von Arbeitsmaterial glatt durchführen kann. weiterhin hat das harzgebundene Schleifwerkzeug gemäß dieser Erfindung die Eigenschaft, daß die Poren mit bevorzugt 5 bis 40 Vol.-% in der Harzbindephase enthalten sind. Die Poren können durch Zugabe eines Blasmittels zu dem Phenol-Formaldehyd gebildet werden. Während des Backens des Phenol-Formaldehydharzes zersetzt sich das Blasmittel unter Abgabe von Gas. Bei diesem harzgebundenen Schleifwerkzeug haben die Poren die Wirkung, daß die Mahlflüssigkeit auf einer Oberfläche der Schleifteilchenschicht induziert wird, und eine Verbesserung der Entladefähigkeit an der Spitze und Verhinderung der Kondensation mit Arbeitsmaterial erzielt wird, daß als Ergebnis durch die synergistische Wirkung mit dem amorphen Kohlenstoff die Mahlresistenz viel stärker vermindert wird und eine beachtliche Wirkung bei der Verbesserung der gemahlen Oberflächenrauhigkeit des Arbeitsmaterials erzielt wird. Wenn das Porenvolumen weniger als 5 Vol.-% ist, ist die oben erwähnte Wirkung schwach, wenn das Porenvolumen 40 Vol.-% übersteigt, vermindert sich die Stärke der Schleifteilchenschicht. Weiterhin hat das harzgebundene Schleifwerkzeug gemäß dieser Erfindung die Eigenschaft, daß das hohle Glas in der Harzbindephase verteilt ist. Bei dieser Zusammensetzung wird der Teil des hohlen Glases, der von der Oberfläche der Schleifteilchenschicht freiliegt, durch den Kontakt mit dem Arbeitsmaterial beim Mahlen zerstört, und als Ergebnis wird die Spitzentasche gebildet und die Entladefähigkeit der Spitze kann verbessert werden. Zusätzlich kann die Stärke der Schleifschicht, die durch Zugabe des Hohlglases vermindert wurde, durch die Zugabe des amorphen Kohlenstoffes gleichzeitig erhöht werden, so daß es möglich ist, das harzgebundene Schleifwerkzeug mit ausgezeichneter Schärfe zu erhalten. Wenn der Schmierfüllstoff in der Harzbindephase verteilt ist, indem die Zugabe von hohlem Glas erfolgt, gibt es zwar den Fall, bei dem sich die Stärke vermindert bis zu dem Punkt, bei dem die Stärke der Schleifteilchenschicht schwächer wird und eine praktische Verwendung nicht möglich ist, indem beispielsweise ein Teil des schmierenden Füllstoffes wie Graphit durch amorphen Kohlenstoff ausgetauscht wird, und die Stärke der Schleifteilchenschicht, insbesondere die Kompressionsstärke kann erhöht und das harzgebundene Schleifwerkzeug mit ausgezeichneter Schärfe erhalten werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Tabelle 1 zeigt eine Teilchengrößenverteilung von sphärischem amorphem Kohlenstoff.
Tabelle 2 zeigt eine Teilchengrößenverteilung von amorphem Kohlenstoff mit nicht gleichmäßiger Form.
1 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Hauptteils, gezeigt als ein Beispiel des harzgebundenen Schleifwerkzeugs dieser Erfindung.
2 ist ein Teil einer Schnittansicht eines Schleifwerkzeugs vom Becher-Typ, worin eine Schleifteilchenschicht an der Basisplatte, gezeigt in 1, gebunden ist.
3 ist eine Schnittansicht von amorphem Kohlenstoff, der die Metallbeschichtungsschicht aufweist, die in 1 gezeigt ist.
4 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Hauptteils, gezeigt als erste Modifizierung des harzgebundenen Schleifwerkzeuges dieses Beispiels.
5 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Hauptteils, gezeigt als zweite Modifizierung des harzgebundenen Schleifwerkzeugs dieses Beispiels.
6 zeigt die Teilchengrößenverteilung des amorphen Kohlenstoffes mit ungleichmäßiger form, der den Füllstoff bildet, der in 5 gezeigt ist.
7 ist das Abriebsverhältnis des harzgebundenen Schleifwerkzeuges des Beispiels gemäß dieser Erfindung und der Vergleichsbeispiele 1, 2, 3.
8 ist das Abriebsverhältnis des harzgebundenen Schleifwerkzeuges des Beispiels gemäß dieser Erfindung und der Vergleichsbeispiele 1, 4.
9 ist eine Schnittansicht, die ein konventionelles harzgebundenes Schleifwerkzeug zeigt.
10 ist eine Teilchengrößenverteilung des sphärischen amorpheren Kohlenstoffes, der als Füllstoff für das harzgebundene Schleifwerkzeug eines Beispiels einer konventionellen Technologie zeigt.
Erläuterung der Bezugszeichen

10, 20, 30: Harzgebundenes Schleifwerkzeug
11, 21, 31: Schleifteilchenschicht
14: Harz-Bindemittelphase
15: Superabrasives Teilchen
16: Abriebsresistenter Füllstoff
17: Hohles Glas
18: Metallbeschichtete Schicht
19: Amorpher Kohlenstoff
22: Schmierfüllstoff
36: Füllstoff

Kurze Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen wird das Beispiel des harzgebundenen Schleifwerkzeuges dieser Erfindung erläutert.
1 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Hauptteils eines Beispiels des harzgebundenen Schleifwerkzeugs 10 gemäß dieser Erfindung, und 2 ist eine Schnittansicht eines Teils eines Schleifwerkzeugs 12 vom Bechertyp, worin die Schleifteilchenschicht 11 mit der Basisplatte, die in 10 gezeigt ist, versehen ist, und 3 ist eine Schnittansicht eines amorphen Kohlenstoffes 9, der die Metallbeschichtungsschicht 18 aufweist, die in 1 gezeigt ist.
Das harzgebundene Schleifwerkzeug 10 gemäß dieser Erfindung ist beispielsweise das Schleifwerkzeug, das zum Mahlen von hartem und sprödem Material verwendet wird. Die Schleifteilchenschicht kann an dem oberen Teil der nahezu ringartigen Basisplatte 13 bei dem Schleifwerkzeug 12 vom Bechertyp, gezeigt in 2, beispielsweise fixiert sein, und das Schleifwerkzeug kann nur durch die Schleifteilchenschicht 11 ohne Bildung der Basisplatte 13 erzeugt sein.
Wie in 1 gezeigt ist, ist die Schleifteilchenschicht 11 mit einer Harzbindemittelphase 14, die aus einem wärmehärtenden Harz, wie z. B. Phenolharz, etc. besteht, und superabrasiven Teilchen 15 aus Diamant (oder CBN, etc.) versehen, die in dieser Harzbindemittelphase 14 verteilt sind.
Weiterhin sind der abriebsresistente Füllstoff 16, das hohle Glas 17 und der amorphe Kohlenstoff 19, der die Metallbeschichtungsschicht 18 aufweist, in der Harzbindemittelphase 14 verteilt. Obwohl der abriebsresistente Füllstoff 16 nicht besonders beschränkt ist, ist es gewünscht, daß er aus einem harten Füllstoff aus SiC, SiO₂, Ag, Cu. Ni, das mehr als zumindest eine Art ist, besteht, und ist beispielsweise SiC. Wie in 3 gezeigt ist, besteht er aus der Metallbeschichtungsschicht 18 auf der Oberfläche des amorphen Kohlenstoffes 19, wobei diese Metallbeschichtungsschicht 18 aus einem Metall aus Cu, Ag, Ni oder Co oder einer Legierung, die diese Metalle umfaßt, besteht und wird als Cu bezeichnet. Es wird angenommen, daß der amorphe Kohlenstoff 19 beispielsweise sphärisch ist, und obwohl der Teilchendurchmesser nicht besonders beschränkt ist, wird der Teilchendurchmesser bevorzugt auf den Bereich von 1/10 bis 2 des Teilchendurchmessers der Superschleifteilchen 15 eingestellt. Wenn der Teilchendurchmesser des amorphen Kohlenstoffes 19 weniger als 1/10 des Teilchendurchmessers der superabrasiven Teilchen 15 ist, sind die Wirkung der Abschwächung der Mahlresistenz und die Kontrolle der Erzeugung von Mahlwärme und ebenso die Wirkung der Erhöhung der Abriebsresistenz schwach. Wenn er im Gegensatz dazu mehr als das Zweifache des Teilchendurchmessers der superabrasiven Teilchen 15 ist, verlängert sich die verteilte Ganghöhe des amorphen Kohlenstoffes 19, und die Kontaktlänge zwischen dem Arbeitsmaterial und der Harzbindemittelphase 14 wird erhöht, und die Erhöhung der Mahlresistenz wird verursacht. Die Gesamtmenge des amorphen Kohlenstoffes 19 wird auf 5 bis 60 Vol.-%, bezogen auf das Volumenverhältnis der Harzbindephase 14 mit Ausnahme der superabrasiven Teilchen 15 der Schleifteilchenschicht 11 eingestellt.
Wenn die Menge des amorphen Kohlenstoffes 19 weniger als 5 Vol.-% ist, sind die Wirkung des amorphen Kohlenstoffes 19, beispielsweise die Verminderung der Mahlwärme und die Erhöhung der Abriebsresistenz nicht ausreichend. Wenn die Menge des amorphen Kohlenstoffes 19 60 Vol.-% übersteigt, erhöht sich die Rate der Harzbindemittelphase 14, die in der Schleifteilchenschicht 11 vorhanden ist. Als Ergebnis fällt die Stärke der Schleifteilchenschicht 11 stark ab und die Abriebsresistenz der Schleifteilchenschicht 11 sinkt.
Weiterhin wird die Shore-Härte von amorphem Kohlenstoff 19 auf Hs = 100~120 eingestellt. Wenn die Shore-Härte weniger als 100 ist, kann die Deformation und der Teilabrieb des harzgebundenen Schleifwerkzeuges 10 nicht gesteuert werden, weil die Härte des amorphen Kohlenstoffes 19 klein ist. Zusätzlich kann die Verminderung der Erzeugung der Mahlwärme durch Verminderung der Mahlresistenz zwischen den Arbeitsmaterialien nicht gesteuert werden, weil die Schmierwirkung gering ist. Zusätzlich wird amorpher Kohlenstoff 19 durch Backen des Phenol-Formaldehydharzes bei einer Temperatur von 600 bis 3000°C erzeugt. Wenn die Backtemperatur weniger als 600°C ist, wird die Shore-Härte Hs weniger als 100. Der amorphe Kohlenstoff 19, der bei höheren Temperaturen gebacken ist, hat eine höhere Härte und eine ausgezeichnete Schmierfähigkeit. Bevorzugt ist die Backtemperatur mehr als 700°C. In diesem Fall ist es möglich, einen amorphen Kohlenstoff 19 zu erhalten, der eine Shore-Härte Hs von 100 bis 120 hat. Somit wird bei dem harzgebundenem Schleifwerkzeug 10 bei diesem Beispiel die Friktionsresistenz zwischen der Arbeitsfläche und der Oberfläche der Schleifteilchenschicht 11 beim Mahlmaschinieren gesteuert, und die Schmierfähigkeit der Harzbindephase 14 zum Arbeitsmaterial kann gehalten werden. Es ist möglich, die Erhöhung der Mahlwärme zu steuern und ebenso die Abriebsresistenz der Schleifteilchenschicht 11 zu erhöhen. Der amorphe Kohlenstoff 19 hat einen höheren elastischen Modul als das Phenolharz beispielsweise, das die Harzbindephase 14 bildet. Daher können der elastische Modul der Schleifteilchenschicht 11 und ebenso die kompressive Steifigkeit der Schleifteilchenschicht 11 erhöht werden, und die mechanische Stärke der Schleifteilchenschicht 14, die die superabrasiven Teilchen 15 hält, kann erhöht werden.
Weil der amorphe Kohlenstoff eine sphärische Form aufweist, kann er die Beanspruchung, die auf die Schleifteilchenschicht 11 wirkt, lindern. Zusätzlich wirkt der amorphe Kohlenstoff 19 als Schmiermittel und vermindert die Mahlresistenz zwischen den Arbeitsstücken. Als Ergebnis kann die Steuerung der Erzeugung der Mahlwärme beispielsweise effektiv die Deformation des harzgebundenen Schleifwerkzeugs 10 und den Teilabrieb steuern, wenn die Härte und Kompressionsstärke, Bindestärke, etc. höher ist als die der festen Schleifmittel wie Graphit beispielsweise, etc. Wenn der sphärische amorphe Kohlenstoff 19, der an der Oberfläche der Schleifteilchenschicht 11 liegt, die Mahloberfläche des Arbeitsstückes punktkontaktiert, ist, selbst wenn die Reibung mit dem Arbeitsmaterial auftritt, die Abriebsresistenz klein und die Erzeugung von Friktionswärme wird gering unterdrückt. Im Vergleich zum Schmiermittel vom nicht-gleichmäßigen Typ beispielsweise, das auf einer äußeren Oberfläche eine Unebenheit bildet, wird die Haltekraft durch die Harzbindephase 14 vermindert, so daß als Ergebnis die Weglassung von der Harzbindephase 14 gefördert und eine Spitzentasche 14 gebildet wird und die Entladefähigkeit des Chips erhöht werden kann. Wenn der amorphe Kohlenstoff 19, der mit einem Metall wie Cu, etc. beschichtet ist, das eine hohe thermische Leitfähigkeit hat, in der Schleifteilchenschicht 11 verteilt ist, kann die thermische Leitfähigkeit der Schleifteilchenschicht erhöht werden, und es ist möglich, die Mahlwärme, die beim Mahlmaschinieren von der Schleifteilchenschicht 11 erzeugt ist, schnell zu emittieren und dies kann den Wärmeabbau der Harzbindephase 14 verhindern. Weil die Gesamtmenge des amorphen Kohlenstoffes 19 auf den Bereich von 5 bis 60 Vol.-% des Volumenverhältnisses der Harzbindephase 14 mit Ausnahme der superabrasiven Teilchen 15 der Schleifteilchenschicht 11 eingestellt wird, kann dies verhindern, daß die Wirkung zur Verminderung der Mahlwärme und die Erhöhung der Abriebsresistenz nicht ausreichend wird, wie dann, wenn die Menge weniger als 5 Vol.-% wäre, und die Abriebsresistenz der Schleifteilchenschicht 11 würde sich bei mehr als 60 Vol.-% stark vermindern. Weil die Shore-Härte Hs des amorphen Kohlenstoffes 19 auf den Wert Hs = 100~120 eingestellt wird, ist es möglich, die Deformation des harzgebundenen Schleifwerkzeuges 10 und den Teilabrieb bei einer Shore-Härte von weniger als 100 zu verhindern, und es ist ebenfalls möglich, die Erzeugung der Mahlwärme zwischen den Arbeitsmaterialien zu steuern. Weiterhin kann die Mahlresistenz ohne Verminderung des Mahlverhältnisses vermindert werden, weil der amorphe Kohlenstoff 19 verteilt ist, wenn der abriebsresistente harte Füllstoff 16 zu der Harzbindemittelphase 14 gegeben wird, und der Abrieb der Schleifteilchenschicht 11 wird vermindert und die Lebensdauer des Schleifwerkzeugs wird verlängert.
Bei diesem Beispiel ist zusätzlich der abriebsresistente Füllstoff 16 in der Harzbindephase 14 verteilt, aber es muß nicht darauf beschränkt sein. Die vergrößerte Schnittansicht eines Hauptteils des harzgebundenen Schleifwerkzeugs 20, im Hinblick auf die erste Modifizierung dieses Beispiels ist in 4 gezeigt, wobei der Schmierfüllstoff 22 und das hohle Glas 17 und der amorphe Kohlenstoff 19 mit einer metallbeschichteten Schicht 18 in einer Harzbindephase 14 verteilt sind. Obwohl der Schmierfüllstoff 22 nicht besonders beschränkt ist, ist mehr als eine Art eines Füllstoffes aus Graphit und hBN und Fluorharz wünschenswert und wird beispielsweise als Graphit angesehen. In diesem Fall wird die Mahlresistenz durch den Schmierfüllstoff 22, der in der Harzbindephase 14 verteilt ist, vermindert und das harzgebundene Schleifwerkzeug 20 hat eine ausgezeichnete Schärfe, das zum Zeitpunkt des Mahlens das Mahlen des Arbeitsstückes durch die Superschleifteilchen 15 glatt vornimmt. Weil der amorphe Kohlenstoff 19 ebenfalls zugegeben wird, kann das Mahlverhältnis erhöht werden, ohne die Mahlresistenz zu erhöhen.
Zusätzlich kann die Entladefähigkeit des Chips erhöht werden, indem eine Chiptasche an der Oberfläche der Schleifteilchenschicht 21 gebildet wird, basierend auf der Zerstörung des Hohlglases 17. Die Stärke der Schleifteilchenschicht 21, die aufgrund der Zugabe des Hohlglases 17 vermindert ist, kann durch den amorphen Kohlenstoff 19 erhöht werden, so daß es möglich ist, ein harzgebundenes Schleifwerkzeug 20 mit ausgezeichneter Schärfe und ebenfalls verbesserter Stärke des Schleifwerkzeuges, insbesondere verbesserter Kompressionsstärke zu erhalten. Zusätzlich sind bei dem erwähnten Beispiel das hohle Glas 17 und der abriebsresistente Füllstoff 16 oder der Schmierfüllstoff 22 in der Harzbindemittelphase 14 verteilt, obwohl dies nicht hierauf beschränkt ist; das Hohlglas 17 und der abriebsresistente Füllstoff 16 und der Schmierfüllstoff 22 können weggelassen werden. Bei diesem Beispiel ist zwar die metallbeschichtete Schicht 18 auf der Oberfläche des amorphen Kohlenstoffes 19 gebildet, jedoch ist es nicht darauf beschränkt, so daß die Metallbeschichtungsschicht 18 weggelassen werden kann. Obwohl bei diesem Beispiel das hohle Glas 17 in der Harzbindemittelphase 14 verteilt ist, ist es nicht darauf beschränkt, und Poren mit 5 bis 40 Vol.-% können anstelle des hohlen Glases vorhanden sein. In diesem Fall kann die Elastizität der Schleifteilchenschicht 11, 21 erhöht werden, und dies hat eine beachtliche Wirkung bezüglich der Verbesserung der Oberflächenrauhigkeit beim Mahlen des Arbeitsstückes. Wenn die Pore weniger als 5 Vol.-% ausmacht, ist die erwähnte Wirkung gering. Wenn die Poren 40 Vol.-% übersteigen, vermindert sich die Stärke der Schleifteilchenschicht. Nachfolgend werden die Ergebnisse bezüglich der Messung der Mahlresistenz und des Mahlverhältnisses bei jedem harzgebundenen Schleifwerkzeug gemäß der Erfindung und ein Beispiel eines konventionellen Werkzeuges angegeben. Zunächst werden Superabrasivteilchen aus Diamant 15 in einer Harzbindephase 14 verteilt, die aus wärmehärtbarem Harz wie Phenolharz, etc. besteht. Das Schleifwerkzeug wird als erstes Vergleichsbeispiel bezeichnet. Das erste Beispiel ist das harzgebundene Schleifwerkzeug, bei dem der amorphe Kohlenstoff 19 in einer Harzbindemittelphase 14 des harzgebundenen Schleifwerkzeuges verteilt ist, das das erste Vergleichsbeispiel ist. Die Schneidresistenz in dem ersten Beispiel verminderte sich auf 1/2 im Vergleich zu dem des ersten Vergleichsbeispiels. Und das Mahlverhältnis in dem ersten Beispiel verbesserte sich um 50% im Vergleich zu dem des ersten Vergleichsbeispiels.
Das zweite Vergleichsbeispiel ist ein harzgebundenes Schleifwerkzeug, bei dem Graphit als Schmierfüllstoff 22 in einer Harzbindemittelphase 14 des harzgebundenen Schleifwerkzeuges des ersten Vergleichsbeispiels verteilt ist. Das zweite Beispiel ist ein harzgebundenes Werkzeug, bei dem amorpher Kohlenstoff 19 in einer Harzbindemittelphase 14 des harzgebundenen Schleifwerkzeuges des zweiten Vergleichsbeispiels verteilt ist. Die Schneidresistenz in dem zweiten Beispiel war nahezu äquivalent zu der des zweiten Vergleichsbeispiels, und das Mahlverhältnis des zweiten Beispiels verbesserte sich um das Zweifache im Vergleich zu dem des zweiten Vergleichsbeispiels, und ebenso verbesserte sich die Beibehaltungsnatur des harzgebundenen Schleifwerkzeuges. Weiterhin ist das dritte Vergleichsbeispiel ein harzgebundenes Schleifwerkzeug, bei dem das Hohlglas 17 in einer Harzbindemittelphase 14 des harzgebundenen Schleifwerkzeuges des zweiten Vergleichsbeispiels verteilt ist. Das dritte Beispiel ist ein harzgebundenes Schleifwerkzeug, bei dem 1/2 bis 3/4 des zugegebenen Gehaltes von Graphit, der als Schmierfüllstoff 22 in einer Harzbindephase eines harzgebundenen Schleifwerkzeuges bei dem dritten Vergleichsbeispiel zugegeben wird, in amorphen Kohlenstoff 19 geändert ist. Die Stärke des Schleifwerkzeuges des dritten Vergleichsbeispiels ist viel zu schwach und wird in der Praxis nicht verwendet. Bei dem dritten Beispiel war die Stärke des Schleifwerkzeuge, insbesondere die Kompressionsstärke in der Lage, sich zu verbessern und das harzgebundene Schleifwerkzeug mit ausgezeichneter Schärfe konnte erhalten werden.
Das vierte Vergleichsbeispiel ist ein harzgebundenes Schleifwerkzeug, bei dem SiC als abriebsresistenter Füllstoff 16 in einer Harzbindemittelphase 14 des harzgebundenen Schleifwerkzeuges in dem dritten Vergleichsbeispiel verteilt ist.
Das 4. Beispiel ist ein harzgebundenes Schleifwerkzeug, bei dem amorpher Kohlenstoff 19 in einer Harzbindemittelphase 14 eines harzgebundenen Schleifwerkzeuges bei diesem vierten Vergleichsbeispiel verteilt ist. Die Schneidresistenz in diesem vierten Beispiel war 1/2 im Vergleich zu der des 4. Vergleichsbeispiels, und das Schneidverhältnis bei dem 4. Beispiel ist nahezu äquivalent zu dem des 4. Vergleichsbeispiels. Darüber hinaus ist das 5. Vergleichsbeispiel ein harzgebundenes Schleifwerkzeug, bei dem SiC und Cu als abriebsresistenter Füllstoff 16 in der Harzbindemittelphase 14 des harzgebundenen Schleifwerkzeuges des ersten Vergleichsbeispiels verteilt ist. Das 5. Beispiel ist ein harzgebundenes Schleifwerkzeug, bei dem der amorphe Kohlenstoff 19 in einer Harzbindephase 14 eines harzgebundenen Schleifwerkzeuges des 5. Vergleichsbeispiels verteilt ist. Die Schneidresistenz des 5. Beispiels war 2/5 in bezug zu dem 5. Vergleichsbeispiel, und das Mahlverhältnis war nahezu äquivalent. Und das 6. Vergleichsbeispiel ist ein harzgebundenes Schleifwerkzeug, bei dem das Hohlglas 17 als Pore in einer Harzbindemittelphase 14 des harzgebundenen Schleifwerkzeuges des 4. Vergleichsbeispiels verteilt ist. Das 6. Beispiel ist ein harzgebundenes Schleifwerkzeug, bei dem der amorphe Kohlenstoff 19 in einer Harzbindemittelphase 14 eines harzgebundenen Schleifwerkzeuges dieses 6. Vergleichsbeispiels verteilt ist. Die Schneidresistenz bei diesem 6. Beispiel war 3/5 im Vergleich zu dem 6. Vergleichsbeispiel, und das Mahlverhältnis war nahezu äquivalent. Darüber hinaus ist das 7. Beispiel ein harzgebundenes Schleifwerkzeug, wobei die Pore durch Verwendung des Schäummittels, etc. beim Bilden der Harzbindemittelphase 14 anstelle des Hohlglases 17 in dem harzgebundenen Schleifwerkzeug des 6. Beispiels gebildet wird.
Die Oberflächenrauhigkeit der Mahloberfläche beim 7. Beispiel war um 10% im Vergleich zu dem 6. Beispiel verbessert, und die Oberflächenrauhigkeit beim 7. Beispiel war um 30% in bezug auf das 6. Vergleichsbeispiel verbessert. Von den oben erwähnten Ergebnissen ist es durch Verteilung des amorphen Kohlenstoffes 19 in einer Harzbindemittelphase 14 möglich, die Schneidresistenz zu vermindern, und es ist möglich, das Mahlverhältnis ohne Erhöhung der Mahlresistenz des harzgebundenen Schleifwerkzeuges, das eine ausgezeichnete Schärfe aufweist, zu verbessern. Auf der anderen Seite kann die Mahlresistenz vermindert werden, ohne daß das Mahlverhältnis des harzgebundenen Schleifwerkzeuges vermindert wird, bei dem die Lebensdauer des Schleifwerkzeuges lang ist. Nachfolgend wird ein harzgebundenes Schleifwerkzeug 30 durch die zweite Modifizierung dieses Beispiels erläutert, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird.
5 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Hauptteils, das ein harzgebundenes Schleifwerkzeug 30 der zweiten Modifizierung bei diesem Beispiel zeigt, und 6 zeigt die Teilchendurchmesserverteilung des amorphen nicht-gleichmäßigen Kohlenstoffes, der ein Füllstoff ist, gezeigt in 5. Tabelle 2 zeigt eine Teilchenverteilung von nicht-gleichmäßigem amorphen Kohlenstoff, gezeigt in 6. Dieses harzgebundene Schleifwerkzeug 30 beispielsweise wird als Schleifwerkzeug vom Bechertyp zum Mahlen von harten und spröden Materialien verwendet. Die Schleifteilchenschicht 31 wird aus einer Harzbindemittelphase 14 und superabrasiven Teilchen 15 aus Diamant (oder cBN, etc.), die in dieser Harzbindemittelphase 14 verteilt sind, gebildet, und ebenfalls ist amorpher Kohlenstoff als Füllstoff 36 in einer Harzbindemittelphase verteilt. Der Füllstoff 36, einschließlich der Harzbindephase 14, beispielsweise, bestehen aus amorphem Kohlenstoff mit nicht gleichmäßiger Form beispielsweise, wie in Tabelle 1 und 10 gezeigt ist. Er wird durch Mahlen von sphärischem amorphem Kohlenstoff mit einem Teilchendurchmesser von etwa 20 bis 30 μm hergestellt. Der Teilchendurchmesser des amorphen Kohlenstoffs mit nicht gleichmäßiger Form als Füllstoff 36 wird bevorzugt auf 20 μm oder weniger eingestellt, der durchschnittliche Teilchendurchmesser ist bevorzugt 4,0 μm. Wenn der Teilchendurchmesser des Füllstoffes 36 weniger als 0,1 μm ist, ist die Wirkung, die die Mahlresistenz vermindert und die Erzeugung der Mahlwärme steuert und die Wirkung der Erhöhung der Abriebsresistenz schwach. Wenn umgekehrt der Teilchendurchmesser des Füllstoffes 36 20 μm übersteigt, verlängert sich die verteilte Ganghöhe des amorphen Kohlenstoffes, und die Kontaktlänge zwischen dem Arbeitsstück und dem Harz erhöht sich, und die Erhöhung der Mahlresistenz wird verursacht. Der Gesamtgehalt des Füllstoffes 36 wird auf 5 bis 60 Vol.-% als Volumenverhältnis der Harzbindemittelphase 14 mit Ausnahme der superabrasiven Teilchen 15 der Schleifteilchenschicht 31 beispielsweise eingestellt. wenn die Menge des Füllstoffes 36 weniger als 5 Vol.-% ist, sind die Wirkung des Vorhandenseins des Füllstoffes beispielsweise das Reduzieren der Mahlwärme durch die Mahlresistenz und die Erhöhung der Abriebsresistenz nicht genügend. Wenn die Menge des Füllstoffes 36 60 Vol.-% übersteigt, vermindert sich die Rate der Harzbindemittelphase 14, die in der Schleifteilchenschicht 31 vorhanden ist, und die Stärke der Schleifteilchenschicht 31 vermindert sich stark und die Abriebsresistenz der Schleifteilchenschicht vermindert sich.
Bei diesem harzgebundenen Schleifwerkzeug 30 ist der nicht gleichmäßige amorphe Kohlenstoff in der Harzbindephase 14 der Schleifteilchenschicht 31 als Füllstoff 36 verteilt. Dieser Füllstoff 36 wird beispielsweise durch Zerstoßen von praktisch sphärischem amorphen Kohlenstoff mit einem Teilchendurchmesser von 20 bis 30 μm gebildet, wobei der Teilchendurchmesser bevorzugt 20 μm oder weniger ist. Daher ist die Affninität zu der Harzbindemittelphase 14 hoch und die Verweilfähigkeit innerhalb der Schleifteilchenschicht 31 ist hoch. Als Ergebnis kann die Friktionsresistenz zwischen der Arbeitsfläche beim Mahlmaschinieren und der Oberfläche der Schleifteilchenschicht 31 unterdrückt werden, die Schmierfähigkeit der Harzbindemittelphase 14 des Arbeitsmaterials wird sichergestellt und die Erhöhung der Mahlwärme kann gesteuert und die Abriebsresistenz der Schleifteilchenschicht 31 erhöht werden. Der amorphe Kohlenstoff ist in der sphärischen Form am winzigsten und der winzige und kleine und nicht-gleichmäßige amorphe Kohlenstoff kann durch Zerstoßen des amorpheren Kohlenstoffes mit sphärischer Form erhalten werden.
Nachfolgend wird die Mahluntersuchung bei diesem harzgebundenen Schleifwerkzeug 30 erläutert. Bei dem harzgebundenen Schleifwerkzeug 30 dieser Mahluntersuchung wurde das Phenolharz als Harzbindephase 14 der Schleifteilchenschicht 11 verwendet, und die Diamant-Schleifteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 3 bis 8 μm als Superschleifteilchen 15 waren in dieser Harzbindemittelphase 14 verteilt. Der Füllstoff 36 wurde bei einem Volumenverhältnis von 35 Vol.-% zu der Harzbindemittelphase 14 (Phenolharz) gegeben.
Bei Vergleichsbeispiel 1 wurde CaF₂ mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 2 μm als Füllstoff 36 verwendet. Bei Vergleichsbeispiel 2 wurde hBN mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 3 μm als Füllstoff verwendet, und bei Vergleichsbeispiel 3 wurde Graphit (kristalliner Kohlenstoff) mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 7 μm als Füllstoff verwendet. Bei Vergleichsbeispiel 4 wurde, wie in Tabelle 1 und 10 gezeigt ist, der amorphe Kohlenstoff mit sphärischer Form mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 20 bis 30 μm als Füllstoff verwendet. Bei dem Beispiel wurde, wie in 2 und 6 gezeigt ist, der amorphe Kohlenstoff mit nicht gleichmäßiger Form, gebildet durch Zerstoßen von sphärischem amorphem Kohlenstoff des Vergleichsbeispiels 4 mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 20 μm oder weniger als Füllstoff verwendet. Bei der Mahluntersuchung wurde die Abriebsmenge des harzgebundenen Schleifwerkzeugs 30 bei der Durchführung des Mahlens von Silicon-Wafer bei Vergleichsbeispiel 1, 2, 3 und 4 und dem Beispiel gemessen. Die Meßergebnisse sind in 7 und 8 gezeigt. Zusätzlich sind in den 7 und 8 die Meßergebnisse des Abriebsverhältnisses von CaF₂ für Vergleichsbeispiele 2, 3 und 4 und die Beispiele gezeigt, wenn die Menge des Abriebs von CaF₂ von Vergleichsbeispiel 1 1 ist. Aufgrund der in 7 gezeigten Ergebnisse kann die Abriebsresistenz des harzgebundenen Schleifwerkzeuges 30 durch Verwendung des amorphen Kohlenstoffes mit nicht gleichmäßiger Form im Vergleich zu dem Fall erhöht werden, wenn CaF₂, hBN, Graphit (kristalliner Kohlenstoff) als Füllstoff verwendet werden. Aufgrund der Ergebnisse gemäß 8 kann die Abriebsresistenz des harzgebundenen Schleifwerkzeuges 30 durch Verwendung des amorphen Kohlenstoffes mit nicht-gleichmäßiger Form mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 20 μm oder weniger, erhalten durch Zerstoßen des amorphen Kohlenstoffes mit sphärischer Form, erhöht werden, im Vergleich zu dem Fall, bei dem amorpher Kohlenstoff mit sphärischer Form mit einem mittleren Teilchendurchmesser von etwa 20 bis 30 μm als Füllstoff verwendet wird. Darüber hinaus ist bei der obigen Erläuterung das Beispiel gezeigt, daß das harzgebundene Schleifwerkzeug 10, 20, 30 gemäß dieser Erfindung für das Mahlen verwendet wurde. Jedoch ist es nicht auf diesen Fall beschränkt, und das harzgebundene Schleifwerkzeug 10, 20 und 30 gemäß dieser Erfindung kann irgendeine andere Form des Mahlens anwenden.

Claims

Harzgebundenes Schleifwerkzeug, worin superabrasive Teilchen und amorpher Kohlenstoff in einer Harzbinderphase verteilt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der amorphe Kohlenstoff eine ungleichförmige Form, einen Teilchendurchmesser von 20 μm oder weniger und eine Härte von Hs = 100~200 der Shore-Härteskala aufweist und worin der amorphe Kohlenstoff in einer Menge von 5–60 Vol.% in bezug auf das Gesamtvolumen des amorphen Kohlenstoffs und der Harzbinderphase (ohne superabrasive Teilchen) enthalten ist.
Harzgebundenes Schleifwerkzeug gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der amorphe Kohlenstoff mit ungleichförmiger Form hergestellt wird durch Zerbrechen von amorphem Kohlenstoff mit sphärischer Form.
Harzgebundenes Schleifwerkzeug gemäss Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein beliebiges Metall, ausgewählt aus Cu, Ag, Ni, Co oder Legierungen aus diesen Metallen, auf der Oberfläche des amorphen Kohlenstoffs aufgeschichtet ist.
Harzgebundenes Schleifwerkzeug gemäss mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein abriebbeständiger Füllstoff in der Harzbinderphase verteilt ist.
Harzgebundenes Schleifwerkzeug gemäss Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der abriebbeständige Füllstoff ausgewählt ist aus SiC, SiO₂, Ag, Cu, Ni.
Harzgebundenes Schleifwerkzeug gemäss mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Gleitmittelfüllstoff in der Harzbinderphase verteilt ist.
Harzgebundenes Schleifwerkzeug gemäss Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitmittelfüllstoff ausgewählt ist aus Graphit, hBN und Fluorharz.
Harzgebundenes Schleifwerkzeug gemäss mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren 5–40 Vol.%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Poren und der Harzbinderphase (ohne superabrasive Teilchen), ausmachen.
Harzgebundenes Schleifwerkzeug gemäss mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich Glashohlkörper in der Harzbinderphase verteilt sind.