EP0718414A1

EP0718414A1 - Process for making cutting inserts containing diamond particles, and cutting insert made by said process for cutting or grinding tools

Info

Publication number: EP0718414A1
Application number: EP95103299A
Authority: EP
Inventors: Heinz U. Kessel; Burghard Moser; Hubert Dr. Schmid
Original assignee: IST INNOVATIONS TECHNOLOGIQUES DE FRITTAGE SA
Current assignee: IST INNOVATIONS TECHNOLOGIQUES DE FRITTAGE SA
Priority date: 1994-12-19
Filing date: 1995-03-08
Publication date: 1996-06-26

Abstract

For the prodn. of cutting bodies (13) with diamond granules, a mixture of diamond powder (2) and metallurgical matrix material (1,3) is sintered in a press mould under pressure. The powder mixture is immediately used to fill a hot press mould (10) and sintered into a plate-shaped semi-finished product (11). The bodies (8) are cut from the plate (11) in a given end shape. Also claimed is a hot press mould (10) with stacked matrix layers for a number of semi-finished plate products (11).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schneidkörpern mit Diamantkörnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 8, eine Verwendung einer Sinterpresse in einem Herstellungsverfahren von Schneidkörpern mit Diamantkörnung nach Patentanspruch 13 und einen nach dem Verfahren hergestellten Schneidkörper für ein Schneid- oder Schleifwerkzeug nach Patentanspruch 15.The invention relates to a method for producing cutting bodies with diamond grit according to the preamble of claim 1, a device for carrying out the method according to claim 8, a use of a sintering press in a manufacturing method of cutting bodies with diamond grit according to claim 13 and a cutting body produced according to the method for a cutting or grinding tool according to claim 15.

Solche Verfahren und nach diesen Verfahren hergestellte Schneidkörper sind auf dem einschlägigen Fachgebiet schon seit langem bekannt. Vor allem haben sich verschiedene Schriften mit der Zusammenstellung des Grundmaterials aus Diamantpulver und/oder kubischen Bornitridteilchen auseinandergesetzt (siehe beispielsweise US-A-4 042 346). In anderen Dokumenten geht es um die Herstellung der Diamantschleifteilchen an sich, die in harzgebundenen Schleifscheiben eingebracht werden (siehe beispielsweise US-A-4 246 005). Andere Schriften befassen sich wiederum mit der Herstellung von Schleifwerkzeugen, die aus einer Mischung von Diamantteilchen mit Kunstharzen bestehen (vergleiche beispielsweise US-A-3 955 324). Obwohl die verschiedenen Dokumente die einzelnen Herstellungsschritte nicht ausführlich beschreiben, weil es hier vor allem um die verschiedene Mischungskomponenten handelt, haben alle diese Verfahren gemeinsam, dass die Pulvermischungen in eine speziell auf die Form angepasste Matrize eingesetzt werden, um Werkzeuge oder für die Werkzeuge bestimmte Schneidkörper herzustellen.Such methods and cutting bodies produced by these methods have long been known in the relevant field. Above all, various documents have dealt with the composition of the base material from diamond powder and / or cubic boron nitride particles (see, for example, US Pat. No. 4,042,346). Other documents are concerned with the manufacture of the diamond abrasive particles themselves which are placed in resin bonded grinding wheels (see, for example, US-A-4 246 005). Other documents, in turn, deal with the manufacture of grinding tools which consist of a mixture of diamond particles with synthetic resins (compare, for example, US Pat. No. 3,955,324). Although the various documents do not describe the individual manufacturing steps in detail because these are primarily the different mixture components, all of these methods have in common that the powder mixtures are inserted into a die that is specially adapted to the shape, tools or cutting bodies intended for the tools to manufacture.

Die pulvermetallurgisch gebundenen Schneidkörper werden zum Besatz für Schneidwerkzeuge wie beispielsweise Gatter- und Seilsägen oder Bohrkronen zur Bearbeitung von Gestein, Beton und Asphalt eingesetzt. Die Schneidkörper selbst bestehen aus verpressten und gesinterten Gemischen von Hartstoffkörnungen, wie Diamanten und Metallpulvern, wie z.B. Kobaltpulver.The powder-metallurgically bound cutting bodies are used to fill cutting tools such as frame and wire saws or drill bits for processing stone, concrete and asphalt. The cutting bodies themselves consist of pressed and sintered mixtures of hard material grains, such as diamonds and metal powders, e.g. Cobalt powder.

Das bekannte Herstellungsverfahren wird anschliessend ausführlicher unter Bezugnahme auf die Figur 1 der Beschreibung erklärt. Dieses Verfahren hat verschiedene Nachteile, wie eine personalintensive Bearbeitung und einen geringen Automatisierungsgrad, was zu hohen Produktionskosten für die Segmente führt. Für das Kaltpressen und das Drucksintern sind ausserdem zwei unterschiedliche Presswerkzeuge notwendig. Ferner braucht es eine hohe Präzision der Einzel-Presswerkzeuge und ist der Verschleiss dieser Werkzeuge beträchtlich. Alle diese Faktoren führen zu hohen Qualitätsschwankungen und einer oft unzureichenden Verdichtung.The known manufacturing method is subsequently explained in more detail with reference to FIG. 1 of the description. This method has various disadvantages, such as labor-intensive processing and a low degree of automation, which leads to high production costs for the segments. Two different pressing tools are also required for cold pressing and pressure sintering. Furthermore, high precision of the individual pressing tools is required and the wear of these tools is considerable. All of these factors lead to high quality fluctuations and often insufficient compression.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das Herstellungsverfahren für Schneidkörper mit Diamant- oder Bornitridkörnung zu vereinfachen und eine höhere Konstanz der Qualität und des Verdichtungsgrades zu erreichen.The object of the present invention is therefore to simplify the production process for cutting bodies with diamond or boron nitride grain and to achieve a higher constancy of quality and degree of compaction.

Diese Aufgabe wird durch ein Herstellungsverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8, durch eine Verwendung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 und bei einem Schneidkörper mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst. Im Vergleich zu den herkömmlich hergestellten Schneidkörpern sind unter anderem die Abweichungen der Dichte und der Härte der erfindungsgemäss hergestellten Schneidkörper wesentlich geringer.This object is achieved by a production method with the features of claim 1, with a device with the features of claim 8, by use with the features of claim 13 and in a cutting body with the features of claim 15 solved. Compared to the conventionally produced cutting bodies, the deviations in the density and hardness of the cutting bodies produced according to the invention are, among other things, considerably smaller.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der nachstehenden Beschreibung. Dort wird die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Beispieles näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1: ein Flussdiagramm, in welchem die wichtigsten Schritte des herkömmlichen Herstellungsverfahrens für Schneidkörper mit Diamantkörnung dargestellt ist,
Fig. 2: ein Flussdiagramm, in welchem die einzelnen Verfahrungsschritte des erfindungsgemässen Herstellungsverfahrens dargestellt sind,
Fig. 3: eine Sintervorrichtung zur Herstellung einer Platte mit Diamantkörnung,
Fig. 4: ein Diagramm zur Darstellung des Temperatur-Druck-Verlaufs während des Heisspressvorganges,
Fig. 5: ein CAD-Schnittmuster zur Herstellung der Segmente aus einer Platte,
Fig. 6a: eine dreidimensionale Darstellung eines einzigen Schneidsegmentes, und
Fig. 6b: einen Querschnitt durch das Schneidsegment gemäss der Ebene A in Fig. 6a, und
Fig. 7a: einen Querschnitt durch ein verfahrensmässig hergestelltes Sägeblatt, und
Fig. 7b: eine Draufsicht auf ein solches Sägeblatt.

Further advantages of the invention result from the dependent claims and from the description below. There, the invention is explained in more detail using an example shown in the drawings. It shows:

Fig. 1: FIG. 2 shows a flow chart in which the most important steps of the conventional manufacturing method for cutting bodies with diamond grit are shown, FIG.
Fig. 2: 1 shows a flow chart in which the individual process steps of the manufacturing method according to the invention are shown,
Fig. 3: a sintering device for producing a plate with diamond grit,
Fig. 4: 1 shows a diagram to show the temperature-pressure curve during the hot pressing process,
Fig. 5: a CAD pattern for the production of the segments from a plate,
Fig. 6a: a three-dimensional representation of a single cutting segment, and
Fig. 6b: a cross section through the cutting segment along the plane A in Fig. 6a, and
Fig. 7a: a cross section through a procedurally manufactured saw blade, and
Fig. 7b: a top view of such a saw blade.

In den Figuren sind für dieselben Elemente jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet, und gelten erstmalige Erklärungen zu den einzelnen Elementen für alle Figuren, wenn nichts anderes erwähnt ist. Ferner ist in der nachfolgenden Beschreibung und in den Patentansprüchen unter dem Begriff "Diamantkörnung" sowohl die Naturdiamantkörnung als auch die synthetische Diamantkörnung (oder auch kubische Bornitridkörnung) zu verstehen, was entsprechend auch für "Diamantgriess" oder "Diamantpulver" zutreffend ist.In the figures, the same reference numerals are used for the same elements, and first-time explanations for the individual elements apply to all the figures, unless stated otherwise. Furthermore, in the following description and in the patent claims, the term "diamond grit" means both the natural diamond grit and the synthetic diamond grit (or also cubic boron nitride grit), which also applies to "diamond grit" or "diamond powder".

Anhand der Figur 1 kann das herkömmliche Herstellverfahren rein schematisch in einer Art Flussdiagramm wie folgt beschrieben werden, wobei die verschiedenen Verfahrensschritte mit den Buchstaben A bis F angegeben, und in Richtung der Ordinate mit Piktogrammen dargestellt sind:With reference to FIG. 1, the conventional manufacturing process can be described purely schematically in a type of flow diagram as follows, the various process steps being indicated with the letters A to F and being illustrated with pictograms in the direction of the ordinate:

Im Schritt A werden die Rohstoffe Metallpulver 1, Diamantgriess 2 und eventuell weitere Hilfsmittel 3, wie Befeuchtungsmittel (Industrie-Alkohole) oder Presshilfsmittel, bereitgestellt. In einer Eingangskontrolle wird die Korngrössenverteilung der verwendeten Pulver durch Sieben ermittelt oder die mittlere Korngrösse über die mit einem Fisher-Sub-Sieve-Sizer gemessene spezifische Oberfläche errechnet. Daneben wird eine chemische Analyse, vor allem zur Ermittlung von Verunreinigungen, durchgeführt. Im zweiten Schritt B werden die verschiedenen Anteile an Metallpulver 1, Diamantgriess 2 und weiteren Hilfsmitteln 3 mit einer Waage 4 bestimmt, und einer Mischeinheit 5 zugegeben. Als Mischeinheit 5 wird ein Turbularmischer bevorzugt, in welchem die eingefüllten Pulver nicht nur gemischt werden sondern auch eine Art Abrieb erfahren, der ein weiteres Abrunden der Kornform bewirkt. Dies zeigt sich in einer gesteigerten Fülldichte und einem besseren Fliessvermögen. Beim Mischen empfiehlt es sich, stufenweise vorzugehen, d.h. zunächst wird eine kleine Pulvermenge der weiteren Hilfsmittel 3 hinzugefügt, so dass der Hauptteil der Pulvermischung eine kürzere Mischzeit erfährt. Im Schritt C wird die richtige Menge der Pulvermischung mit einer Wägeeinrichtung gewogen, in eine Kaltpressform aus Stahl eingefüllt und in einer Kaltpresse 6 bei einem Druck von 300 bis 500 MPa zu Grünlingen gepresst. Diese Kaltpressform ist Bestandteil der Kaltpresse 6 und wird nicht ausgetauscht. Der Pressdruck muss dabei so eingestellt werden, dass eine für die weitere Handhabung ausreichende Grünfestigkeit erreicht wird. Sodann wird der vorgepresste Grünling im Schritt D in weitere Heisspressformen umgeschichtet und diese werden in eine Sinterpresse 7 eingebracht. Im Schritt F können die derart hergestellten Schneidkörper oder -segmente 8 mit einer Sandstrahleinrichtung 9 durch Sandstrahlen von Gussbrauen oder -nähten befreit werden. Weitere Einzelheiten zu diesem herkömmlichen Herstellungsverfahren können aus der Diplomarbeit "Zerstörungsfreie Prüfmethoden für Diamantschneidstoffe" von Mathias Unruhe am Institut für Werkstoffkunde und Werkstofftechnik der TU Clausthal, 1994 entnommen werden.In step A, the raw materials metal powder 1, diamond grit 2 and possibly other auxiliaries 3, such as moistening agents (industrial alcohols) or pressing aids, are provided. In an incoming inspection, the grain size distribution of the powders used is determined by sieving or the average grain size is calculated using the specific surface area measured with a Fisher-Sub-Sieve-Sizer. In addition, chemical analysis, above all to determine impurities. In the second step B, the various proportions of metal powder 1, diamond grit 2 and other auxiliaries 3 are determined using a balance 4 and added to a mixing unit 5. A turbular mixer is preferred as the mixing unit 5, in which the filled powders are not only mixed but also undergo a kind of abrasion which causes the grain shape to be rounded off further. This is reflected in an increased filling density and better fluidity. When mixing, it is advisable to proceed in stages, ie first a small amount of powder is added to the other auxiliaries 3, so that the main part of the powder mixture has a shorter mixing time. In step C, the correct amount of the powder mixture is weighed with a weighing device, filled into a cold press mold made of steel and pressed into green compacts in a cold press 6 at a pressure of 300 to 500 MPa. This cold press form is part of the cold press 6 and is not exchanged. The baling pressure must be set so that sufficient green strength is achieved for further handling. The pre-pressed green compact is then layered in step D into further hot press molds and these are introduced into a sinter press 7. In step F, the cutting bodies or segments 8 produced in this way can be freed of cast brows or seams by sandblasting by means of sandblasting. Further details on this conventional manufacturing process can be found in the diploma thesis "Non-destructive testing methods for diamond cutting materials" by Mathias Unruhe at the Institute for Materials Science and Engineering at Clausthal University of Technology, 1994.

In Figur 2 ist nun das erfindungsgemässe Herstellungsverfahren rein schematisch wie in Figur 1 in der Art eines Flussdiagrammes dargestellt. Wie ersichtlich sind die Verfahrensschritte A und B dieselben. Der Schritt C des Kaltpressens entfällt jedoch gänzlich, und die Pulvermischung wird unmittelbar in eine Heisspressform 10 eingefüllt. Im Schritt D werden nun ein oder mehrere solche Heisspressformen 10 in die Sinterpresse 7 gesetzt und anhand eines spezifischen Temperatur-Druck-Verlaufes zu plattenförmigen Halbfabrikaten 11 gesintert. Im Schritt E werden durch ein geeignetes Schneideverfahren 12 wie Wasserstrahl- oder Laserstrahlschneiden oder durch Elektroerosion einzelne Schneidkörper oder -segmente 8 der gewünschten Form aus dem plattenförmigen Halbfabrikat 11 herausgeschnitten. Schritt F der Endbearbeitung beispielsweise mit einer Sandstrahleinrichtung 9 kann entweder gänzlich entfallen, oder wenn höhere Anforderungen an die Schnittkanten gestellt werden, nach diesem Verfahren nachbearbeitet werden. In einem weiteren Verfahrensschritt G können dann die Schneidkörper 8 in einem geeigneten Verbindungsverfahren 13 wie Löten an ein Werkzeugträger 14 angebracht werden.In Figure 2, the manufacturing method according to the invention is now shown purely schematically as in Figure 1 in the manner of a flow chart. As can be seen, process steps A and B are the same. However, step C of cold pressing is completely eliminated, and the powder mixture is poured directly into a hot press mold 10. In step D, one or more such hot press molds 10 are now placed in the sintering press 7 and sintered into plate-shaped semi-finished products 11 on the basis of a specific temperature-pressure curve. In step E, individual cutting bodies or segments 8 of the desired shape are cut out of the plate-shaped semi-finished product 11 by a suitable cutting method 12 such as water jet or laser beam cutting or by electroerosion. Step F of the finishing, for example with a sandblasting device 9, can either be omitted entirely or, if higher demands are placed on the cut edges, can be reworked using this method. In a further method step G, the cutting bodies 8 can then be attached to a tool carrier 14 in a suitable connection method 13 such as soldering.

Ein speziell nach dem obigen Herstellungsverfahren hergestelltes Sägeblatt mit Diamantkörnung wird nun anhand der nachfolgenden Figuren 3 bis 7 beschrieben.A saw blade with a diamond grit specially produced according to the above production method will now be described with reference to the following FIGS. 3 to 7.

In Figur 3 ist eine spezifische Ausführung der Heisspressform 10 abgebildet, die innen quaderförmig für eine rechteckige Platte 11 ist, die beispielsweise die Abmessungen 265 x 245 x 5 mm aufweisen kann. Eine aus zwei Matrizen 17 bestehende Flachheisspresse für die Herstellung einer Platte 11 ist zwischen elektrischen Heizstäben 18 angeordnet. Diese Heizstäbe 18 können in der Praxis als Graphitfolienheizung zwischen elektrisch isolierenden Platten aus Siliziumnitrid oder Siliziumcarbid, oder als Hybridheizelement aus Siliziumnitrid / Titancarbid ausgestaltet sein. Die aus Graphit- oder Hartmetall bestehenden Matrizen 17 wird stirnseitig von vier Pressbacken 19 und 20 (in der Figur nur zwei ersichtlich) aus Hartmetall (einer Kobalt/Wolframcarbid-Verbindung) oder Graphit zusammengepresst. Die Heizwärme, von den mit Schlangenlinien gezeichneten Pfeilen W angedeutet, überträgt sich auf die Matrizen 17 und bewirkt so die Sinterung der einfüllten Metallpulvermischung zu einem als gesinterte Platte 11 ausgebildeten Halbfabrikat.FIG. 3 shows a specific embodiment of the hot press mold 10, which is cuboid on the inside for a rectangular plate 11, which can have dimensions of 265 x 245 x 5 mm, for example. A flat hot press consisting of two dies 17 for the production of a plate 11 is arranged between electric heating elements 18. In practice, these heating rods 18 can be designed as graphite foil heating between electrically insulating plates made of silicon nitride or silicon carbide, or as a hybrid heating element made of silicon nitride / titanium carbide. The matrices 17 made of graphite or hard metal are pressed together on the end face by four press jaws 19 and 20 (only two can be seen in the figure) made of hard metal (a cobalt / tungsten carbide compound) or graphite. The heating heat, indicated by the arrows W drawn with serpentine lines, is transferred to the matrices 17 and thus causes the filled metal powder mixture to be sintered into a semifinished product designed as a sintered plate 11.

Die für die Herstellung einer solchen Platte 11 benutzte Mischung besteht beispielsweise aus Kobaltpulver extrafein mit einer mittleren Korngrösse von 1,8 µm als Metallpulver 1 und aus Diamantgriess 2 mit einer mittleren Korngrösse von minimal 302 µm bis maximal 455 µm (entsprechend 40 bis 50 US-Mesh) und einer Konzentration C=20 (entspricht 5 Vol.-%). Die Platte 11 kann jedoch auch als mehrschichtiger Verbund mit unterschiedlichen Diamant-Konzentrationen hergestellt werden. Weitere Hilfsmittel 3 werden hier nicht hinzugefügt. Es können jedoch je nach Anwendung alle mögliche andere Metall- und Hartstoffpulver, wie beispielsweise Bronzepulver, und/oder Metall- und Hartstoffpulvermischungen, allgemein als Metallpulver 1 bezeichnet, verwendet und/oder auch weitere Hilfsmittel 3 hinzufügt werden.The mixture used for the production of such a plate 11 consists, for example, of extra-fine cobalt powder with an average grain size of 1.8 μm as metal powder 1 and of diamond grit 2 with an average grain size of a minimum of 302 μm to a maximum of 455 μm (corresponding to 40 to 50 US Mesh) and a concentration of C = 20 (corresponds to 5% by volume). However, the plate 11 can also be produced as a multilayer composite with different diamond concentrations. Additional tools 3 are not added here. However, depending on the application, all possible other metal and hard material powders, such as bronze powder, and / or metal and hard material powder mixtures, generally referred to as metal powder 1, can be used and / or further auxiliaries 3 can be added.

Diese Metallpulvermischung wird nun im Schritt D (Fig. 2) direkt in sechs solche Heisspressformen 10 gemäss Figur 3 schichtweise eingefüllt und diese werden übereinander gestapelt in die Sinterpresse 7 gestellt. Die elektrischen Heizstäbe 18 zwischen den sechs übereinander gestapelten Heisspressformen 10 sind dabei jeweils in einfacher Ausführung zwischen zwei benachbarten Heisspressformen 10 angeordnet, da die Wärmeabstrahlung radial zu einem elektrischen Heizstab 18 erfolgt, und heizen so die eingefüllten Pulvermischungen oben und unten einheitlich auf die erforderliche Sintertemperatur auf.In step D (FIG. 2), this metal powder mixture is now poured directly into six such hot press molds 10 according to FIG. 3 and these are superimposed stacked in the sintering press 7. The electrical heating rods 18 between the six hot-pressing molds 10 stacked one above the other are each arranged in a simple design between two adjacent hot-pressing molds 10, since the heat is radiated radially to an electrical heating rod 18, and thus uniformly heat the filled powder mixtures up and down to the required sintering temperature .

Der eigentliche Sinterprozess wird aufgrund des in Figur 4 rein schematisch dargestellten Temperatur-Druckprogramms durchgeführt. Auf der Abszisse ist die Zeit t in Stunden angegeben, auf der Ordinate die Temperatur T in °C und der Druck P in MPa. Die Kurve 22 stellt die Temperatur bei den Heizstäben 17, d.h. die Temperatur ausserhalb der Heisspressform 10, dar und die Kurve 23 die Temperatur innerhalb der Heisspressform 10. Die Kurve 24 gibt den angewandten, äusseren Druck auf die Heisspressform 10 an. Wie daraus entnehmbar beträgt der Maximaldruck 45 MPa bei einer Sintertemperatur von 850 °C und wird die Behandlung während einer Zeitspanne von mindestens 3 h, vorzugsweise etwa 4 h, durchgeführt. Die so hergestellten Platten 11 haben zum Beispiel eine Dichte von 8,39 bis 8,42 g/cm³, wobei die Dichteschwankungen innerhalb der Platte 13 unterhalb 0,1 g/cm³, insbesondere unterhalb 0,05 g/cm³ liegen. Die Härte gemäss der Härteprüfung mit einer Kugel nach Rockwell beträgt 100 bis 110 HRB, insbesondere 102 bis 106 HRB. Es versteht sich für den Fachmann, dass auch andere Dicken, Dimensionen und Pulvermischungen der Platten angewandt werden können, je nach Anwendung. In solchen Fällen sind die spezifischen Resultate der Drucksinterung unter anderen Bedingungen verschieden von den obigen.The actual sintering process is carried out on the basis of the temperature-pressure program shown purely schematically in FIG. The time t is given on the abscissa, the temperature T in ° C and the pressure P in MPa on the ordinate. Curve 22 represents the temperature of heating elements 17, ie the temperature outside of hot die 10, and curve 23 represents the temperature of hot die 10. Curve 24 indicates the external pressure applied to hot die 10. As can be seen from this, the maximum pressure is 45 MPa at a sintering temperature of 850 ° C. and the treatment is carried out for a period of at least 3 hours, preferably about 4 hours. The plates 11 thus produced have, for example, a density of 8.39 to 8.42 g / cm³, the density fluctuations within the plate 13 being below 0.1 g / cm³, in particular below 0.05 g / cm³. The hardness according to the hardness test with a Rockwell ball is 100 to 110 HRB, in particular 102 to 106 HRB. It is understood by the person skilled in the art that other thicknesses, dimensions and powder mixtures of the plates can also be used, depending on the application. In such cases, the specific results of pressure sintering under other conditions are different from the above.

Die solchermassen hergestellten Platten 11 werden nun im Schritt E mit einer Wasserstrahlschneidvorrichtung 12 nach einem bestimmten Schnittmuster 26 gemäss Figur 5 geschnitten, so dass daraus einzelne Segmente 8 entstehen, die zum Beispiel als Schneidkörper für ein kreisförmiges Sägeblatt verwendet werden. Diese Segmente 8 brauchen nicht notwendigerweise eine Nachbehandlung, wie bei den herkömmlichen Herstellungsverfahren mit einer Sinterpresse 7 in den meisten Fällen durchgeführt wird (vergleiche Figur 1), sondern können sofort weiter verarbeitet werden. Das Schnittmuster 26 ist in Figur 5 nur teilweise dargestellt. Daraus ist ersichtlich, dass die Segmente 8 leicht bogenförmig mit einem Innen- und Aussenradius von 400 mm ausgebildet sind. Die genauen Abmessungen eines Schneidkörpers oder -segmentes 8 sind im konkreten Fall 40 x 7 x 5 mm. Aus dem gewählten Fokusdurchmesser des Wasserstrahles von 0,8 mm folgt, dass der Schneidspalt 27 zwischen den Spalten 28 des Schnittmusters 26 bei für die Platte 11 angegebenen Dimensionen 1 mm beträgt. Desgleichen gilt für den Schneidspalt 29 zwischen den Zeilen 30, der ebenfalls zwischen den leicht bogenförmigen Seitenflächen 1 mm beträgt. Der verwendete Wasserstrahl ist ein sogenannter Wasserabrasiv- oder -suspensionsstrahl mit einem Strahldruck von etwa 3200 bar, und einem Düsendurchmesser von 0,25 mm, bei welchem der Fokusdurchmesser bei 0,8 mm liegt. Als abrasives Mittel wird Aluminiumoxid in der Form von Korund mit einer Korngrösse von 90 µm bis 400 µm und in einer Menge von 250 g/min beigemischt. Es werden nun zwei Platten 11 parallel von zwei Wasserstrahlen über ein sogenanntes CAD-Steuersystem nach dem Schnittmuster 26 gleichzeitig in Schneidkörper oder -segmente 8 geschnitten. Die Vorschubgeschwindigkeit des Wasserstrahles bei der derart gesinterte Platte 11 beträgt 200 mm/min, wobei die effektive Schnittbreite 1 mm ist. Auf diese Weise können zwei Platten 11 in etwa 45 Minuten geschnitten werden, wobei pro Platte 11 etwa zweihundert Schneidkörper 8 entstehen.The plates 11 produced in this way are then cut in step E with a water jet cutting device 12 according to a specific cutting pattern 26 according to FIG. 5, so that individual segments 8 result therefrom which are used, for example, as cutting bodies for a circular saw blade. These segments 8 do not necessarily need a post-treatment, as is carried out in most cases with a sinter press 7 in the conventional production method (cf. FIG. 1), but can be processed further immediately. The cutting pattern 26 is only partially shown in FIG. 5. It can be seen from this that the segments 8 are slightly curved with an inner and outer radius of 400 mm. The exact dimensions of a cutting body or segment 8 are 40 x 7 x 5 mm in the specific case. It follows from the selected focus diameter of the water jet of 0.8 mm that the cutting gap 27 between the columns 28 of the cutting pattern 26 is 1 mm for the dimensions specified for the plate 11. The same applies to the cutting gap 29 between the lines 30, which is also 1 mm between the slightly curved side surfaces. The water jet used is a so-called water abrasive or suspension jet with a jet pressure of approximately 3200 bar, and a nozzle diameter of 0.25 mm, in which the focus diameter is 0.8 mm. Aluminum oxide in the form of corundum with a grain size of 90 µm to 400 µm and in an amount of 250 g / min is added as an abrasive. Two plates 11 are now simultaneously cut in parallel by two water jets via a so-called CAD control system according to the cutting pattern 26 into cutting bodies or segments 8. The feed rate of the water jet in the plate 11 thus sintered is 200 mm / min, the effective cutting width is 1 mm. In this way, two plates 11 can be cut in about 45 minutes, with about two hundred cutting bodies 8 being produced per plate 11.

Eines der dieser Art hergestellten Schneidkörper 8 ist dreidimensional in Figur 6a und ein Querschnitt durch den Schneidkörper 8 gemäss der Ebene A der Figur 6a ist in Figur 6b dargestellt. Die Schnittfläche 25 (Figur 6a) dieses Schneidkörpers 8 ist nach dem Herausschneiden mittels des Wasserstrahles bereits geschärft und benötigt nicht mehr mittels Sandstrahlen oder dergleichen nachgeschärft zu werden. Aus dem Querschnitt (Figur 6b) ist ersichtlich, dass der Schneidkörper 8 in Längrichtung in drei verschiedenen Schichten 31, 32 und 33 aufgebaut ist, die jeweils eine andere Konzentration an Diamantteilchen enthalten. In einer bevorzugten Ausführung haben die Schichten 31 und 33 dieselbe Diamantkonzentration und hat die mittlere Schicht 32 eine wesentlich tiefere Konzentration. Es können selbstverständlich beliebige Konzentrationen und Zusammensetzungen aus Diamant, sonstigen Hartstoffen und/oder Matrixmaterialien gewählt werden. Die Ausbildung mit unterschiedlichen Diamantkonzentrationen ist deshalb vorgesehen, da der grösste Verschleiss der Schneidkörper 8 bei einer als Sägeblatt vorgesehenen Kreisscheibe 34 an den Seitenflächen vorkommt. Auf diese Weise wird beim Schneiden von Gesteinen, Beton oder dergleichen zunächst eine Spurrille in der mittleren Schicht 32 gebildet, wobei an den äusseren Schichten 31 und 33 eine wesentlich geringere Abnutzung erfolgt. Damit wird die Schnittbreite des Schneidspaltes 27 oder 29 über die Einsatzdauer konstant gehalten. Die Schichtdicke der Schichten 31, 32 und 33 sind in der Regel gleich, jedoch können die Schichtdicken der Schichten 31 und 33 auch abhängig von der jeweiligen Anwendung geringer ausgebildet sein. Um eine solche Konzentrationsverteilung des Diamantgriesses 2 in den drei verschiedenen Schichten 31, 32 und 33 zu erhalten, ist die Heisspressform 10 vor dem Drucksintern dementsprechend einzufüllen. Beispielsweise ist in den beiden äusseren Schichten 31 und 33 die Diamant-Konzentration C=23 (entspricht 5,75 Vol.-%) und in der mittleren Schicht 32 C=16 (entspricht 4,0 Vol.-%).One of the cutting bodies 8 produced in this way is three-dimensional in FIG. 6a and a cross section through the cutting body 8 according to plane A in FIG. 6a is shown in FIG. 6b. The cutting surface 25 (FIG. 6a) of this cutting body 8 is already sharpened after being cut out by means of the water jet and no longer needs to be sharpened by means of sandblasting or the like. It can be seen from the cross section (FIG. 6b) that the cutting body 8 is constructed in the longitudinal direction in three different layers 31, 32 and 33, each of which contains a different concentration of diamond particles. In a preferred embodiment, layers 31 and 33 have the same diamond concentration and middle layer 32 has a much lower concentration. Any concentrations and compositions of diamond, other hard materials and / or matrix materials can of course be chosen. The formation with different diamond concentrations is provided because the greatest wear of the cutting bodies 8 occurs on the side faces of a circular disk 34 provided as a saw blade. In this way, when cutting rocks, concrete or the like, a track groove is first formed in the middle layer 32, with the outer layers 31 and 33 showing much less wear. The cutting width of the cutting gap 27 or 29 is thus kept constant over the period of use. The layer thickness of the layers 31, 32 and 33 are generally the same, but the layer thicknesses can of layers 31 and 33 may also be made smaller depending on the respective application. In order to obtain such a concentration distribution of the semolina 2 in the three different layers 31, 32 and 33, the hot press mold 10 must be filled in accordingly before the pressure sintering. For example, the diamond concentration in the two outer layers 31 and 33 is C = 23 (corresponds to 5.75 vol.%) And in the middle layer 32 C = 16 (corresponds to 4.0 vol.%).

Im Schritt G (vergleichen Figur 2) werden schlussendlich die in der fertigen Endform vorliegenden Schneidkörper 8 an eine Kreisscheibe 34 aus einem Hartmetall wie Werkzeugstahl mit einer nicht näher dargestellten Flammlöteinrichtung bei einer Löttemperatur über 500 °C, insbesondere von etwa 575 °C, gelötet. Als Lötmittel hat sich insbesondere das unter der Bezeichnung "Castolin 1030 XFC" bekannte Lot sehr bewährt, es können selbstverständlich jedoch auch andere dem Fachmann der Löttechnik bekannte Lötmittel verwendet werden. Diese Schneidkörper 8 werden nach einem vorbestimmten Muster auf eine als Sägestammblatt bezeichnete Kreisscheibe 34 gelötet. Die verschiedenen typischen Formen, welche die als Säge verwendete Kreisscheibe 34 einnehmen kann, sind in weiteren Einzelheiten mit Bezug auf Figur 7b beschrieben und dargestellt.In step G (compare FIG. 2), the cutting bodies 8 present in the finished final shape are finally soldered to a circular disk 34 made of a hard metal such as tool steel with a flame soldering device (not shown in more detail) at a soldering temperature above 500 ° C., in particular approximately 575 ° C. The solder known under the name "Castolin 1030 XFC" has proven particularly useful as a solder, but other soldering agents known to the person skilled in the art of soldering technology can of course also be used. These cutting bodies 8 are soldered according to a predetermined pattern onto a circular disk 34 referred to as a saw trunk blade. The various typical shapes that the circular disc 34 used as a saw can take are described and illustrated in further detail with reference to FIG. 7b.

In Figur 7a ist ein Querschnitt des solchermassen hergestellten Sägeblattes mit einer Kreisscheibe 34 und den angelöteten Schneidkörpern 8 dargestellt. Das Sägeblatt hat einen Durchmesser von 800 mm und ist im Bereich der Segmente 5 mm und im Bereich der Kreisscheibe 3 mm dick. In der Mitte der Kreisscheibe 34 ist eine zentrale Bohrung 35 zur Befestigung auf die Spindel einer Kreissägemaschine (nicht gezeichnet) vorgesehen. In Figur 7b ist nun die Kreisscheibe 34 mit verschiedenartigen Einschnitten 36 versehen, die je nach Anwendungsfall von Bedeutung sind. Die Schneidkörper 8 sind ebenfalls in Abhängigkeit der Anwendung mit mehr oder weniger Abstand zueinander vorgesehen, und können auch dementsprechend andere Dimensionen aufweisen. Diese verschiedenen Formen sind in den Ausschnitten 37 bis 41 dargestellt und betreffen jeweils andere Durchmesser der Kreisscheibe 34. Für weitere Einzelheiten dazu wird auf den Prospekt "Sägen & Bohren" der Firma Tyrolit Schleifmittelgesellschaft m.b.H. & Co. in D-8000 München 45 verwiesen.FIG. 7 a shows a cross section of the saw blade produced in this way with a circular disk 34 and the soldered-on cutting bodies 8. The saw blade has a diameter of 800 mm and is 5 mm thick in the area of the segments and 3 mm in the area of the circular disc. In the center of the circular disc 34 is a central bore 35 for attachment to the spindle of a circular saw machine (not shown) provided. In FIG. 7b, the circular disk 34 is now provided with various incisions 36 which are important depending on the application. Depending on the application, the cutting bodies 8 are also provided with more or less spacing from one another, and can accordingly also have other dimensions. These different shapes are shown in sections 37 to 41 and relate to different diameters of circular disk 34. For further details, reference is made to the brochure "Sawing &Drilling" from Tyrolit Schleifmittelgesellschaft mbH & Co. in D-8000 Munich 45.

Es versteht sich, dass prinzipiell beliebige Aussenkonturen für die als Schneidkörper oder -segmente 8 mit dem Wasserabrasiv- oder -suspensionsstrahl hergestellt werden können. Diese werden stets aus einem plattenförmigen Halbfabrikat herausgeschnitten, wobei je nach Anwendung diese Platte eine gewisse Oberflächenstruktur aufweisen kann.It goes without saying that, in principle, any desired outer contours for the cutting body or segments 8 can be produced with the water abrasive or suspension jet. These are always cut out of a plate-shaped semi-finished product, and depending on the application, this plate can have a certain surface structure.

Es haben sich jedoch auch andere geeignete Schneidverfahren bewährt, wie beispielsweise mit einem pulsierten YAG-Laserstrahl mit Pulsleistung von 5 bis 20 kW und Pulsdichten von 10⁷ bis 10⁸ W/cm². Ein anderes in Frage kommendes Schneidverfahren ist die elektroerosive Bearbeitung mittels einer Lichtbogenerodiermaschine.However, other suitable cutting methods have also proven themselves, such as, for example, using a pulsed YAG laser beam with pulse power of 5 to 20 kW and pulse densities of 10⁸ to 10² W / cm². Another cutting method that can be considered is electroerosive machining using an arc eroding machine.

Claims

Method for producing cutting bodies (8) with a diamond grit, in which a mixture of diamond powder (2) and a powder metallurgical matrix material (1, 3) is sintered under pressure in a press mold, characterized in that the powder mixture is directly in a hot press mold (10 ) is filled and sintered into a plate-shaped semi-finished product (11), from which the individual cutting bodies (8) are cut out in a predetermined final shape by means of a cutting process.

Method according to claim 1, characterized in that the cutting bodies (8) are cut out of the plate-shaped semi-finished product (11) by means of a laser beam, by means of electroerosive machining or by means of a water jet under high pressure.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that cutting bodies (8) cut out of the plate-shaped semi-finished product (11) are connected to a tool holder by a flame soldering process.

Method according to claim 1, characterized in that the cutting bodies (8) are cut out of the plate-shaped semi-finished product (11) by means of a water abrasive or suspension jet.

A method according to claim 1, characterized in that the cutting body (8) by means of a pulsed YAG laser beam can be cut out of the plate-shaped semi-finished product (11).

Method according to claim 1, characterized in that the cutting bodies (8) are cut out of the plate-shaped semifinished product (11) by means of an arc eroding machine.

Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that a hot press mold (10) with matrices (17) which can be stacked on top of one another is provided for a plurality of plate-shaped semi-finished products (11).

Apparatus according to claim 7, characterized in that the matrices (17) can be heated individually.

Apparatus according to claim 8, characterized in that electrical heating elements (18) arranged in a layer are provided as surface heating between the matrices (17).

Apparatus according to claim 7, characterized in that a water jet cutting device is provided for cutting out the cutting bodies (8) from the plate-shaped semi-finished product (11).

Apparatus according to claim 10, characterized in that the water jet cutting device has a control device for automatic control of the water jet.

Use of a sinter press with a hot press mold (10) with matrices (17) which can be stacked on top of one another for a plurality of plate-shaped semifinished products (11) in a production process for cutting bodies (8) with diamond grit according to claim 1.

Use of a water jet cutting device (12) for cutting out cutting bodies (8) from a plate-shaped semi-finished product (11) in a manufacturing process for cutting bodies (8) with a diamond grain.

Cutting body (8) with a diamond grit for a cutting or grinding tool produced by the method according to claim 1, characterized in that it is cut out of the plate-shaped semi-finished product (11), the end face has a sharpened cutting surface (25), and without another Post-processing in the final shape for the shaping to a cutting or grinding tool is formed.