EP0072374B1 - Verfahren zum Besetzen von metallischen Bürstenwerkzeugen mit Schleifmittelteilchen und danach hergestelltes metallisches Bürstenwerkzeug - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a method for filling the free ends of the bristles of metallic brush tools with abrasive particles, in which the tool is first covered, leaving the areas to be occupied by the abrasive particles, then immersed in the partially covered tool Galvanobad, in which abrasive particles are introduced, applying a layer of preferably hard metallic carrier material with partial embedding of at least a plurality of abrasive particles on the exposed areas of the tool by electrolytic or electroless galvanic metal deposition, and then removing the cover from the relevant areas of the Tool can be made.
- the present invention also relates to a metallic brush tool produced by this method.
- a method for filling the peripheral edge of a grinding wheel with abrasive particles of the type mentioned at the outset has become known from US Pat. No. 3,957,593.
- the grinding wheel is covered on its two end faces with a plastic tape.
- this plastic band must be cut according to the circular end faces of the grinding wheel, such a measure for covering the surfaces not to be occupied with abrasive particles is possible in the case of large flat areas on grinding wheels, but is practically excluded as a corresponding covering measure for brush tools.
- the object of the present invention is to provide a method for filling the grinding areas of metallic brush tools with abrasive particles of the type mentioned at the beginning, which makes it possible to cover the brush tool in a simple and quick manner to such an extent that only the free ends of the bristles of the brush tool can be filled with abrasive particles.
- a metallic brush tool produced by this method is to be created.
- This object is achieved in a method for filling the free ends of the bristles of metallic brush tools with abrasive particles of the type mentioned at the outset in that at least the part of the brush tool provided with the bristles is filled with a non-conductive material in such a way that it is converted into a non-conductive material Material is immersed, which solidifies in a certain ambient temperature range and is liquid, preferably viscous at a higher temperature, and that the ends of the bristles to be coated with the abrasive particles are then exposed again.
- a metallic brush tool in which the free ends of the metallic bristles are galvanically provided with caps, which consist of a hard metal as the carrier material and partially embedded abrasive particles, preferably diamond particles.
- the removal of the cover after providing the bristle ends with the abrasive particles is very easy and fast and completely possible that the brush tool is heated to the temperature in question, so that the liquid covering material can drip out between the bristles or out of the brush.
- a metallic brush tool 11 for deburring in which the metalli rule bristles 12 are attached in bundles and in a helical arrangement to the tool rotation axis 13, which consists of two twisted metal wires and which can be clamped at its one free end 16 in a corresponding drive machine.
- each free end 18 of a bristle 12 is provided with a cap 19 which is approximately two to three times the thickness of the metallic bristle 12.
- the cap 19 consists of nickel as the carrier material 21, in which diamond particles 22 are partially or completely embedded as abrasive particles such that they protrude from the carrier material 21 by about 1/2 to 1/3 of their size.
- a multiplicity of abrasive particles 22 are also embedded within the carrier material 21 and only a part of the abrasive particles 22 protrude from the carrier material 21.
- the fully embedded particles 22 only emerge and become effective when the cap 19 wears out during the processing in question.
- the grain size of the abrasive particles or the diamond particles 22 can be selected differently, depending on the field of application and the material to be processed.
- the carrier material which is nickel here
- the carrier material which is nickel here
- the carrier material can also be replaced by another hard metal, such as chromium, or else by a softer metal, such as copper, zinc or the like.
- the abrasive particles 22, which are diamond particles here can also be replaced by other abrasives, such as cubic boron nitride, corundum, sapphire, ruby or the like.
- the brush is then clamped on a lathe, for example, and ground on the outer circumference with a normal grinding brush, so that the free ends of the bristles 12 are exposed to a length of about 1 to 2 mm. These exposed ends or tips 18 of the bristles 12 are then galvanically covered with the caps 19.
- the exposed ends 18 of the bristles 12 are placed in an etching bath in preparation for the galvanic application of the caps 19, so that the bristle ends 17 are etched and thus chemically cleaned.
- the metallic brush tool 11 which is therefore largely covered and in which only the above-mentioned bristle ends 18 are exposed for about 1 to 2 mm, is now immersed in an electroplating bath and thus represents one electrode.
- the electroplating bath can be operated electrolytically or without current will.
- a carrier material 21, in the exemplary embodiment nickel is deposited from the other electrode onto the exposed ends 18 of the bristles 12 and applied galvanically.
- the diamond particles 22 are brought to the bristle ends 18 and embedded in the carrier material simultaneously with the galvanic application of nickel 21 to the bristle ends 18.
- the brush tool 11 according to FIGS. 1 and 2 which is to be filled with diamond particles 22 as abrasive particles, is placed on a, for example, channel-shaped support in the electroplating bath, in such a way that it is completely immersed.
- the diamond powder is then brought as a pulpy substance onto the upper area of the brush of the tool 11.
- the electroplating bath is then activated, so that nickel is deposited as the carrier material 21 at the ends 18 of the bristles 12 and the particles of the diamond powder are also embedded in the process.
- the brush tool 11 is rotated, whereupon the other opposite area of the brush is coated with the diamond powder and the electroplating bath is then activated again, so that the diamond particles are also galvanically applied to a certain extent of the carrier material at the bristle ends 18 are embedded in the carrier material.
- the diamond particles only adhere imperfectly to the bristle ends 18, since until now these have only been embedded on the carrier material 21 with a relatively small layer thickness.
- the further embedding of the diamond particles takes place at home in a second electroplating bath, which can also be operated electrolytically or without current.
- the diamond particles are now embedded in such a way that the inner abrasive particles are completely embedded in the carrier material 21, while the outer diamond particles are only embedded to such an extent that they are at most about 1/4 to 1/3 of their size from the carrier material 21 protrude. The time it takes for this embedding depends on the data of the electroplating bath.
- the diamond particles are anchored within the carrier material 21 in such a way that they can be used as abrasives and have a very long service life.
- a certain amount of wear and tear is absorbed by the fact that the cap 19 has a certain size and further diamond particles are arranged within the cap 19, which are then exposed during the wear process and come into effect.
- a carrier material 21 in the form of a thin layer, that is to say nickel them, after they have been etched in a special electroplating bath.
- the covering material in the form of the non-conductive wax or other material must be removed again.
- the relevant part of the brush tool 11 is heated to the appropriate temperature, so that the liquid wax can then drip out of the brush 11 again.
- the non-conductive covering material is removed again in a simple manner.
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Besetzen der freien Enden der Borsten von metallischen Bürstenwerkzeugen mit Schleifmittelteilchen, bei dem zunächst ein Abdecken des Werkzeugs unter Freilassen derjenigen Bereiche, die mit den Schleifmittelteilchen besetzt werden sollen, dann ein Eintauchen des teilweise abgedeckten Werkzeugs in ein Galvanobad, in das Schleifmittelteilchen eingebracht sind, ein Aufbringen einer Schicht aus vorzugsweise hartem metallischem Trägermaterial unter teilweiser Einbettung von mindestens einer Vielzahl von Schleifmittelteilchen auf die freigelassenen Bereiche des Werkzeugs durch elektrolytische oder stromlose galvanische Metallabscheidung, und ein anschließendes Entfernen der Abdeckung von den betreffenden Bereichen des Werkzeugs vorgenommen werden. Außerdem bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein nach diesem Verfahren hergestelltes metallisches Bürstenwerkzeug.
- Ein Verfahren zum Besetzen des Umfangsrandes einer Schleifscheibe mit Schleifmittelteilchen der eingangs genannten Art ist aus der US-A-3 957 593 bekannt geworden. Bei diesem bekannten Verfahren wird die Schleifscheibe, da lediglich ihr Umfangsrand einschl. benachbarter Bereiche mit Schleifmittelpartikeln versehen werden soll, an ihren beiden Stirnflächen mit einem Kunststoffband abgedeckt. Abgesehen davon, daß dieses Kunststoffband entsprechend der kreisförmigen Stirnflächen der Schleifscheibe geschnitten werden muß, ist eine derartige Maßnahme zum Abdecken der nicht mit Schleifmittelteilchen zu besetzenden Flächen bei großflächigen ebenen Bereichen an Schleifscheiben möglich, jedoch als entsprechende Abdeckmaßnahme bei Bürstenwerkzeugen praktisch ausgeschlossen.
- Aus der DE-A-2 802 027 ist ein Verfahren zum Besetzen der Stirnfläche von Schleifscheiben mit Schleifmittelteilchen bekannt, bei dem die Schleifscheibenstirnfläche nicht ganzflächig sondern nur teilweise mit Schleifmittelteilchen besetzt wird. Dies erfolgt in der Weise, daß auf die zu besetzende Stirnfläche der Schleifscheibe ein Abdecksieb vorübergehend aufgelegt und dann die Stirnfläche durch dieses Abdecksieb hindurch mit einer Abdeckflüssigkeit besprüht wird. Danach wird das Abdecksieb entfernt, worauf das Besetzen der Schleifscheibe mit Schleifmittelteilchen folgen kann. Auch dieses Verfahren ist nur dort anwendbar, wo es sich um im wesentlichen ebene und relativ große Flächen handelt, die teilweise mit Schleifmittelteilchen zu besetzen sind.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Besetzen der Schleifbereiche von metallischen Bürstenwerk-zeugen mit Schleifmittelteilchen der eingangs genannten Art zu schaffen, das es ermöglicht, in einfacher und schneller Weise das Bürstenwerkzeug soweit abzudecken, daß ausschließlich die freien Enden der Borsten des Bürstenwerkzeugs mit Schleifmittelteilchen besetzt werden können. Außerdem soll ein nach diesem Verfahren hergestelltes metallisches Bürstenwerkzeug geschaffen werden.
- Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum Besetzen der freien Enden der Borsten von metallischen Bürstenwerkzeugen mit Schleifmittelteilchen der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß zumindest der mit den Borsten versehene Teil des Bürstenwerkzeugs in der Weise mit einem nichtleitenden Material ausgefüllt wird, daß dieser in ein nichtleitendes Material eingetaucht wird, das in einem bestimmten Umgebungstemperaturbereich erstarrt und bei darüberliegender Temperatur flüssig, vorzugsweise zähflüssig ist, und daß danach die mit den Schleifmittelteilchen zu beschichtenden Enden der Borsten wieder freigelegt werden. Daraus vesultiert ein metallischen Bürstenwerkzeug, bei dem die freien Enden der metallischen Borsten galvanisch mit Kappen versehen sind, die aus einem Hartmetall als Trägermaterial und darin teilweise eingebetteten Schleifmittelpartikeln, vorzugsweise Diamantpartikel bestehen.
- Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte, ist es in einfacher und schneller und insbesondere auch in gezielter Weise möglich, das Bürstenwerkzeug so vorzubereiten bzw. abzudecken, daß nur die gewünschten Bereiche der Enden der Borsten mit Schleifmittelteilchen besetzt werden. Außerdem ist es hierbei in vorteilhafter Weise möglich, die Größe des Bereichs der Borstenenden zu bestimmen, der mit Schleifmittelteilchen besetzt werden soll, so daß es möglich ist, die einzelnen Borstenenden mit relativ kleinen Kappen aus dem im Trägermaterial eingebetteten Schleifmittelteilchen zu versehen.
- Auch das Entfernen der Abdeckung nach dem Versehen der Borstenenden mit den Schleifmittelteilchen ist dadurch sehr einfach und schnell und vollständig möglich, daß das Bürstenwerkzeug auf die betreffende Temperatur erwärmt wird, so daß das dann flüssige Abdeckmaterial zwischen den Borsten bzw. aus der Bürste heraustropfen kann.
- Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert wird. Es zeigt :
- Figur 1 in schematischer perspektivischer Darstellung ein metallisches Bürstenentgratwerkzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, und
- Figur 2 in vergrößerter Darstellung das freie, mit Schleifmittelteilchen besetzte Ende zweier Borsten des Bürstenentgratwerkzeugs nach Fig. 1 im Schnitt und in Ansicht.
- In Fig. 1 ist ein metallisches Bürstenwerkzeug 11 zum Entgraten dargestellt, bei dem die metallischen Borsten 12 bündelweise und in wendelförmiger Anordnung an der Werkzeugrotationsachse 13 befestigt sind, die aus zwei miteinander verdrillten Metalldrähten besteht und die an ihrem einen freien Ende 16 in eine entsprechende Antriebsmaschine einspannbar ist.
- Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, ist jedes freie Ende 18 einer Borste 12 mit einer Kappe 19 versehen, die im Verhältnis zur Dicke der metallischen Borste 12 etwa das zwei- bis dreifache beträgt. Die Kappe 19 besteht aus Nickel als Trägermaterial 21, in welchem Diamantpartikel 22 als Schleifmittelteilchen ganz oder derart teilweise eingebettet sind, daß sie zu etwa 1/2 bis 1/3 ihrer Größe aus dem Trägermaterial 21 herausragen. Innerhalb des Trägermaterials 21 ist also ebenfalls eine Vielzahl von Schleifmittelteilchen 22 eingebettet und nur ein Teil der Schleifmittelteilchen 22 ragt aus dem Trägermaterial 21 heraus. Die vollständig eingebetteten Teilchen 22 kommen erst bei Abnutzung der Kappe 19 während der betreffenden Bearbeitung hervor und zur Wirkung. Die Korngröße der Schleifmittelteilchen bzw. der Diamantpartikel 22 kann unterschiedlich gewählt werden, und zwar je nach Anwendungsgebiet und zu bearbeitendes Material.
- Es versteht sich, daß beim Werkzeug 11 das Trägermaterial, das hier Nickel ist, auch durch ein anderes Hartmetall, wie Chrom, oder auch durch ein weicheres Metall, wie Kupfer, Zink oder dgl. ersetzt werden kann. Außerdem können auch die Schleifmittelteilchen 22, die hier Diamantpartikel sind, durch andere Schleifmittel, wie kubisches Bornitrid, Korund, Saphir, Rubin oder dgl. ersetzt werden.
- Das Besetzen der metallischen Borsten 12 des Bürstenwerkzeugs 11 mit den Kappen 19 geht folgendermaßen vor sich :
- Zunächst wird das metallische Bürstenwerkzeug 11 zumindest mit demjenigen Teil, der die Bürste bzw. die Borsten 12 enthält, vollständig mit einem nichtleitenden Material abgedeckt. Dieses Abdecken erfolgt dadurch, daß ein nichtleitendes Material verwendet wird, das in warmem Zustand flüssig, bspw. zähflüssig ist und in einem bestimmten Umgebungstemperaturbereich erstarrt. Bspw. ist das betreffende Material, ein Wachs, bei etwa 40 °C erstarrt, während es oberhalb dieser Temperatur bei bspw. etwa 200 °C eine flüssige bis teigige Breimasse ist. In dieses erwärmte bzw. erhitzte flüssige Material wird der betreffende Bürstenwerkzeugteil vollständig eingetaucht, dann herausgezogen und gedreht, wobei das anhaftende nichtleitende Material erstarrt. Dieser Vorgang, d. h. Eintauchen, Herausziehen und Drehen, wird so lange wiederholt, bis der Bürstenteil bzw. der mit den Borsten 12 versehene Teil des Werkzeuges 11 von dem nichtleitenden Material vollständig abgedeckt ist.
- Es versteht sich, daß als nichtleitendes Material auch ein entsprechender Lack oder auch Gips Verwendung finden kann.
- Daraufhin wird die Bürste auf bspw. eine Drehbank gespannt und mit einer normalen Schleifbürste außenumfangsseitig abgeschliffen, so daß die freien Enden der Borsten 12 auf etwa 1 bis 2 mm Länge freigelegt werden. Diese freigelegten Enden bzw. Spitzen 18 der Borsten 12 werden dann mit den Kappen 19 galvanisch besetzt.
- Die freigelegten Enden 18 der Borsten 12 werden zur Vorbereitung des galvanischen Aufbringens der Kappen 19 in ein Ätzbad gelegt, so daß die Borstenenden 17 angeätzt werden und damit chemisch gereinigt werden.
- Das metallische Bürstenwerkzeug 11, das also zum größten Teil abgedeckt ist und bei dem lediglich die oben erwähnten Borstenenden 18 etwa 1 bis 2 mm lang freiliegen, wird nun in ein Galvanikbad getaucht und stellt so die eine Elektrode dar. Das Galvanikbad kann elektrolytisch oder stromlos betrieben werden. Im Galvanikbad wird ein Trägermaterial 21, beim Ausführungsbeispiel Nickel, von der anderen Elektrode auf die freiliegenden Enden 18 der Borsten 12 abgeschieden und galvanisch aufgebracht. Dabei werden gleichzeitig mit dem galvanischen Aufbringen von Nickel 21 auf die Borstenenden 18 die Diamantpartikei 22 mit zu den Borstenenden 18 gebracht und in das Trägermaterial eingebettet.
- Das Bürstenwerkzeug 11 gemäß den Fig. 1 und 2, das mit Diamantpartikel 22 als Schleifmittelteilchen besetzt werden soll, wird auf einen bspw. rinnenförmigen Träger im Galvanikbad gelegt, und zwar derart, daß es vollständig untergetaucht ist. Daraufhin wird das Diamantpulver als breiige Substanz auf den obenliegenden Bereich der Bürste des Werkzeuges 11 gebracht. Daraufhin wird das Galvanikbad aktiviert, so daß sich Nickel als Trägermaterial 21 an den Enden 18 der Borsten 12 abscheidet und dabei die Partikel des Diamantpulvers miteinbettet. Ist dies bis zu einem gewissen Grade erfolgt, so wird das Bürstenwerkzeug 11 gedreht, worauf der andere gegenüberliegende Bereich der Bürste mit dem Diamantpulver belegt und dann das Galvanikbad wieder aktiviert wird, so daß auch hier die Diamantpartikel bis zu einem gewissen Grade mit dem galvanischen Aufbringen des Trägermaterials an die Borstenenden 18 in das Trägermaterial eingebettet werden.
- In diesem Zustand haften die Diamantpartikel lediglich unvollkommen an den Borstenenden 18, da diese bis jetzt nur mit einer relativ geringen Schichtdicke am Trägermaterial 21 eingebettet sind. Das weitere Einbetten der Diamantpartikel erfolgt heim Ausführungsbeispiel in einem zweiten Galvanikbad, das ebenfalls elektrolytisch oder stromlos betrieben werden kann. In diesem Bad erfolgt nun ein Einbetten der Diamantpartikel in der Weise, daß die inneren Schleifmittelteilchen vollständig im Trägermaterial 21 eingebettet werden, während die äußeren Diamantpartikel nur soweit eingebettet werden, daß sie höchstens zu etwa 1/4 bis 1/3 ihrer Größe aus dem Trägermaterial 21 herausragen. Die Zeit, die für dieses Einbetten benötigt wird, hängt von den Daten des Galvanikbades ab. Am Ende dieses Prozesses sind die Diamantpartikel innerhalb des Trägermaterials 21 derart verankert, daß sie als Schleifmittel Verwendung finden können und dabei eine sehr hohe Standzeit besitzen. Eine gewisse Abnutzung wird dadurch aufgefangen, daß die Kappe 19 eine bestimmte Größe aufweist und innerhalb der Kappe 19 weitere Diamantpartikel angeordnet sind, die während des Abnutziingsvorganges dann freigelegt werden und zur Wirkung kommen.
- Es ist auch möglich, die freiliegenden Enden 18 der Borsten 12 nach dem Anätzen in einem besonderen Galvanobad vorab mit Trägermaterial 21 in Form einer dünnen Schicht zu versehen, also anzunickeln.
- Es ist ferner möglich, das vollständige Einbetten, nicht wie oben beschrieben in einem besonderen Galvanobad, sondern in dem Bad vorzunehmen, wo auch die Schleifmittelteilchen eingebracht werden. Werden weniger teuere Schleifmittelteilchen als Diamant verwendet, so ist es auch möglich, die Schleifmittelteilchen im Galvanobad als Sumpf vorzusehen und das betreffende Ende des Bürstenwerkzeuges 11 während des metallischen Abscheidungsvorganges darin eingetaucht zu lassen, so daß ein Verdrehen des Bürstenwerkzeuges 11 während dieses galvanischen Vorganges nicht notwendig ist.
- Sind die freien Enden 18 der Borsten 12 jeweils mit einer Kappe 19 versehen, so muß das Abdeckmaterial in Form des nichtleitenden Wachses bzw. sonstigen Materials wieder entfernt werden. Dazu wird der betreffende Teil des Bürstenwerkzeuges 11 auf die entsprechende Temperatur erwärmt, so daß das dann flüssige Wachs wieder aus der Bürste 11 heraustropfen kann. Dadurch ist in einfacher Weise das nichtleitende Abdeckmaterial wieder entfernt.
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