-
Schleifkörper mit Bindung aus feinverteilten Oxyden Schleifkörper,
insbesondere umlaufende Schleifsegmente oder Schleifscheiben beliebiger Form und
Profilierung sind üblicherweise aufgebaut aus dem eigentlichen Schleifkorn und der
Bindung, in die das Schleifmittel eingebettet ist. Das Schleifkorn oder Schleifmittel
besteht aus einem Werkstoff von möglichst hoher Härte und bewirkt durch seine scharfen
Ecken, Spitzen und Kanten, die aus der Bindung herausragen, die eigentliche Abtragung
des zu bearbeitenden Werkstoffes. Die; Bindung umgibt die Schleifkörner, abgesehen
von den herausragenden arbeitenden Ecken und Kanten allseitig, und verleiht dem
Schleifkörper durch die Verkittung der Schleifmittelkörner ihre bleibende Form.
Der Aufbau eines solchen Schleif!kärpers ist schematisch in Abb. i wiedergegeben.
In dieser bedeuten A die mit Spitzen und Kanten versehenen Schleifkörner, die in
die Bindung B eingebettet sind. Gleichgültig, welche Art der Bindung, die silicatisch,
magnesitartig, keramisch, vegetabilisch sein kann, angewendet wird, gilt immer der
Grundsatz, daß zwischen Schleifkorn und Bindung ein erheblicher Unterschied in der
Härte besteht. Daher trägt das Bindematerial zum eigentlichen Schleifvorgang in
keiner Weise bei. Nach den gängigen Vorstellungen über den Schleifvorgang soll die
Bindung das Schleifkorn jedoch nur so lange festhalten, bis seine scharfen Kanten
und Spitzen abgearbeitet sind. Sobald das Korn stumpf geworden ist und der Schleifdruck
ein gewisses Maß überschreitet, soll das Korn aus der Bindung ausbrechen und dadurch
frische, scharfkantige, gut schneidende Körner freilegen.
-
Bei den sogenannten weich eingebundenen Scheiben, bei denen der Anteil
der Bindung im Vergleich zur Menge des Schleifkornes verhältnismäßig gering ist,
erfolgt das Ausbrechen der
Körner in rascher Folge, so daß der Schleifkörper
stets mit frischen Kanten und Spitzen und dadurch frei und kühl und nur unter geringem
Schleifdruck schneidet. Solche Scheiben werden insbesondere zur Bearbeitung harter
Werkstoffe verwendet. Der gute Schnitt derartiger Scheiben wird demgemäß durch eine
starke Abnutzung und somit durch eine verhältnismäßig geringe Standfestigkeit erkauft.
Bei hart eingebundenen Scheiben mit höherem Bindungsanteil erfolgt das Ausbrechen
der Körner erst nach einer stärkeren Abnutzung, so daß solche Scheiben im Gebrauch
wohl sparsamer sind, andererseits aber, da sie zeitweise mit wesentlich stumpferen
Körnern schneiden, leicht zum .Brennen und Verschmieren neigen.
-
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß man zu hochwirksamen Schleifkörpern
gelangt, wenn als Bindung entgegen den bestehenden Anschauungen nicht ein gegenüber
dem Schleifkorn bedeutend weicherer Stoff benutzt wird, sondern Metalloxyde in feiner
Verteilung, insbesondere Aluminiumoxyd, verwendet werden. Das heißt also, ein Werkstoff,
der in seiner Härte und Festigkeit den normalerweise benutzten Schleifmitteln, Siliciumkarbid
oder Korund, nahezu vollständig gleichkommt. Nach einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wirb als Schleifkorn körniger Korund und als Bindemittel feinstverteilte
Tonerde (A1203).verwendet. Im Gegensatz zum Korund handelt es sich bei der als Bindung
dienenden Tonerde @um einen fein verteilten, nach dem Erhitzen polykristallinen
Stoff, der unter dem Namen Sintertonerde oder Sinterkorund bekannt ist. Demgemäß
sind Schleifkorn und Bindung stofflich identisch, jedoch in ihrem strukturellen
Aufbau verschieden. In Abb. 2 ist z. B. das Gefüge eines nach ,der Erfindung hergestellten
Schleifkörpers in etwa ioofacher Vergrößerung zeichnerisch dargestellt. In der Abbildung
bedeuten A die aus Korund bestehenden Schleifkörner, B die diese Schleifkörner umschließende,
aus polykristalliner Sintertonerde bestehende Bindung.
-
Beide Komponenten, also Korn und Bindung, liegen etwa in der Mohsschen
Skala bei Härte g und unterscheiden sich lediglich durch Korngröße und Struktur.
Das Schneidmaterial hat bei dem gewählten Beispiel eine Korngröße von ioo bis Zoo
My, während die feinknistadline Bindung eine solche von 12 bis 25 My aufweist. Zur
Herstellung der erfindungsgemäßen Schleifkörper wird das Metalloxyd, z. B. fein
verteilte Tonerde, und das Schleifkorn, z. B. körniger Korund, im gewünschten Verhältnis
in üblicher Weise innig gemischt, geformt und bei hohen Temperaturen von vorzugsweise
17oo bis 195o° C gebrannt. Den so hergestellten Schleifkörpern verleiht die verwendete,
bei hohen Temperaturen gesinterte Metalloxydbindung eine sehr hohe mechanische Festigkeit.
Die eingeschlossenen Schleifkörner werden nicht nur mechanisch gehalten, sondern
auch durch die während des Sintervorganges an den Kristallgrenzflächen wirksam werdenden
Molekularkräfte innig und fest mit der sie umschließenden feinkristallinen Bindung
verbunden. Die Druckfestigkeit solcher erfindungsgemäß hergestellten Schleifkörpergefüge
erreicht daher mit bis zu 25 000 kg/cm2 ganz ungewöhnlich hohe Werte.
-
Schleifkörper entsprechend ,der Erfindung können auf die durch die
folgenden Beispiele erläuterte Weise erhalten werden.
-
Beispiel i Weißer Edellcorund für Schleifzwecke in Korngröße unter
0,25 mm wird im Verhältnis i : i mit Sintertonerde, deren Korngröße unter
25 My liegt; gemischt und die Mischung mit Wasser zu einem Schlicker angerührt.
Der Schlicker wird in eine Schleifscheibenform bekannter Ausführung eingegossen
und in üblicher Weise getrocknet. Der Grünling wird anschließend bei igoo° C gebrannt
und ergibt nach dem Sintern eine Schleifscheibe mit harter, aus feinkristalliner
Sintertonerde bestehende Bindung. Die Festigkeit des Grünlings kann durch Zusatz
organischer beim Sintern verbrennender Bindemittel gesteigert werden.
-
Beispiele Weißer Edelkorund für Schleifzwecke in Korngröße unter o,o5
mm wird im Verhältnis 6 : 4 mit Sintertonerde in der Körnung 125 My gemischt. Die
Mischung wird mit einem organischen Bindemittel, wie z. B. Tylose, in 4°/uiger Lösung
und so viel Wasser versetzt, daß sie eine krümelige Konsistenz annimmt. Darauf wird
die Masse in einer normalen Schleifscheibenform unter Anwendung eines Druckes von
etwa 25o kg/qcm gepreßt und der Preßkörper getrocknet. Das Brennen erfolgt gemäß
Beispiel i wiederum bei igoo°.
-
Der neue, .in seinem Aufbau vorstehend beschriebene Schleifkörper
zeigt insbesondere bei der Schleifbearbeitung von harten und härtesten Werkstoffen
eine außerordentlich hohe Standfestigkeit, die diejenige der bisher gebräuchlichen,
z. B. aus Siliciumkarbid oder Korund in keramischer Bindung bestehenden Schleifkörper
um ein Vielfaches übertrifft. So ergab ein Vergleichsversuch, bei dem das gleiche
Hartmetall sowohl mit einer Silicium-Spezialscheibe für Hartmetallschliff als auch
unter sonst gleichen Bedingungen mit einer Schleifscheibe gemäß der Erfindung bearbeitet
wurde, für die handelsübliche Scheibe nach Schleifabnahme der gleichen Gewichtsmenge
Hartmetall einen Gewichtsverlust von 0,26 g gegenüber einem solchen von nur
o,o8 g bei der neuen, nach der Erfindung mit Sintertonerde gebundenen Scheibe. Bei
höherer Schliffgüte zeigte somit die neuartige Scheibe eine um 200% höhere Schleifleistung,
bezogen auf die gleiche Menge des zerspanten Werkstoffes.
-
Die weiter oben erörterten derzeit geltenden Vorstellungen über den
Schleifvorgang sind auf das Arbeiten der Scheibe gemäß Erfindung nicht mehr anwendbar,
da ein Ausbrechen des Schneidkornes hier, in weit geringerem Maße erfolgen kann
als bei solchen Schleifkörpern, in denen, wie bisher üblich, ein erheblicher Unterschied
der Härte und mechanischen Festigkeit zwischen Korn und
Bindung
besteht. Da die durch das Ausbrechen der abgenutzten Körner bewirkte Freilegung
neuer scharfkantiger Schleifkörner als unerläßlich für den Erfolg des Schleifvorganges
angesehen wurde, war es durchaus überraschend, daß bei erfindungsgemäß aufgebauten
Schleifkörpern, bei denen dieser Vorgang gar nicht oder nur in geringem Maße stattfindet,
überhaupt befriedigende Schleifergebnisse erzielt werden konnten. Es war weiterhin
überraschend, daß diese Schleifscheiben, wie an vorstehenden Beispielen erläutert
wurde, weit höhere Schleifleistungen zeigen als die bisher bekannten Schleifkörper.
-
Diese überraschende Leistungsfähigkeit der neuen Schleifkörper ist
wohl in der Hauptsache darauf zurückzuführen, daß auf Grund ,der außerordentlich
festen Einbindung das Schleifkorn fast restlos ausgenutzt werden kann und daß weiterhin
die Bindung infolge ihrer hohen Härte und ihres feinkristallinen Gefüges mit Hilfe
der zahlreich vorhandenen Kristallkanten den Schleifvorgang unter Abtragung des
zu beschleifenden Werkstoffs so lange aufrechterhält, bis frische, grobe, scharfkantige
und spitze Schleifkörner an Stelle der abgenutzten zur Wirkung gelangen. Auf diese
Weise wird die Schleifarbeit bei den Schleifkörpern nach der Erfindung von der gesamten
Masse des Schleifwerkzeuges getragen, während bei Schleifkörpern mit bisher üblichem
Aufbau der Bindungsanteil zur Spanabnahme nicht beitragen konnte.
-
Die Schleifwerkzeuge gemäß Erfindung weisen eine geringe natürliche
Porosität auf. Es hat sich insbesondere zur Erleichterung der Spanabführung als
zweckmäßig erwiesen, bei Verwendung von feinstgemahlener calcinierter oder geschmolzener
Tonerde für die Herstellung der Bindung noch calcinierte Tonerde im ungemahlenen
Zustand hinzuzusetzen, da die drusenartige Struktur dieses Materials eine sperrige
Ausbildung des Bindungsgefüg:s befördert. Derartig hergestellte Schleifkörper zeichnen
sich durch einen besonders freien kühlen Schnitt und eine geringe Neigung zum Schmieren
und Brennen auch bei der Bearbeitung harter Werkstoffe aus. Um diese günstige Wirkung
einer porigen Ausbildung der erfindungsgemäßen Schleifwerkzeuge noch zu erhöhen,
hat sich die Erzeugung einer zusätzlichen künstlichen Porosität als besonders vorteilhaft
erwiesen. Diese kann erzielt werden durch die Anwendung an sich bekannter Maßnahmen,
wie z.13. den Zusatz brennbarer Stoffe, die vor oder während des Sintervorgangesausbrennen,
oder auch durch Gastreiben, das vorteilhaft mit Hilfe von z. B. Wasserstoffperoxyd
oder anderer gasabgebender Stoffe, wie feinverteilte Metalle oder thermisch zersetzbare
Carbonate, durchgeführt wird.
-
Die Härte und Festigkeit des für die Schleifkörper gemäß Erfindung
als Bindung benutzten Aluminiumoxyds läßt sich durch härtesteigernde Zusätze, wie
z. B. Chromoxyd oder durch Zusätze, die wie Magnesium- oder Siliciurnverbindungen
eine Regelung von Korngröße und Korngestalt bewirken, in weiten Grenzen variieren.
Daraus ergibt sich als weiterer Vorteil die Möglichkeit, die Eigenschaften der Schleifwerkzeuge
bezüglich harter oder weicher Schleifwirkung, Standfestigkeit und Ausbildung der
Schleiffläche dem jeweils zu bearbeitenden Werkstoff weitgehend auf einfache Weise
sicher anpassen zu können.