DK168197B1 - Afretningsværktøj til slibeskiver - Google Patents

Description

- i - DK 168197 B1

Opfindelsen angår et afretningsværktøj til slibeskiver, der på et grundlegeme bærer en diamantbelægning, i hvilken diamanterne fastholdes i en metallisk binding. På sådanne afretningsværktøjer kan det dreje sig om cylinderformede eller særligt profilerede afretningsvalser, samt 5 om skiver eller afretningsfliser.

Ved afretning forstår man den mekaniske formgivning af en roterende slibeskive, hvorhos afretningsværktøjet holdes eller føres på en sådan måde mod slibeskivens arbejdsflade og der frembringer en tilsigtet bortslibning på slibeskiven, at slibeskivens arbejdsflade får en lo upåklagelig rotation. Desuden kan der på lignende måde i slibeskivens arbejdsflade frembringes et bestemt profil.

En yderligere grund til en afretning er frembringelsen af en bestemt ruhedsdybde. Slibeskiven skal ved slibning af et emne hyppigt frembringe en bestemt ruhed på dettes overflade. Graden af denne ruhed 15 er afhængig af den måde, hvorpå afretningen af slibeskiven blev gennemført. Indflydelse på ruhedsdybden har dels de kinematiske afretningsbetingelser, fx. til spændingshastigheden for afretningsværktøjet ved slibeski veoverfladen i retning mod slibeskiveaksen,og dels har størrelsen af diamantkornene og tætheden af diamantkornanbringelsen i af-20 retningsværktøjet også en tydelig indflydelse på ruhedsdybden af slibe-' skiven.

En i sin konstruktion enkel, men hyppigt anvendelig form på et afretningsværktøj rummer diamanterne i systematisk eller usystematisk anbringelse i en plan plade, den såkaldte diamantbelægning. Diamantbelæg-25 ningen er forbundet med et grundlegeme, som muliggør fastgørelsen på slibemaskinen eller på et til afretningen beregnet apparat. En sådan udførelsesform af et værktøj betegnes som en afretningsflise.

Diamantbelægningen føres med sin kant tangentialt hen mod slibeskiven, hvorhos de ved kanten liggende, ud mod slibeskiven eksponerede 30 diamantkorn bevirker den tilsigtede bortslibning på slibeskiven.

Ved kendte afretningsfliser befinder diamantkornene sig i pladen med visse indbyrdes afstande. Til dette formål kan diamantkornene ligge i ét lag i ét plan. Typiske kornstørrelser for diamantkornene ligger mellem 0,5 mm og 1 mm. I tilfælde, hvor der anvendes mindre diamant-35 korn, kan de også være anbragt i flere lag oven over hinanden.

- 2 - DK 168197 B1

Ved afretning af en slibeskive, hvis slibekorn normalt består af korund- eller siliciumkarbid, forekommer der et relativt lille slid på diamantkornene i afretningsværktøjet. Diamantkornene skal imidlertid fastholdes af det omsluttende, metalliske bindingsmateriale, således at 5 de kan yde tilstrækkelig modstand mod den slibende virkning fra slibeskiven. Bindemetallet, i hvilket diamantkornene er indlejret, skal derfor også være i besiddelse af en ret stor slidmodstand. Typiske bindingsmetaller er legeringer på basis af wolframkarbid og/eller wolfram.

Ved anvendelse af mindre slidfaste bindingsmaterialer, som fx. kobolt, ίο nikkel eller bronze, opstår der i disse metaller en relativt hurtig bortslibning, således at de deri indlejrede diamantkorn for hurtigt kan falde ud af bindingen. Ved et for hurtigt slidt afretningsværktøj er det imidlertid problematisk at kunne overholde nøjagtige mål ved afretningen, da målet på afretningsværktøjet hurtigt kan ændre sig under afis retningen med på forhånd fastsatte tilsigtede værdier (Zustellwerten). Desuden ville det økonomiske resultat af afretningen være utilfredsstillende, fordi afretningsværktøjet ville blive for hurtigt slidt, og fordi det ville være nødvendigt med en for hyppig udskiftning med et nyt værktøj.

20 Diamantkornene i afretningsværktøjet påvirkes også termisk stærkt af den intensive friktion mod slibeskiven. Derfor udvælges der til sådanne afretningsværktøjer diamantkorn, som har en stor termisk holdbarhed. En ulempe ved anvendelsen af en metalbinding på basis af wolfram eller wolframkarbid består i, at det til fremstilling af denne binding 25 er nødvendigt med relativt høje sintertemperaturer, som ligger i området over 900°C, således at de til indelukning bestemte diamantkorn ved sintringen beskadiges termisk i større eller mindre grad. En lignende fremgangsmåde som sintringen af metalpulver er den ligeledes gængse sintring i kombination med en smeltemetaldrænkning.

30 En fremgangsmåde, hvor anvendelsen af høje temperaturer udelukkes, består i anvendelsen af galvanisk udskil leligt metal, som fx. kobolt, nikkel, bronze eller kobber. Disse metaller har imidlertid ikke en stor slidstyrke.

Nye undersøgelser har resulteret i, at ulempen ved den mindre 35 slidstyrke ved disse galvanisk udskillelige bindingsmaterialer er min- - 3 - DK 168197 B1 dre iøjnefaldende, hvis diamantkornene i diamantbelægningen arrangeres, tæt. Det viste sig imidlertid, at det mellem diamantkornene forblivende metalskelet har relativt svage tværsnit og derfor ikke kan holde diamantkornene optimalt. Hvis diamantkornene ved den metalliske binding 5 kun omsluttes af metallet, fremkommer der ingen tilstrækkelig holdbar forbindelse mellem det omsluttende metal og diamantkornene. Det gælder både for de førnævnte sintermetalbindinger eller drænkningsmetalbindinger samt for de galvanisk udskillelige metaller.

Til afhjælpning heraf foreslår opfindelsen, at diamantkornene kun-lo stigt gøres så ru, at deres overflade mindst fordobles i forhold til den naturlige overflade, og at diamantkornene anbringes med en sådan tæthed, at flertallet af dem berører tilstødende diamantkorn. Med en sådan kunstigt frembragt overfladetopografi muliggøres en solid forankring af diamantkornene, især i et galvanisk udskilleligt metal, da mels tallet kan trænge ind i de yderligere porer i overfladen på kornene, der fortrinsvis er forsynet med underskæringer. Det er fortrinsvis karakteristisk for overfladens topografi, hvis den har mange, relativt snævre fordybninger, i hvilke metallet kan trænge rodagtigt ind, således at der foreligger en mekanisk forbindelse mellem bindemetallet og 20 diamantoverfladen med en stor holdbarhed. Dette kan især opnås ved, at diamantkornene ved ætsning med et metal forsynes med poreformede fordybninger.

Med kombinationen ifølge opfindelsen af en meget tæt diamantkorn-anbringelse af diamantkornene med forstørret overflade og speciel over-25 fladetopografi i et galvanisk udskilt metal som et forbindende og indelukkende medium, opnår man et afretningsværktøj med stor ydeevne.

Tykkelsen af diamantbelægningen har indflydelse på præcisionen af en afretning. Derfor er afretningsfliser med en diamantbelægningstykkelse, som ikke er større end ca. 1 mm, særligt egnede. Dertil egnede, 30 diamantkorn har kornstørrelser på fx. D 711.

Ved fieriags diamantflader kan der anvendes mindre diamantkorn på^ fx. D 501, D 301 eller D 181, hvorhos der skal respekteres den tættest mulige kornanbringelse, hvor en stor del berører tilstødende diamantkorn.

35 En yderligere variation af afretningsværktøjet ifølge opfindelsen - 4 - DK 168197 B1 består i, at der til forøgelse af diamantkorntætheden anvendes diamant-kornblåndinger med forskellige kornstørrelser, fx. D 711 med D 501 eller med D 181 eller med D 46, eller blandinger af flere af disse kornstørrelser.

5 I det følgende gengives tre eksempler A, B og C på forskellige slags afretningsfliser.

Af disse svarer udformning A til den kendte beskaffenhed. Eksempel· B viser resultaterne med en flise, som har en stor diamantmængde på 0,8 karat, dog uden kunstigt forstørret overflade som i eksempel C med sam-lo me diamantmængde som udformning B, men med forstørret overflade ifølge opfindelsen.

I alle tilfælde drejer det sig om fliser med en belægningsflade på 10 mm x 15 mm og en arbejdskantlængde på 10 mm samt en diamantbelægning med et lag diamantkorn.

15 Resultaterne blev opnået ved afretning af korund-slibeskiver med en diameter D = 500 mm og en bredde b på 33 mm, hvorhos der blev rettet af indtil en diameter på 300 mm. Afretningsforsøgene blev gennemført, indtil 10 mm af den 15 mm dybe slibebelægning på afretningsflisen var slidt af. Den efterfølgende tabel anfører de af slibeskiverne ved af-20 retningen afslidte voluminer.

- 5 - DK 168197 B1

Udførelser ABC

Diamantkornstørrelse D 711 D 711 D 711 speciel topografi

Diamanttype original original på grund af forøget overflade

Diamantindhold 0,45 Kt 0,8 Kt 0,8 Kt

Metalbinding i sinter- galvanisk galvanisk diamantbelægning metal Ni-binding Ni-bi ndi ng

Afslidt slibeskive- 6,5 dm3 14,0 dm3 21,1 dm3 volumen

Specifikt afslidt slibeski vemateriale, refereret til 1 Kt 14 dm3/Kt 17,5 dm3/Kt 26,4 dm3/Kt diamant

Udførelseseksempler for opfindelsen forklares i det følgende under henvisning til en tegning. På tegningen viser: - 6 - DK 168197 B1 fig. 1 en afretningsflise i arbejdsstillingen ved en slibeskive, fig. 2 en forstørret gengivelse af afretningsflisens flade, fig. 3 afretningsflisen set fra siden i en forstørret gengiv-5 else, fig. 4 et diamantkorn forstørret 100 gange, fig. 5 et detail udsnit af overfladen på et diamantkorn i 1000 ganges forstørrelse, fig. 6 diamantkorn anbragt i flere lag, ίο fig. 7 et diamantlag med diamantkorn af forskellige kornstør relser, fig. 8 en afretningsflise med et slidbeskyttelseslag på diamantlaget, fig. 9 en afretningsflise med flere slidbeskyttelseslag, og 15 fig. 10 en afretningsflise efter kortvarig anvendelse.

På fig. 1-3 gengives et afretningsværktøj 1 til en slibeskive 2, der er udformet som en afretningsflise. Værktøjet er forsynet med en holdeanordning 3, som bærer en diamantplade 4. Diamantpladen 4 består 20 af diamantkorn 5 af samme kornstørrelse, som er anbragt således, at de berører de umiddelbart ved siden af liggende diamantkorn 5. Til deres fastholdelse findes en galvanisk binding 6, som består af nikkel eller kobolt.

De enkelte diamantkorn 5, af hvilke et diamantkorn er vist i 100 25 ganges forstørrelse på fig. 4, er kunstigt gjort ru, især ved ætsning med et metal under indflydelse fra varme. Overfladerne på det som kubo-octaeder udformede enkelte diamantkorn er derved forsynet med talrige porer 7, som er udformet som fordybninger med underskæringer svarende til fig. 5. Derved forstørres den til fastholdelsen af diamantkornet 30 inden i bindingen virksomme overflade med mindst det dobbelte i forhold til den naturlige overfladestørrelse, og metallet formår ved en galvanisk påføring at trænge rodagtigt ind i de enkelte porer, således at fastholdelsen forbedres væsentligt. Derved er der mulighed for at anbringe de enkelte diamantkorn i en stor koncentration ved anvendelse af 35 galvanisk bindemiddel og at forøge afretningsværktøjets ydeevne. Dette - 7 - DK 168197 B1 gælder ikke blot for fliseagtige afretningsværktøjer, men ligeledes for afretningsværktøjer, som er udformet som valser eller skiver.

Opfindelsen er ikke indskrænket til anbringelsen af diamanter i ét lag. Fig. 6 viser snarere muligheden for anbringelsen af et flertal af 5 diamanter i en ikke lagdelt struktur, hvor de enkelte diamanter eller diamantkorn berører de diamantkorn, som ligger ved siden af samt ovenover og nedenunder.

En yderligere forøgelse af diamantmængden tillader anvendelsen af diamantkorn med forskellige størrelser svarende til fig. 7, hvor små. ίο diamanter ligger i mellemrummene mellem de større diamanter.

Ved diamanterne ved den beskrevne udformning drejer det sig om syntetiske diamanter, hvis anvendelse er særligt egnet til værktøjer ifølge opfindelsen. Det udelukker imidlertid ikke en anvendelse af naturlige diamanter.

is Ifølge en udformning af opfindelsen foreslås det, at der på et diamantlag 4 anbringes et slidbeskyttelseslag 10, som fortrinsvis er udformet med en tykkelse på mellem 0,1 til 1 mm og består af diamanter, som er bundet i et galvanisk udfældet metal som fx. kobolt eller nikkel, hvorhos overfladerne på disse diamanter i slidbeskyttelseslaget 10 20 atter fortrinsvis er forstørret ved ætsning.

Anbringelsen af slidbeskyttelseslag af hårde stoffer er kendt fra andre anvendelsesområder. Der er slidbeskyttelseslagene fremstillet ved pul vermetal lurgi ske fremgangsmåder. Hertil er der knyttet den ulempe, at en relativt stor beskyttelseslagtykkelse ikke kan underskrides ved 25 opnåelsen af en ensartet lagtykkelse i det ydre beskyttelsesområde, da allerede tykkelser på 0,8 mm fører til pulvermetal lurgiske problemer.

Som en ulempe kommer der dertil, at diamantkoncentrationen ved den pulvermetal lurgi ske fremstilling fremgangsmådeteknisk er snævert afgrænset opadtil, og at den i praksis hidtil ikke har kunnet udføres i en kon-30 centration større end 60 henholdsvis 2,6 karat pr. kubikcentimeter. Disse ulemper ved de pul vermetal lurgi ske fremgangsmåder kan undgås ved anvendelsen af en galvanisk udfældning fx. under udskillelsen af metaller som fx. kobolt og nikkel. En sådan udfældning tillader en nøjagtig begrænsning af sidebeskyttelseslaget, således at lagtykkelserne fx. kan 35 slides ned til en størrelse på 0,2 til 1 mm. Derved er der mulighed - 8 - DK 168197 B1 for, især for sidebeskyttelsen, at forøge diamantkoncentrationen væsentligt, nemlig til en koncentration på 150 til 200, som er ensbetydende med 6,6 til 8,8 karat pr. kubikcentimeter. Til dette formål kan der anvendes syntetiske diamanter samt også naturlige diamantkorn, 5 hvorhos der imidlertid i almindelighed fremkommer en væsentlig forbedring i fastholdelsen af diamantkornene inden i det galvanisk udskilte lag, hvis diamanterne især ved ætsning har en forøgelse af deres overflade til fortrinsvis mindst det dobbelte af deres naturlige størrelse, hvilket ikke ville føre til nævneværdige fordele ved en kun pulver-lo metallurgisk fremstillet binding. Det er herunder en særlig fordel, at der kan anvendes særligt små kornstørrelser, der kun er halvt så store som gængse korn. Derved sikres en ekstrem fastholdelse af de forud overfladebehandlede diamanter i en galvanisk binding, således at udnyttelsesgraden for det værdifulde diamantmateriale forbedres.

15 Hvis slidbeskyttelseslaget 10 anbringes på for- og bagsiden af- diamantlaget og yderligere også på de to andre sider, er diamantlaget 5, 6 beskyttet i alle retninger mod bevægelser.

På fig. 9 og 10 gengives en afretningsflise, som har diamantkorn 5, som er anbragt i ét lag. Disse diamantkorn er kunstigt gjort ru og 20 galvanisk bundet i et metal 6. Til beskyttelse af diamantkornene 5 findes der to beskyttelseslag 10 og 12, hvis tykkelse omtrent svarer til tykkelsen af diamantlaget 4, 5. Kornstørrelsen af diamanterne 5 andrager omtrent 750 ym. Beskyttelseslagene 10 og 12 er altså også tilsvarende tykke. Imidlertid består beskyttelseslagene af diamantkorn med 25 væsentligt mindre størrelse, nemlig fx. af korn i størrelsesordenen på 70 ym.

Med de yderligere beskyttelseslag 10 og 12 forhindres en sidelæns "udvoksning" af bindingen fra de virksomme diamanter 5. Herved fremkommer den fordel, at de enkelte diamanter 5 i afretningsværktøjet kan ud-30 nyttes bedre, fordi de fastholdes længere ved hjælp af beskyttelsesla-, gene på begge sider.

Dette fremkommer især efter nogen brug af beskyttelseslagene svarende til fig. 10, dvs. en tilstand, i hvilken de enkelte diamanter 5 står frem udad i tilspændingsretningen svarende til pilen, men er dog 35 beskyttet mod en sidelæns afbrækning af beskyttelseslagene 10 og 12.

- 9 - DK 168197 B1

Med beskyttelseslagene 10 og 12 fremkommer der således en forbedring af fastholdelsen af de i midten anbragte diamanter, hvis fastholdelse alligevel er forbedret i forhold til sammenlignelige, kendte indretninger ved hjælp af den kunstigt frembragte forøgelse af ruheden af 5 deres overflade og deres galvaniske binding i en position, hvor de umiddelbart rører hinanden.

10

Claims (15)

1. Afretningsværktøj til slibeskiver, der på et grundlegeme bærer en diamantbelægning, i hvilken diamanterne fastholdes i en metallisk binding, kendetegnet ved» at diamantkornene (5) kunstigt er gjort så ru, at deres overflade er mindst fordoblet i forhold til den 5 naturlige overflade, og at diamantkornene (5) er anbrangt med en sådan tæthed, at flertal let af dem berører tilstødende diamantkorn (5).

2. Afretningsværktøj ifølge krav 1, kendetegnet ved, at diamantkornene (5) ved ætsning med et metal er forsynet med poreformede fordybninger. ίο

3. Afretningsværktøj ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den metalliske binding (6) består af et galvanisk udskilt metal.

4. Afretningsværktøj ifølge krav 3, kendetegnet ved, at bindemetallet (6) består af nikkel eller kobolt eller en legering heraf. is

5. Afretningsværktøj ifølge krav 1, kendetegnet ved, at diamantkornene (5) er anbragt i et enkelt, plant lag.

6. Afretn i ngsværktøj ifølge krav 1, kendetegnet ved, at diamantkornene (5) er anbragt liggende umiddelbart oven på hinanden, hvorhos diamantkornene i et lag griber ind mellem kornene i et andet 20 lag og berører både de ved siden af liggende samt de derunder og derover liggende korn.

7. Afretn i ngsværktøj ifølge krav 1, kendetegnet ved, at diamantkornene (5) er af forskellige kornstørrelser.

8. Afretn i ngsværktøj ifølge krav 1, kendetegnet ved, at 25 diamantkornene (5) er syntetiske diamanter.

9. Afretningsværktøj ifølge krav 1, kendetegnet ved, at værktøjet (1) er udformet som en afretningsflise.

10. Afretningsværktøj ifølge krav 1, kendetegnet ved, at diamantlaget (4) er forsynet med et slidbeskyttelseslag (10, 11, 12) i 30 en tykkelse på 0,1 til 1 mm, i hvilket diamantkornene fastholdes i et galvanisk udfældet metal, som fx. kobolt eller nikkel.

11. Afretningsværktøj ifølge krav 10, kendetegnet ved, at overfladen af diamantkornene i slidbeskyttelseslaget (10, 11) er for- - 11 - DK 168197 B1 størret ved ætsning.

12. Afretningsværktøj ifølge krav 10, kendetegnet ved, at. slidbeskyttelseslaget har en diamantkoncentration på fra 5 til 10 karat pr. kubikcentimenter.

13. Afretningsværktøj ifølge krav 10, kendetegnet ved, at slidbeskyttelseslaget (10, 11) er anbragt på for- og bagsiden af diamantlaget (4).

14. Afretningsværktøj ifølge krav 10, kendetegnet ved, at slidbeskyttelseslaget (10, 11) er anbragt på fire sider af diamantlaget ίο (4).

15. Afretningsværktøj ifølge krav 10, kendetegnet ved, at diamantlaget (4) består af omtrent lige store, ru diamantkorn med en størrelse på mellem 500 p og 1000 p, der er anbragt i ét lag, og beskyttelseslagene (10, 11) hver er udformet i omtrent samme tykkelse, 15 som det i midten liggende diamantlag og er sammensat af diamantkorn i en størrelse på op til 100 p. 20