DE9007834U1

DE9007834U1 - Drehbearbeitungswerkzeug

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Publication number: DE9007834U1
Application number: DE9007834U
Authority: DE
Original assignee: Jason Inc
Current assignee: Jason Inc
Priority date: 1990-08-21
Filing date: 1990-08-21
Publication date: 1998-11-19
Anticipated expiration: 2000-08-22

Description

G 12 089 Gb

Jason Inc. 5401 Hamilton Avenue, Cleveland, Ohio, USA

Drehbearbeitungswerkzeug

• .

Drehbearbeitungswerkzeug Beschreibung

Die Erfindung befaßt sich allgemein mit einem Drehbearbeitungswerkzeug.

Es gibt eine Vielzahl von Einrichtungen zum Einsatz beim Abtragen und Polieren von Oberflächen, zur Materialentfernung und dergleichen. Die Einrichtungen und Werkzeuge hierfür haben verschiedene Ausführungsformen (es handelt sich beispielsweise um drehbare, als endloses Band ausgelegte Werkzeuge, um hin- und hergehend bewegbare, usw.) Die Dreheinrichtungen umfassen im allgemeinen Räder oder Scheiben mit im wesentlichen zwei Varianten, wobei es sich in einem Fall um eine beschichtete Ausführungsform und in dem anderen Fall um eine Verbundausführungsform handelt. Bei einem beschichteten Schleifteil handelt es sich um ein solches, bei dem die Teilchen des Schleif- oder Poliermittels in einem dünnen Überzug auf der Oberfläche eines Grundmaterials vorhanden sind, bei dem es sich um Papier, Gewebe, Netzmaterial o.dgl. handeln kann, wobei die Schleif- oder Polierteilchen mit diesem Grundmaterial mittels eines geeigneten Klebstoffs oder eines Bindemittelträgers haftend verbunden sind. Bei einer verbundenen Ausführungsform eines solchen Schleifteils handelt es sich um ein solche , bei der das Schleifmittel über den Bindemittelträger hinweg dispergiert ist, der in verschiedenen massiven Ausführungsformen vorliegen kann und für den Gebrauchszustand in massiver Form gehärtet oder auf eine andere Weise verfestigt wird. Die hierbei verwendeten Bindemittelträger sind häufig polymere Materialien. Diese polymeren Materialien können

geschäumt sein. Es wurden einige Entwicklungen im Hinblick auf sogenannte "geschäumte" Schleifmittel mit dem Ziel unternommen, eine günstigere Ausbeute zu erreichen. Diese Entwicklungen sind jedoch nahezu ausschließlich auf Reinigungskissen oder ähnliche Handwerkzeuge mit begrenzter Einsetzbarkeit abgestellt (siehe GB-PS 716,422). Dies ist darauf zurückzuführen, daß das Schaummatrixmaterial durch seine Eigenbeschaffenheit bedingt an sich als ein Grundmaterial schwach ist, und daß dieses Grundmaterial nicht den inneren beim Gebrauch auftretenden Kräften standhalten kann, welche versuchen, die Schaumstruktur zu verformen und aufzulösen. Dies trifft insbesondere auf Räder bzw. Scheiben zu, die bei Hochgeschwindigkeits-Drehbearbeitungen eingesetzt werden sollen, bei denen hierdurch ein Balloneffekt bei den Rädern oder Scheiben oder Brechkräfte auftreten können, durch welche die Scheiben bei gewissen Einsatzgebieten, insbesondere bei jenen unwirksam sind, bei denen bei hoher Geschwindigkeit Material abgetragen werden soll.

Einige Weiterentwicklungen wurden unternommen, um die vorstehend genannten Schwierigkeiten zu überwinden, indem der Schaum verdichtet wurde (siehe US-PS 2,885,276). Hierbei hat es sich aber gezeigt, daß die von innen auftretende Möglichkeit der Zerstörung bei Drehbearbeitungen zunehmen. Auch wurden Scheiben derart verdichtet, daß dieselben Schwierigkeiten wie bei "gebundenen" Schleifscheiben auftraten (d.h. "Zusetzen", "Schmieren", "Schlagen" oder die Brauchbarkeit beschränkte sich auf das Abtragen von sogenannten "hohen Stellen", usw.).

Es besteht daher ein Bedürfnis nach einem Drehbearbeitungsoder Drehabtragswerkzeug, welches eine elastomere Schaumbindung mit einer relativ niedrigen Zugfestigkeit hat, das eine Zellstruktur hat, welche bei der spanabhebenden Bearbeitung und dem Materialabtrag Verbesserungen hinsichtlich der

Werkzeugstandzeit bringt, und zugleich eine Formbarkeit und Formhaltigkeit gegeben sind, sowie die Eigenschaften bezüglich eines Zusetzens, Schmierens oder Schiagens nicht gegeben sind.

Die Erfindung gibt ein Drehbearbeitungswerkzeug an, welches folgendes aufweist: (a) Eine elastomere Schaumbindung, bei der die elastomere Bindung mehr als 5% Hohlräume hat, und (i) einen mittleren Schleifabrieb mit einer Korngröße von etwa 30 bis etwa 50 und (ii) einen feinen Schleifabrieb mit einer Korngröße von etwa 70 bis etwa 100 enthält.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung wird ein Drehbearbeitungswerkzeug bereitgestellt, das folgendes aufweist: (a) Eine Nabe, die für den Antrieb bestimmt ist, (b) eine Reihe von Schleifmonofilamenten, die fest an der Nabe angebracht sind und von dieser vorstehen, wobei das Schleifmonofilament ein polymeres Material ist, in dem Schleifmittel insgesamt homogen dispergiert ist und (c) ein Schleifabriebsteil, das eine geschäumte, elastomere Bindung enthält, die mehr als 5% Hohlräume hat, fest mit der Nabe verbunden ist und die Reihe von Monofilamenten einkapselt.

Die Drehbearbeitungswerkzeuge nach der Erfindung ermöglichen eine verbesserte Sicherheitsgeschwindigkeit aufgrund ihrer verminderten Eigenträgheit gegenüber Verbundbürsten mit Metallborsten. Ferner haben die Werkzeuge ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich einer Nichtzusetzung/ eines Nichtschlagens. Die Hohlräume, die in den elastomeren Bindungen vorhanden sind, verleihen dem Werkzeug eine erhöhte Flexibilität, das Werkzeug hat eine Spänefallücke, und es lassen sich Schwierigkeiten im Zusammenhang mit der Belastung vermeiden.

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-A-

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Axialansicht eines scheibenähnlichen Werkzeugs nach der Erfindung,

Fig. 2 eine vergrößerte Ausschnittsansicht des in Fig. 1 gezeigten Werkzeugs,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines schalenförmigen Werkzeugs nach der Erfindung,

Fig. 4 eine ähnliche Ansicht eines breitflächigen, zylindrischen Werkzeugs,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines Stirnbearbeitungswerkzeugs ,

Fig. 6 eine ähnliche Ansicht eines für die Bearbeitung in Rohren oder für Seitenbearbeitungen bestimmten Werkzeugs,

Fig. 7 eine vergrößerte Ausschnittsansicht eines

geraden Monofilaments mit darin eingebettetem Schleifmittel,

Fig. 8 eine ähnliche Ansicht zur Verdeutlichung eines gekräuselten bzw. gewellten Monofilaments, und

Fig. 9-12 Querschnittsansichten zur Verdeutlichung von verschiedenen Querschnittsausgestaltungsformen des Monofilaments.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 ist ein Drehbearbeitungswerkzeug 10 nach der Erfindung gezeigt. Das Werkzeug umfaßt eine ringförmige Nabe 11, welche von ringförmigen Platten 12 und 13 gebildet wird, die mittels Vorsprüngen 14, die von einer der Platten durch Öffnungen 15 in der anderen Platte vorstehen, miteinander verbunden oder zusammensteckt sind. An dem äußeren Ende jeder Platte ist eine ringförmige Schulter, wie mit 17 und 18 gezeigt, vorgesehen, welche einen radial nach außen offenen Kanal bildet, in dem die Werkzeugmonofilamente wie mit 20 gezeigt vorgesehen sind. Die Platten sind mit fluchtenden Mittelöffnungen 22 und 23 versehen, durch die eine Welle oder eine Achse eines kraftbetriebenen Werkzeugs oder einer Bearbeitungsmaschine gehen kann. Das Drehwerkzeug kann mittels einer Spannverbindung mit einem solchen Zapfen oder einer solchen Welle oder mittels einer Keilverbindung verbunden sein, so daß das Werkzeug zur Ausführung einer Drehbewegung angetrieben werden kann.

Die Monofilamente 20 sind um einen ringförmigen Haltering oder einen Draht, welcher bei 25 gezeigt ist, gebogen und in einer geschäumten, elastomeren Verbindung 21 eingekapselt, die eine Schleifkörnung 22 hat, die gleichmäßig über das Bindemittelmaterial hinweg verteilt ist. Die Monofilamente sind gleichmäßig verteilt, um eine kreisförmige Anordnung zu bilden, und diese bilden zusammen mit der geschäumten, elastomeren Bindung die ringförmige Werkzeugfläche 26.

Drehbearbeitungswerkzeuge dieser Bauart sind in den Fig. und 2 gezeigt und können eine Kreisform haben. Sie können Abmessungen in einem Bereich von etwa 25 bis etwa 4 06 mm im Durchmesser oder auch mit einem größeren Durchmesser haben und können Bearbeitungsbreiten haben, welche zwischen 3,17 mm und' 57,15 mm (1/8 inch bis 2-1/4 inch) liegen.

In Fig. 3 ist ein schalenförmiges Werkzeug 30 gezeigt, das wiederum eine metallische Nabe 31 hat, die an einer Drehwelle oder einer Drehachse angebracht werden kann. Die Gruppe von Monofilamenten und die geschäumte, elastomere Bindung, welche ^^ei 32 gezeigt sind, stehen von der Nabe in abgeflachter Form vor. Die Enden der Monofilamente und die geschäumte, elastomere Bindung bilden bei 33 eine Bearbeitungsfläche. Derartige schalenförmige Werkzeuge können Abmessungen von etwa 50,8 mm bis etwa 203,2 mm (etwa 2 bis etwa 8 inch) im Durchmesser haben und sie sind im Prinzip so ausgelegt, daß sie bei tragbaren Werkzeugen eingesetzt werden können.

Fig. 4 zeigt eine breitflächige, zylindrische Bürste oder ein Werkzeug 36, das wiederum eine metallische Nabe 37 hat, die an einer Welle oder einer Achse angebracht werden kann. Die ringförmige Anordnung von Monofilamenten 38 und die geschäumte elastomere Bindung 21 bilden ein breitflächiges, zylindrisches Bearbeitungswerkzeug, wie dies bei 39 angedeutet ist. Die Monofilamente des Werkzeugs 39 können in Form einer Reihe von Scheiben- oder Räderbürsten angeordnet sein, welche zusammengespannt sind, oder sie können in Form von Streifenbürsten ausgelegt sein, die spiralförmig um die Nabe beispielsweise gewickelt angeordnet sind. Derartige breitflächige Werkzeuge werden hauptsächlich für Polierbearbeitungen, Schrubbbearbeitungen und Reinigungsbearbeitungen eingesetzt.

In Fig. 5 ist ein Werkzeug 5 der Stirnbürstenbauart gezeigt, das eine metallische, schalenförmige Nabe 41 hat. Die Schale umfaßt einen Schaft oder einen Zapfen 42, so daß die Stirnbürste an einem tragbaren druckluftbetriebenen oder elektrisch betriebenen Werkzeug so angebracht werden kann, daß es um seine Achse gedreht werden kann. Die axial verlaufende Gruppe von Monofilamenten, die bei 43 gezeigt ist, ist in eine ge-

schäumte, elastomere Bindung eingekapselt, die von der schalenförmigen Nabe 41 ausgeht, und die Anordnung kann mit Hilfe von geeigneten Spezialklebstoffen in der Schale festgelegt werden, wobei es sich um jene handeln kann, die in der schwebenden US-Patentanmeldung Ser.No. 228,438, angemeldet am 5. August 1988, gezeigt sind, welche den Titel trägt: "Flexibles Schleif-Bearbeitungswerkzeug mit adhäsiver Bindung". Es können auch andere Fixiereinrichtungen vorgesehen sein. Die Monofilamente und die geschäumte, elastomere Bindung bilden eine kreisförmige Stirnfläche 44. Derartige Werkzeuge werden im allgemeinen zum Abtragen für an gewissen Stellen vorstehenden Flächen eingesetzt, welche normalerweise mit höheren Geschwindigkeiten zu einem wirksamen Materialabtrag arbeiten.

In Fig. 6 ist ein Werkzeug 48 gezeigt, das seitlich wirkt oder das als Rohrbürste ausgelegt ist. Das seitlich wirkende Werkzeug, das dort angezeigt ist, umfaßt eine Gruppe von gekräuselten bzw. gewellten Monofilamenten, welche bei 49 gezeigt sind, und die in eine geschäumte, elastomere Bindung 21 eingekapselt sind. Die Monofilamente verlaufen im allgemeinen parallel zueinander und quer zur Achse des Werkzeugs, wobei die Gruppe von Filamenten mit Hilfe eines U-förmig gebogenen Drahtes 50 gehalten und festgelegt sind, der dann um sich selbst verwunden wird, wie dies bei 51 angedeutet ist, um den Steg 52 zu bilden, wobei das glatte Ende 53 in einer kraftbetriebenen Bearbeitungseinrichtung angebracht ist. Die Monofilamente und die Bindung bilden somit zwei gegenüberliegend verlaufende Arbeitsflächen 54 und 55, die parallel zur Achse des Werkzeugs sind. Derartige Werkzeuge sind für schwer zu bearbeitende Seitenbearbeitungen bestimmt, und sie sind insbesondere zum Reinigen oder Nacharbeiten von gebohrten Öffnungen und Rohren geeignet, bei denen ein beschränkter Platzbedarf vorhanden ist. Diese Werkzeuge können so ausgelegt sein,

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daß sie mit einem Antriebskopf zur Bearbeitung verbindbar sind, bei denen es sich um Bohrmaschinen, Drehbänke, Tischschleifer, Spezialausrüstungen sowie um transportable Bearbeitungsmaschinen handeln kann.

Unter Bezugnahme auf Fig. 7 ist zu ersehen, daß das Monofilament, das bei 60 gezeigt ist, einen Schleifabrieb 66 enthält, welcher bei dem Werkzeug nach der Erfindung geradlinig oder ungewellt ausgebildet sein kann. Wie in Fig. 8 gezeigt ist, kann das Monofilament wie bei 61 gezeigt gewellt sein. Wie auch in den Fig. 9, 10 und 11 gezeigt ist, kann sich die Querschnittsgestalt des Monofilaments ändern. In Fig. 9 ist ein rundes Monofilament 62 gezeigt. In Fig. 10 ist ein dreieckförmiges Monofilament 63 gezeigt. In Fig. ist ein rautenförmiges oder quadratähnliches Monofilament 64 gezeigt, während in Fig. 12 ein rechteckförmiges Monofilament 65 gezeigt ist. Andere Querschnittsformen können natürlich vorgesehen werden und gegebenenfalls können die Wellungen auch variieren. Polygonale Formen, die in den Fig. 10, 11 und 12 gezeigt sind, ermöglichen, daß die Monofilamente dichter gepackt werden können, und bei dem rechteckförmigen Monofilament nach Fig. 12 wird erreicht, daß eine größere Schleifmittelmenge enthalten sein kann.

Auch können sich die Abmessungen des Monofilaments ändern, und als Größenbereiche für ein geradliniges Monofilament mit einem Kreisquerschnitt lassen sich die folgenden angeben:

500 denier 0,21 mm (0,0085 inch) im

800 denier 0,30 mm (0,0130 inch) im

1200 denier 0,40 mm (0,0160 inch) im

2000 denier 0,45 mm (0,0180 inch) im

3000 denier 0,53 mm (0,0210 inch) im

4000 denier 0,78 mm (0,0310 inch) im

Natürlich können auch andere denier-Werte oder Durchmesserangaben als die im oben angegebenen Bereich bezeichneten bei gewissen Bürsten- und Abtragswerkzeugen verwendet werden. Das rechteckförmige Monofilament kann beispielsweise eine Dicke in der Größenordnung von etwa 1,14 mm (0,04 5 inch) und eine Breite von etwa 2,28 mm (0,090 inch) haben. Ein bevorzugtes Material für die Schleifstruktur, die ein Monofilament enthält, ist Nylon, und bei der rechteckförmigen Form kann etwa vierzig Prozent (40%) Schleifmittel enthalten sein.

Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung weist ein Drehbearbeitungswerkzeug eine elastomere Bindung auf, die eine mittlere Schleifstruktur und eine feine Schleifstruktur enthält. Die elastomere Bindung ist eine geschäumte, elastomere Bindung, die mehr als 5% Hohlräume hat. Die geschäumte elastomere Bindung kann enthalten (i) eine mittlere Schleifstruktur, die eine Korngröße von etwa 30 bis etwa 50 hat. Die feine Schleifstruktur (ii) hat eine Korngröße von etwa 70 bis etwa 100. Vorzugsweise hat die mittlere Schleifstruktur eine Größe von etwa 32 bis etwa 40, und die feine SchleifStruktur eine Größe von etwa 75 bis etwa 85. Das Drehbearbeitungswerkzeug enthält etwa 10 bis etwa 30 Teile von (i) und etwa 30 bis etwa 60 Teile von (ii). Vorzugsweise ist

■ (i) mit etwa 15 bis etwa 25 Teilen vorhanden, und (ii) von etwa 40 bis etwa 50 Teilen vorhanden. Es hat sich gezeigt, daß die Kombination aus der geschäumten, elastomeren Bindung mit der Kombination der Schleifabriebstruktur eine verbesserte Flexibilität ermöglichen, daß man eine Spänefallücke erhält, und daß sich zu starke Belastungen im Werkzeug verhindern lassen.

Die elastomere Bindung

Elastomere Bindungen nach der Erfindung werden eingesetzt, um

SchleifStrukturteilchen zu halten, sowie die Schleifmonofilamente nach der Erfindung einzukapseln. Die elastomere Bindung ist ein geschäumtes Polymer, welches sich dadurch auszeichnet, daß es mehr als 5% Hohlräume hat. Vorzugsweise hat die Bindung etwa 10 bis etwa 50% Hohlräume. Eine bevorzugte Größe für die Hohlräume beläuft sich auf etwa 25%. Die Zellgröße der geschäumten, elastomeren Bindung beläuft sich von etwa 0,25 bis etwa 1,27 mm (0,01 bis 0,015 inch), wobei Abmessungen in der Größenordnung von 0,25 bis 0,76 mm (0,01 bis 0,03 inch) bevorzugt werden. Insbesondere kommen Abmessungen von 0,38 bis 0,63 mm (0,015 bis 0,025 inch) in Betracht. Die Zellstruktur der geschäumten, elastomeren Bindung zeichnet sich dadurch aus, daß sie eine Zugfestigkeit von wenigstens 15% hat. Vorzugsweise liegt die Zugfestigkeit in einem Bereich von etwa 20 bis etwa 30%, wobei ein Bereich von etwa 20 bis etwa 25% bevorzugt wird. Die relativ niedrige Zugfestigkeit ermöglicht, daß das Werkzeug Leicht-Schleifeigenschaften sowie ein ausgezeichnetes Abtragsmuster hat. Elastomere Bindungen, die bei der Erfindung zweckmäßig sind, sind geschäumte Polyurethane und Polyepoxyde.

Eine bevorzugte Sorte der Klebstoffelastomerbindung umfaßt die Polyurethane, von denen viele in flüssiger Zweikomponentenform im Handel erhältlich sind und die unmittelbar vor der Anwendung zusammengemischt werden und eine Topfzeit von einigen Stunden haben, wobei die Flüssigform in die Feststoffform bei üblichen Umgebungstemperaturen umgewandelt wird.

Zu dieser Art gehören auch Polyurethanvorläufer. Im allgemeinen verwendet man Verhältniszahlen von etwa 0,9 bis größer als 1,5 von entsprechenden Diisocyanaten mit einer Verhältniszahl von einem dihydroxy-gesättigten Polyester oder Polyether, dessen Molekulargewicht größer als etwa 500 bis 4000 ist. Es ist üblich, die Diisocyanatkomponente in Mengenver-

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hältnissen von größer als dem stöchiometrischen Verhältnis einzusetzen, um das gewünschte Härtungsverhalten zu erhalten. Bei der Erfindung wird es bevorzugt, ein Verhältnis von 1,05 des gewählten Diisocyanate mit einem Verhältnis eines dihydroxy-gesättigten Polyesters oder Polyethers reagieren zu lassen. Dreifunktionale Komponenten, abgesehen von kleinen Beeinflußungsmengen, sind zu vermeiden. Plastifizierungsmittel einschließlich octylalkohol-gesättigter Propylenwachse mit einem Molekulargewicht von 2000 bis 5000 wurden in der Größenordnung von 2 bis 20% eingesetzt, um die Polyurethane weich zu machen. Diese gemischten Stoffe können bei einigen Anwendungsfällen Vorteile bringen. Kleine Mengen an Epoxyden, wie der monomere Diglycidylelther von Bisphenol "A" wurden in die Polyurethane eingelagert, um die Temperaturbeständigkeit desselben zu erhöhen.

Die bei der Erfindung zweckmäßigerweise einzusetzenden PoIyepoxyde sind Epoxyharze, die sich durch das Vorhandensein einer Epoxydgruppe auszeichnen. Die Polyepoxydharze werden dann gehärtet, um wärmehärtbare Harze zu erhalten, wobei Anhydride, Amine, Polyamine, Lewis-Säuren und dergleichen verwendet werden. Ein in großem Umfang eingesetztes Epoxyharz ist ein Diglycidylether von Bisphenol "A". Dieses Epoxyharz kann gehärtet werden, um eine elastomere Bindung nach der Erfindung zu erhalten. Ein zweckmäßiges Epoxyharz ist eine Zweikomponentenepoxygießmasse, wobei ein Teil A ein Epoxymaterial mit einem relativ niedrigen Molekulargewicht ist (vertrieben unter Epocast* X-87457-A), welches eine Flexibilitätskomponente enthält, die man durch Vermischen von 100 Teilen mit 10 Teilen eines gelben Härters (EPOCAST 'X-8745-B) erhält, bei welchem man davon ausgeht, daß es sich prinzipiell um ein organisches Epoxyd handelt. Wenn man dies mit dem Flüssiggemischt vermischt, erhält man eine Topfzeit von etwa 20 Minuten und das Material härtet in 24 Stunden bei

23,O⁰C (75° F) aus, oder' zur Beschleunigung der Aushärtung kann man es auf 65,6⁰C (150° F) erwärmen. (*Erzeugnisse der Firma Furane Plastics Co., in Hillburn, New Jersey).

Schleifstruktur

Die Eigenheit der Schleifstruktur bei der Erfindung ist nicht besonders kritisch, vorausgesetzt, daß die Schleifstruktur die vorstehend angegebenen Größenbemessungen hat. Beispiele von Schleifstrukturen umfassen Carborund, Schmirgel, Granat, Bimstein, Siliziumkarbid, Aluminiumoxid, Zirkonaluminiumoxid, Bornitrid, synthetischer Diamant, Wolframkarbid, metallische Schleifmittel, und der gleichen. Die Schleifstruktur nach der Erfindung bzw. das Schleifmittel ist mit etwa 30 bis etwa 80 Gew.-% der elastomeren Bindung plus dem Schleifmittel vorhanden. In anderen Worten bedeutet dies, daß bei der Erfindung in bevorzugter Weise etwa 30 bis etwa 80 Teile Schleifmittel und etwa 20 bis etwa 70 Teile der geschäumten, elastomeren Bindung zur Anwendung kommen. Vorzugsweise ist das Schleifmittel von etwa 50% bis etwa 70% vorhanden, wobei bevorzugtesterweise dieses etwa mit 65% vorhanden ist.

Wenn das Drehbearbeitungswerkzeug eine elastomere Bindung und eine Kombination einer Schleifstruktur umfaßt, hat die mittlere Schleifstruktur (i) eine Korngröße von etwa 30 bis etwa 50. Die feine Schleifstruktur (ii) hat eine Korngröße von etwa 70 bis etwa 100. (i) hat vorzugsweise eine Korngrösse von etwa 32 bis etwa 40 und (ii) hat eine Korngröße von etwa 75 bis etwa 80. Insbesondere hat (i) eine Korngröße von etwa 36 und (ii) eine Korngröße von etwa 80.

Wenn das Drehbearbeitungswerkzeug die geschäumte, elastomere Bindung und die Schleifmonofilamente umfaßt, wird die Wahl

der Schleifstrukturgröße für den Einschluß in der elastomeren Bindung durch den Verwendungszweck des Werkzeugs bestimmt. Insbesondere hat die Schleifstruktur in einer geschäumten, elastomeren Bindung eine Schleifmittelgröße von etwa 30 bis etwa 100. Insbesondere liegt die Schleifmittelgröße in einem Bereich von 30 bis etwa 60, und am bevorzugtesten ist ein Bereich von 32 bis 40. Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform hat das Werkzeug mit dem Schleifmonofilament eine geschäumte, elastomere Bindung, die zwei Schleifstrukturen enthält, d.h. ein mittelgroßes Schleifmittel (i) und ein Feinschleifmittel (ii). Wenn die Kombination des Schleifmittels vorhanden ist, beläuft sich die Größe des Schleifmittels (i) von 30 bis etwa 50 und die Größe des Schleifmittels (ii) von etwa 70 bis etwa 100. Vorzugsweise hat (i) eine Korngröße von etwa 3 2 bis etwa 4 0 und (ii) hat eine Korngröße von etwa 75 bis etwa 85. In bevorzugtester Weise hat (i) eine Korngröße von etwa 36 und (ii) hat eine Korngröße von etwa 80.

Schleifmonofilament

Die Schleifmonofilamente, die bei der Erfindung zur Anwendung kommen, sind polymere Materialien, die Schleifkörner enthalten, die gleichmäßig in diesen verteilt sind. Die polymeren Materialien können aus Nylon, Aramid oder Polyester bestehen. Wie bereits vorher angegeben ist, wird für Schleifmittel enthaltende Monofilamente Nylon bevorzugt.

Nylon ist ein Polyamid, welches durch Kondensation von bifunktionalen Monomeren gebildet wird. Im allgemeinen werden die Polymere durch Kondensation von Diaminen mit dibasischen Verbindungen gebildet. Beispiele von Nylonmaterialien, die bei der Erfindung eingesetzt werden können, umfassen PoIyhexamethylenadipamid, Nylon-6/6, Poly(epsiloncaprolactam),

Nylon-6; Polypropriolactam, Nylon-4; Poly(pyrrolidin-2-eins), Nylon-4; Poly(enanthamid), Nylon-7; Polycapryllactam, Nylon-8; Poly(pelargonamid), Nylon-9; Polyaminodecanoicsäure, Nylon-10; Polyundecanedamid, Nylon-11; und Poly(hexamethylendodecandiamid), Nylon-6/12.

Im allgemeinen werden Aramide durch Reaktion von aromatischen Diaminen und aromatischen Diacidchloriden mit einem geeigneten Lösungsmittel gebildet, und dann wird die so reagierende Aramidpolymerfaser aus dem Lösungsmittel "gesponnen" oder gezogen. Beispiele von Aramidfasern, die bei der Erfindung

R R zur Anwendung gelangen können, sind NOMEX ; KEVLAR und

TM R

Teijin HM-50 Polymere. NOMEX Polymer ist ein Poly(mphenylenxsophthalamid)· KEVLAR Polymer ist ein Poly(p-phe-

TM nylenterephthalamid). Das Teijin HM-50 Polymer ist A PoIyparaphenylen/3,4'-Diphenyletherterephthalamid.

Die Fasereigenschaften können dadurch modifiziert werden, daß man die Lagen der Substituentengruppen am aromatischen Ring verändert, daß man ferner Substituenten dem aromatischen Ring zugibt, daß man die Zusammensetzung des Lösungsmittelbads ändert, oder daß man die Bedingungen ändert, unter denen das Polymer zu einer Faser gesponnen wird. Im allgemeinen ist es vorherzusehen,m daß Polymere, die man aus Reaktionen von aromatischen Diaminen und aromatischen Diaeiden, die parasubstituierte aromatische Ringe haben, wie Polymere des KEVLAR-Typs, erhält, zu einer stabähnlicheren und steiferen Faser führen. Die Reaktion von aromatischen Diaminen und aromatischen Diaeiden, die metasubstituierte aromatische Ringe haben, führen meist zu einem Polymer, aus dem sich flexiblere Fasern herstellen lassen, wie NOMEX.

Bei der Erfindung werden Monofilamente bevorzugt, die man aus einem aromatischen Polyamidpolymer oder einem Aramid er-

hält, welches parasubstituierte aromatische Ringe enthält. Diese umfassen die vorstehend angegebene KEVLAR-Art oder die Teijin Limited HM-50-Art. Weitere Einzelheiten von Aramidfasern sind in Kirk-Othmer Concise Encyclopedia of Chemical Technology, abgekürzte Version von dem 24-bändigen Encyclopedia of Chemical Technology, 3. Ausgabe (ISBN =-471-86977-S) angegeben, wobei diese Literaturstelle durch die Bezugnahme hinsichtlich ihres Inhalts betreffend Aramidfasern mit zur Offenbarung zu zählen ist.

Polyester zeichnen durch durch viele Esterbindungen aus, die an dem Polymergerippe verteilt sind. Diese Polyester, die bei der Erfindung einsetzbar sind, umfassen in einer nicht abschließend angegebenen Aufzählung Polybutylenterephthalat, Polyethylenterephthalat, Poly(1,4-cyclohexalendimethylterephthalat-coisophthalat) und der gleichen.

Die Schleifmonofilamente nach der Erfindung erhält man dadurch, daß in die vorstehend angegebenen polymeren Materialien (Nylon, Aramid und Polyester) ein Schleifmittel eingebracht wird. Unter Einbringen ist hierbei zu verstehen, daß das Schleifmittel strukturell mit dem polymeren Material vermischt wird und daß das Gemisch zur Bildung der Schleifmonofilamente nach der Erfindung extrudiert wird.

Wenn das Drehbearbeitungswerkzeug nach der Erfindung Schleifmonof ilamente enthält, wird das Werkzeug dadurch hergestellt, daß eine Anordnung von Monofilamenten in einer Form vorgesehen wird, und daß in die Form ein Bindemittelgemisch eingebracht wird, daß das Schleifmittel und präpolymere Materialien enthält. Unter präpolymeren Materialien sind solche zu verstehen, die bei der Härtung die elastomere Schaumbindung nach der Erfindung bilden. Das Bindemittelgemisch wird gehärtet, und zum Schäumen gebracht, um die elastomeren Schaum-

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bindungen nach der Erfindung zu bilden. Das Härten des Bindemittelgemisches erstreckt sich über etwa 0,2 bis etwa 1,5 Stunden, wobei etwa 0,5 Stunden bevorzugt werden. Das gehärtete Bindemittelgemisch wird dann etwa 0,25 bis etwa 1,5 Stunden von 23,9°C bis etwa 149⁰C (75°F bis etwa 300⁰F) "gebrannt", wobei Temperaturen von etwa 37,8⁰C bis 93,3⁰C (100°F bis 200⁰F) bevorzugt werden und wobei als äußerst bevorzugte Temperaturen 51,7°C bis 78,5⁰C (125⁰F bis 175°F) in Betracht kommen. Die Brennzeit beträgt vorzugsweise etwa 0,5 Stunden. Wenn das Härten der Bindemittelgemische in Gegenwart von Feuchtigkeit abläuft, tritt ein Schäumen auf. Es ist bekannt, daß Polyurethanpolymervorläufer in Anwesenheit von Feuchtigkeit zum Schäumen gebracht werden können. Das Schäumen tritt innerhalb von 1 bis 3 Minuten beim Vermischen der präpolymeren Materialien auf. Durch Steuern des Feuchtigkeitsanteils kann man den gewünschten Schäumungsgrad bestimmen. Feuchtigkeitsmengen, die bei der Verarbeitung auftreten, sind etwa 0,02 bis etwa 0,03 Gew.-%, wobei Bereiche von etwa 0,23 bis etwa 0,25 Gew.-% bevorzugt werden. Ein beliebiges Blasmittel kann eingesetzt werden, um die geschäumten, elastomeren Binder nach der Erfindung zuzubereiten. Beispielsweise kann Luft oder irgendein nicht-reagierendes Gas verwendet werden, um das Aufschäumen des Bindemittelgemisches zu erreichen.

Beispiel 1

Zugeben von 41,9 Teilen (731,5 g, Verhältniszahl 0,789) F112R (Polyesterharz), 51,03 Teile (894,5 g, Verhältniszahl 1,75) Voranol 2110TB (Polyetherpolyol) und 0,05 Teile (0,9 g) 1,4 BD (Glykol) zu einem Reaktionsbehälter. Das Gemisch wird auf 37,8⁰C (100⁰F) erwärmt und es werden 0,07 Teile (0,9 g) DBTDL (Dibutylindilau) und 0,13 Teile (1,3 g) R8020 (Gemisch aus Triethylendiamin und Dimethy!ethanolamin) und 0,13 Teilen (2,3 g) 15344 Ölrot GPD (Anthraguinon) zugegeben. Es erfolgt

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ein Mischen während 15-20 Minuten. Das Gemisch ist ein Polyester, der ein Äquivalenzgewicht von 330 haben sollte.

Es werden 24,34 Teile (78,6 g, Verhältniszahl 0,236) Polyester zubereitet auf die vorstehend beschriebene Weise, 19,60 Teile (63,3 g) 1A36/CR3 (Aluminiumoxid, Korngröße 36) und 45,7 Teile (14 7,6 g) 1A80/CR3 (Aluminiumoxid, Korngröße 80) in einen Behälter eingegeben. Es werden 103 Teile (33,4 g, Verhältniszahl 0,248) P135 (modifiziertes 4,4 Diphenylmethandiisocyanat) zugegeben. Es erfolgt ein Vermischen und das Gemisch wird in eine Form gebracht. Das Schäumen tritt innerhalb von 1-3 Minuten beim Mischen der Isocyanate mit dem Polyester in Abhängigkeit von dem Katalysatorgehalt auf. Die Mischung wird eine halbe Stunde bei Raumtemperatur gehärtet. Das Brennen der Mischung eine halbe Stunde lang bei 65,6⁰C (15O⁰F) wird durchgeführt. Das Erzeugnis ist die geschäumte, elastomere Bindung.

Beispiel 2

Zuberiten eines Bindemittelgemisches entsprechend der in Beispiel 1 beschriebenen Art. Einbringen des Bindemittelgemisches in eine Form, die eine Anordnung aus Monofilamenten enthält, bei denen es sich um Nylonfilamente handelt, die Siliziumkarbid-Schleifmittel haben, und die eine Korngröße von 80 haben, wobei das Schleifmittel homogen in dem Nylon-Monofilament dispergiert ist. Die Form wird bei Raumtemperatur etwa eine halbe Stunde stehen gelassen. Dann werden die Form und der Inhalt eine halbe Stunde lang auf 65,6⁰C (150⁰F) erwärmt. Die Form wird geöffnet und das Drehbürstenwerkzeug wird entnommen.

Wenn das Drehbearbeitungswerkzeug nach der Erfindung keine Schleifmonofilamente enthält, wird das Werkzeug dadurch her-

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gestellt, daß das Bindemittelgemisch der vorstehend beschriebenen Art gehärtet wird.

Obgleich die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen erläutert worden ist, ist die Erfindung natürlich nicht auf die dort beschriebenen Einzelheiten beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen.

Claims

G 12 089 Gb Jason, Inc. Drehbearbeitungswerkzeug Schutzansprüche:

1. Drehbearbeitungswerkzeug, gekennzeichnet durch:

(a) eine elastomere Schaumbindung, bei der die elastomere Bindung mehr als 5% Hohlräume hat, und (i) ein mittleres Schleifmittel mit einer Korngröße von etwa 30 bis etwa 50 und (ii) ein Feinschleifmittel mit einer Korngröße von etwa 70 bis etwa 100 enthält.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Bindung aus der Gruppe gewählt ist, die Polyurethanharz und Polyepoxidharz umfaßt.

3. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Bindung Polyurethanharz ist.

4. Werkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Bindung ein Polyepoxidharz ist.

5. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Bindung etwa 10 bis etwa 50% Hohlräume hat.

6. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Bindung etwa 25% Hohlräume hat.

7. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die elastomere Bindung eine Zugfestigkeit von wenigstens 15% hat.

8. Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Bindung eine Zugfestigkeit von etwa 20 bis etwa 30% hat.

9. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß (i) eine Korngröße von etwa 3 2 bis etwa 4 0 und (Ii) eine Korngröße von etwa 75 bis etwa 50 hat.

10. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Schleifscheibe etwa 10 bis etwa 30 Teile von (i) von etwa 30 bis etwa 60 Teile von (ii) enthält.

11. Drehbearbeitungswerkzeug, gekennzeichnet durch:

(a) eine Nabe (11), die für den Kraftantrieb bestimmt ist,

(b) eine Anordnung aus Schleifmonofilamenten, die fest mit der Nabe (11) verbunden sind und von dieser vorstehen, wobei das Schleifmonofilament polymeres Material ist, das ein darin dispergiertes Schleifmittel enthält, und

(c) ein Schleifmittel, das in einer geschäumten, elastomeren Bindung enthalten ist, die mehr als 5% Hohlräume hat, die mit der Nabe (11) fest verbunden ist und die Monofilamentgruppe einkapselt.

12. Werkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Material aus der Gruppe gewählt ist, die Nylon, Aramid und Polyesterfasern umfaßt.

13. Werkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Bindung aus der Gruppe gewählt ist, die Polyurethan und Polyepoxid umfaßt.

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14. Werkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Bindung eine Zugfestigkeit von etwa

10 bis etwa 50% hat.

15. Werkzeug nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Bindung eine Zugfestigkeit von etwa
25% hat.

16. Werkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifmittel in einem Gewicht von etwa 30 bis etwa 80 Gew.-%, basierend auf der elastomeren Bindung vorhanden ist.

17. Werkzeug nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifmittel in einer Menge von etwa 50 Teilen bis etwa 70 Teilen vorhanden ist.

18. Werkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Bindung ferner ein zweites Schleifmittel enthält, wobei ein Schleifmittel eine mittlere Körnung (i) und das andere eine feine Körnung (ii) hat.

19. Werkzeug nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifmittel (ii) eine Größe von etwa 30 bis etwa 50 und das andere Schleifmittel (ii) eine Größe von etwa bis etwa 100 hat.

20. Werkzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Bindung mehr als 5% Hohlräume enthält.

21. Werkzeug nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Bindung etwa 20% bis etwa 30% Hohlräume hat.

22. Werkzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Bindung etwa 10 bis etwa 30 Teile von (i) und etwa 30 bis etwa 60 Teile von (ii) enthält.

23. Werkzeug nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die elastomere Bindung etwa 15 bis etwa 25 Teile von (i) und etwa 40 bis etwa 50 Teile von (ii) enthält.

24. Werkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleifmonofilament eine viereckförmige Gestalt