DE68919602T2 - Schleifeinsätze. - Google Patents

Schleifeinsätze.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft Schleifkompakte.
  • Schleifkompakte finden verbreitet beim Schneiden, Mahlen, Schleifen, Bohren und anderen abschleifenden Vorgängen Verwendung. Schleifkompakte bestehen aus einer Masse aus Diamantpartikeln oder kubischen Bornitridpartikeln, die zu einem zusammenhängenden, polykristallinen harten Konglomerat verbondet sind. Der Schleifpartikelgehalt von Schleifkompakten ist hoch und dabei besteht ein hohes Maß an direkter Partikel-Partikel-Verbondung. Schleifkompakte werden generell unter erhöhten Temperatur- und Druckbedingungen hergestellt, bei denen die Schleifpartikel, seien sie aus Diamant oder kubischem Bornitrid, kristallographisch stabil sind.
  • Schleifkompakte neigen zur Sprödheit und bei Verwendung werden sie häufig durch Verbonden mit einem Sinterkarbidsubstrat oder - auflager gestützt. Derartige gestützte Schleifkompakte sind im Stand der Technik als Verbundschleifkompakte bekannt. Verbundschleifkompakte können als solche in der Arbeitsfläche eines Schleifwerkzeugs verwendet werden.
  • Beispiele für Verbundschleifkompakte sind in den U.S.-Patentbeschreibungen Nr. 3 745 623, 3 767 371 und 3 743 489 beschrieben.
  • Generell werden Verbundschleifkompakte dadurch hergestellt, daß die zur Bildung eines Schleifkompakts erforderlichen Komponenten in Pulverform auf einem Sinterkarbidsubstrat angeordnet werden. Diese nichtverbondete Anordnung wird in einer Reaktionskapsel angeordnet, die dann im Reaktionsbereich einer herkömmlichen Hochdruck/Hochtemperatur-Vorrichtung angeordnet wird. Der Reaktionskapselinhalt wird geeigneten Bedingungen erhöhter Temperatur und erhöhten Drucks ausgesetzt.
  • Diamantschleifkompakte der in den oben erwähnten U.S.-Patentbeschreibungen beschriebenen Art neigen zu Temperaturempfindlichkeit und verschlechtern sich, wenn sie 700ºC übersteigenden Temperaturen ausgesetzt sind. Es sind Diamantschleifkompakte bekannt, die bei beträchtlich höheren Temperaturen als 700ºC thermisch stabil sind, und diese Kompakte sind als thermisch stabile Diamantkompakte bekannt. Beispiele derartiger Kompakte sind im Britischen Patent Nr. 2158086 und in den U.S.-Patenten Nrs. 4 224 380 und 4 534 773 beschrieben.
  • Wie oben erwähnt, werden Schleifkompakte auf verschiedenen Anwendungsgebieten eingesetzt, wie beispielsweise beim Schneiden, Bohren, Mahlen und bei Bergbau-Meißeln. Bei einigen dieser Anwendungsgebiete werden große Schleifkompakte verwendet und dadurch entstehen Probleme durch Absplittern. Das Absplittern tritt auf, wenn sich Risse in oder hinter der Schneidkante oder -spitze entwickeln, und zwar aufgrund der hohen Kräfte, die aus diese Spitze oder Kante einwirken, und die Risse sich durch die Kompaktschicht fortsetzen.
  • Die U.S.-Patentbeschreibung Nr. 4 525 179, die den nächsten Stand der Technik bildet, beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Kompaktes aus Diamant oder kubischem Bornitrid, indem innerhalb der Partikelmasse, die in der Hochdruck/Hochtemperatur-Vorrichtung angeordnet wird, Abtrennungen vorgesehen werden. Das Material der Streifen ist üblicherweise ein Metall der Gruppe IIIB, IVB, VB, VIB, VIIB oder VII oder eine Legierung daraus. Nach dem Sintern werden die Trennschichten durch Laugung entfernt, wodurch auch die in dem Kompakt vorhandene Metallphase entfernt wird. Was erzeugt wird, ist eine Vielzahl von kleineren Kompakten mit verschiedenen Formen.
  • Diese Beschreibung sagt auch aus, daß die eingelagerten Trennstreifen in der gesinterten Masse verbleiben und als Spanbarrieren dienen können, die die Bewegung der Bruchstücke innerhalb des Kompaktes aus Diamant oder kubischem Bornitrid einschränken. Abhängig von der Art des Trennstreifenmaterials jedoch können derartige Kompakte besonders temperaturempfindlich sein.
  • GB-A-2 154 917 offenbart eine Schleifscheibe, die eine flache Scheibe aus perforiertem Metall und einen zylindrischen Ring aus perforiertem Metall aufweist, die beide einstückig mit einem Verstärkungsmaterial ausgebildet und anschließend derart spanabhebend bearbeitet worden sind, daß das perforierte Metall freiliegt. Die flache Scheibe und der zylindrische Ring sind derart bemessen und in das Verstärkungsmaterial eingeformt, daß sie sich schneidende Flächen bilden, die einen Winkel um den Rand und um den Umfang der Schleifscheibe bilden. Schleifmaterialien, wie beispielsweise Schleifpartikel aus Diamantschleifkörnern oder kubischem Bornitrid, werden dann mit dem freiliegenden Metall, einschließlich dem Schnittstellenrand, verbondet, so daß eine Schleifscheibe mit einem Umfangsschleifrand sowie einer Flächenschleiffläche, einer Umfangsschleiffläche oder beidem geschaffen wird.
  • Die Erfindung schafft einen Schleifkompakt, der auf jeder seiner einander gegenüberliegenden Seiten Hauptflächen aufweist, wobei eine der Hauptflächen eine Schneidkante oder -spitze bildet, und bei dem in der die Schneidkante oder -spitze bildenden Fläche wenigstens eine Ausnehmung ausgebildet ist, die keine Feststoffe enthält, wobei die Ausnehmung oder die Ausnehmungen sich zu einer Tiefe von ungefähr der Hälfte des Abstandes zwischen den Hauptflächen oder weniger in den Kompakt erstrecken. Der Ausdruck keine Feststoffe bedeutet, daß die Ausnehmungen kein Metall oder andere Feststoffe enthalten, außer vielleicht lediglich in Spuren.
  • Ferner weist gemäß der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Schleifkompaktes die folgenden Schritte auf: Schaffen eines Schleifkompaktes mit Hauptflächen auf jeder seiner einander gegenüberliegenden Seiten, wobei eine der Hauptflächen eine Schneidkante oder -spitze bildet, und Ausbilden wenigstens einer Ausnehmung in der die Schneidkante oder -spitze bildenden Fläche des Kompaktes, wobei die Ausnehmung oder die Ausnehmungen sich zu einer Tiefe in den Kompakt erstrecken, die ungefähr die Hälfte des Abstandes zwischen den Hauptflächen oder weniger ist.
    • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Figur 1 zeigt eine Draufsicht eines Ausführungsbeispiels der Erfindung;
  • Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiels von Figur 1; und
  • Figuren 3 bis 8 zeigen Draufsichten sechs weiterer Ausführungsbeispiele der Erfindung.
    • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
  • Die Ausnehmung oder Ausnehmungen sind derart, daß sie imstande sind, als Rißbarrieren zu wirken, d.h. sie haben die Fähigkeit, die Ausbreitung von in der Hauptfläche des Kompaktes, die die Schneidspitze oder -kante bildet, entstandenen Rissen zu minimieren. Die leere Ausnehmung oder die leeren Ausnehmungen bilden wirksamere Rißbarrieren als solche, die mit Metall oder anderen Feststoffen gefüllt sind.
  • Generell sind viele voneinander beabstandete Ausnehmungen vorhanden. Die Löcher können in willkürlicher Anordnung oder in Form eines regelmäßigen Musters vorgesehen sein. Die Löcher können lediglich einen Teil der Hauptfläche abdecken oder über die gesamte Hauptfläche, in der sie ausgebildet sind, verlaufen.
  • Üblicherweise sind die Löcher in einer Folge paralleler Reihen angeordnet, wobei die Löcher in einer Reihe entweder relativ zu den Löchern in einer benachbarten Reihe versetzt sind oder mit den Löchern in einer benachbarten Reihe fluchten.
  • Vorzugsweise weisen die Löcher einen geringen Querschnitt auf, wobei sie üblicherweise einen Durchmesser von weniger als 0,5 mm haben.
  • Die Ausnehmungen können auch Rillen sein. Diese Rillen sind üblicherweise in Form eines gitterähnlichen Musters vorgesehen, das nur einen Teil der Hauptfläche bedeckt oder sich über die gesamte Hauptfläche, in der sie ausgebildet sind, erstreckt. Die Breite jeder Rille ist vorzugsweise gering, üblicherweise weniger als 0,5 mm.
  • Wenn nur eine Ausnehmung vorgesehen ist, hat die Ausnehmung im allgemeinen die Form einer Rille, wobei sich wenigstens ein Teil davon in der Nähe, z.B. innerhalb 1,5 mm, von der Schneidkante oder -spitze befindet.
  • Vorzugsweise ist der Schleifkompakt mit einem Sinterkarbidauflager versehen, das mit derjenigen Hauptfläche verbondet ist, die nicht die Schneidkante oder -spitze bildet. Bei dieser Form der Erfindung ist der Schleifkompakt ein Verbundschleifkompakt.
  • Die Löcher oder Rillen erstrecken sich zu einer Tiefe in den Kompakt, die die Hälfte des Abstandes zwischen den zwei Hauptflächen oder weniger ist.
  • Der Schleifkompakt ist vorzugsweise ein Diamantschleifkompakt oder einer aus PCD, wie er auch bekannt ist. Der Diamantabrasivkompakt kann einer mit einer zweiten Phase sein, die ein Diamantlösungsmittel/-katalysator enthält und somit Temperaturen über 700ºC gegenüber empfindlich ist. Beispiele für derartige Diamantkompakte sind in der U.S.-Patentbeschreibung Nr. 3 745 623 beschrieben. Der Diamantkompakt kann auch ein solcher sein, der thermisch stabil in dem Sinne ist, daß er Temperaturen der Ordnung von 1200ºC im Vakuum oder einer nichtoxidierenden Atmosphäre standhalten kann. Beispiele derartiger Kompakte sind im Britischen Patent Nr. 2158086 und den U.S.-Patenten Nrs. 4 244 380 und 4 534 773 beschrieben. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Diamantschleifkompakt der in diesem Britischen Patent beschriebenen Art, allein oder mit Sinterkarbidauf lager verbondet.
  • Absplittern ist ein Problem, das insbesondere bei großen Schleifkompakten verstärkt auftritt, d.h. Kompakten, bei denen die die Schneidkante stellende Hauptfläche eine lineare Abmessung aufweist, beispielsweise einen Durchmesser im Falle eines scheibenförmigen Kompaktes, und zwar von wenigstens 30 mm.
  • Die Schleifkompakte der Erfindung werden hergestellt, indem der Kompakt zunächst auf herkömmliche Weise in einer Hochdruck/Hochtemperatur-Vorrichtung hergestellt wird. Der Kompakt wird aus dieser Vorrichtung entfernt und anschließend werden die Ausnehmungen in der betreffenden Fläche ausgebildet. Die Ausnehmungen können in dieser Fläche durch Laserschneiden, Funkenerosion oder dergleichen Verfahren ausgebildet werden. Somit werden die Ausnehmungen in der betreffenden Fläche zeitlich nach dem Sintern ausgebildet.
  • Die Schleifkompakte der Erfindung können in verschiedenen Anwendungsbereichen verwendet werden, doch insbesondere bei Bergbau- Meißeln und Drehbohrschneiden. Bei solchen Anwendungsbereichen können sie in der vorliegenden Form verwendet werden oder mit einem geeigneten länglichen Stift verbondet und auf diese gestützte Weise verwendet werden. Die Verwendung von Schleifkompakten in diesen Anwendungsbereichen ist bekannt.
  • Im folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Figuren 1 und 2 ist ein Schleifkompakt in Scheibenform dargestellt, der auf jeder seiner einander gegenüberliegenden Seiten Hauptflächen 10, 12 aufweist. Der Rand 14 der Fläche 10 bildet die Schleifkante. Der Kompakt weist eine Seitenfläche 16 auf. Mit der Hauptfläche 12 ist ein Sinterkarbidauflager 18 verbondet. Dieses Auflager 18 hat ebenfalls Scheibenform und eine im wesentlichen größere Masse als der Kompakt.
  • In der Fläche 10 des Kompaktes sind mehrere Rillen 20 ausgebildet. Wie Figur 1 zeigt, bilden diese Rillen 20 ein gitterähnliches Muster, das über die gesamte Fläche 10 verläuft. Die Breite 22 jeder Rille beträgt ungefähr 0,3 mm und der Abstand 24 zwischen benachbarten Rillen beträgt ungefähr 1,5 mm.
  • Wie aus Figur 2 hervorgeht, erstrecken sich die Rillen 20 von der Fläche 10 teilweise in den Kompakt, d.h. sie erstrecken sich zu einer Tiefe in den Kompakt, die die Hälfte des Abstandes zwischen den beiden Hauptflächen 10,12 oder weniger ist.
  • Figuren 3 und 4 zeigen Draufsichten gestützter Schleifkompakte ähnlich dem der Figuren 1 und 2. Gleiche Teile haben gleiche Bezugszeichen. Bei dem Ausführungsbeispiel von Figur 3 sind mehrere gleichmäßig voneinander beabstandete Rillen 20 vorgesehen, die sich über die Fläche 10 erstrecken. Bei dem Ausführungsbeispiel von Figur 4 sind die Rillen 20 in Form eines rechtwinkligen gitterähnlichen Musters vorgesehen.
  • Das Ausführungsbeispiel von Figur 5 ist ähnlich deinjenigen der Figuren 1 und 2, ausgenommen, daß die Rißbarrierenausnehmungen die Form mehrerer Löcher 26 in der Fläche 10 aufweisen. Diese Löcher 26 sind willkürlich über die Fläche 10 verteilt. Von der Fläche 10 erstrecken sich die Löcher teilweise nur in den Kompakt. Üblicherweise haben die Löcher einen Durchmesser von ungefähr 0,3 mm und der Abstand zwischen benachbarten Löchern beträgt generell nicht weniger als 1,5 mm.
  • Die Ausführungsbeispiele der Figuren 6 und 7 sind ähnlich dem von Figur 5 und gleiche Teile haben gleiche Bezugszeichen. Die Löcher in dem Ausführungsbeispiel von Figur 6 sind in einer Folge von parallelen Reihen angeordnet, wobei die Löcher in einer Reihe mit den Löchern einer benachbarten Reihe fluchten. Der Abstand 28 zwischen benachbarten Reihen liegt üblicherweise in der Ordnung von 1,5 mm. In dem Ausführungsbeispiel von Figur 7 sind die Löcher wieder in Form einer Folge paralleler Reihen vorgesehen, wobei jedoch die Löcher in einer Reihe relativ zu den Löchern in einer benachbarten Reihe versetzt sind. Der Abstand zwischen benachbarten Reihen liegt ebenfalls in der Ordnung von 1,5 mm.
  • Figur 8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verbundschleifkompaktes, bei dem die Rißbarrierenausnehmungen die Form mehrerer in der Fläche 10 des Kompaktes ausgebildeter bogenförmiger Rillen 30 aufweisen. Diese bogenförmigen Rillen sind gleichmäßig voneinander beabstandet und erstrecken sich über einen Teil der Fläche 10. Jede Rille weist eine Breite 32 von ungefähr 0,3 mm auf und der Abstand 34 zwischen benachbarten Rillen beträgt ungefähr 1,5 mm. Bei einer alternativen Form dieses Ausführungsbeispiels ist lediglich eine Rille vorgesehen. Diese Rille ist die Rille 36.
  • Bei jedem der vorstehenden Ausführungsbeispiele wurden die Verbundkompakte zunächst durch Verfahren hergestellt, wie sie nach dem Stand der Technik bekannt und in den verschiedenen oben beschriebenen Patenten dargestellt sind. Danach wurden in der betreffenden Fläche des Kompaktes die Rillen oder Löcher durch Laserschneiden ausgebildet.

Claims (16)

1. Schleifkompakt, mit Hauptflächen (10,12) auf jeder seiner einander gegenüberliegenden Seiten, wobei eine der Hauptflächen (10) eine Schneidkante oder -spitze (14) bildet, und wenigstens einer in der Fläche (10), die die Schneidkante oder -spitze bildet, ausgebildete Ausnehmung (20,26), die keine Feststoffe enthält, wobei sich die Ausnehmung oder die Ausnehmungen (20,26) zu einer Tiefe von ungefähr der Hälfte des Abstandes zwischen den Hauptflächen (10,12) oder weniger in den Kompakt erstrecken.
2. Schleifkompakt nach Anspruch 1, bei dem mehrere voneinander beabstandete Ausnehmungen (20,26) in der Fläche (10) des Kompaktes, die die Schneidkante oder -spitze bildet, ausgebildet sind.
3. Schleifkompakt nach Anspruch 2, bei dem die Ausnehmungen Löcher (26) sind.
4. Schleifkompakt nach Anspruch 3, bei dem die Löcher (26) in einer willkürlichen Anordnung vorgesehen sind, die wenigstens einen Teil der Hauptfläche (10), in der sie ausgebildet sind, abdeckt.
5. Schleifkompakt nach Anspruch 3, bei dem die Löcher (26) in Form eines regelmäßigen Musters vorgesehen sind, das wenigstens einen Teil der Hauptfläche (10), in der sie ausgebildet sind, abdeckt.
6. Schleifkompakt nach Anspruch 5, bei dem die Löcher (26) in einer Folge paralleler Reihen angeordnet sind, wobei die Löcher in einer Reihe relativ zu den Löchern in einer benachbarten Reihe versetzt sind.
7. Schleifkompakt nach Anspruch 5, bei dem die Löcher (26) in einer Folge paralleler Reihen angeordnet sind, wobei die Löcher in einer Reihe mit den Löchern in einer benachbarten Reihe fluchten.
8. Schleifkompakt nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei dem der Durchmesser jedes Loches (26) geringer als 0,5 mm ist.
9. Schleifkompakt nach Anspruch 2, bei dem die Ausnehmungen Rillen (20) sind.
10. Schleifkompakt nach Anspruch 9, bei dem die Rillen (20) in einem gitterähnlichen Muster vorgesehen sind, das wenigstens einen Teil der Hauptfläche (10) abdeckt.
11. Schleifkompakt nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, bei dem die Breite (22,32) jeder Rille (20) geringer als 0,5 mm ist.
12. Schleifkompakt nach Anspruch 1, bei dem die Ausnehmung eine einzige Rille (36) ist, wobei sich wenigstens ein Teil davon in der Nähe der Schneidkante oder -spitze (14) befindet.
13. Schleifkompakt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der ein Diamantschleifkompakt ist.
14. Schleifkompakt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der mit einem Sinterkarbidauflager (18) versehen ist, das mit der Hauptfläche (12) verbondet ist, die nicht die Schneidkante oder -spitze bildet.
15. Verfahren zur Herstellung eines Schleifkompaktes nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit den Schritten: Schaffen eines Schleifkompaktes mit Hauptflächen (10,12) auf jeder seiner einander gegenüberliegenden Seiten, wobei eine der Hauptflächen (10) eine Schneidkante oder -spitze (14) bildet, und Ausbilden wenigstens einer Ausnehmung (20,26) in der Fläche (10) des Kompaktes, die die Schneidkante oder - spitze (14) bildet, wobei sich die Ausnehmung oder die Ausnehmungen (20,26) zu einer Tiefe in den Kompakt erstrecken, die ungefähr die Hälfte des Abstandes zwischen den Hauptflächen (10,12) oder weniger ist.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Ausnehmung oder die Ausnehmungen (20,26) in dem Kompakt durch Laserschneiden, Funkenerosion oder dergleichen Verfahren ausgebildet werden.
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