EP1458528A2 - SCHNEID-SCHLEIF-ODER BOHRWERKZEUG MIT SCHNEID-ODER SCHLEIFSCHICHTEN GERINGER HöHE, SOWIE VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES SOLCHEN WERKZEUGS - Google Patents

SCHNEID-SCHLEIF-ODER BOHRWERKZEUG MIT SCHNEID-ODER SCHLEIFSCHICHTEN GERINGER HöHE, SOWIE VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES SOLCHEN WERKZEUGS

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EP1458528A2
EP1458528A2 EP02792627A EP02792627A EP1458528A2 EP 1458528 A2 EP1458528 A2 EP 1458528A2 EP 02792627 A EP02792627 A EP 02792627A EP 02792627 A EP02792627 A EP 02792627A EP 1458528 A2 EP1458528 A2 EP 1458528A2
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cutting
grinding
layer
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segments
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Hans Grüneis
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Robert Bosch GmbH
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Dialux Diamantwerkzeuge GmbH
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    • B24D18/00—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for
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    • 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
    • B24D3/08—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 for close-grained structure, e.g. using metal with low melting point
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates

Definitions

  • the present invention cutting, grinding or drilling tools with low height cutting or grinding layers.
  • Cut-off tools such as cut-off wheels, drill bits, milling and grinding tools or also ropes equipped with cutting beads which contain hard materials (preferably diamond) are known in a variety of ways from the prior art. In the majority of cases, the cutting elements are manufactured by sintering. Hard materials are only applied galvanically for a few applications.
  • the quality of such a tool is determined by three criteria:
  • EP-B-0 931 180 discloses a method for coating a cutting disc by melting the covering with a laser beam.
  • the cutting surfaces produced in this way basically have the same problem as sintered, i.e. the wear resistance of the bond holding the hard materials must be adapted to the intended use.
  • PCT / DE98 / 02947 it is known from PCT / DE98 / 02947 to provide a titanium-containing intermediate layer between the base body and the cutting surface in such a method in order to achieve greater adhesion of the cutting surface.
  • the object of the present invention is to provide a cutting, grinding or drilling tool with cutting or grinding layers of low height, which has the ease of cutting of an electroplated tool in the initial phase, but whose cutting surface allows hard material and bond wear and thus good service life values allows, the method for producing such tools should be inexpensive and lead to economical and versatile tools.
  • a cutting, grinding or drilling tool with cutting or grinding layers of low height consisting of a driven base body with an abrasive layer containing hard material grains or with segments, teeth or the like provided with an abrasive layer containing hard material grains, characterized in that the layer consists of a non-ferrous metal or a metal alloy, that the layer for receiving the hard material grains on the base body, the segments, teeth or the like is in an at least partially melted state and that the hard material grains are conveyed onto the melt by means of an air or gas conveyor jet and have at least partially penetrated into the melt
  • the base body and the segments or teeth are made of non-ferrous metal or the metal alloy
  • the layer of non-ferrous metal or a metal alloy is preferably applied to the base body, the segments or teeth in a melting process. brought, wherein the layer is subjected to a cooling and solidification process before applying the hard body.
  • the metal alloy is bronze.
  • the layer is preferably melted by a laser beam.
  • the layer can be melted electrically, such as by means of an induction loop.
  • the gas conveyor jet preferably consists of protective gas and the hard material particles preferably consist of diamond.
  • the layer is profiled.
  • a method for producing a cutting, grinding or drilling tool with cutting or grinding layers of low height, consisting of a driven base body with an abrasive layer containing hard material grains or with segments, teeth or the like provided with an abrasive layer containing hard material grains, is characterized according to the invention by the Steps:
  • the base body, the segments or teeth consist of the non-ferrous metal or the metal alloy.
  • the layer made of non-ferrous metal or a metal alloy is preferably applied to the base body, the segments or teeth in a melting process, the layer being subjected to a cooling and solidification process before the hard bodies are applied.
  • the layer is preferably melted by a laser beam.
  • the layer can be melted electrically, such as by means of an induction loop.
  • the gas conveyor jet preferably consists of protective gas and the hard material grains preferably consist of diamond.

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Description

Schneid- Schleif- oder Bohrwerkzeug mit Schneid- oder Schleifschichten geringer Höhe, sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Werkzeugs
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung Schneid- Schleif- oder Bohrwerkzeuge mit Schneidoder Schleifschichten geringer Höhe.
Trennschleifwerkzeuge wie Trennscheiben, Bohrkronen, Fräs- und Schleifwerk- zeuge oder auch mit Schneidperlen bestückte Seile, die Hartstoffe (vorzugsweise Diamant) enthalten sind in vielfältiger Art aus dem Stand der Technik bekannt. In den überwiegenden Fällen werden die Schneidelemente sintertechnisch hergestellt. Nur für wenige Anwendungen werden die Hartstoffe galvanisch aufgebracht.
Die Qualität eines solchen Werkzeugs wird durch drei Kriterien bestimmt:
- Höhe der Zerspanungsleistung,
- Lebensdauer,
- Preis. Es ist bekannt, dass Werkzeuge mit galvanischen Belägen beim Ersteinsatz immer eine sehr hohe Zerspanungsleistung haben. Aber nur in wenigen Anwendungen, wie z.B. dem Trennen von glasfaserverstärkten Kunststoffen, bleibt die hohe Leistungsfähigkeit für eine genügend lange Zeit erhalten, um die Wirtschaftlichkeit zu gewährleisten. Wird andererseits eine galvanisch belegte Trennscheibe z.B. zum Trennen von Granit verwendet, schneidet diese kurze Zeit sehr gut, die Leistungsfähigkeit sinkt dann aber schnell auf fast Null, da exponierte Hartstofϊkörner an- polieren. Gesinterte Schneidbeläge erreichen die Zerspanungsleistung eines neuen galvanisch hergestellten Schneidbelags nicht. Die Schneidbeläge sind jedoch sehr variabel herstellbar, da Sintermetalle, Hartstoffmenge, Hartstoffqualität und die Abmessungen der Scheidbeläge in weiten Bereichen frei wählbar sind. Unter der Einschränkung, dass für unterschiedliche Anwendungen auch unterschiedliche Schneidbelagvariationen eingesetzt werden müssen, sind so hergestellte Werkzeuge auch wirtschaftlich.
Es gibt jedoch auch Anwendungen, wie z.B. dem Hoch- und Tiefbau, bei denen für das Sägen und Bohren universelle Werkzeuge benötigt werden, da die zu bearbeitenden Materialien im voraus nicht bekannt sind. Für solche Anwendungen wurden neue Herstellungsverfahren entwickelt. Aus der EP-B-0 931 180 ist ein Verfahren zum Beschichten einer Trennscheibe durch Aufschmelzen des Belags mittels eines Laserstrahls bekannt. Die solcherart hergestellten Schneidbeläge haben grundsätzlich das gleiche Problem, wie sintertechnisch hergestellte, d.h. die Verschleißfestigkeit der die Hartstoffe haltenden Bindung muss dem Verwendungszweck angepasst werden. Aus der PCT/DE98/02947 ist es bekannt, bei einem solchen Verfahren eine titanhaltige Zwischenschicht zwischen Grundkörper und Schneidbelag vorzusehen, um eine größere Haftung des Scheidbelags zu er- zielen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Schneid- Schleif- oder Bohrwerkzeug mit Schneid- oder Schleifschichten geringer Höhe zu schaffen, das die Schnittfreudigkeit eines galvanisch hergestellten Werkzeuges in der Anfangspha- se aufweist, dessen Schneidbelag aber Hartstoff- und Bindungsverschleiß zulässt und so gute Lebensdauerwerte zulässt, wobei das Verfahren zur Herstellung solcher Werkzeuge kostengünstig sein und zu wirtschaftlich und vielfältig einsetzbaren Werkzeugen führen soll.
Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 genannten Merkmalen gelöst. Fortbildungen und vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen umfasst. Versuche haben überraschenderweise ergeben, dass es möglich ist, Stahlgrund- korper zuerst mit einer Zwischenschicht zu beschichten und in einem zweiten Durchgang die Zwischenschicht noch einmal mit Hilfe eines Festkörperlasers anzuschmelzen und gleichzeitig Hartstofϊkorner in die Oberflache der Zwischen- Schicht einzubringen. Die mit Hilfe eines Schutzgas-Forderstroms auf der schmelze auftreffenden Hartstofϊkorner dringen teilweise bis vollständig in die Zwischenschicht ein und gehen eine gute Bindung mit der Schmelze ein. Die so entstandene Schneidschicht hat viele weit aus dem Bindungsmaterial ragende Schneidkorner und trotzdem noch eine Tiefenstruktur durch weiter in das Bin- dungsmaterial eingedrungene Korner Die so entstehenden Werkzeuge enthalten viele Hartstoffe bei gleichzeitig wenig Bindungsmaterial, das durch den Abriebe wegerodiert wird. Zusatzlich schafft die Hόhenstruktur Spanraume für den Abrieb und erhöht die Schnittgeschwindigkeit. Um die Wirtschaftlichkeit weiter zu steigern, ist es möglich, die Zwischenschicht z.B durch Wellenform in der Hohe zu strukturieren
Erfindungsgemaß ist daher ein Schneid- Schleif- oder Bohrwerkzeug mit Schneidoder Schleifschichten geringer Hohe, bestehend aus einem angetriebenen Grund- korper mit einer Hartstofϊkorner enthaltenden abrasiven Schicht oder mit mit einer Hartstofϊkorner enthaltenden abrasiven Schicht versehenen Segmenten, Zahnen oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus einem Nichteisenmetall oder einer Metalllegierung besteht, dass die Schicht zur Aufnahme der Hartstoffkorner auf dem Grundkorper, den Segmenten, Zahnen oder dergleichen in einem wenigstens teilweise geschmolzenen Zustand vorliegt und dass die Hart- stofϊkorner mittels eines Luft- oder Gasfbrderstrahls auf die Schmelze gefördert sind und wenigstens teilweise in die Schmelze eingedrungen sind
Nach einer Ausführung der Erfindung bestehen der Grundkorper und die Segmente oder Zahne aus dem Nichteisenmetall oder der Metalllegierung
Vorzugsweise ist die Schicht aus Nichteisenmetall oder einer Metalllegierung auf den Grundkorper, die Segmente oder Zahne in einem Aufschmelzverfahren auf- gebracht, wobei die Schicht vor dem Aufbringen der Hartkörper einem Abküh- lungs- und Erstarrungsvorgang unterworfen ist.
Nach einer Ausführung der Erfindung ist die Metalllegierung eine Bronze.
Das Schmelzen der Schicht erfolgt vorzugsweise durch einen Laserstrahl. Alternativ kann das Schmelzen der Schicht elektrisch, wie mittels einer Induktionsschleife erfolgen.
Der Gasfbrderstrahl besteht vorzugsweise aus Schutzgas und die Hartstofϊkömer bestehen vorzugsweise aus Diamant.
Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist die die Schicht profiliert ist.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Schneid- Schleif- oder Bohrwerkzeug mit Schneid- oder Schleifschichten geringer Höhe, bestehend aus einem angetriebenen Grundkörper mit einer Hartstoffkörner enthaltenden abrasiven Schicht oder mit mit einer Hartstofϊkörner enthaltenden abrasiven Schicht versehenen Segmenten, Zähnen oder dergleichen, ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch die Schritte:
- punktuelles oder kleinflächiges Aufschmelzen einer auf dem Grundkörper, den Segmenten oder Zähnen aufgebrachten Schicht, oder einer äußeren Schicht des Grundkörpers, bzw. der Segmente oder Zähne, wobei die Schicht aus einem Nichteisenmetall oder einer Metalllegierung besteht, - Aufblasen von Hartstofϊkörnern aus einer Düse mittels eines Gasfbrderstrahls auf den geschmolzenen Bereich, wobei das Aufschmelzen und Aufblasen bei kontinuierlichem Vorschub des Grundkörpers erfolgt,
- und Abkühlen des Werkzeugs.
Nach einer Ausfuhrung der Erfindung bestehen der Grundkörper, die Segmente oder Zähne aus dem Nichteisenmetall oder der Metalllegierung. Vorzugsweise ist die Schicht aus Nichteisenmetall oder einer Metalllegierung auf den Grundkörper, die Segmente oder Zähne in einem Aufschmelzverfahren aufgebracht, wobei die Schicht vor dem Aufbringen der Hartkörper einem Abküh- lungs- und Erstarrungsvorgang unterworfen ist.
Das Schmelzen der Schicht erfolgt vorzugsweise durch einen Laserstrahl. Alternativ kann das Schmelzen der Schicht elektrisch, wie mittels einer Induktionsschleife erfolgen.
Der Gasfbrderstrahl besteht vorzugsweise aus Schutzgas und die Hartstofϊkörner bestehen vorzugsweise aus Diamant.

Claims

Ansprüche
1. Schneid- oder Schleif- oder Bohrwerkzeug mit Schneid- oder Schleifschichten geringer Höhe, bestehend aus einem angetriebenen Grundkörper mit einer Hartstofϊkörner enthaltenden abrasiven Schicht oder mit mit einer Hartstofϊkörner enthaltenden abrasiven Schicht versehenen Segmenten, Zähnen oder dergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus einem Nichteisenmetall oder einer Metalllegierung besteht, dass die Schicht zur Aufnahme der Hartstofϊkörner auf dem Grundkörper, den Segmenten, Zähnen oder dergleichen in einem wenigstens teilweise geschmolzenen Zustand vorliegt, und dass die Hartstofϊkörner mittels eines Luft- oder Gasfbrderstrahls auf die Schmelze gefbrdert sind und wenigstens teilweise in die Schmelze eingedrungen sind.
2. Schneid- Schleif- oder Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper, die Segmente oder Zähne aus dem Nichteisenmetall oder der Metalllegierung bestehen.
3. Schneid- Schleif- oder Bohrwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus Nichteisenmetall oder einer Metalllegierung auf den Grundkörper, die Segmente oder Zähne in einem Aufschmelzverfahren aufgebracht ist, wobei die Schicht vor dem Aufbringen der Hartkörper einem Abkühlungs- und Erstarrungsvorgang unterworfen ist.
4. Schneid- Schleif- oder Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalllegierung eine Bronze ist.
5. Schneid- Schleif- oder Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprü-
d urch gekennzeichnet, das Schmelzen der Schicht durch einen Laserstrahl erfolgt.
6 ,ιeid- Schleif- oder Bohrwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da urch gekennzeichnet,
■ ' das Schmelzen der Schicht elektrisch, wie mittels einer Induktionsschleife, lgt.
7. Schneid- Schleif- oder Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasfbrderstrahl aus Schutzgas besteht.
8. Schneid- Schleif- oder Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstofϊkörner aus Diamant bestehen.
9. Schneid- Schleif- oder Bohrwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprü- ehe, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht profiliert ist.
10. Verfahren zur Herstellung eines Schneid- Schleif- oder Bohrwerkzeug mit
Schneid- oder Schleifschichten geringer Höhe, bestehend aus einem angetriebenen Grundkörper mit einer Hartstoffkörner enthaltenden abrasiven Schicht oder mit mit einer Hartstofϊkörner enthaltenden abrasiven Schicht versehenen Segmenten, Zähnen oder dergleichen, gekennzeichnet durch die Schritte: punktuelles oder kleinflächiges Aufschmelzen einer auf dem Grundkörper, den Segmenten oder Zähnen aufgebrachten Schicht, oder einer äußeren Schicht des Grundkörpers, bzw. der Segmente oder Zähne, wobei die Schicht aus einem Nichteisenmetall oder einer Metalllegierung besteht, Aufblasen von Hartstoffkörnern aus einer Düse mittels eines Gasfbrderstrahls auf den geschmolzenen Bereich, wobei das Aufschmelzen und Aufblasen bei kontinuierlichem Vorschub des Grundkörpers erfolgt, und Abkühlen des Werkzeugs.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper, die Segmente oder Zähne aus dem Nichteisenmetall oder der Metalllegierung bestehen.
12. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch den vorherigen Schritt, dass die Schicht aus Nichteisenmetall oder einer Metalllegierung auf den Grundkörper, die Segmente oder Zähne in einem Aufschmelzverfahren aufgebracht ist, wobei die Schicht vor dem Aufbringen der Hartkörper einem Abkühlungs- und Erstarrungsvorgang unterworfen ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalllegierung eine Bronze ist.
14. Verfahren nach einem der 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschmelzen und/oder Schmelzen der Schicht durch einen Laserstrahl erfolgt.
15. Verfahren einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufschmelzen und/oder Schmelzen der Schicht elektrisch, wie mittels einer Induktionsschleife erfolgt.
16. Verfahren einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasfbrderstrahl aus Schutzgas besteht.
17. Verfahren einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstofϊkörner aus Diamant bestehen.
EP02792627A 2001-12-03 2002-11-29 SCHNEID-SCHLEIF-ODER BOHRWERKZEUG MIT SCHNEID-ODER SCHLEIFSCHICHTEN GERINGER HöHE, SOWIE VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES SOLCHEN WERKZEUGS Expired - Lifetime EP1458528B1 (de)

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