DE6925061U

DE6925061U - GRINDING TOOL

Info

Publication number: DE6925061U
Application number: DE19696925061
Authority: DE
Original assignee: Barnes Drill Co
Current assignee: Barnes Drill Co
Priority date: 1968-07-01
Filing date: 1969-06-23
Publication date: 1970-01-08
Also published as: CH494620A; DE1931960A1; SE342401B; FR2012118A1; GB1216444A

Description

PATENTANWÄLTE "^Γ PATENT LAWYERS " ^Γ

DIPL.-ING. MARTIN LICHT
DR. REINHOLD SCHMIDT
DIPL.-WIRTSCH.-ING. HANSMANN
DIPL.-PHYS. SEB. HERRMANN DIPL.-ING. MARTIN LICHT
DR. REINHOLD SCHMIDT
DIPL.-WIRTSCH.-ING. HANSMANN
DIPL.-PHYS. SEB. HERRMANN

MÜNCHEN 2
THERESIENSTRASSE 33 MUNICH 2
THERESIENSTRASSE 33

23. Juni 1969June 23, 1969

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BARNES DRILL CO. ROCKPORD,ILLINOIS CHESTNUT STREET 8ik V.St.A.BARNES DRILL CO. ROCKPORD, ILLINOIS CHESTNUT STREET 8ik V.St.A.

Die Erfindung befaßt sich ganz allgemein mit Schleifwerkzeugen und speziell mit der Konstruktion von Honsteinen, Schleifscheiben, abrasiven Abschneidrädern oder -scheiben und dergleichen, wobei insbesondere auf die Formgebung, Zusammensetzung und Anordnung der bei diesen Werkzeugen ver-O wendeten abrasiven Elemente bezug genommen wird. Das typische übliche Schleifwerkzeug weist einen Körper aus Grundmaterial oder Einbettungsmaterial auf, der gemäß dem jeweiligen auszuführenden SchleifVorgang geformt ist, wobei abrasive Körner oder Kies in dem Grundmaterial verteilt sind und von ihm zusammengehalten werden, so daß auf wenigstens einer Seite des Körpers eine abnutzbare, abrasive Fläche geschaffen wird. Die üblichen abrasiven Granulate können entweder natürliche oder synthetische Materialien sein und Siliziumkarbide, Aluminiumoxyde (beide in natürlicher und synthetischer Form), Borkarbide, Granatstein, Kiesel und Diamant enthalten, wobei letzterer ziemlich teuer ist und hauptsäohlioh inThe invention is generally concerned with grinding tools and specifically with the construction of honing stones, Grinding wheels, abrasive cutting wheels or cutting wheels and the like, reference being made in particular to the shape, composition and arrangement of the abrasive elements used in these tools. The typical Conventional grinding tool has a body made of base material or embedding material, which is shaped according to the respective grinding process to be carried out, whereby abrasive Grains or gravel are distributed in the base material and held together by him so that on at least one Side of the body creating a wear-resistant, abrasive surface. The usual abrasive granules can either natural or synthetic materials and silicon carbides, aluminum oxides (both natural and synthetic Form), boron carbide, garnet stone, pebbles and diamond, the latter being quite expensive and mainly in

Splitter- oder Staubform für spezielle Anwendungsfälle benutzt wird.Splinter or dust form for special applications is used.

Venn Körner aus solchem Material vollständig vermischt werden, so entsteht ein verhältnismässig hartes, verschleißfähiges Grund- oder Einbettungsmaterial, wobei die Arbeitsfläche des Steins oder der Scheibe eine große Zahl Kiesel aufweist, die in das Grundmaterial eingebettet sind und teilweise sichtbar sind, so daß sie mit einem Werkstück in Schleifkontakt gebracht werden können. Während des Schleifkontakte mit dem Werkstück schleift jedes freiliegende Teilchen das ' Werkstück ab und verbraucht sich dabei selbst, und zwar entweder durch allmählichJn Verschleiß, durch Bruch, wodurch neue Schleifoberflächen freigelegt werden, oder durch Losbrechen von dem Grundmaterial und Abgehen von dem Werkzeug, sobald der Anteil des Teilchens mit dem es in dem Grundmaterial eingebettet oder mit dem Grundmaterial verbunden ist, zum Festhalten des Teilchens nicht mehr ausreicht, wobei ein derartiges Losbrechen als "Abschälen" bekannt ist. Zu diesem Zeitpunkt wird der Oberflächenteil des Grundmaterials abgetragen, wodurch fortschreitend neue Kieselschichten freigelegt werden, die mit dem Werkstück in Berührung kommen. Es ist natürlich einzusehen, daß die Verschleiß- und Abriebeigensohaften eines bestimmten Steins oder einer bestimmten Scheibe von Art und Größe der Körner abhängen, ferner von der Natur des GrundmateriaIs sowie dem Druck, mit dem das Werkzeug gegen das Werkstück gepreßt wird, wobei alle diese Faktoren bei der Auswahl eines Werkzeugs für eine vorliegende Arbeit in Betracht gezogen werden müssen.Venn grains of such material completely mixed the result is a relatively hard, wear-resistant base or embedding material, with the work surface of the stone or disc has a large number of pebbles embedded in the base material and partially are visible so that they can be brought into sliding contact with a workpiece. During the sliding contacts with the workpiece, each exposed particle abrades the 'workpiece and consumes itself in the process, either through gradual wear and tear, through breakage, creating new ones Abrasive surfaces are exposed, or by breaking away from the base material and stripping the tool as soon as the Proportion of the particle with which it is embedded in the base material or connected to the base material for holding of the particle is no longer sufficient, such breakaway being known as "peeling". At this time the surface part of the base material is removed, which gradually exposes new layers of pebble, that come into contact with the workpiece. It is of course to be understood that the wear and tear properties of one A certain stone or a certain disc depend on the type and size of the grains, and also on the nature of the basic material as well as the pressure with which the tool is pressed against the workpiece, all of these factors in choosing one Tool must be considered for a present work.

Aufgrund der Schwankungen in der Anzahl der zu einer beliebigen Zeit freiliegenden Kiesel,der veränderlichen Halterung des Kiesels in dem Grundmaterial und der veränderlichen Abrieboder Sohleifeigenschaft der einzelnen Kiesel ist ganz allgemein ein Mangel an Konsistenz zu verzeichnen und damit auch eineDue to the fluctuations in the number of pebbles exposed at any given time, the variable retention of the pebble in the base material and the variable abrasion or sole properties of the individual pebbles, a lack of consistency is generally recorded and therefore also a lack of consistency

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mangelhafte Vorherbestimmung in bezug auf die genaue Sohleifwirkung eines Werkzeugs in einem beliebigen Augenbliok während eines Schleifprozesses. Dazu kommt, daß die Verschleiß- oder Abriebgeschwindigkeit aufgrund des Absohälens der Kiesel, bevor das Abschleifvermögen der Kiesel vollständig ausgenutzt worden ist, verhältnismässig schnell ist, und daß die während des Schleifens erzeugte Wärme weitgehend innerhalb der Arbeitsoberfläche des Werkzeugs verbleibt, und zwar aufgrund der Isoliereigenschaften des Grundmaterials. Daduvoh wird oft eine kontinuierliche Spülung der Arbeitsfläche mit einem Kühlmittel während starker Sohleifarbeiten erforderlioh, um die Aufheizung der Arbeitsfläche und des Werkzeugs zu verringern. Trotz dieser und anderer Naohteile sind die Schleifwerkzeuge des Kies- oder Sandtyps praktisoh die am meisten angebotenen Werkzeuge dieser Art und werden weitverbreitet benutzt.inadequate prediction as to the exact grinding action of a tool at any moment during a grinding process. In addition, the wear or Abrasion speed due to the pebbles peeling off before the abrading ability of the pebbles has been fully exploited, is relatively fast, and that the during the The heat generated by grinding remains largely within the working surface of the tool due to the insulating properties of the base material. Daduvoh often becomes one Continuous flushing of the work surface with a coolant is necessary during heavy floor work in order to reduce the heating of the work surface and the tool. Despite these and other minor parts, the gravel or sand type grinding tools are practically the most widely offered Tools of this type and are widely used.

Die Erfindung hat eich zur Aufgabe gemacht ein wesentlich verbessertes Sohlelfwerkzeug zu schaffen, dessen Abrieb- und Verschleißeigenschaften verträglicher sind als bei den bekannten Werkzeugen, daß des weiteren sowohl im rauhen Schleifbetrieb als auch beim Feinschleifen in Endbearbeitungsprozessen höchst wirksam ist, mit dem aber auch abzuschleifendes Material bei vergleichbaren Geschwindigkeiten mit geringeren Arbeitsdrücken entfernt werden kann, wodurch sowohl eine Verminderung der Wärmeentwicklung und Verformung des Werkstücks als auch des den Bearbeitungsvorgang begleitenden Geräusches möglich ist, und daß schließlich einen größeren Wirkungsgrad bei der Fortleitung der Wärme von dem Werkstück und der Schleiffläche während des Schleifvorgänge aufweist. Darüberhinaus werden in den Fällen, in denen hohe Drehgeschwindigkeiten des Werkzeugs Probleme möglicher Zerstörung des Schleifmaterials auswerfen, die abrasiven Elemente selbst als wirksame Verstärkungselemente benutzt, wodurch keine besondere Verstärkung notwendig wird. Die Erfindung bringt also auf dem Gebiete des Schleifens von Werkstücken einen erheblichen Fortschritt.The invention has made an essential task to create improved soleplate tool, the abrasion and wear properties of which are more compatible than the known tools, that furthermore both in rough grinding operations and during fine grinding in finishing processes is highly effective, but with which material to be abraded can also be removed at comparable speeds with lower working pressures, thereby both a reduction the heat development and deformation of the workpiece as well as the noise accompanying the machining process is possible, and that ultimately greater efficiency in dissipating heat from the workpiece and the grinding surface during of the grinding process. In addition, in the cases in which high speeds of rotation of the tool pose problems of possible destruction of the abrasive material, the abrasive Elements themselves are used as effective reinforcing elements, whereby no special reinforcement is necessary. The invention brings thus a considerable advance in the field of grinding workpieces.

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Die oben genannten Merkmale und Eigenschaften des Erfindungsgegenstandes werden mit einemiferkzeug erreicht, das einen geformten und verhältnismässig steifen Körper aus verschleißfähigem Qrund- oder Einbettungsmaterial aufweist, bei dem wenigstens eine Arbeitsfläche mit dem abzuschleifenden Werkstück in Berührung steht und Abschleif- oder Abriebelemente in Form von länglichen Fasern eines ausgewählten Hartmaterials in dem Körper angeordnet sind und sich quer zur Arbeitsoberfläche erstrecken, wobei die Enden der Fasern an der Arbeitsoberfläche freiliegen, um mit dem Werkstück in Abriebberührung zu kommen. D_er Rest jeder Faser erstreckt sich durch den Körper nach innen und ist in dem Körper fest verankert, um die abrasiven Enden gegen Verbiegen und vorzeitiges Abbrechen während des SchielfVorgangs zu versteifen und abzustützen. Zur Erzielung einer optimalen Schleifkonsistenz und -Wirksamkeit sind die Fasern mit Abstand eng nebeneinander in dem Grundmaterial angeordnet, so daß ein in etwa einheitliches Muster der offenen Enden geschaffen und aufrechterhalten wird, und zwar sowohl zu Beginn des Schleifvorgangs als auch während des Verschleißens des Schlagwerkzeugs. Des weiteren sind alle Fasern so ausgerichtet, daß sie von der Arbeitsfläche des Werkzeugs vorzugsweise im wesentlichen parallel zueinander nach innen ragen. Schließlich wird erfindungsgemäß der Vorschlag gemacht, die Fasern in bezug auf die Richtung der Werkzeugbewegung zu neigen, um dadurch die Form der dem Werkstück ausgesetzten Stirnabschliffoberflächen zu variieren und es damit zu ermöglichen, die mit Fasern gegebener Größe und Form erzielbaren Schleifeigenschaften zu verändern.The above-mentioned features and properties of the subject matter of the invention are achieved with a tool that has a shaped and relatively rigid body made of wearable round or embedding material, in which at least one working surface is in contact with the workpiece to be abraded and abrasive or abrasive elements in the form of elongated fibers of a selected hard material are disposed in the body and extend across the working surface with the ends of the fibers exposed on the working surface to come into abrasive contact with the workpiece. D _e r remainder of each fiber extends through the body to the inside and is firmly anchored in the body to stiffen the abrasive member against bending and premature termination during the SchielfVorgangs and support. For optimal sanding consistency and effectiveness, the fibers are closely spaced in the base material to create and maintain an approximately uniform pattern of open ends both at the start of the sanding process and as the impact tool wears. Furthermore, all of the fibers are oriented in such a way that they project inwardly from the working surface of the tool, preferably essentially parallel to one another. Finally, according to the invention, the proposal is made to incline the fibers in relation to the direction of the tool movement in order to thereby vary the shape of the end bevel surfaces exposed to the workpiece and thus to make it possible to change the grinding properties that can be achieved with fibers of a given size and shape.

AusfUhrungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung, auf die sich die folgende Beschreibung bezieht, schematisch dargestellt. In der Zeichnung zeigen:AusfUhrungsbeispiele the subject of the invention are in Drawing, to which the following description refers, shown schematically. In the drawing show:

Fig. i eine Teilquersohnittsansicht längs einer Querebene durch eine Honvorrichtung, die mit neuartigen Honsteinen ausgestattet ist, wobei der Schnitt im wesentlichen längs der Linie1 shows a partial cross-sectional view along a transverse plane through a honing device which is equipped with novel honing stones, the section being essentially along the line

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1-1 In Figur 2 vorgenommen ist, und die Honvorrichtung in vergrößertem Maßstab mit der Wandung einer in einem Werkstück befindlichen Bohrung in BetriebsberUhrung steht,1-1 is made in Figure 2, and the honing device in on an enlarged scale is in operational contact with the wall of a bore in a workpiece,

Fig. 2 eine Teilseitenansicht der Honvorrichtung von Figur 1, zusammen mit einem Teil ihres Trag- und Antriebsmechanismus, wobei Teile der Honvorrichtung und des zugehörigen Werkstücke im Schnitt gezeigt sind,FIG. 2 is a partial side view of the honing device of FIG Figure 1, together with part of its support and drive mechanism, with parts of the honing device and the associated Workpieces are shown in section,

Fig. 3 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines der Honsteine,3 is an enlarged perspective view of one of the Honing stones,

Fig. k eine sehr stark vergrößerte Querschnittsansicht längs der Linie IV-IV in Figur 3, aus der die Querschnittsform und gegenseitige Lage der abrasiven Elemente in dem Stein ersichtlich sind,FIG. K shows a very greatly enlarged cross-sectional view along the line IV-IV in FIG. 3, from which the cross-sectional shape and mutual position of the abrasive elements in the stone can be seen,

Fig. 5 eine vervielfachte Teilquerschnittsansicht längs der Linie V-V in Figur 4, also in Längsrichtung der abrasiven ElementeFIG. 5 is a magnified partial cross-sectional view taken along FIG Line V-V in Figure 4, that is, in the longitudinal direction of the abrasive elements

Fig. 6 eine Teilseitenansicht eines Honsteines, gemäß einer anderen Faseranordnung in dem Stein, wobei die Fasern in einem etwas übertriebenen Abstand dargestellt sind,Fig. 6 is a partial side view of a honing stone, according to another fiber arrangement in the stone, the fibers in a a somewhat exaggerated distance is shown,

Fig. 7 eine Stirnansicht einer weiteren Ausführungsform des Honsteines mit einer weiteren anderen Faseranordnung,7 shows an end view of a further embodiment of the honing stone with a further different fiber arrangement,

Fig. 8 eine vergrößerte Teildraufsicht, aus der die Form der Stirnoberfläche der in den Figuren 6 und 7 gezeigten Fasern ersichtlich ist,Fig. 8 is an enlarged partial plan view showing the shape of the Front surface of the fibers shown in Figures 6 and 7 can be seen,

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht eines Schleifrades bei dem die Faserenden an seiner Umfangsoberflache freiliegen,9 is a perspective view of a grinding wheel in which the fiber ends are exposed on its peripheral surface;

Fig. 10 eine Teilstirnansicht des in Figur 9 gezeigten Rades in einem größeren Maßstab undFig. 10 is a partial front view of the wheel shown in Fig. 9 on a larger scale and

Fig. 11 eine der Figur 9 ähnliche Ansicht eines Rades, dessen Faserenden an der Radseiten- oder Radstirnfläche freigelegt sind.11 shows a view similar to FIG. 9 of a wheel, the fiber ends of which are on the wheel side or wheel end face are exposed.

Die Erfindung wird also anhand von Honstäben oder Honst einen 10 (Figuren 1-8) und anhand von Schleifrädern 11 und 12 (Figuren 9-11) beschrieben, wobei diese Beispiele die verschiedenen Typen von Schleifwerkzeugen verkörpern sollen, bei denen der Erfindungsgegenstand verwendet werden kann. Es ist bekannt, daß bei dem typischen Honvorgang ein Satz Honsteine benutzt wird, die in Abstand rund um einen Werkzeugkörper 13 (Figuren 1 und 2) angeordnet sind und fortschreitend nach außen in eine etwa zylindrische Innenwand 14 eines Werkstücks 13 hineinbewegt werden, während der Werkzeugkörper gleichzeitig gedreht und in dem Werkstück in Längerichtung hin- und herbewegt wild. Dadurch bleibt die äuBere Arbeitsfläche 17 jedes Steins 10 mit der Wand 14 unter einem gewählten Hondruck in Berührung, so daß die Wand abgeschliffen und fertig bearbeitet wird. Zur gleichen Zeit wird die Arbeitsfläche 17 abgetragen, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die sich aus den Eigenschaften des WerkstUckmateriaIs und der Werkzeugmaterialien sowie aus der Art und Weise ergibt, wie das Werkzeug auf dem Werkstück arbeitet, wozu der Arbeitsdruck und die Geschwindigkeit der Relativbewegung gegenüber der Wand gehören.The invention is thus based on honing bars or honing a 10 (FIGS. 1-8) and using grinding wheels 11 and 12 (Figures 9-11), these examples being the intended to embody various types of abrasive tools with which the subject invention may be used. It is known that in the typical honing process, a set of honing stones is used which are spaced around a tool body 13 (FIGS. 1 and 2) and progressively outward into an approximately cylindrical inner wall 14 of a workpiece 13 can be moved into it, while the tool body is simultaneously rotated and wildly moved back and forth in the workpiece in the longitudinal direction. This leaves the outer one Work surface 17 of each stone 10 with the wall 14 under one selected honing pressure in contact, so that the wall is sanded and finished. At the same time, the work surface 17 is removed, at a speed that from the properties of the workpiece material and the Tool materials as well as from the way in which the tool works on the workpiece, what the working pressure is for and the speed of the relative movement with respect to the wall.

Die hier gezeigten Honsteine 10 besitzen einen etwa rechteckigen Querschnitt und haben langgestreckte, im allgemeinen flache Arbeitsflächen 17, die vorzugsweise mit einer leichten Querkrümmung versehen sind, so daß sie sich leichter an die Krümmung der Arbeitsoberfläche anpassen können, wobei jede Fläche der einzelnen Steine eine Rotationsfläche ist, und Teil eines gemeinsamen Zylinders. Die Innenfläche oder Rückseite 18 jedes Steins ist flach wie auch die Seiten 19 und die Stirnflächen 20, und jeder Stein ist in typischer Weise auf einem nicht dargestellten Träger aus einem verhältnismässigThe honing stones 10 shown here have an approximately rectangular cross-section and have elongated, generally flat working surfaces 17, preferably with a slight transverse curvature are provided so that they can more easily adapt to the curvature of the work surface, whereby each surface of the individual stones is a surface of revolution and part of a common cylinder. The inner surface or backside 18 of each stone is flat as are the sides 19 and the End faces 20, and each stone is typically on a carrier, not shown, of a relatively

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weichen Metall oder Plastikmaterial gelagert, der die verschiedensten Formen haben kann, wie dies in diesem Zweig der Technik bekannt ist.soft metal or plastic material stored, which can have the most varied of shapes, such as this in this branch of Technology is known.

Wie den Figuren 1 und 2 entnommen werden kann, sind vier Steine mit einheitlichem Abstand rund um den Honkörper 13 angeordnet und werden in ihm in Längsschlitzen geführt, wobei die Rückseiten 18 der Steine mit Mitnehmern 21 in Berührung stehen, die mit abgeschrägten, auf konischen Nocken 22 laufenden Oberflächen versehen sind. Die Nocken 22 werden auf einer Stange 23 getragen, die sich durch eine Hohlwelle 2k nach oben erstreckt. Die Hohlwelle 2k ist bei 25 durch einen Stift mit dem Honkörper verbunden und am anderen Ende bei 27 mit dem Drehantrieb und dem hin- und hergehenden Kopf 28 der Maschine gekuppelt. Bei dieser Anordnung wird die Honvorrichtung entlang der Werkstückbohrung hin- und herbewegt und gleichzeitig gedreht, während die Stange 23 fortschreitend mit einer gewählten Geschwindigkeit innerhalb der Welle 2k nach unten geschoben wird, um die Steine fortschreitend bezogen auf den Honkörper nach außen zu drücken, wodurch der verlangte Abschleifdruck auf der Bearbeitungsfläche aufrechterhalten bleibt, wenn die Wand Ik abgetragen wird und sich die Bohrung erweitert.As can be seen from Figures 1 and 2, four stones are uniformly spaced around the honing body 13 and are guided in it in longitudinal slots, the rear sides 18 of the stones are in contact with drivers 21 with beveled, conical cams 22 running surfaces are provided. The cams 22 are carried on a rod 23 which extends upward through a hollow shaft 2k. The hollow shaft 2k is connected at 25 by a pin to the honing body and at the other end at 27 is coupled to the rotary drive and the reciprocating head 28 of the machine. With this arrangement, the honing device is moved back and forth along the workpiece bore and rotated at the same time, while the rod 23 is pushed progressively downwards at a selected speed within the shaft 2k in order to press the stones progressively outwards with respect to the honing body, whereby the Required grinding pressure is maintained on the working surface when the wall Ik is removed and the hole expands.

Für Abtragungsvorgänge, die auf diesem Fachgebiet als Schleifvorgänge oder abrasive Absehneidvorgänge bezeichnet werden, ist das Werkzeug eine Scheibe, wie sie in den Figuren 9 und 11 gezeigt ist. Diese Scheibe besitzt eine Umfangsoberflache 29 von kreisrundem Querschnitt sowie gewöhnlicherweise flache Seiten- oder Stirnflächen 30, wobei in gewissen Fällen der Umfang und in anderen Fällen die Stirnflächen 30 die Arbeitsfläche darstellen, und zwar in Abhängigkeit von Art und Form des abzuschleifenden Werkstücks. Eine Mittelbohrung 31 dient in der Soheibe zur Aufnahme einer nicht dargestellten Antriebswelle, mit der das Werkzeug gedreht wird, wenn das Werkstliok sich relativ zu ihm bewegt, wobei eine Arbeitsfläche mit dem WerkstückFor ablation processes that are classified as If grinding processes or abrasive cutting processes are designated, the tool is a disk, as shown in FIG. 9 and 11 is shown. This disk has a circumferential surface 29 of circular cross-section as well as usually flat side or end faces 30, in certain cases the circumference and in other cases the end faces 30 represent the working surface, depending on the type and shape of the workpiece to be abraded. A central bore 31 is used in the sole plate to accommodate a drive shaft, not shown, with which the tool is rotated when the workpiece is turned moved relative to him, with a work surface with the workpiece

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in Berührung steht. Die Scheibe 11 bildet ein Schleifrad,is in contact. The disc 11 forms a grinding wheel, bei dem mit dem Umfang 29 geschliffen wird,während die Scheibein which the circumference 29 is ground, while the disc 12 ein Rad ist, das sich zur Stirnbearbeitung eignet.12 is a wheel suitable for face machining.

Wie bereits erwähnt wurde, weist ein gewöhnliches Schleifwerkzeug in typischer Weise ein Granulat abrasiver Teilchen, beispielsweise Aluminiumoxyd- oder Siliziumkarbidkörner auf, die von einem Grundmaterial oder Einbettungsmaterial, beispielsweise Steinzeug, Silikat, Schellack, Gummi oder Kunstharzmaterialien zusammengehalten werden, wobei für eine jeweilige auszuführende Arbeit abrasives Korn mit einer gewählten Größe ' und ein Grundmaterial mit einer gewählten Härte und Festigkeit verwendet werden. Die abrasiven Körner werden so gleichmässig wie möglich in dem ganzen Stein oder dem ganzen Rad verteilt, so daß die Arbeitsoberfläche aus freiliegenden Körnern besteht, die in dem Grundmaterial eingebettet sind und die mit dem Werkstück in Reibungsberührung kommen, sobald das Werkzeug gegen die Arbeitsoberfläche gedrückt und relativ zu ihr bewegt wird.As already mentioned, an ordinary grinding tool typically has a granulate of abrasive particles, for example aluminum oxide or silicon carbide grains, which are held together by a base material or embedding material, for example stoneware, silicate, shellac, rubber or synthetic resin materials, with each work to be performed abrasive grain with a selected size and a base material with a selected hardness and strength be used. The abrasive grains are distributed as evenly as possible in the whole stone or the whole wheel, so that the working surface consists of exposed grains which are embedded in the base material and which are attached to the Workpiece come into frictional contact as soon as the tool is pressed against the work surface and moved relative to it.

Während des Abschleifens mit irgendeinem solchen Werkzeug reibt jedes freiliegende Korn auf der Arbeitsfläche und schneidet sich in diese Fläche ein oder ve r kr atzt sie in einem Maße, das ζ*\ in erster Linie von der Schärfe und Härte sowie Größe desDuring abrading with any such tool rubs each exposed particle on the work surface and cuts into this surface or they ve r kr etched to an extent that the ζ * \ primarily by the sharpness and hardness as well as the size of the

Korns und von dem Schleifdruck abhängt, der auf das Werkstück ausgeübt wird. Gleichzeitig verschleißen die aktiven Körner selbst, wobei sie manchmal brechen und dadurch neue Schneidkanten freilegen, eventuell auch aus dem Grundmaterial herausbrechen, wobei erwünscht ist, daß dies nur dann erfolgt, nachdem dar größte Teil des Korns die ihm aufgetragene Schleifarbeit erfüllt hat und im wesentlichen abgeschliffen ist. Andererseits geschieht das Ausbrechen des Korns manchmal auch vorzeitig, wenn die Verbindung zwisohen dem Korn und dem Grundmaterial versagt. Ein derartiger Fall kann sich infolge eines zu starken Schleifdruckes ergeben, duroh den Körner aus dem Grundmaterial herausgerissen und herausgezogen werden, oder vielleicht aufgrundGrain and the grinding pressure on the workpiece is exercised. At the same time, the active grains themselves wear out, sometimes breaking and creating new cutting edges uncover, possibly also break out of the base material, whereby it is desirable that this only takes place after it Most of the grain has completed the grinding work that was assigned to it and is essentially abraded. on the other hand Sometimes the grain breaks out prematurely if the connection between the grain and the base material fails. Such a case may arise as a result of excessive grinding pressure by tearing and pulling the grain out of the base material, or perhaps due to

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einer zu starken Erwärmung der Körner und des benachbarten Grundmaterials oder möglicherweise infolge einer fehlerhaften Bindung zwischen den Körnern und dem Grundmaterial. In jedem P_all wird die auf das Teilchen einwirkende Zugkraft größer als die Haltekraft der Bindung, wenn das Teilchen verschleißt und sich verkleinert. Natürlich wird auch das Grundmaterial abgetragen, so daß neue Teilchen freigelegt werden und sich die abrasive Arbeitsfläche in dem Maße erneuert, wie sich das Werkzeug abnutzt.excessive heating of the grains and the adjacent base material or possibly due to a defective bond between the grains and the base material. In each P _a ll acting on the particles tensile force is greater than the holding force of the bond when the particle wears and decreases. Of course, the base material is also removed so that new particles are exposed and the abrasive work surface is renewed as the tool wears out.

Erfindungsgemäß haben die abrasiven Elemente oder Schleifelemente der verbesserten Werkzeuge iO, Ii und 12 die Form von langgestreckten Fasern oder Fäden, die sich aus hartem, abrasiven Material zusammensetzen, und sie haben eine im wesentlichen einheitliche Querschnittsdicke und sind in einem festen und verhältnismäßig steifen Grundmaterial so eingebettet, daß die Faserenden sich an der Arbeitsfläche des Werkzeugs befinden, so daß sie mit der Werkstückoberfläche in Berührung gebracht werden können, während der restliche Teil der Fasern sich nach innen in das Grundmaterial hineinerstreckt, und zwar quer zu der Arbeitsfläche, und gegen Verbiegen, Abbrechen oder Ausreißen aus dem Werkzeug sicher verankert und verklammert ist. Obgleich eine zufällige Anordnung zerstückelter Fasern ein Schleifwerkzeug ergibt, das für gewisse Anwendungsfälle zufriedenstellend arbeitet, werden ein optimaler Schleifvorgang und Verträglichkeit des Schleifbetriebs erreicht, indem die Fasern in dem Werkzeug so angeordnet werden, daß ihre Abschleifenden an der Arbeitsfläche einen einheitlichen Abstand voneinander aufweisen, wobei jede Faser sich unter einem gewählten Winkel in bezug auf die Arbeitsfläche nach innen erstreckt und im allgemeinen parallel zu den anderen Fasern liegt. Dadurch wird ein Muster aus Abschleifelementen geschaffen, das in allen Ebenen innerhalb des Werkzeugs im wesentlichen einheitlich ist.According to the invention, the abrasive elements or grinding elements of the improved tools iO, Ii and 12 are in the form of elongated fibers or filaments which are composed of hard, abrasive material, and they have an essentially one uniform cross-sectional thickness and are embedded in a solid and relatively rigid base material in such a way that that the fiber ends are on the working surface of the tool so that they are in contact with the workpiece surface can be brought while the remainder of the fibers extend inwardly into the base material, and transversely to the work surface, and against bending, breaking off or tearing from the tool is securely anchored and clamped. Though a random arrangement more fragmented Fibers that result in a grinding tool that works satisfactorily for certain applications become an optimal grinding process and compatibility of the grinding operation achieved by the fibers are positioned in the tool so that their abrasive ends are uniformly spaced on the work surface from one another, with each fiber extending inwardly at a selected angle with respect to the working surface extends and is generally parallel to the other fibers. This creates a pattern of abrasive elements, which is essentially uniform in all levels within the tool.

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Es wurde gezeigt, daß durch Verwendung von ausgewählten, sehr harten, abrasiven Materialien in Faserform und durch Verankerung dieser Fasern in einer räumlichen Anordnung innerhalb eines festen Grundmaterials, um Verbiegung zu verhindern, ein Werkzeug entsteht, das eine außerordentlich hohe Schleifwirkung entfaltet, und zwar offensichtlich aufgrund der verbesserten Halterung der verankerten abrasiven Elemente innerhalb des Werkzeugs. Das eingestellte Muster aus abrasiven Elementen und die verstärkte Konsistenz jedes einzelnen Elements tragen dazu bei, das Werkzeug auf allen Abschleifebenen einwandfrei zu machen. Mit den parallelen, nach ' innen laufenden Elementen, die in einer Reihe oder einem Muster angeordnet sind, werden noch eine Reihe anderer Vorteile erzielt. Darunter fallen die sehr stark verbesserte Wärmeableitung von der WerkstUckfläche durch die von den Schleifelementen gebildeten, ununterbrochenen Pfade. Einen anderen Vorteil bildet die Verstärkung oder Versteifung des Grundmaterials durch die abrasiven Elemente selbst, wodurch die Notwendigkeit einer speziellen Tuch- oder Faserverstärkuog bei hohen Werkzeugdrehzahlen entfällt. Diese und andere Vorteile stellen gegenüber den zur Zeit erhältlichen, bekannten Werkzeugen ganz erhebliche Verbesserungen dar.It has been shown that by using selected, very hard, abrasive materials in fiber form and by anchoring these fibers in a spatial arrangement within a solid base material to prevent bending, the result is a tool that develops an extraordinarily high grinding effect, obviously due to the improved retention of the anchored abrasive elements within the tool. The set pattern off abrasive elements and the reinforced consistency of each individual element help keep the tool on all abrading levels to do flawlessly. With the parallel, inwardly running elements in a row or pattern are arranged, a number of other advantages are achieved. This includes the greatly improved heat dissipation from the workpiece surface through that of the grinding elements formed, uninterrupted paths. Another advantage is the reinforcement or stiffening of the base material through the abrasive elements themselves, eliminating the need for special cloth or fiber reinforcement not applicable at high tool speeds. These and other advantages over those currently available, known Tools represent significant improvements.

Wie aus den Figuren 4 und 5 entnommen werden kann, besitzt der beispielsweise gezeigte Honstein 10 die gewöhnliche Form und ist aus einer großen Zahl Längsreihen oder Längsschiohten aus parallelen abrasiven Fasern 33 aufgebaut, wobei jede hier einen kreisrunden Querschnitt besitzt und ie allgemeinen senkrecht zu der Arbeitsfläche 17 liegt, wobei die Querkrümmung vernachlässigt wird, sowie parallel zu den Seitenflächen 19 des Steins. Der Abstand der Fasern in jeder Längsreihe ist etwa gleich, und der Abstand zwischen den benachbarten Reihen ist ebenfalls gleioh, kann jedoch aufgrund unterschiedlicher Herstellungstechniken in der Praxis variieren. Die Ausrichtung der entsprechenden Fasern quer zu de« Stein soll As can be seen from Figures 4 and 5, the honing stone 10 shown, for example, has the usual shape and is made up of a large number of longitudinal rows or longitudinal slices of parallel abrasive fibers 33, each here having a circular cross-section and ie generally perpendicular to the work surface 17, the transverse curvature being neglected, and parallel to the side surfaces 19 of the stone. The distance between the fibers in each longitudinal row is approximately the same, and the distance between the adjacent rows is also the same, but can vary in practice due to different production techniques. The alignment of the respective fibers across de "stone shall

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vermieden werden, um dadurch quer verlaufende "leere" Streifen aus Grundmaterial auszuschalten, die inaktive Zonen quer Über den ganzen Stein bilden würden. Somit sind die Faserschichten in üblicher Weise in Längsrichtung gestaffelt.can be avoided in order to eliminate transversely running "empty" strips of base material, the inactive zones across the whole stone. So they are Fiber layers staggered in the usual way in the longitudinal direction.

Obgleich Pasern 33 unterschiedlicher Größe verwendet werden können, sind hier zwei Größen zu nennen, die gegenwärtig im Handel erhältlich sind und Durchmesser von 0,1 mm und 0,2 mm betreffen. Wenn also angenommen wird, daß die Figuren k und 5 Fasern zeigen, deren Durchmesser 0,1 mm beträgt, läßt sich erkennen, daß die Vergrößerung das 40 bis 50-faohe der tatsächlichen Größe ausmacht. Obgleich verschieden harte abrasive Materialien in Faserform erhältlich sind oder sein werden, ist das bevorzugte Material eine Bo-.rfaser, die gegenwärtig von den Herstellern zur Verwendung in strukturellen Verstärkungsmaterialien angeboten wird, insbesondere in der Luftfahrtindustrie. Einer der Hersteller ist die United Aircraft.Although different sizes of strands 33 can be used, there are two sizes that are currently commercially available and cover diameters of 0.1 mm and 0.2 mm. Thus, assuming that Figures k and 5 show fibers 0.1 mm in diameter, it can be seen that the magnification is 40 to 50 times the actual size. Although various hard abrasive materials are or will be available in fiber form, the preferred material is a boron fiber currently offered by manufacturers for use in structural reinforcement materials, particularly in the aerospace industry. One of the manufacturers is United Aircraft.

In einer Ausführungsform wird diese Faser durch Aufdampfen von Bor auf einen 0,013 nun dicken Wolframfaden hergestellt, der als Kern Jh in der Mitte der Faser bleibt (Figuren k und 8). Solohe Borfasern haben eine Härte, die der Diamanthärte nahekommt, (7800 Knoop-Härte bei 100 Gramm Belastung), wobei jedoch der Härtewert sich nicht genau ermitteln läßt, weil er der Diamanthärte sehr nahe kommt.In one embodiment, this fiber is produced by vapor deposition of boron on a tungsten thread 0.013 now thick, which remains as a core Jh in the middle of the fiber (Figures k and 8). Solo boron fibers have a hardness that comes close to diamond hardness (7800 Knoop hardness at 100 grams), but the hardness value cannot be determined precisely because it comes very close to diamond hardness.

Somit weist dieses gegenwärtig bevorzugte Material den anerkennten Vorteil hoher Härte und dazu die im allgemeinen regelmässige Querschnittsform und Größe auf, die für Fasern charakteristisch sind, und die, wenn sie mit Einern harten, verschleißfähigen Grundmaterial kombiniert werden, die Verschleißelemente sicher in dem Werkzeug verankern, um dadurch das neuartige, verbesserte Schleifwerkzeug zu schaffen. Der Begriff "Faser" in der hier benutzten Bedeutung soll verstanden werden als längliches, fadengMches Element von etwa einheitlichemThus, this presently preferred material has the recognized advantage of high hardness and, in addition, the generally regular cross-sectional shape and size that are common to fibers are characteristic, and which, when combined with a hard, wearable base material, anchor the wear elements securely in the tool, thereby creating the novel, improved grinding tool. The term "Fiber" as used here is to be understood as an elongated, threadlike element of approximately uniformity

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und regelmässlgem Querschnitt, das eine Länge von wenigstens etwa dem 20-fachen seiner Dicke besitzt, obgleich oft auoh sehr viel größere Längen verwendet werden. PUr konstruktive Anwendungsfälle kann von Wichtigkeit sein, daß die Eigenschaftstoleranzen, Dicke und Form der Fasern in einem eng begrenzten Bereich gehalten werden. Wenn die Fasern jedoch als abrasive Elemente benutzt werden, braucht keine genaue Qualitätskontrolle stattzufinden, so daß sich die Herstellungskosten erheblich senken lassen, wenn ziemliche Dickenschwenkungen zugelassen werden.and regular cross-section that has a length of at least about 20 times its thickness, although often auoh much longer lengths can be used. For constructive applications it can be important that the property tolerances, The thickness and shape of the fibers are kept within a narrow range. If the fibers, however are used as abrasive elements, no strict quality control needs to take place, so that the manufacturing cost can be reduced considerably if considerable thickness fluctuations are permitted.

Neben Bor können als andere mögliche Fasermaterialien mit vergleichbaren Knoop-Härtewerten verwendet werden, die im folgenden genannt sind:In addition to boron, other possible fiber materials with comparable Knoop hardness values can be used are mentioned below:

BornitridBoron nitride (nicht gemessen)(not measured) BorkarbidBoron carbide 27502750 SiliziumkarbidSilicon carbide 24802480 TitankarbidTitanium carbide 24702470 AluminiumoxydAluminum oxide 21002100 WolframkarbidTungsten carbide 18801880 Zirkoniumzirconium ü60over 60

Dazu kommen noch Titandiborid, Siliziumsubstrat-Bor und verschiedene Kombinationen der oben genannten Materialien, die alle die erfindungsgemässe Aufgabe erfüllen. Allgemein gesprochen kann gesagt werden, daß die abrasiven Eigenschaften der Materialien mit steigender Materialhärte wachsen, und daß Bor und gewisse Borverbindungen vorzugsweise für die abrasiven Fasern verwendet werden, wobei einige dieser Materialien bereits in Granulatform in den üblichen Werkzeugen benutzt werden. Brauchbare abrasive Materialien seilten eine gemessene Härte von über 1000 Khoop haben. Zähigkeit, Festigkeit und Brucheigenschaften sind ebenfalls bekannte veränderliche Größen, die die Abriebfestigkeit verschiedener Materialien beeinflussen und Faktoren darstellen, die bereits von dem Fachmann auf diesemIn addition there are titanium diboride, silicon substrate boron and various combinations of the above materials, all of which fulfill the task of the invention. Generally speaking It can be said that the abrasive properties of the materials increase with increasing material hardness, and that Boron and certain boron compounds are preferably used for the abrasive fibers, some of these materials already in granulate form can be used in the usual tools. Usable abrasive ropes have a measured hardness of over 1000 Khoop. Toughness, strength and fracture properties are also known variable quantities that affect the abrasion resistance of various materials and Factors already represented by those skilled in the art on this

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Gebiete der Technik bei der Auswahl eines abrasiven Granulatmaterials für einen bestimmten Anwendungefall berücksichtigt werden.Technical fields in the selection of an abrasive granular material must be taken into account for a specific application.

Bezüglich der Auswahl des Grundmaterials reicht der Hinweis aus, daß hierfür bekannte Materialien verwendet werden können. Zur Erreichung eines optimalen Wirkungsgrades sollte das Material zäh sein und sollte so abgetragen werden, daß die Faserenden freigehalten werden, so daß sie mit dem WerkstUok in Berührung kommen können, ohne daß ein zu starkes *·' Wegbrechen hinter den Fasern stattfindet. Außerdem sollte das Grundmaterial eine Ubermässige Biegung der Fasern, die sich mit dem Werkstück in Berührung befinden, verhindern, damit vermieden wird, daß die Fasern innerhalb des Werkzeugs abbrechen. Polyamidmaterialien und Epoxydharze, beispielsweise Epoxy-Novolac, haben sich für diese Zwecke als geeignet erwiesen. Obgleich Hochtemperaturresistenz vorteilig ist, mindern die verbesserten Wärmeleiteigenschaften der Werkzeuge die Bedeutung dieses Faktors im Gegensatz zu einigen bekannten Werkzeugen etwas.With regard to the selection of the base material, it is sufficient to point out that known materials can be used for this purpose. To achieve optimum efficiency, the material should be tough and should be removed so that the fiber ends are kept free, so that they can come by WerkstUok into contact without a too strong * · 'breaking off takes place behind the fibers. In addition, the base material should prevent excessive flexing of the fibers in contact with the workpiece in order to avoid breaking the fibers within the tool. Polyamide materials and epoxy resins, for example epoxy novolac, have proven suitable for these purposes. Although high temperature resistance is advantageous, the improved thermal conductivity of the tools somewhat diminishes the importance of this factor in contrast to some known tools.

Zur Herstellung eines Steines 10 der in den Figuren 3 und k gezeigten Art können Reihen oder Schichten aus Fasern 33 gewählter Länge in einer Form Seite an Seite zusammengeschichtet, mit Grundmaterial in flüssiger Form imprägniert und zu dem in der Zeichnung dargestellten festen Block ausgehärtet werden. Die Schichten können auf eine bekannte Weise hergestellt werden, beispielsweise durch Aufwickeln eines ununterbrochenen Faserstreifens von einer gewöhnlichen Lieferrolle auf eine Trommel, wobei der Streifen entlang der Trommel gekreuzt wird, so daß benachbarte Umläufe mit Abstand eng nebeneinandergelegt werden. Vor dem Wickeln kann der Streifen mit einem Harz ummantelt werden, und die Trommel kann mit einer Gewebeschicht abgedeckt werden, beispielsweise einem Tuch ausTo produce a stone 10 of the type shown in Figures 3 and k , rows or layers of fibers 33 of selected length can be layered together in a form side by side, impregnated with base material in liquid form and hardened to form the solid block shown in the drawing. The layers can be made in a known manner, for example by winding a continuous fiber strip from an ordinary supply roll onto a drum, the strip being crossed along the drum so that adjacent revolutions are closely spaced apart. Before winding, the strip can be coated with a resin and the drum can be covered with a layer of fabric, for example a cloth

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Glasfasern, an dem der beschichtete oder ummantelte Streifen haften bleibt und dus* demzufolge eine Abstützung bildet, die die Handhabung des Süeifens erleichtert. Nachdem eine Schien^ * > auf diese Weise gewickelt worden ist, kann sie—in Längsrichtung geschnitten werden, so daß sie sich von der Trommel ** als eine Bahn abnehmen läßt, die aus parallelen Fasern besteht, welche entsprechend der Kreuzungsstärke während des Wickels einen Abstand voneinander aufweisen. Ein aus kleinen von der Bahn abgeschnittenen oder abgescherten Stücken bestehender Stapel läßt sich dann imprägnieren und aushärten, wobei zwischen benachbarten Schichten Tuchstücke aus Glasfasern entweder vorgesehen sind oder nicht.Glass fibers to which the coated or sheathed strip adheres and dus * therefore forms a support that the handling of the soap facilitates. After a seemed ^ *> Once wound this way, it can be cut lengthways so that it is removed from the drum. can decrease as a web consisting of parallel fibers, which according to the crossing strength during the Winding have a distance from each other. A stack consisting of small pieces cut or sheared off the web can then be impregnated and cured, with pieces of glass fiber cloth either being provided between adjacent layers.

Ein anderes diesbezügliches Verfahren besteht darin, einen harzbeschichteten, ununterbrochenen Faserstreifen auf eine flache Seiten aufweisende Drehtrommel aufzuwickeln, die mit gebogenen Seitenabschnitten versehen sind, deren Breite grell genug ist, um ein Brechen des Faserstreifens zu verhindern, und dann diesen Faserstreifen rückwärts und vorwärts zu kreuzen, so daß auf der Trommel ein Viellagenmantel entsteht. Nach dem Aushärten des Harzes bilden die flachen Seitenabschnitte des Mantels Platten, aus denen Honsteine ausgeschnitten werden können.Another related method is to apply a resin-coated, continuous strip of fiber onto a Winding up flat-sided rotating drum, which are provided with curved side portions, the width of which is glaring is enough to prevent the fiber strip from breaking, and then cross that fiber strip backwards and forwards, so that a multilayer jacket is created on the drum. After this When the resin hardens, the flat side sections of the mantle form plates from which honing stones are cut can.

Andere Faseranordnungen in Honsteinen 40 und 41 sind in den Figuren 6 bis 8 gezeigt, aus denen ersichtlich ist, daß durch Neigung der F_asern 33 in bezug auf die Arbeitsfläche und die Richtung der Sohleifbewegung Veränderungen bezüglich der Größe und Form der freiliegenden Enden der Schielfelemente vorgenommen werden können. Bei zylindrischen Fasern, die senkrecht zur Arbeitsfläche liegen, wie dies in den Figuren k und 5 gezeigt ist, sind die Enden kreisrund. Andererseits weisen die Enden, sobald die Fasern geneigt sind, eine ovale Form (Figur 8) auf, wobei der Grad und die Richtung der Faserneigung zu einer Veränderung der Stärke der Längung des Ovals und der Abhängigkeit einer solchen Längung von der Richtung der Schleifbewegung führt.Other fiber arrays in honing stones 40 and 41 are shown in Figures 6 to 8, from which it is seen that by inclination of F _a fibers 33 in respect to the working surface and the direction of Sohleifbewegung changes in the size and shape of the exposed ends of the Schielfelemente can be made. In the case of cylindrical fibers which are perpendicular to the working surface, as shown in FIGS. K and 5, the ends are circular. On the other hand, once the fibers are inclined, the ends have an oval shape (Figure 8), the degree and direction of the fiber inclination leading to a change in the strength of the elongation of the oval and the dependence of such elongation on the direction of the grinding movement.

So zeigt beispielweise Figur 7 die Neigung der Fasern 33 innerhalb des Werkzeugs und hinter den freiliegenden Enden, wobei letztere die schematisch in Figur 8 dargestellte ovale Form aufweisen, bei der die lange Achse des Ovals oder der Ellipse senkrecht zu der langen Achse des Werkzeugs liegt und parallel zur Richtung der Schleifbewegung. Die kurze Achse des Ovals ist gleich den Durchmesser der Fasern, die lange Achse jedoch ist wesentlich großer als der Durchmesser Dies hat zur Folge, daß die effektive Dicke einer gegebenen Fasergröße und der Scherwinkel, unter den die Vorderkante das Werkstück berührt, durch Veränderung des Faserwinkels variiert werden können.For example, Figure 7 shows the inclination of the fibers 33 inside the tool and behind the exposed ends, the latter having the oval shape shown schematically in Figure 8, in which the long axis of the oval or the Ellipse is perpendicular to the long axis of the tool and parallel to the direction of the grinding movement. The short axis of the Ovals are equal to the diameter of the fibers, but the long axis is much larger than the diameter of this as a result, the effective thickness of a given fiber size and the shear angle at which the leading edge of the workpiece touched, can be varied by changing the fiber angle.

In Figur 6 sind die Fasern im Inneren des Werkzeugs und in Richtung auf das eine Ende des Werkzeugs geneigt, woraus sich ovale Stirnflächen ergeben, in denen die lange Achse senkrecht zur Bewegungsrichtung liegt und sich in Längsrichtung des Steins erstreckt. Dadurch verändert sicli die effektive Breite der abrasiven Elemente entsprechend dem Winkel der Fasern, wodurch unterschiedliche, gesteuerte bzw. kontrollierte Schleif eigenschaften bei einem gegebenen Faserdurchmesser entrstehen. Dementsprechend lassen sich diese vielseitigen Werkzeuge an die jeweiligen Aufgaben mit einem Minimum an verschiedenen Pasergrößen und Fasertypen anpassen.In Figure 6, the fibers are inclined inside the tool and towards one end of the tool, from what oval end faces result in which the long axis is perpendicular to the direction of movement and extends in the longitudinal direction of the stone extends. This changes the effective one Width of the abrasive elements according to the angle of the fibers, making different, controlled or controlled Abrasive properties arise at a given fiber diameter. Accordingly, these versatile tools can be adapted to the respective tasks with a minimum of different Adjust the fiber sizes and fiber types.

Sas in den Figuren 9 und 10 dargestellte Rad 11 zeigt eine bevorzugte Faseranordnung für ein Rad, in dem die Umfangsfläche 29 als Arbeitsfläche verwendet werden soll. In diesem Fall erstreckt sich jede Faser radial zum Rad, etwa parallel zu den benachbarten Fasern und senkrecht zu der gekrümmten Fläche 29 eines Rades mit beträchtlichem Durchmesser, so daß jede Faser ein Ende k2 aufweist, das an der Peripherie freiliegt, so daß es mit dem Werkstück in Schleifkontakt kommen kann, wobei sich die Faser eine beträchtliche Länge in das Rad hineinerstreckt. Es lassen sioh Fasern unterschiedlicher Länge verwenden, und die Anordnung kann so getroffen werden, daß· nur ein Umfangsband ll^a The wheel 11 shown in FIGS. 9 and 10 shows a preferred fiber arrangement for a wheel in which the peripheral surface 29 is to be used as a working surface. In this case, each fiber extends radially of the wheel, roughly parallel to the adjacent fibers and perpendicular to the curved surface 29 of a wheel of considerable diameter, so that each fiber has an end k2 which is exposed at the periphery so that it is with the Workpiece can come into sliding contact, with the fiber extending a considerable length into the wheel. It can SiOH use fibers of different length, and the arrangement can be made such that only a peripheral band · II ^a

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die volle Faserkonzentration aufweist, wie dies in Figur 10 gezeigt ist. Der zentrale Kernbereich 11 wird selten zu Schleifzwecken benutzt und braucht deshalb keine abrasiven Fasern zu haben. Die Fasern 43 in einem Werkzeug wie das beschriebene lassen sich anfänglich zu schmalen Bändern oder Streifen paralleler Fasern formen und von Hand in einer Gießform anordnen, bevor die Aushärtung beginnt, oder können von Hand zu Scheiben geformt werden, die mit Stlitzgeweben versehen sind, auf denen radiale Fasern von Hand angeordnet werden.has the full fiber concentration, as shown in FIG. 10 is shown. The central core area 11 is seldom used for grinding purposes and therefore does not need abrasives To have fibers. The fibers 43 in a tool like that can be initially molded into narrow ribbons or strips of parallel fibers and then manually molded in a mold before curing begins, or can be hand-formed into disks with stitches on which radial fibers are placed by hand.

Diese Anordnung der abrasiven Faserelemente 43 erfüllt in Schleifrädern oder Schleifscheiben, die für hohe Drehzahlen, schwere Schleifarbeit, wie sie ein Vorgang darstellt, bei dem durch Schleifen Material abgeschnitten oder abgetrennt wird,gebautThis arrangement of the abrasive fiber elements 43 fulfills in grinding wheels or grinding wheels, which are used for high speeds, heavy grinding work, as it is a process in which material is cut off or severed by grinding, built

sind, wobei die hohen Drehzahlen Zentrifugalkräfte hervorrufen, die das Schleifrad zerstören können, einen sehr wichtige, zusätzliche Aufgabe. Diese Zentrifugalkräfte und die durch sie hervorgerufene Neigung zur Zerstörung des Rades stellen ein Problem dar, das besonders akut und gefährlich wird, wenn das Rad aufgrund eines Einschnitts oder einer Einkerbung eine Unwucht erhält. In der Vergangenheit war es notwendig, derartige Räder mit Gewebe, beispielsweise einem Glasfasergewebe, zu verstärken, um unter solchen Umständen das Rad gegen ein Auseinanderfliegen zu schützen. Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag sind die abrasiven Elemente jedoch selbst Radialfasern, die dus Rad zusammenhalten und auf diese Weise eine zusätzliche Verstärkung Überflüssig machen. In den Fällen, in denen die Hauptkraftlinien festgestellt werden können, lassen sich Fasern in dem Werkzeug längs dieser Linien anordnen, so daß eine optimale Verstärkung oder Versteifung erhalten wird. Obgleich in dem Kernbereich 11 für Sohleifzwecke keine Fasern erforderlich sind, können einige Fasern aus Gründen der Verstärkung der Konstruktion bis in diesen Bereioh hinein verlängert werden.are, with the high speeds causing centrifugal forces that Destroying the grinding wheel is a very important additional task. These centrifugal forces and those through them The tendency to destroy the wheel is a problem that is particularly acute and dangerous when the The wheel is unbalanced due to a cut or a notch. In the past it was necessary to do this Wheels with fabric, for example a glass fiber fabric, to reinforce in order to prevent the wheel from falling apart under such circumstances to protect. In the proposal according to the invention, however, the abrasive elements are themselves radial fibers, the dus wheel hold together and that way an extra Make reinforcement superfluous. In those cases in which the main lines of force can be determined, fibers in the tool along these lines so that optimal reinforcement or stiffening is obtained. Although no fibers are required in the core area 11 for sole purposes some fibers can be extended into this area to reinforce the construction will.

Das Rad 12 von Figur 11 zeigt die bevorzugte Faserausrichtung, wenn die Stirnflächen oder Seitenflächen 30 des Rades als Arbeitsfläche bzw. Arbeitsflächen benutzt werden sollen. In diesem Fall verlaufen die Fasern kk quer durch das Rad hindurch, etwa in Längsrichtung der Radachse, und die entgegengesetzten Enden 45 jeder Faser liegen an den flachen Stirnflächen frei. Natürlich können auch diese Fasern in bezug auf die Stirnflächen geneigt werden, um dadurch die Form der abrasiven Stirnflächen zu variieren, wie dies bei den Fasern in Honsteinen der Fall ist. Diese Fasern erzeugen /■'*<, jedoch eine radiale Verstärkung, wie sie bei dem in Figur 9 gezeigten Rad erreicht wird.The wheel 12 of Figure 11 shows the preferred fiber orientation when the end or side surfaces 30 of the wheel are to be used as a work surface or surfaces. In this case, the fibers kk run transversely through the wheel, approximately in the longitudinal direction of the wheel axis, and the opposite ends 45 of each fiber are exposed at the flat end faces. Of course, these fibers can also be inclined with respect to the end faces in order to thereby vary the shape of the abrasive end faces, as is the case with the fibers in honing stones. These fibers produce a radial reinforcement, however, as is achieved in the wheel shown in FIG.

Ein äußerst wichtiger Gesichtspunkt bei der Beurteilung der im obigen beschriebenen verbesserten Werkzeuge ist die verstärkte Wärmeableitung von der schneidenden Grenzfläche zwischen den abrasiven Elementen und dem Werkstück. Die an der Grenzfläche abgegebene Energie wird in Wärme verwandelt, von der ein Teil dem Werkstück, ein anderer Teil dem Werkzeug und der Rest der Luft und dem Kühlmittel zugeführt werden, falls ein Kühlmittel verwendet wird. Eine zu starke Erwärmung des Werkstücks verursacht Verformung und V_erwerfung, so daß Schwierigkeiten entstehen, wenn für die Werkstückoberfläche enge Toleranzen eingehalten werden sollen, insbesondere beim Honen. Eine zu starke Erwärmung des Werkzeugs hingegen bildet wahrscheinlich nicht die Ursache dafür, daß die Verbindung zwischen dem Grundmaterial und den üblichen abrasiven Teilchen versagt. Die meisten Grundmaterialien sind verhältnismäßig gute thermische Isolatoren, so daß sich die Wärme in dem Werkzeug in Oberflächennähe des abrasiven Materials konzentriert»An extremely important consideration in evaluating the improved tools described above is the increased heat dissipation from the cutting interface between the abrasive elements and the workpiece. The energy released at the interface is converted into heat, some of which is fed to the workpiece, some to the tool and the rest of the air and coolant, if a coolant is used. A causes excessive heating of the workpiece deformation and V _e rwerfung, so that difficulties arise when to be adhered to the surface of the workpiece close tolerances, in particular for honing. Too much heating of the tool, on the other hand, is probably not the cause of the failure of the connection between the base material and the usual abrasive particles. Most base materials are relatively good thermal insulators, so that the heat in the tool is concentrated near the surface of the abrasive material »

Die Wärmeleitfähigkeiten der verschiedenen harten, abrasiven Materialien und der Grundmaterialien sind natürlich unterschiedlich, wobei jedoch die abrasiven Materialien im allgemeinen höhere Wärmeleitwerte aufweisen als die Grundmaterialien. Bor- The thermal conductivities of the various hard, abrasive materials and of the base materials are of course different, but the abrasive materials generally have higher thermal conductivities than the base materials. Boron-

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verbindungen beispielsweise haben Wärmeleitkoeffizienten, die etwa 30 mal größer sind als die der harzgebundenen Grundmaterialien. Demzufolge wird mit Hilfe von ununterbrochenen, wärmeleitfähigen Fasern, die sich durch das Werkzeug hindurcherstrecken, die Wärmeabtiansportgeschwindigkeit von der Arbeitsfläche sehr stark gesteigert. Mit anderen Worten,die abrasiven Faserelemente werden auch als kontinuierliche Wärmetransportoder Wärmeübertragungselemente verwendet, mit denen Wärme von der Arbeitsfläche auf die entgegengesetzte Seite des Werkzeugs abtransportiert wird, wo sich gewöhnlich ein metallenes Befestigungselement befindet, das oftmals zwecks vollständiger '·-' und schneller Wärmeabfuhr gekühlt wird. Natürlich haben die mit den hier beschziebenen, neuartigen Werkzeugen möglichen verringerten Arbeitsdrücke eine verminderte Wärmeerzeugung zur RLge, wodurch die Temperaturaufrechterhaltung weiter verbessert wird. Der geringere erforderliche Druck und die verminderte Wärmeentwicklung sind Eigenschaften, die gemeinsam bewirken, daß die neuartigen Werkzeuge sich für verhältnismässig schwierige und genaue Arbeitsbedingungen sehr gut eignen.For example, compounds have a coefficient of thermal conductivity that is around 30 times greater than that of the resin-bonded base materials. As a result, with the help of uninterrupted, thermally conductive fibers that extend through the tool, the speed of heat abatement from the work surface very much increased. In other words, the abrasive ones Fiber elements are also used as continuous heat transport or heat transfer elements that allow heat from The work surface is transported to the opposite side of the tool, where there is usually a metal fastener is located, which is often cooled for the purpose of complete '· -' and faster heat dissipation. Of course they have possible with the novel tools described here reduced working pressures, reduced heat generation to the RLge, which further improves temperature maintenance will. The lower pressure required and the reduced heat generation are properties which together have the effect of that the new tools are very well suited for relatively difficult and precise working conditions.

Aus dem obigen ist ersichtlich, daß die Erfindung auf dem Gebiete der Schleifwerkzeuge einen bedeutenden Fortschritt bringt, indem sie die Lebensdauer, Festigkeit und den Wirkungs grad von Schleifwerkzeugen vergrößert, die Anwendung geringerer Schleif drücke mö-rglich macht und die Fähigkeit des Werkzeugs, Wärme von dem Werkstück abzuführen, verbessert. Darüberhinaus ist das neuartige Werkzeug bezüglich der Veränderung der Schleifeigensohaften einer Faser gegebener Größe vielseitig und bedient sich der Schleifelemente selbst als wirksame konstruktive Verstärkung für Anwendungsfälle, in denen mit hohen Drehzahlen gearbeitet wird.From the above it can be seen that the invention brings a significant advance in the field of grinding tools in that it increases the life, strength and efficiency of grinding tools, enables the use of lower grinding pressures and enables the tool to remove heat from discharge the workpiece, improved. In addition, the novel tool is versatile in terms of changing the loop properties of a fiber of a given size and uses the grinding elements themselves as an effective structural reinforcement for applications in which work is carried out at high speeds .

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Claims

Patent application: grinding tool

1. Grinding tool, characterized by a body (13), which is composed of a solid and wear-resistant base material with at least one work surface (17, 29, 30) with a workpiece (15) is in sliding contact and through a series of elongated fibers (33, ^ 3,44) made of hard, abrasive Material, which are embedded in the body (13) and with their ends (42,45) on the working surface (17,29,30) in a certain Patterns are exposed to form the abrasive elements of the tool (10,11,12), the fibers (33,43,44) in the body (13) at a considerable distance within of the body are anchored and clamped from the exposed ends and have a hardness greater than that Hardness of the base material.

2. Grinding tool according to claim 1, characterized in that the fibers (33,43,44) are perpendicular to the general plane the work surface (17, 29, 30).

3. Grinding tool according to claim 1, characterized in that the fibers (33,43,44) are generally parallel to one another run and from the work surface under a

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wählten Winkel nach innen erstrecken. %chose angles to extend inward. %

4. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekenn— ,^ -⁷^i . zeichnet, daß die Fasern in einem einheitlichen Muster änge- - : ordnet sind und beim Verschleißen des Werkzeugs (10,11,12)4. Grinding tool according to claim 1, characterized marked, ^ - ⁷ ^ i. characterized in that the fibers änge- in a uniform pattern: - are arranged and at the wearing of the tool (10,11,12) ein einheitliches Muster der Enden (42,45) beibehalten.maintain a uniform pattern of the ends (42,45).

5. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet-, daß jede Faser (33,43,44) längs ihrer ganzen Länge einen im wesentlichen einheitliehen kreisrunden Querschnitt aufweist und eine Länge besitzt, die mindestens 20 mal so groß ist wie der Durchmesser des Querschnitts.5. Grinding tool according to claim 1, characterized in that that each fiber (33,43,44) has a substantially uniform circular cross-section along its entire length and has a length that is at least 20 times the diameter of the cross section.

6. Schleifwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifwerkzeug (10) ein langgestreckter Honstein6. Grinding tool according to claim 2, characterized in that that the grinding tool (10) is an elongated honing stone von etwa rechteckigem Querschnitt ist, der auf der einen Seite eine langgestreckte Arbeitsfläche (17) hat, und daß sich die Fasern (33) von der einen Seite unter einem ausgewählten Winkel zu der Ebene der Arbeitsfläche (17) durch den Stein hindurcherstrecken.is of approximately rectangular cross-section, which is on one side has an elongated working surface (17) and that the fibers (33) extend from one side at a selected angle extend through the stone to the plane of the work surface (17).

7. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, f> daß das Schleifwerkzeug (ll) ein Rad ist, dessen Körper die7. Grinding tool according to claim 1, characterized in that f> that the grinding tool (ll) is a wheel whose body the Form einer Scheibe mit einer Umfangsarbeitsflache (29) von kreisrundem Querschnitt besitzt, und daß sich die Fasern (43) von der Arbeitsfläche (29) im allgemeinen radial nach innen in den Körper hineinerstrecken.Shape of a disc with a peripheral working surface (29) of has a circular cross-section, and that the fibers (43) from the working surface (29) generally radially inward in stretch the body into it.

8. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifwerkzeug (12) ein Rad ist, dessen Körper die8. Grinding tool according to claim 1, characterized in that that the grinding tool (12) is a wheel whose body the Form einer Scheibe hat, bei der eine Stirnfläche (30) die Arbeitsfläche bildet und die Fasern sich von der Arbeitsfläche (30) unter einem ausgewählten Winkel weg in das Rad hineinerstrecken.Has the shape of a disc with one end face (30) forming the working surface and the fibers moving away from the working surface (30) Extend away into the wheel at a selected angle.

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9. Grinding tool according to claim i, characterized in that the grinding elements (33,43,44) made of abrasive Are composed of material that has a hardness of at least 1000 measured Khoop at 100 grams load,

10. Grinding tool according to claim 1, characterized in that that the grinding elements (33,43,44) are cord threads.

11. Grinding tool according to claim 1, characterized in that that the tool body (13) has the shape of a honing stone (10) an elongated working surface (17), and that the grinding elements (33) are parallel to one another and closely spaced apart to allow a Maintain an even pattern of the ends of the abrasive elements.

12. Grinding tool according to claim 1, characterized in that that the tool body is a disk (12), and that the working surface is an end face (30) of this disk, the Element ends (45) lie next to the work surface and extend approximately in the longitudinal direction of the pane through the pane.

13. Grinding tool according to claim 1, characterized in that the abrasive material is selected from the group 4ie Boron, boron nitride, boron carbide, silicon carbide, tfiandiboride, titanium carbide, Silicon substrate includes boron, tungsten carbide, zirconium oxide, aluminum oxide and combinations of these substances.

14. Grinding tool according to claim 1, characterized in that the grinding tool is a honing stone (iO) in the form of a is a long body, one on one side has elongated, transversely curved working surface (17) and for honing a cylindrical body with an internal machining surface serves.

15. Grinding tool according to claim 1, characterized in that that the grinding elements (33,43,44) in several Rows are arranged side by side next to each other.

16. A grinding tool according to .spruch 15 »characterized in that that the rows are parallel to each other and have a uniform distance from each other and that the Grinding elements in these rows are equally spaced apart.

17. Grinding tool according to claim l6, characterized in that the rows are approximately perpendicular to the work surface (17) and extend through the stone (OK).

18. Grinding tool according to claim 1, characterized in that the working surface is a surface of revolution / and that each fiber is arranged approximately at the same angle with respect to this surface.

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