EP0820364B1 - Schleifwerkzeug mit einem metall-kunstharz-bindemittel und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Schleifwerkzeug mit einem metall-kunstharz-bindemittel und verfahren zu seiner herstellung Download PDF

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EP0820364B1
EP0820364B1 EP97901222A EP97901222A EP0820364B1 EP 0820364 B1 EP0820364 B1 EP 0820364B1 EP 97901222 A EP97901222 A EP 97901222A EP 97901222 A EP97901222 A EP 97901222A EP 0820364 B1 EP0820364 B1 EP 0820364B1
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EP
European Patent Office
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grinding tool
bonding agent
network
bond
abrasive
Prior art date
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EP97901222A
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Markus Fischbacher
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Tyrolit-Schleifmittelwerke Swarovski KG
Original Assignee
Tyrolit-Schleifmittelwerke Swarovski KG
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Publication date
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    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/20—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially organic
    • B24D3/28—Resins or natural or synthetic macromolecular compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/04—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
    • B24D3/06—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements

Definitions

  • the invention relates to a grinding tool for machining in particular brittle hard materials such as natural and artificial stone, sintered hard metal, ceramic and the like, wherein the grinding tool in one piece or preferably in several parts a supporting part and a grinding body is constructed and the grinding tool or its grinding wheel made of high-performance abrasive grain such as diamond, metallic binder, synthetic resin binder and optionally filler and wherein the metallic binder and the synthetic resin binder are each one coherent network are sintered, the metal bond network and that Resin bond network a intertwined, coherent, double spatial network permeating each other and the abrasive grain and optionally the filler is within at least one of the different binders and / or in the phase boundary between the different binders.
  • high-performance abrasive grain such as diamond, metallic binder, synthetic resin binder and optionally filler
  • the metallic binder and the synthetic resin binder are each one coherent network are sintered, the metal bond network and that Resin bond network a intertwined,
  • the invention further relates to a method for producing such Grinding wheel.
  • Grinding tools of the type mentioned can be in both wet and Dry grinding processes can be used.
  • the areas of application are Processing of natural and artificial stone, preferably with multiple parts Grinding tools in e.g. grinding and polishing lines for decorative Stone materials, in the production and repair grinding of tools for metal cutting, made entirely or partially of hardened tool steel, Tungsten carbide or ceramic exist.
  • the patent US 3650715 specifies a grinding wheel bond, the dendritic Contains metal as a filler in polyimide resin.
  • the metal lies as "clusters of dendritic metal particles ", ie as clusters of dendrites.
  • the above Patent suggests highly heat-resistant polyimide resin for use in highly stressed grinding tools, particularly those used in dry grinding in front.
  • Silver added is preferred as a filler. This suggests grinding wheels at which the soft engagement of resin-bonded grinding wheels and the Thermal conductivity and stability of metal bonds are sought.
  • a metal synthetic resin composite material from the generic grinding tools can be produced is disclosed in US 4,042,347.
  • This material is made from a continuous metal matrix and a continuous synthetic resin matrix and is produced by hot pressing a mixture of intermediate products.
  • the preliminary products for the metal matrix include an elemental metal with a melting point below 450 ° C and an intermetallic component or alloy with a Melting point above 500 ° C.
  • the continuous resin matrix is at Can be processed at temperatures above 250 ° C. in one shown in this document Exemplary embodiments are copper powder and tin powder to a sintered bronze sintered, with remnants of the copper melting only at higher temperatures remain.
  • the material disclosed in US 4,042,347 A for manufacturing of grinding tools has the disadvantage that a soft tripologically unfavorable Pure metal is provided as a high-melting component. This in turn has negative effects on the grinding properties of the fabricated from it Grinding tool.
  • the object of the invention is to provide an improved grinding wheel, which is under Use of highly heat-resistant synthetic resins and metal alloys as Binding raw materials improve the grinding properties, increase the Machining performance and economic use of the expensive contained High performance abrasive grain enables.
  • Another object of the invention is a method specify with which such grinding wheels can be produced.
  • the metallic Binder contains a copper-tin-bronze alloy in the non-sintered state.
  • the two interlinked binding networks extend over the entire grinding wheel, whereas with such tools according to the prior art Technique of the metal component of the bond as clusters of filler particles in a synthetic resin matrix is present. It was recognized that when the Sinterability of the metallic component and the synthetic resin component Binding to each other a safe education from two to completely different Networks based on substances.
  • the sinterability is included characterized by the same sintering temperature during pressure sintering for both Network raw materials. Between the webs or within the webs of any binding network Abrasive grains and possibly filler particles are embedded.
  • Training of the two networks during the pressure sintering process can both in the area of the metallic and in the area of the plastic binding part Abrasive grains enclosed and for later contact with the Workpiece to be integrated.
  • the presence of the metal bond portion in Form of an extensive metal mesh a very good support effect in the bond structure similar to the hardening effect of reinforcing steel in Concrete.
  • the synthetic resin network embedded in between is responsible for compliance and vibration damping when entering Abrasive grains in the brittle hard workpiece surface.
  • the sinterability of the metal binding component is increased adapted to that of the respective synthetic resin binding component of the binding. This is done by selecting the alloy composition of the metallic Binding component with regard to pressure softening point and liquid phase formation.
  • plastic binder is a high temperature thermoplastic and a corresponding one for the metallic network low-pressure alloy is selected, which is preferably a Bronze with a composition of 60 volume percent copper and 40 volume percent Can be tin.
  • the formation of the two inventive intertwined networks are even at the maximum Processing temperatures of the high temperature thermoplastic of 300 ° C reached.
  • Another embodiment of the invention is given when the network made of synthetic resin binders made of a cross-hardenable pressure sinterpolymer is built up from the group of polyimides.
  • the corresponding metal bond network can also be used in the invention preferably be made of bronze.
  • the associated pressure sintering temperature in this embodiment is 400 to 500 ° C, one by a sintered metal bond and build a resin-bound spatial network.
  • a further embodiment of the inventive concept is given if in Adaptation to the relatively low processing temperatures for the synthetic resin binding network low sintering alloys are used, which then usually also ductile or lubricating when grinding, as mentioned above, could be.
  • the invention has recognized that on the basis of known binders such as High temperature resins and sintered metal alloys make major improvements when building high-performance abrasive materials possible are. The improvements that can be achieved are in the manufacturing process bound. Accordingly, the invention also relates to a method for the production of a grinding wheel with process steps according to the marking of independent claim 7.
  • thermoplastic When using a high temperature thermoplastic becomes a common sintering temperature higher than 300 ° C for pressure sintering.
  • pressure sinter polymer The common pressure sintering temperature can be selected from the group of polyimides for the formation of a network of metal bonds and from Resin bond can be increased to about 500 ° C. It is essential that the pressure sinterability of the metal bond portion already at one temperature is given, which is at least 10 ° C below the respective degradation temperature of the synthetic resin bond portion.
  • the invention takes advantage of the surprising finding that the common Pressing and sintering or the common pressure sintering two binding powders, each completely different in nature, each with one Binding part in the grinding wheel leads. It is only important to introduce the Sintering temperature of the metallic binding component to the processing temperature of the synthetic resin binding component when using a high temperature thermoplastic. When using thermosetting sintered polymer must also have its special processing and curing temperature the basis for the introduction of the sintering temperature of the metallic Be a binding component. Determining the common sintering temperature is the processing temperature of the binding resin at which there is still sufficient distance from the degradation temperature of the resin. This minimum distance was around 10 ° C.
  • the Introducing the sinterability of the metallic binding component to that the synthetic resin binding component using a bronze powder modified with tin brought about. It was found that additional tin powder with a grain size of 2 to 50 my the adaptation of the sintering conditions to the requirements of plastic binding processing much easier.
  • Binding of the grinding wheel is particularly low, common Processing temperatures from 300 ° C upwards are required to ensure safe To ensure training of the metal bond network. In these cases it has been shown that, as is known per se, bismuth in the presence of copper and tin the sinterability by binding particularly low-melting ones Makes structural components sinterable.
  • the grinding fitting for a D11V9 cup wheel was manufactured for dry grinding of milling cutters equipped with P20 carbide on a Strausack tool grinding machine.
  • the amount of diamond grain was measured so that a concentration of C75 (3.3 carats per cm 3 ) was produced in the finished abrasive coating.
  • the powder resin contained 2% "75F" tin powder from Pometon / France as a flux or to adjust the sinterability of the trainees different binding networks.
  • the common pressure sintering took place in the abrasive coating form at 370 ° C. for 20 minutes in a nitrogen atmosphere at a pressure of 20,000 N cm -2 .
  • the abrasive coating was molded at 300 ° C and not subjected to post-curing.
  • a 24-station Breton machine was used to equip station No. 9 Bobble head segments made. On this grinding and polishing line in Wet sanding with water as a detergent Granite slabs with medium machinability in one pass processed.
  • a mixture of 8.5 volume percent tin powder of the type "75F” from Pometon / France with an average grain size of 30 my, 51.5 volume percent, 80/20 bronze of the type "25GR” from Poudmet / France was used to produce the abrasive coatings , with an average grain size of 50 my, 40 volume percent powder resin of the type "Vespel SP1A” from DU Pont / USA with an average grain size of 50 my and diamond abrasive grain of the type "MDAS" from De Beers / Germany with the grain size FEPA D64 (US mesh 230/270), mixed in a Turbula mixer for 20 minutes.
  • the raw materials were pre-dried and mixed without additives.
  • This abrasive coating mixture was cold pre-pressed with 2000 N cm -2 in the mold.
  • the abrasive coating mixture was then sintered in the same mold at 490 ° C and a holding time of 20 minutes in a nitrogen atmosphere at 22,000 N cm -2 .
  • the grinding surfaces were pressurelessly hardened under a nitrogen atmosphere and at temperatures of 300-400 ° C. for 16 hours.
  • the advantages of metal binding can the advantages of synthetic resin binding largely in one tool be realized. This is how the higher binding force of the metallic network occurs together with the elasticity and vibration damping effect of Resin bond at the same time.
  • the compressive stress of the invention Grinding surfaces can be increased. Through the coherent A good thermal balance of the metallic bond network takes place Grinding temperature.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schleifwerkzeug zur Bearbeitung von insbesondere sprödharten Werkstoffen wie Natur- und Kunststein, gesintertem Hartmetall, Keramik und dergleichen, wobei das Schleifwerkzeug einteilig oder vorzugsweise mehrteilig aus einem Tragteil und einem Schleifkörper aufgebaut ist und das Schleifwerkzeug beziehungsweise dessen Schleifkörper aus Hochleistungsschleifkorn wie Diamant, metallischem Bindemittel, Kunstharzbindemittel und gegebenenfalls Füllstoff hergestellt ist, und wobei das metallische Bindemittel und das Kunstharzbindemittel zu je einem zusammenhängenden Netzwerk versintert sind, das Metallbindungsnetzwerk und das Kunstharzbindungsnetzwerk ein verflochtenes, zusammenhängendes, doppeltes räumliches Netzwerk bildend einander durchdringen und das Schleifkorn und gegebenenfalls der Füllstoff sich innerhalb von mindestens einem der unterschiedlichen Bindemittel und/oder im Phasengrenzbereich zwischen den unterschiedlichen Bindemitteln befindet.
Die Erfindung bezieht sich weiters auf ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Schleifkörpers.
Schleifwerkzeuge der eingangs genannten Art können sowohl im Naß- als auch im Trockenschleifverfahren verwendet werden. Die Anwendungsgebiete sind die Bearbeitung von Natur- und Kunststein, mit bevorzugt mehrteilig aufgebauten Schleifwerkzeugen in beispielsweise Schleif- und Polierstraßen für dekorative Steinwerkstoffe, beim Produktions- und Instandsetzungsschliff von Werkzeugen zur spanenden Metallbearbeitung, die ganz oder telweise aus gehärtetem Werkzeugstahl, Hartmetall oder Keramik bestehen.
Die Patentschrift US 3650715 gibt eine Schleifscheibenbindung an, die dendritisches Metall als Füllstoff in Polyimidharz enthält. Das Metall liegt dabei als "clusters of dendritic metal particles", also als Anhäufungen von Dendriten vor. Die genannte Patentschrift schlägt hochwärmebeständiges Polyimidharz zur Verwendung in hochbeanspruchten, insbesondere im Trockenschliff eingesetzten Schleifwerkzeugen vor. Zur Ableitung der beim Schleifen entstehenden Wäre und zur zusätzlichen Stützung der Schleifkörner im Kunstharz-Bindungsverband wird bevorzugt Kufper oder Silber als Füllstoff beigemischt. Dadurch werden Schleifscheiben vorgeschlagen, bei denen der weiche Eingriff von kunstharzgebundenen Schleifkörpern und die Wärmeleitfähigkeit und Standfestigkeit von Metallbindungen angestrebt werden.
Ein Teil der am Markt erhältlichen kunstharzgebundenen Diamantschleifscheiben für hohe Wärmebeanspruchung oder für hohe Flächenpressung am Schleifbelag beruht auf der in der US 3650715 vorgeschlagenen Bindungsart.
Ein Metallkunstharz-Verbundmaterial aus dem gattungsgemäße Schleifwerkzeuge hergestellt werden können, ist in der US 4,042,347 offenbart. Dieses Material besteht aus einer kontinuierlichen Metallmatrix und einer kontinuierlichen Kunstharzmatrix und wird durch Heißpressen einer Mischung von Vorprodukten hergestellt. Die Vorprodukte für die Metallmatrix beinhalten ein elementares Metall mit einem Schmelzpunkt unterhalb 450° C und einer intermetallischen Komponente oder Legierung mit einem Schmelzpunkt oberhalb von 500°C. Die kontinuierliche Kunstharzmatrix ist bei Temperaturen oberhalb 250°C verarbeitbar. in einem in dieser Schrift gezeigten Ausführungsbeispiel werden Kupferpulver und Zinnpulver zu einer Sinterbronze versintert, wobei Reste des erst bei höheren Temperaturen schmelzenden Kupfers bestehen bleiben. Das in der US 4,042,347 A geoffenbarte Material zur Herstellung von Schleifwerkzeugen besitzt den Nachteil, daß ein weiches tripologisch ungünstiges Reinmetall als hochschmelzende Komponente vorgesehen ist. Dies hat wiederum negative Auswirkungen auf die Schleifeigenschaften des daraus hergestellten Schleifwerkzeugs.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Schleifkörper anzugeben, der unter Verwendung von hochwärmebeständigen Kunstharzen und von Metallegierungen als Bindungsrohstoffe eine Verbesserung der Schleifeigenschaften, eine Erhöhung der Zerspanungsleistung und eine wirtschaftliche Ausnützung des enthaltenen teueren Hochleistungsschleifkorns ermöglicht. Weiters ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem derartige Schleifkörper hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das metallische Bindemittel im nicht gesinterten Zustand eine Kupfer-Zinn-Bronzelegierung enthält.
Die beiden miteinander verflochtenen Bindungsnetzwerke erstrecken sich dabei über den gesamten Schleifkörper, wogegen bei derartigen Werkzeugen nach dem Stand der Technik der Metallbestandteil der Bindung als Anhäufungen von Füllstoffpartikeln in einer Kunstharzmatrix vorliegt. Dabei wurde erkannt, daß bei Anpassung der Sinterfähigkeit der metallischen Komponente und der Kunstharzkomponente der Bindung aneinander eine sichere Ausbildung von zwei auf gänzlich unterschiedlichen Stoffen beruhender Netzwerke erreichbar wird. Die Sinterfähigkeit ist dabei gekennzeichnet durch gleiche Sintertemperatur bei der Drucksinterung für beide Netzwerkgrundstoffe. Zwischen den Stegen oder innerhalb der Stege eines jeden Bindungsnetzwerkes sind Schleifkörner und gegebenenfalls Füllstoffpartikel eingebettet. Während der Ausbildung der beiden Netzwerke während des Drucksinterprozesses können dabei sowohl im Bereich des metallischen, als auch im Bereich des Kunststoffbindungsteils Schleifkörner umschlossen und für den späteren Kontakt mit dem Werkstück eingebunden werden.
Gemäß der Erfindung wird durch das Vorliegen des Metallbindungsanteils in Form eines weitläufigen Metallgeflechtes eine sehr gute Stützwirkung im Bindungsgefüge erreicht ähnlich der Verfestigungswirkung von Armierungsstahl in Beton. Das dazwischen eingebettete Kunstharznetzwerk dagegen ist verantwortlich für die Nachgiebigkeit und Schwingungsdämpfung beim Eintritt der Schleifkömer in die sprödharte Werkstückoberfläche.
Erfindungsgemäß wird die Sinterfähigkeit der Metallbindungskomponente an jene der jeweiligen Kunstharzbindungskomponente der Bindung angepaßt. Dies geschieht durch Auswahl der Legierungszusammensetzung der metallischen Bindungskomponente hinsichtlich Druckerweichungspunkt und Flüssigphasenbildung.
Eine Ausgestaltung der Erfindung ist gegeben, wenn das Kunststoffbindemittel ein Hochtemperatur-Thermoplast ist und für das metallische Netzwerk eine entsprechend niedrigsintemde Legierung gewählt wird, die vorzugsweise eine Bronze mit einer Zusammensetzung von 60 Volumsprozent Kupfer und 40 Volumsprozent Zinn sein kann. Die Ausbildung der beiden erfindungsgemäßen, untereinander verflochtenen Netzwerke wird dabei selbst bei den maximalen Verarbeitungstemperaturen des Hochtemperatur-Thermoplastes von 300°C erreicht.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist gegeben, wenn das Netzwerk aus Kunstharzbindemittel aus einem durch Vernetzung aushärtbaren Drucksinterpolymer aus der Gruppe der Polyimide aufgebaut ist. In dieser Ausgestaltung der Erfindung kann das entsprechende Metallbindungsnetzwerk ebenfalls vorzugsweise aus einer Bronze ausgebildet sein. Die zugehörige Drucksintertemperatur in dieser Ausführungsform beträgt 400 bis 500°C, um je ein sintermetallgebundenes und ein kunstharzgebundenes, räumliches Netzwerk aufzubauen.
Die US 3650715 beispielsweise sieht "melleable metal" in Form von Füllstoffanhäufungen vor, die in der Kunstharzmatrix eingebettet sind. Durch diese Anordnung können die erfindungsgemäßen Wirkungen nicht erzielt werden. Erfindungsgemäß ist dagegen vorgesehen, daß der Metallbestandteil der Bindung als stützendes Armierungsgeflecht wirkt, wobei zusätzlich der Vorteil gewonnen wird, daß eine Bronze, vornehmlich eine Sprödbronze beim Schleifkontakt mit dem Werkstück weniger zu Zusetzungen der Schleifscheibenoberfläche bzw. der Schneidkanten der Schleifkörner neigt, als dies bei duktilem Metall leicht auftreten könnte.
Eine Reihe von Variationen des beschriebenen Grundgedankens der Erfindung ist neben den bevorzugten Ausführungsbeispielen möglich in Abhängigkeit der am Markt erhältlichen Rohstoffe, insbesondere in Abhängigkeit der Kunstharzeigenschaften.
Eine weitere Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist gegeben, wenn in Anpassung an die relativ niederen Verarbeitungstemperaturen für das Kunstharzbindungsnetzwerk niedrig sintemde Legierungen genommen werden, welche dann auch meist duktil bzw. schmierend beim Schleifeinsatz, wie oben erwähnt, sein können. In diesem Fall braucht nur ein anorganischer Füllstoff wie Siliziumkarbid, Aluminiumoxid, Schwerspat, Quarz, Graphit oder dergleichen in einer vorzugsweisen Komfeinheit von kleiner als 100 my zur Förderung der Sprödigkeitseigenschaften in das Pulver für die Netzwerke eingemischt werden.
Die Erfindung hat erkannt, daß auf Basis der an sich bekannten Bindemittel wie Hochtemperaturharze und Sintermetallegierungen wesentliche Verbesserungen beim Aufbau von Hochleistungsschneidstoff enthaltenden Schleifkörpern möglich sind. Die erzielbaren Verbesserungen sind an das Herstellverfahren gebunden. Dementsprechend ist Gegenstand der Erfindung auch ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifkörpers mit Verfahrensschritten gemäß Kennzeichnung des unabhängigen Anspruchs 7.
Bei Verwendung eines Hochtemperatur-Thermoplastes wird eine gemeinsame Sintertemperatur von höher als 300°C für das Drucksintern vorgesehen. Bei Verwendung eines Drucksinterpolymers aus der Gruppe der Polyimide kann die gemeinsame Drucksintertemperatur für die Ausbildung je eines Netzwerkes aus Metallbindung und aus Kunstharzbindung auf bis etwa 500°C gesteigert werden. Wesentlich ist dabei, daß die Drucksinterfähigkeit des Metallbindungsanteils bereits bei einer Temperatur gegeben ist, welche mindestens 10°C unterhalb der jeweiligen Degradationstemperatur des Kunstharzbindungsanteils liegt.
Die Erfindung macht sich die überraschende Erkenntnis zunutze, daß das gemeinsame Verpressen und Versintern bzw. das gemeinsame Drucksinterpressen zweier in ihrer Art gänzlich unterschiedlicher Bindungspulver zu je einem Bindungsteil im Schleifkörper führt. Wichtig ist dabei nur die Heranführung der Sintertemperatur des metallischen Bindungsbestandteils an die Verarbeitungstemperatur des Kunstharz-Bindungsbestandteils bei Verwendung eines Hochtemperaturthermoplastes. Bei Verwendung von thermisch härtendem Drucksinterpolymer muß ebenfalls dessen spezielle Verarbeitungs- und Aushärtetemperatur die Grundlage für die Heranführung der Sintertemperatur des metallischen Bindungsbestandteiles sein. Bestimmend für die gemeinsame Sintertemperatur ist dabei jene Verarbeitungstemperatur des Bindungsharzes, bei welcher noch ausreichend Abstand zur Degradationstemperatur des Harzes verbleibt. Dieser Mindestabstand zeigte sich mit etwa 10°C.
In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Herstellverfahrens wird die Heranführung der Sinterfähigkeit der metallischen Bindungskomponente an jene der Kunstharzbindungskomponente durch ein mit Zinn modifiziertes Bronzepulver herbeigeführt. Dabei wurde gefunden, daß zusätzliches Zinnpulver der Korngröße von 2 bis 50 my die Anpassung der Sinterbedingungen an die Erfordernisse der Kunststoff-Bindungsverarbeitung wesentlich erleichtert.
Bei Verwendung eines Hochtemperatur-Thermoplastes als Kunstharzkomponente der Bindung des Schleifkörpers sind besonders niedrige, gemeinsame Verarbeitungstemperaturen von 300°C aufwärts erforderlich, um die sichere Ausbildung auch des Metallbindungsnetzwerkes zu gewährleisten. In diesen Fällen hat es sich gezeigt, daß wie an sich bekannt, Wismut bei Gegenwart von Kupfer und Zinn die Sinterfähigkeit durch Bindung von besonders niedrigschmelzenden Gefügebestandteilen sinterfähig macht.
Nachfolgend werden zwei Herstellerbeispiele von erfindungsgemäßen Schleifkörpern beschrieben:
Beispiel I
Zum Trockenschleifen von mit Hartmetall der Sorte P20 bestückten Fräsern auf einer Strausack-Werkzeugschleifmaschine wurde der Schleifbeschlag für einen D11V9-Schleiftopf hergestellt. Es wurde ein Bindungspulver mit 60 Volumsprozent 70/30 Kupfer-Zinn-Bronze vom Typ 25 GR der Firma Poudmet/Frankreich mit mittlerer Korngröße von 30 my und 40 Volumsprozent Hochtemperatur-Thermoplast vom Typ "P84HAT" der Firma HPP (vormals Firma Lenzing)/Österreich mit Diamantschleifkorn vom Typ RVG-D der Firma General Electric/USA der Korngröße FEPA D126 (für Diamant- bzw. B126 für CBN) (US mesh 120/140) in einem Turbula-Mischer gemischt. Die Menge des Diamantkorns wurde so bemessen, daß im fertigen Schleifbelag eine Konzentration von C75 (3,3 Karat pro cm3) entstand.
Das Pulverharz enthielt 2 % Zinnpulver vom Typ "75F" der Firma Pometon/Frankreich als Flußmittel bzw. zur Angleichung der Sinterfähigkeit der auszubildenden unterschiedlichen Bindungsnetzwerke.
Alle Ausgangsstoffe wurden getrocknet.
Das gemeinsame Drucksintern erfolgte in der Schleifbelagsform bei 370°C während 20 Minuten in Stickstoffatmosphäre bei einem Druck von 20.000 N cm-2.
Der Schleifbelag wurde bei 300°C ausgeformt und keiner Nachhärtung unterzogen.
Beispiel II
Zur Bestückung der Station Nr. 9 einer 24-Stationen Breton-Maschine wurden Wackelkopfsegmente hergestellt. Auf dieser Schleif- und Polierstraße wurden im Naßschliff mit Wasser als Spülmittel Granitplatten mittlerer Spanbarkeit im Durchlauf bearbeitet.
Zur Herstellung der Schleifbeläge wurde eine Mischung aus 8,5 Volumsprozent Zinnpulver vom Typ "75F" der Firma Pometon/Frankreich mit mittlerer Korngröße von 30 my, 51,5 Volumsprozent, 80/20-Bronze vom Typ "25GR" von Firma Poudmet/Frankreich, mit mittlerer Korngröße von 50 my, 40 Volumsprozent Pulverharz vom Typ "Vespel SP1A" der Firma DU Pont/USA mit mittlerer Korngröße von 50 my und Diamantschleifkorn vom Typ "MDAS" der Firma De Beers/Deutschland mit der Korngröße FEPA D64 (US-mesh 230/270), 20 Minuten in einem Turbula-Mischer gemischt. Die Ausgangsstoffe wurden vorgetrocknet und ohne Zusätze gemischt. Der Diamantgehalt für den fertigen Schleifbelag war mit einer Konzentration von C18 (= 0,79 Karat/cm2) vorgesehen.
Diese Schleifbelagsmischung wurde mit 2000 N cm-2 in der Preßform kalt vorgepreßt. Die Schleifbelagsmischung wurde anschließend in derselben Preßform bei 490°C und einer Haltezeit von 20 Minuten in Stickstoffatmosphäre bei 22.000 N cm-2 gesintert. Nach dem Drucksintern erfolgte eine drucklose Nachhärtung der Schleifbeläge unter Stickstoffatmosphäre und Temperaturen von 300-400°C während 16 Stunden.
Mit Schleifwerkzeugen nach der Erfindung können die Vorteile der Metallbindung mit den Vorteilen der Kunstharzbindung weitgehend in einem Werkzeug verwirklicht werden. So tritt die höhere Bindekraft des metallischen Netzwerkes gemeinsam mit der Elastizität und schwingungsdämpfenden Wirkung der Kunstharzbindung gleichzeitig auf. Die Druckbeanspruchung von erfindungsgemäßen Schleifbelägen kann gesteigert werden. Durch das zusammenhängende metallische Bindungsnetzwerk erfolgt ein guter thermischer Ausgleich der Schleiftemperatur.

Claims (10)

  1. Schleifwerkzeug zur Bearbeitung von insbesondere sprödharten Werkstoffen wie Natur- und Kunststein, gesintertem Hartmetall, Keramik und dergleichen, wobei das Schleifwerkzeug einteilig oder vorzugsweise mehrteilig aus einem Tragteil und einem Schleifkörper aufgebaut ist und das Schleifwerkzeug beziehungsweise dessen Schleifkörper aus Hochleistungsschleifkorn wie Diamant, metallischem Bindemittel, Kunstharzbindemittel und gegebenenfalls Füllstoff hergestellt ist, und wobei das metallische Bindemittel und das Kunstharzbindemittel zu je einem zusammenhängenden Netzwerk versintert sind, das Metallbindungsnetzwerk und das Kunstharzbindungsnetzwerk ein verflochtenes, zusammenhängendes, doppeltes räumliches Netzwerk bildend einander durchdringen und das Schteifkorn und gegebenenfalls der Füllstoff sich innerhalb von mindestens einem der unterschiedlichen Bindemittel und/oder im Phasengrenzbereich zwischen den unterschiedlichen Bindemitteln befindet, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Bindemittel im nicht gesinterten Zustand eine Kupfer-Zinn-Bronzelegierung enthält.
  2. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Kunstharzbindungsnetzwerk aus einem Kunststoff aus der Gruppe der Hochtemperatur-Thermoplaste wie Polyamidimide, Polyetheretherketone, Polyarylsulfone, Liquidcrystal polymere, Polyphenylensulfide, Silikonharze, Polyimide besteht.
  3. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Metallbindungsnetzwerk aus einer Bronze mit 50 bis 98 Gewichtsprozent Kupfer und 50 bis 2 Gewichtsprozent Zinn besteht.
  4. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Metallbindungsnetzwerk aus Sprödbronze mit 38 bis 64 Gewichtsprozent Kupfer und 36 bis 62 Gewichtsprozent Zinn besteht.
  5. Schleifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß das Metallbindungsnetzwerk einen anorganischen Füllstoff aus der Gruppe der Karbide, Oxide oder dergleichen zur Erhöhung der Sprödbruchneigung mit einer Korngröße von vorzugsweise maximal 100 my enthält.
  6. Schleifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß der Volumensanteil des Metallbindungsnetzwerkes im Schleifkörper zum Volumensanteil des Kunstharzbindungsnetzwerks in einem Bereich von 20 : 80 bis 80 : 20, bevorzugt bei 30 : 70 liegt.
  7. Verfahren zur Herstellung eines Hochleistungsschleifkom und gegebenenfalls Füllstoff in einer Bindung enthaltenden Schleifkörpers eines Schleifwerkzeugs nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
    A) Trockenmischen von mindestens einem metallischen Bindungspulver, das Pulver einer Kupfer-Zinn-Bronzelegierung enthält,. und mindestens einem Kunstharzbindungspulver mit gleicher Sinterfähigkeit und gegebenenfalls einem Füller zu einem Bindungspulver;
    B) Kaltvorpressen des Bindungspulvers nach Zugabe des Schleifkorns bei Raumtemperatur vorzugsweise ohne Befeuchtigungsmittel zu einem Grünling;
    C) Gemeinsames Drucksintem des metallischen Bindemittels und des Kunstharz-Bindemittels des Grünlings bei einer Sintertemperatur von mindestens 10°C unterhalb der Degradationstemperatur des Kunstharzbindemittels;
    D) Versintem des Kunstharz-Bindemittels und des metallischen Bindemittels zu je einem zusammenhängenden, miteinander verflochtenen, räumlichen Netzwerk, wobei die Schleifkömer und die gegebenenfalls vorhandenen Füllstoffpartikel innerhalb mindestens eines Netzwerks, jedoch vorzugsweise innerhalb beider Netzwerke und/oder im Bereich der Phasengrenze zwischen beiden Netzwerken eingebunden werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch gemeinsames Drucksintem eines Hochtemperatur-Thermoplastes aus der Gruppe der Polyamidimide, Polyetheretherketone, Polyarylsulfone, Liqudcrystal polymere, Polyphenylensulfide, Silikonharze, Polyimide und das Pulver einer Kupfer-Zinn-Bronzelegierung enthaltenden metallischen Bindungspulvers in einem Temperaturbereich beginnend bei 300°C und endend 10°C unterhalb der Degradationstemperatur des verwendeten Hochtemperaturthermoplasts und bei einem Druck von 5000 bis 30000 Newton pro Quadratzentimeter (N cm-2).
  9. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch gemeinsames Drucksintern eines durch Vernetzung aushärtbaren Drucksinterpolymers aus der Gruppe der Polyimide und des Pulvers einer Kupfer-Zinn-Bronzelegierung in einem Temperaturbereich beginnend bei 400°C und endend 10°C unterhalb der Degradationstemperatur des verwendeten Drucksinterpolymers und bei einem Druck von 5000 bis 30000 Newton pro Quadratzentimeter (N cm-2).
  10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch chemische Aushärtung des beim gemeinsamen Drucksintern gebildeten Polyimid-Netzwerkes bei Temperaturen bis 400°C und einer Dauer bis 24 Stunden in einer drucklosen Sinterpreßform.
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