EP0393540B1 - Verfahren zum galvanischen Beschichten von Segmentflächen, die auf der Oberfläche eines Grundkörpers angeordnet sind und danach hergestelltes Werkzeug, insbesondere Schleifscheibe - Google Patents

Verfahren zum galvanischen Beschichten von Segmentflächen, die auf der Oberfläche eines Grundkörpers angeordnet sind und danach hergestelltes Werkzeug, insbesondere Schleifscheibe Download PDF

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EP0393540B1 EP90107126A EP90107126A EP0393540B1 EP 0393540 B1 EP0393540 B1 EP 0393540B1 EP 90107126 A EP90107126 A EP 90107126A EP 90107126 A EP90107126 A EP 90107126A EP 0393540 B1 EP0393540 B1 EP 0393540B1
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coated
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surface segments
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Hans-Peter Benthin
Dieter Kühl
Willi Kunz
Ernst Jungclaus
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Saint Gobain Diamantwerkzeuge GmbH and Co KG
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Ernst Winter and Sohn Diamantwekzeuge GmbH and Co
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    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D18/00—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for
    • B24D18/0018—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for by electrolytic deposition

Definitions

  • a galvanic application of metals or metallically bound substances on the surface of a base body is carried out for a wide variety of purposes. For example, it is customary to apply a metallic layer galvanically to a base body for protection against corrosion or to influence the surface roughness of the body or to provide protection against wear or to provide the base body, in particular a piece of jewelry, with a decoration. Furthermore, these methods are generally used in the production of grinding tools, in particular grinding wheels, in order to provide the surface of a base body with metal-bonded grinding grains.
  • both the coated segment surfaces and the uncoated open surfaces of the base body in terms of their shape, size and Distance should be constant.
  • Either the free surfaces or the coated segment surfaces can represent certain geometrical shapes such as circles, circular surfaces, rectangles, circular blanks or, for example, helical figures on cylindrical base bodies.
  • the metallic base body or the base body provided with a metallic coating is connected to an electrode and introduced into the galvanic bath, in which a second electrode is applied to the metallic material dispenser. If the circuit is closed, the galvanic layer from the donor metal is deposited on the surface of the metallic conductive base body. If only geometrically defined, that is to say limited, surface segments are to be coated, then the deposition-free surface segments must be covered. According to known methods, this is done, for example, by partially painting the base body or by introducing it into complicated shapes, in which the base body is partially covered in relation to the galvanic bath or, for example, by masking off those surface sections which are to remain free. However, these known methods are particularly expensive when relatively small, geometrically defined areas are provided both for a coating and as areas that remain free.
  • the object of the invention is to provide a method for coating the segment surfaces of a base body by means of electrodeposition, according to which extremely small segments and free spaces in a desired size and depth can be produced with little effort on curved surfaces.
  • the surface of the base body is first mechanically provided with a corrugation or knurling, which is coated with an insulating material such as a lacquer, and then exposed segment surfaces are created by removing the surface, the segment surfaces are galvanically coated and the one lying between the coated segment surfaces Insulating material is removed.
  • a base body made of an electrically conductive material such as aluminum can be deformed on its surface by rolling with a hard roller or the like in such a way that its surface has a corrugation which consists of intersecting grooves. If these are notch-shaped grooves running transversely to one another, the corrugation consists of pyramid-shaped bodies standing next to one another, which are particularly suitable for the production of grinding wheels for reasons which will be explained below.
  • the surface shaped in this way is then completely covered with an insulating material, which preferably consists of a synthetic resin lacquer such as acrylic resin, so that the base body only needs to be immersed. In this state, galvanic deposition on the surface of the base body would not be possible.
  • the surface of the base body to be coated is exposed by machining away the outer layer of paint until the surfaces to be coated become visible should be.
  • the depth of the later exposed spaces can be predetermined by a further removal by machining, if the segments have a circular or rectangular or square cross section, for example. If the corrugation or knurling has been carried out beforehand in such a way that the protruding segments have the shape of pyramids, the size of the segment surfaces to be coated can be determined by the extent of the removal of the base body, since they cut with progressive chip removal from the top of the pyramid to the bottom increases continuously as the depth of the gaps decreases. After the cutting process, the insulating material is initially left in the spaces so that the galvanic deposition of a metal or a metal with abrasive grains is then limited to the exposed, outer segment surfaces.
  • the spaces be cleaned by removing the insulating compound or the lacquer, for example by dissolving it or washing it.
  • a shape in the manner of a cylinder which in turn bears a corrugation, which already the manufacture of the base body is incorporated into its surface.
  • a multi-part cylindrical shape can be used, which is provided with a corrugation on its inside, the base body to be produced, for example, consisting of a core made of plastic, which carries a ring made of plastic and a metallic filler, which in the annular space between the core and Form is pressed in, so that using one and the same form is already provided with a corrugation during the manufacture of a base body and therefore requires no after-treatment.
  • the grinding wheel shown in part in FIG. 1 consists of a base body 1, which is provided on its peripheral surface with strip-shaped segments 2, which carry a galvanically deposited coating of abrasive grains with a metal bond such as nickel. Of this coating, the metallic coating is 8 and the abrasive grains are 9. Between Segments 2 are strip-shaped depressions 3 for the reception of chips and the supply and discharge of cooling water.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 2 and the section corresponding to FIG. 3 show smaller segments 2 with a square cross-section and interstices or depressions 3.
  • These corrugations or knurls can also be produced by roller burnishing if the base body 1 is made, for example, of a relatively soft material such as There is aluminum in which the profile is pressed or pressed in with a hard roller.
  • the embodiment of a grinding wheel according to Figures 4 to 9 shows a corrugation 4, which is composed of pyramid-shaped bodies 5, which can also be produced by rolling with a hard roller from transverse grooves.
  • the corrugation 4 is coated with a lacquer 6 made of acrylic resin or another insulating material up to the tips of the pyramid-shaped bodies 5 after its production.
  • the outer lacquer layer 6 as well as the tips of the pyramid-shaped body 5 lying underneath can be removed by machining, so that segment-shaped exposed metal surfaces with a width "b" which are evenly distributed over the circumference are created for a subsequent one galvanic coating with a metal.
  • the extent of the width "b" is dependent on the extent of the removal and can therefore be predetermined. Accordingly, the depth "t" of the spaces for the reception of chips and coolant can be predetermined.
  • the segment faces 7 are coated with a metal such as nickel as a metallic coating 8 with abrasive grains 9 in the galvanic bath in accordance with the arrows 10 in the galvanic bath, which can consist of diamond.
  • a metal such as nickel as a metallic coating 8 with abrasive grains 9 in the galvanic bath in accordance with the arrows 10 in the galvanic bath, which can consist of diamond.
  • the lacquer 6 can then be removed to expose the intermediate spaces, so that a cross section according to FIG. 7 results.
  • a corrugation 4 can be formed on the base body 1 according to FIG. 10 using a preferably multi-part cylindrical shape 14 which is provided with a corrugation 15 on its inner wall.
  • a plastic core 12 of the base body is inserted into the mold and then a plastic is pressed into the space with a metal filler in the manner of a ring, so that the corrugation 15 is transferred to the base body 1 consisting of the parts 12 and 13 with the advantage that the base body for producing the corrugation is not needs to be reworked.

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Description

  • Ein galvanisches Auftragen von Metallen oder metallisch gebundenen Stoffen auf der Oberfläche eines Grundkörpers erfolgt zu den unterschiedlichsten Zwecken. So ist es beispielsweise üblich, eine metallische Schicht galvanisch auf einem Grundkörper zum Schutz gegen Korrosion auf zutragen oder um die Oberflächenrauhigkeit des Körpers zu beeinflussen oder einen Schutz gegen Verschleiß zu schaffen oder um den Grundkörper, insbesondere ein Schmuckstück mit einem Dekor zu versehen. Weiterhin finden diese Verfahren allgemein Anwendung bei der Herstellung von Schleifwerkzeugen, insbesondere Schleifscheiben, um die Oberfläche eines Grundkörpers mit metallisch gebundenen Schleifkörnern zu versehen.
  • Auf verschiedenen Anwendungsgebieten stellt sich vielfach das Bedürfnis, die Beschichtung nicht auf der gesamten Oberfläche des Grundkörpers, sondern lediglich auf Segmentflächen anzuordnen, die im Abstand zueinander stehen, wobei sowohl die beschichteten Segmentflächen wie auch die nicht beschichteten Freiflächen des Grundkörpers in ihrer Form, Größe und Abstand gleich bleibend sein sollen. Dabei können entweder die freibleibenden Flächen oder auch die beschichteten Segmentflächen bestimmte geometrische Formen wie Kreise, Kreisflächen, Rechtecke, Ronden oder beispielsweise auf zylindrischen Grundkörpern auch wendelförmige Figuren darstellen.
  • Zum Herstellen der galvanisch aufgetragenen Beschichtung wird der metallische Grundkörper oder der mit einer metallischen Beschichtung versehene Grundkörper an eine Elektrode angeschlossen und in das galvanische Bad eingebracht, in dem eine zweite Elektrode an den metallischen Werkstoffspender angelegt ist. Wird der Stromkreis geschlossen, so schlägt sich auf der Oberfläche des metallischen leitenden Grundkörpers die galvanische Schicht aus dem Spendermetall nieder. Wenn lediglich geometrisch definierte, das heißt begrenzte Oberflächensegmente beschichtet werden sollen, so sind die abscheidungsfreien Oberflächensegmente abzudecken. Nach bekannten Verfahren erfolgt dies beispielsweise durch ein teilweises Lackieren der Grundkörper oder durch ein Einbringen in komplizierte Formen, in denen der Grundkörper gegenüber dem galvanischen Bad teilweise abgedeckt ist oder beispielsweise durch ein Abkleben derjenigen Oberflächenabschnitte, die frei bleiben sollen. Diese bekannten Verfahren sind jedoch insbesondere dann mit einem hohen Aufwand verbunden, wenn verhältnismäßig kleine geometrisch definierte Flächen sowohl für eine Beschichtung wie auch als freibleibende Flächen vorgesehen sind.
  • Beispielsweise besteht insbesondere auf dem Gebiet der Schleifwerkzeugherstellung ein Bedürfnis danach, diejenigen Oberflächensegmente, auf denen eine galvanische Schicht mit Schleifkörnern abgeschieden werden soll, möglichst klein zu halten und die Zwischenräume, auf denen nicht eine galvanische Schicht abgeschieden werden soll zum Zwecke einer ausreichenden Spanaufnahme beim Einsatz der Schleifscheibe gegenüber den zur Abscheidung bestimmten Flächen zurückliegend anzuordnen. Durch eine möglichst große Vielzahl gleichförmig auf der Umfangsfläche verteilt angeordneter Segmentflächen mit einem Schneidbelag und dazwischen tieferliegenden freien Zwischenräume wird außerdem die Kühlung der Schleifsegmente und damit die Wirkung der Schleifscheibe verbessert. Eine dementsprechende Ausbildung einer Schleifscheibe setzte aus den vorgenannten Gründen bisher jedoch ein erheblichen Arbeitsaufwand voraus.
  • Auf verschiedenen Anwendungsgebieten sind besonders Schleifscheiben zweckmäßig, die mit einer mechanisch hergestellten Riffelung oder Rändelung versehen sind. Bei diesen Begriffen ist davon auszugehen, daß sich bei einer sogenannten Rändelung die Seitenwände der Rillen gegenseitig schneiden, während bei einer Riffelung die Seitenwände parallel zueinander stehen. Vertiefungen lassen sich zwar durch ein bekanntes Fotoätzen hervorbringen zwischen fotografisch aufgetragenen Lackfächen oder Streifen, indem die Zwischenräume eingeätzt werden, um dadurch Vertiefungen hervorzurufen. Derartiges ist jedoch verhältnismäßig aufwendig. Gleiches gilt für die Anwendung des Siebdruckverfahrens. Insbesondere kann jedoch eine Riffelung oder Rändelung nicht durch Fotosynthese oder ein Ätzen erzeugt werden, sondern es lassen sich lediglich Vertiefungen herstellen. Hinzu kommt, daß es sich bei Schleifwerkzeugen oder anderen Werkzeugen vielfach um runde Grundkörper handelt, bei denen es äußerst schwierig ist, auf einer zylindrischen Fläche nach bekannten Verfahren Vertiefungen hervorzurufen und nicht möglich ist im Siebdruckverfahren oder Ätzverfahren, eine Riffelung oder Rändelung vorzusehen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Beschichten der Segmentflächen eines Grundkörpers durch galvanische Abscheidung zu schaffen, nach dem äußerst kleine Segmente und freibleibende Zwischenräume in einer gewünschten Größe und Tiefe unter nur geringem Aufwand auf gekrümmten Oberflächen herzustellen sind. Gemäß der Erfindung ist dafür vorgesehen, daß zunächst die Oberfläche des Grundkörpers mechanisch mit einer Riffelung oder Rändelung versehen wird, die mit einem Isoliermaterial wie einem Lack beschichtet wird, und anschließend durch Abspanen der Oberfläche freiliegende Segmentflächen geschaffen werden, die Segmentflächen galvanisch beschichtet werden und das zwischen den beschichteten Segmentflächen liegende Isoliermaterial entfernt wird.
  • Gemäß der Erfindung kann ein Grundkörper aus einem elektrisch leitfähigen Material wie beispielsweise Aluminium auf seiner Oberfläche durch Rollieren mit einer Hartrolle oder dergleichen derart verformt werden, daß seine Oberfläche eine Riffelung aufweist, die aus sich kreuzenden Rillen besteht. Handelt es sich dabei um quer zueinander verlaufende kerbförmige Rillen, so besteht die Riffelung aus nebeneinander stehenden pyramidenförmigen Körpern, die sich aus nachstehend noch erläuterten Gründen bei der Herstellung von Schleifscheiben als besonders geeignet zeigen. Die derart geformte Oberfläche wird danach vollständig mit einem Isoliermaterial abgedeckt, das vorzugsweise aus einem Kunstharzlack wie Acrylharz besteht, so daß der Grundkörper lediglich eingetaucht zu werden braucht. In diesem Zustand wäre eine galvanische Abscheidung auf der Oberfläche des Grundkörpers nicht möglich. Deshalb wird die zu beschichtende Fläche des Grundkörpers durch ein spanendes Abtragen der außenliegenden Lackschicht soweit freigelegt, bis sich die Flächen darstellen, die beschichtet werden sollen. Durch ein weiteres Abtragen durch Spanen kann die Tiefe der später freiliegenden Zwischenräume vorherbestimmt werden, wenn die Segmente beispielsweise einen kreisförmigen oder rechteckigen oder quadratischen Querschnitt aufweisen. Ist die Riffelung oder Rändelung derart zuvor erfolgt, daß die vorstehenden Segmente die Form von Pyramiden aufweisen, so kann die Größe der zu beschichtenden Segmentflächen durch das Ausmaß des Abspanens des Grundkörpers festgelegt werden, da sie mit fortschreitendem Spanen von der Spitze der Pyramide bis zum Grunde fortlaufend zunimmt, während sich die Tiefe der Zwischenräume vermindert. Nach dem Spanvorgang wird das Isoliermaterial zunächst in den Zwischenräumen belassen, damit nachfolgend das galvanische Abscheiden eines Metalles oder eines Metalles mit Schleifkörnern auf die freiliegenden, äußeren Segmentflächen beschränkt bleibt.
  • Erst nach diesem Auftrag der galvanischen Beschichtung kann eine Reinigung der Zwischenräume erfolgen durch Entfernung der Isoliermasse bzw. des Lackes, beispielsweise durch seine Auflösung oder ein Waschen.
  • Die Wirtschaftlichkeit in der Herstellung von Körpern, welche verhältnismäßig kleine metallbeschichtete Segmentflächen auf ihrer Außenseite tragen, wird noch verbessert durch die Anwendung einer Form in der Art eines Zylinders, die ihrerseits eine Riffelung trägt, welche bereits bei der Herstellung des Grundkörpers in seiner Oberfläche eingearbeitet wird. Dafür kann beispielsweise eine mehrteilige zylindrische Form Anwendung finden, die auf ihrer Innenseite mit einer Riffelung versehen ist, wobei der herzustellende Grundkörper beispielsweise aus einem Kern aus Kunststoff besteht, der einen Ring aus Kunststoff und einem metallischen Füllstoff trägt, welcher in den Ringraum zwischen Kern und Form eingepreßt wird, so daß unter Anwendung ein und derselben Form bereits bei der Herstellung eines Grundkörpers dieser mit einer Riffelung versehen wird und demzufolge dafür keiner Nachbehandlung bedarf.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert.
  • In der Zeichnung zeigen:
    • Figur 1: die Teilansicht einer mit Segmenten versehenen Schleifscheibe;
    • Figur 2: die Teilansicht einer anderen Ausführungsform einer mit Segmenten versehenen Schleifscheibe;
    • Figur 3: einen Schnitt nach der Linie III-III der Figur 2;
    • Figur 4: einen Schnitt durch eine Riffelung, die mit Lack beschichtet ist;
    • Figur 5: die Anordnung von Figur 4 nach einer spanabhebenden Bearbeitung;
    • Figur 6: die Anordnung nach Figur 5 nach einer galvanischen Beschichtung;
    • Figur 7: die Anordnung von Figur 6 nach Entfernung der Lackschicht;
    • Figur 8: eine pyramidenförmige Riffelung in der Draufsicht;
    • Figur 9: die Riffelung von Figur 8 nach spanabhebender Bearbeitung;
    • Figur 10: den Teilausschnitt eines Grundkörpers mit Form
  • Die in Figur 1 im Teilausschnitt wiedergegebene Schleifscheibe besteht aus einem Grundkörper 1, der auf seiner Umfangsfläche mit streifenförmigen Segmenten 2 versehen ist, die einen galvanisch niedergeschlagenen Belag von Schleifkörnern mit einer Metallbindung wie Nickel tragen. Von diesem Belag ist die metallische Beschichtung mit 8 und sind die Schleifkörner mit 9 bezeichnet. Zwischen den Segmenten 2 befinden sich streifenförmige Vertiefungen 3 für die Aufnahme von Spänen und die Zu - und Abführung von Kühlwasser.
  • Kleinere, im Querschnitt quadratische Segmente 2 und Zwischenräume bzw. Vertiefungen 3 zeigt das Ausführungsbeispiel nach Figur 2 und der Schnitt entsprechend Figur 3. Auch diese Riffelungen bzw. Rändelungen lassen sich durch ein Rollieren herstellen, wenn der Grundkörper 1 beispielsweise aus einem relativ weichen Material wie Aluminium besteht, in dem mit einer Hartrolle das Profil eingedrückt oder eingepreßt wird.
  • Die Ausführungsform einer Schleifscheibe nach den Figuren 4 bis 9 zeigt eine Riffelung 4, die sich zusammensetzt aus pyramidenförmigen Körpern 5, welche sich ebenfalls durch Rollieren mit einer Hartrolle herstellen lassen aus querverlaufenden Kerbrillen.
  • Entsprechend Figur 4 ist die Riffelung 4 nach ihrer Herstellung mit einem Lack 6 aus Acrylharz oder einem anderen Isoliermaterial bis über die Spitzen der pyramidenförmigen Körper 5 beschichtet. Gemäß Figur 5 lassen sich durch spanende Bearbeitung die außenliegende Lackschicht 6 sowie die darunterliegenden Spitzen der pyramidenförmigen Körper 5 abtragen, so daß gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete segmentförmige freiliegende Metallflächen in einer Breite"b" geschaffen werden für eine nachfolgende galvanische Beschichtung mit einem Metall. Das Ausmaß der Breite"b" ist abhängig vom Umfang des Abspanens und damit vorausbestimmbar.Entsprechendist die Tiefe "t" der Zwischenräume für die Aufnahme von Spänen und Kühlflüssigkeit vorherbestimmbar.
  • Nach dem Abspanen bzw. Freilegen der Spanflächen 7 erfolgt im nächsten Verfahrensabschnitt entsprechend den Pfeilen 10 im galvanischen Bad eine Beschichtung der Segmentflächen 7 mit einem Metall wie Nickel als metallischer Beschichtung 8 mit Schleifkörnern 9, die aus Diamant bestehen können.
  • Für das Freilegen der Zwischenräume kann anschließend der Lack 6 entfernt werden, so daß sich ein Querschnitt gemäß Figur 7 ergibt.
  • Die Ausbildung einer Riffelung 4 auf dem Grundkörper 1 kann entsprechend Figur 10 unter Verwendung einer vorzugsweise mehrteiligen zylindrischen Form 14 erfolgen, die auf ihrer Innenwandung mit einer Riffelung 15 versehen ist. Dazu wird ein beispielsweise aus Kunststoff bestehender Kern 12 des Grundkörpers in die Form eingelegt und danach ein Kunststoff mit einem Metallfüller in der Art eines Ringes in den Zwischenraum eingepreßt, so daß die Riffelung 15 sich auf den aus den Teilen 12 und 13 bestehenden Grundkörper 1 überträgt mit dem Vorteil, daß der Grundkörper für die Hervorbringung der Riffelung nicht nachbearbeitet zu werden braucht.

Claims (10)

  1. Verfahren zum galvanischen Beschichten von auf der Oberfläche eines Grundkörpers angeordneten Segmentflächen, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die Oberfläche des Grundkörpers (1) auf mechanischem Wege mit einer Riffelung oder Rändelung (3, 4) versehen wird, die mit einem Isoliermaterial (6) wie einem Lack beschichtet wird, und anschließend durch Abspanen der Oberfläche freiliegende Segmentflächen (7) geschaffen werden, die galvanisch beschichtet werden und daß das zwischen den beschichteten Segmentflächen (7) liegende Isoliermaterial (6) danach entfernt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche mit einem Kunstharzlack (6) wie Acrylharz beschichtet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Riffelung (4) aus pyramidenförmigen Körpern (5) zusammengesetzt ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanisch aufgetragene Schicht (8) Schleifkörner (9) enthält.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die galvanisch aufgetragene Schicht (8) Diamantkörner (9) enthält.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Riffelung (4) hergestellt wird durch Einbringen von Material des Grundkörpers (1) in eine mehrteilige zylindrische Form (14), deren Innenwandung mit einer Riffelung (15) oder Rändelung versehen ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung eines Grundkörpers (1) dessen Kern (12) aus einem anderen Material besteht wie sein metallischer Außenring (13).
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (12) aus einem Metall oder Kunstharz besteht und der Außenring (13) aus einem Kunstharz mit einem Metallfüller.
  9. Werkzeug, dessen Grundkörper auf seiner metallischen Oberfläche Segmentflächen trägt, gekennzeichnet durch eine galvanisch aufgetragene Beschichtung (8) der Segmentflächen (7) nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1.
  10. Schleifscheibe, bestehend aus einem Grundkörper, der auf seiner metallischen Oberfläche Segmentflächen trägt, gekennzeichnet durch eine galvanisch aufgetragene Beschichtung (8) mit Schleifkörnern (9) auf den Segmentflächen (7) nach einem Verfahren gemäß Anspruch 1.
EP90107126A 1989-04-18 1990-04-13 Verfahren zum galvanischen Beschichten von Segmentflächen, die auf der Oberfläche eines Grundkörpers angeordnet sind und danach hergestelltes Werkzeug, insbesondere Schleifscheibe Expired - Lifetime EP0393540B1 (de)

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