DE8108082U1

DE8108082U1 - Abrichtwerkzeug

Info

Publication number: DE8108082U1
Application number: DE19818108082U
Authority: DE
Original assignee: Boart International Ltd
Current assignee: Boart International Ltd
Priority date: 1980-03-19
Filing date: 1981-03-19
Publication date: 1982-05-27
Also published as: JPS571665A; CA1160454A; DE3171366D1; EP0036754A2; EP0036754B1; AU6853881A; AU536992B2; EP0036754A3; US4419979A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Abrichtens von Schleifscheiben. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Abrichtwerkzeug mit einem Halter. Obwohl die Anwendung für die die vorliegende Erfindung bestimmt ist, sich auf das Formabrichten von Schleifscheiben bezieht und sich die nachfolgende Beschreibung primär mit diesem Aspekt beschäftigt, sei darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung auch auf das Abrichten von nicht profilierten Schleifscheiben anwendbar ist, wie zum Beispiel für normale Schleifscheiben als auch auf das Herstellen von profilierten Schleifscheiben.

Üblicherweise werden Schleifscheiben mit einem Werkzeug abgerichtet, in welchem ein Diamant in einem Halter befestigt ist. Dieses Werkzeug wird mit der Schleifscheibe in Berührung gebraucht. Wie allgemein bekannt, führen diese Werkzeuge zu

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Schwierigkeiten und bringen Probleme mit sich sowohl für den Werkzeughersteller als auch für den Anwender. Zum einen weisen Diamanten sogenannte "harte Vektoren" (oder eine Körnung) auf, die vom Werkzeughersteller erkannt werden müssen, wenn der Diamant in seinen Halter eingesetzt und dort befestigt wird. Andererseits muß das Werkzeug, wenn es in mehr als einer Orientierungsrichtung verwendet wird (bedingt durch das Einsetzen eines zylindrischen Halters in einer komplementäre Einspannvorrichtung) , markiert werden, damit es in der Halterung richtig ausgerichtet wird.

Werden diese Forderungen von dem Werkzeughersteller oder dem Anwender nicht berücksichtigt, so führt dies zu einer Materialverkürzung bzw. Abnützung. Da Diamanten sehr teuer sind, ist dies ein ernst zu nehmender Nachteil. Ein weiterer Aspekt liegt darin, daß Diamenten nicht nur sehr teuer sind, sondern daß sie auch immer schwieriger erhältlich sind. Dies wird unter den derzeitigen Marktbedingungen noch dadurch verschärft, daß spezielle Formen, wie ebene triangoläre Formen, die für das Formabrichten besonders geeignet sind, zunehmend für die Anwendung als (Schmuck-)Edelsteine verteilt werden.

Schließlich muß der polierte oder geformte Diamant so befestigt werden, daß seine Arbeitsfläche, die das Abrichten ausführt, überall sicher abgestützt ist. Dies bedeutet, daß der Diamant mechanisch fest auf seiner Abstützung bzw. seiner Halterung eingefaßt sein muß.

Um diese Nachteile zu vermeiden oder zumindest zu verringern, wurde vorgeschlagen, die Diamantsteine durch Einsätze von ültrahartem Material zu ersetzen, wie z.B. durch spezielle

Verbindungen von Diamantsplittern in einer Metallmatrix
oder durch keramische Materialien. Obwohl die Probleme
der Orientierung hierdurch vermieden wurden, mußten die
SchneJcfelemente trotzdem noch vollständig abgestützt werden. Das Werkzeug war hierbei meißeiförmig, wobei die Mittelzone den Abrichtvorgang ausführte.

Herkömmlich wurde bei Abrichtwerkzeugen ein Diamant verwendet, wobei der Abrichtvorgang ein Prozeß ist, bei dem unerwünschtes bzw. überschüssiges Material durch Zertrümmern
entfernt wurde.

Dieser Vorgang, bei dem die Oberflächen hervorstehender Partikel der Schleifscheibe zertrümmert werden, hat nachteilige Folgen. Die zwischen dem Werkzeug und der Schleifscheibe auftretende Reibung läßt die Temperatur der Schleifscheibe und des Werkzeuges in unerwünschter Weise ansteigen. Dieses Ansteigen der Temperatur hat zur Folge, daß sich der Durchmesser der Schleifscheibe vergrößert, die festgelegte Stellung des Abrichtwerkzeuges verändert und den Diamanten karbonisiert. Das Zertrümmern der Oberflächenpartikel führt dazu,eine zu
glatte Oberfläche zu hinterlassen, wodurch ein feiner Staub auftritt, der aus gesundheitlichen Gründen abgeführt werden muß und der außerdem die Schleifscheibenoberfläche verstopft. Da für die Zertrümmerungswirkung eine gewisse Kraft auf das Werkzeug ausgeübt werden muß, neigen die Werkzeughalter, die Werkzeugeinspannvorrichtungen und die Kopierarme dazu, verbogen zu werden. Folglich müssen sie entsprechend robust
dimensioniert werden, um dieser Verbiegung zu widerstehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Abrichtverfahren und ein Abrichtwerkzeug zu schaffen, das diese
Nachteile von Diamantwerkzeugen verringert und das gegenüber

solchen Werkzeugen wesentliche Vorteile hat.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst·. Gemäß der Erfindung besteht somit ein Abrichtwerkzeug aus einem Halter, einem triangulär-prismatischem Einsatz aus ultrahartem Material, dar in den Halter eingesetzt ist und nach vorne aus dem Halter herausragt und so eine Schneidform bildet, wobei der-Halter so geformt ist, daß er zwischen sich und der Seite des Einsatzes eine Schulter/bildet.

Harte Materialien sind generell widerstandsfähige Metallkarbide, die mit einem Metall des Eisen-Dreiers der Liste der periodischen Elemente verbunden sind oder andere widerstandsfähige Boride, Suizide oder Nitride. Auch versteht man darunter ultraharte Materialien wie z.B. Diamanten, die in einer Metall- oder Keramikmatrix verteilt sind.

In einer bevorzugten Form ist das Werkzeug gegenüber der Längsachse des Werkzeuges symmetrisch und bildet so eine Schulter gegenüber jeder Seite des Einsatzes. Das Verhältnis der Länge des Teiles des Einsatzes,der sich in dem Werkzeug befindet, zu der seitlichen Erstreckung der Schulter kann zumindest 1 : 4 sein und liegt vorzugsweise in der Größenordnung von 1:1, was bedeutet, daß die beiden Größen im wesentlichen gleich sind. Bei den bekannten Diamantwerkzeugen ist dieses Verhältnis weitaus kleiner. Folglich ist der Einsatz in größerem Ausmaße freistehend als bei den Diamanten des Standes der Technik.

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Der Einsatz kann in jeglicher geeigneten Weise befestigt sein, beispielsweise durch mechanisches Klemmen. Vorzugsweise ist er jedoch durch Hartlöten in seiner Lage befestigt. Das mechanische Klemmen ermöglicht eine einfache ". Verwendung eines indexierbaren Einsatzes. J

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit den Figuren ausführlicher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Abrichtwerkzeuges;

Fig. 2 eine andere Seitenansicht, die gegenüber der Ansicht der Fig. 1 um 90° gedreht is"t;

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Abrichtwerkzeug;

Fig. 4 eine perspektivische, vergrößerte Ansicht eines Endes des Abrichtwerkzeuges; und

Fig. 5 und 6 Seitenansichten des Abrichtwerkzeuges im Einsatz.

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In den Zeichnungen ist das Abrichtwerkzeug mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Eine Schneidformation 12 ist ein « triangolär-prismatischer Einsatz, der in dem Körper be- j festigt ist, beispielsweise durch Löten und der aus dem Körper nach vorne herausragt. Der Körper besitzt ein spitz zulaufendes Ende 14, so daß er mit den Seiten des meißeiförmigen Einsatzes koplanar ist. Er kann auch nachträglich diese Form bekommen haben, nachdem der Einsatz eingesetzt worden ist. Das vordere Ende des Körpers ist so geformt, daß es auf beiden Seiten des Einsatzes eine fläche, ebene Schulter 16 bildet. Diese Schulter kann an den Rändern bei den Stellen 18 und 20 abgeschrägt sein. Der Einsatz ist symmetrisch auf einem Halter befestigt, wobei die Projektion des Einsatzes über die Schultern 16 hinaus in dem gezeigten Ausführungsbeispiel im wesentlichen gleich der Breite s (Fig. 1) der Schulter ist.

Die Form des Körpers ist in der Zeichnung als zylindrisch dargestellt. Sie kann jedoch auch jegliche andere erforderliche Form oder Größe haben, damit sie an die komplementäre Werkzeughalterung angepaßt ist. Die Form des Einsatzes ist als triangolär-prismatisch dargestellt, wobei das vordere Schneidende 2 2 gerade ist. Es ist jedoch auch möglich, das Schneidende bogenförmig zu gestalten oder so, daß es zu einer punktförmigen Spitze ausläuft.

Die Formation 12 ist, wie oben erwähnt, aus ultrahartem Material hergestellt. Das bevorzugte Material, das im Handel unter dem Namen "Syndite" erhältlich ist, ist eine synthetische, extrem harte verwachsene Masse aus zufällig, d.h. statistisch orientierten Diamantpartikeln in einer

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Metallmatrix. Es wird durch Sintern von ausgewählten Diamantpartikeln bei hohen Temperaturen und Drücken hergestellt. Das Sintern findet innerhalb des aiamantstabilen Bereiches des Diamant-Graphits statt.

Der Einsatz wird in'dem Körper durch irgendwelche geeigneten Mittel gehalten. Vorzugsweise wird er gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch hart verlötet. Das Syndite, das selbst nicht leicht benetzbar ist, wird in der triangolär-prismatischen Form an einer Hartmetallunterlage gehalten. Diese Unterlage ist benetzbar und kann so in der gewünschten Stellung hartverlötet werden.

Fig. 5 zeigt die Anwendung des Abrichtewerkzeuges nach der Erfindung zum Abrichten des Außenumfanges einer Schleifscheibe 24. Die Schneidformation ist in dem Werkzeugspannfutter so angeordnet, daß sie gegenüber der Schleifscheibe 24 mittig liegt oder leicht darunter, wie beim Vorgang des Drehens üblich. Dies ist wichtig, da der Vorgang des Abrichtens mit dem Werkzeug nach der vorliegenden Erfindung ein Schneidvorgang ist, während der Abrichtprozeß bisher in einem Zertrümmerungs- oder AbrasionsVorgang bestand. Die Folge hieraus ist, daß die Reibung zwischen dem Werkzeug und der Schleifscheibe stark verringert wird, wodurch geringere Temperaturanstiege auftreten, die Abrichtkräfte stark reduziert werden, was zu einer entsprechenden Verringerung der Biegekräfte an dem Spannfutter und den betroffenen Einrichtungen führt und daß erheblich weniger Staub erzeugt wird, wodurch die Schleifscheibe in geringerem Umfange mit Trümmermasse verstopft wird. Der letztgenannte Vorteil führt zu einer abgerichteten Schleifscheibe, die freier schneidet als die herkömmlich abgerichteten Schleifscheiben und die folglich ihre Form langer hält. Eben-

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falls wird die Lebensdauer des Abrichtwerkzeuges hierdurch vergrößert.

Fig. 6 zeigt das Abrichtwerkzeug nach der Erfindung beim Abrichten einer Seitenfläche 30 einer Schleifscheibe 2H. Das Abrichtwerkzeug ist gegenüber der Fläche unter einem negativen Winkel in der Größenordnung von 5° gegenüber der Normalen geneigt. Dieser Winkel kann jedoch entsprechend den jeweiligen Anforderungen in der Praxis verändert werden.

Vergleichstests mit dem Abrichtwerkzeug der Erfindung und den herkömmlichen Diamantabrichtwerkzeugen ergaben folgende Ergebnisse:

Test 1

Eine Schleifscheibe aus WA-IGOG-V 203 χ 19,05 χ 31,75 mm wurde mit dem Abrichtwerkzeug der vorliegenden Erfindung abgerichtet, Ein Durchgang mit einer Tiefe von 0,25 mm über den Außenumfang der Schleifscheibe wurde durchgeführt und zehnmal wiederholt, hierdurch wurde 5,08 mm von dem Durchmesser der Schleifscheibe entfernt.

Am Werkzeug war keine bemerkbare Abnutzung zu erkennen.

Der nächste Versuch bestand darin, einen konvexen Radius an der Ecke der Schleifscheibe abzurichten und zwar mit 3,31 mm.

Das Abrichten mit einem herkömmlichen Diamanten wurde mit eineia Durchgang von 0,25 mm durchgeführt, während mit dem Werkzeug nach der Erfindung drei Durchgänge mit 1,27 nun Tiefe durchgeführt wurden und kein Verschleiß an dem Werkzeug feststellbar

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war. Bei einem herkömmlichen Werkzeug wären 15U Durchgänge von C,25 mm pro Durchgang erforderlich gewesen.

Test 2

Bei Verwendung eines Werkzeuges nach der vorliegenden Erfindung wurde eine Schleifscheibe mit einem Durchmesser von 203,20 mm und einer Breite von 19,05 mm aus NA 46-J-V abge- ■ richtet, wobei am Druchmesser ungefähr 7,87 mm entfernt wurden mit Schneidtiefen von 0,32 mm pro Durchgang. Die Schneidtiefe mit einem herkömmlichen Diamantwerkzeug wäre dagegen 0,03 mm _s pro Durchgang. Das Abrichten wurde mit einer P-G-Optidress- \ Halterung durchgeführt, wobei die Zentrierstops und das Ab- \ richten der geraden Umfangsflache der Schleifscheibe in f

sehr brutaler V/eise durchgeführt wurden. }

Bei dem noch in der Optidress-Einrichtung befestigten Abrichtwerkzeug wurde mit einer optischen Überprüfung keinerlei sichtbare Abnützung festgestellt. Als das Abrichtwerkzeug dann entfernt wurde, so konnte an seiner Schneidkante eine geringe Abnutzung erkannt werden. Dies war in der Optidress-Einrichtung nicht erkennbar, da deren radialer Arm unter einem negativen Winkel von ungefähr 5° (vgl. Fig. 6) mit dem Abrichtwerkzeug ausgerichtet war und das Werkzeug mit dem 60° χ 0,25 mm Radius gemäß der Erfindung noch perfekt festgehalten war.Das Abrichten dieser Schleifscheibe auf diese Weise hätte mehrere herkömmliche konische Diamanten verschlissen, die einen 60° χ 0,25 mm Diamanten mit Keilform haben.

Dieser Test bestätigte, daß das Werkzeug nach der vorliegenden Erfindung den herkömmlichen 60°-konischen Diamantwerkzeugen oder einem Diamantwerkzeug mit keilförmiger Spitze weitaus überlegen ist.

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Ein weiterer wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt in der Schulter 16. Der während des Bearbeitens der Schleifscheibe erzeugte Schleifstaub fällt auf die Schulter und fällt von dort weg, so daß dort nicht nur weniger Staub aufgrund des Schneidvorganges erzeugt wird, sondern daß der dort vorhandene Staub auch nicht in die umgebende Atnuasphäre verteilt wird.

Ein weiterer Vorteil des Abrichtwerkzeuges nach der Erfindung liegt darin, daß das Problem der Orientierung des Schneidelementes bei Diamantabrichtwerkzeugen vollständig beseitigt ist und der Werkzeughersteller dieses Problem nicht mehr berücksichtigen muß.

Die einzige Orientierung, die berücksichtigt werden muß, liegt beim Anwender des Werkzeuges, der sicherstellen muß, daß das meißeiförmige Ende des Werkzeuges so ausgerichtet werden muß, wie oben im Zusammenhang mit den Fig. 5 und 6 beschrieben. Dies bedeutet, daß das Werkzeug senkrecht zu dem Umfang (neutral zur Vorderkante) oder unter einem negativen Winkel von ungefähr 5° beim Abrichten einer Seitenfläche ausgerichtet werden muß.

Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß die Lebensdauer des Abrichtwerkzeuges aufgrund der symmetrischen Anbringung des Einsatzes in dem Halter verdoppelt wird, da das Werkzeug um 180° gedreht werden kann, hinsichtlich einer identischen Schneidkante.

Die Erfindung enthält auch ein Verfahren zum Schleifscheibenabrichten, das darin besteht, daß das Werkzeug gemäß der vorliegenden Erfindung gegenüber der abzurichtenden Schleif-

Scheibe so ausgerichtet wird, daß die Schneidformation des Werkzeuges geringfügig unterhalb der Mitte der Schleifscheibe liegt, wobei das Werkzeug in Richtung auf die Schleifscheibe vorgeschoben wird und sie dann schneidet.

Die Umkehrung des Abricht Vorganges vom Schleifen zum Schneiden bedeutet, daß n^cht nur die Formgebung einer profilierten Sch-leifscheibe erleichtert ist, sondern daß das Schleifen von profilierten Schleifscheiben bisher sehr schwierig war, da eine große Anzahl von Durchgängen benötigt wurde. Dies kann jetzt sehr einfach ausgeführt werden, da - in der Ebene gesehen - der Kontakt zwischen der Schleifscheibe und der Schneidformation eine Punktberührung ist, die derart ist, daß ein Zertrümmern, das mit einem Einzelpunktdiamantwerkzeug auftritt, vermieden wird. Hieraus folgt, daß das Werkzeug nicht nur einen wesentlichen Beitrag zum Abrichten von Schleifscheiben liefert, sondern auch eine profilierte Schleifscheibe mit beträchtlich komplexer Form hergestellt werden kann unter Verwendung des Werkzeuges , um so das gewünschte Profil zu erzeugen, was bedeutet, daß das Werkzeug leicht auch zur Verbesserung der als Form-Scheiben-Abrichten bekannten Technik beiträgt.

Das Maß, um welches der Einsatz über die Schulter herausragt, hängt von der Form und der Größe des Werkzeuges ab. Ist das Werkzeug relativ groß, so wird das Verhältnis zwischen dem hervorstehenden Teil und der Schulterbreite relativ klein sein, etwa bei 1:4. Verglichen mit dem entsprechenden Verhältnis bei herkömmlichen Diamanten, das üblicherweise bei 1 : 10 liegt, ist dieses Verhältnis jedoch noch relativ groß. Die hervorstehende Spitze des Werkzeuges der vorliegenden Er-

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findung stellt sicher, daß abgeschnittene Teile leicht zerstreut bzw. abgeführt werden und nicht zur Scheibe zurückgeführt werden. Dies bedeutet, daß der Vorgang mehr ein Schneiden als ein Schleifen oder Zertrümmern ist.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt in dem negativen Winkel, den das Werkzeug gegenüber der Normalen einnimmt, wenn die Seitenfläche der Scheibe bearbeitet wird. Dieser Winkel kann zwischen 1° und 10° liegen. Normalerweise liegt er jedoch in der Größenordnung von 59.

Oben wurde erwähnt, daß der Einsatz vorzugsweise mittels Hartlöten befestigt wird. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß eine mechanische Einfassung des Einsatzes an dem Halter ebenfalls vorgenommen werden kann. Dies erleichtert insbesondere das Beziffern bzw. Einteilen des Einsatzes.

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Zusammenfas sung

Ein Abrichtwerkzeug für Schleifscheiben besitzt einen Hartmaterialeinsatz (12), vorzugsweise aus Syndite, mit einer Schneidkante (22), die von einem Halter (10) nach vorne hervorsteht. Benachbart zu dem Einsatz sind Schultern (16) an der vorderen ebenen Fläche des Halters vorgesehen. Der Einsatz ist ineißelförmig. Das Verhältnis der Länge des freiliegenden Teiles des Einsatzes zur seitlichen Erstreckung der Schultern liegt mindestens bei 1:4. Vorzugsweise sind diese beiden Maße gleich.

Claims

Schutzansprüche

1. Abrichtwerkzeug mit einem Halter (10), gekennzeichnet durch einen triangulär-prismatischen Einsat'z (12) aus hartem Material, der in den Halter (10) eingesetzt ist und von diesem nach vorne unter Bildung einer Schneidformation (22) herausragt, wobei der Halter (3.0) eine Form aufweist, die zwischen ihm und der Seite des Einsatzes (10) eine Schulter (16) bildet.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (12) meißeiförmig ist und daß der Halter (10) ein spitz zulaufendes Ende (14) aufweist, das mit den Seiten des Einsatzes (10) ausgerichtet ist.

3. Werkzeug nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es bezogen auf seine Längsachse symmetrisch ist und daß es auf beiden Seiten des Einsatzes (12) eine Schulter (16) aufweist.

4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende des Halters (10) so ausgebildet ist, daß beide Schultern (16) eben sind.

5. Werkzeug nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Länge des Vorsprunges des freiliegenden Teiles des Einsatzes zu der seitlichen Erstreckung beider Schultern (16) mindestens 1 : 4 ist.

6. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung des freiliegenden Teiles des Einsatzes (15) im wesentlichen gleich der seitlichen Erstreckung der Schultern (16) ist.

7. Werkzeug nach einem oder mehreren der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das harte MateridI (12) aus im Handel erhältlichen "Syndite" besteht.

8. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (12) an dem Halter (10) hartverlötet ist.

9. Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (12) an dem Halter (10) mechanisch befestigt ist.