EP2331295B1 - Verfahren zur herstellung eines schleifwerkzeuges - Google Patents

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EP2331295B1
EP2331295B1 EP09775537.5A EP09775537A EP2331295B1 EP 2331295 B1 EP2331295 B1 EP 2331295B1 EP 09775537 A EP09775537 A EP 09775537A EP 2331295 B1 EP2331295 B1 EP 2331295B1
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recesses
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Tyrolit-Schleifmittelwerke Swarovski KG
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    • 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
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    • B24D3/10—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 porous or cellular structure, e.g. for use with diamonds as abrasives

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a grinding tool, which contains mutually distanced diamond particles, wherein recesses are provided on the surface of a powdered, sinterable matrix, in each of which a diamond particle is inserted before the matrix provided with the diamond pressed and finally sintered becomes.
  • the document KR 1 020 040 080 706 shows a method in which diamond particles are ejected by a pin from a hole plate and pressed into a powdery matrix, resulting in punching and Verchinn the metal bed surrounding the grains.
  • the invention is based on the consideration that a lattice structure can be created on the surface of the powdery matrix from the material of the matrix itself. According to the invention it is thus provided that the recesses are formed by pressing a pattern into the powdery matrix.
  • the diamond particles are precisely fixed and thus remain in position both during the pressing of the powder and in particular during the application and pressing of another layer, so that an unambiguous assignment of the particles in different layers is ensured ,
  • An essential process step consists in the separation of the diamond grains, which are to be embedded in the segments of a grinding wheel.
  • the grains 4 on the top of in Fig. 1 shown perforated plate 1 scattered.
  • This perforated plate 1 is provided with holes 6 which are penetrated by pins 3, which are supported by a stamp plate 7.
  • a negative pressure is maintained, which propagates to the mouths of the holes 6, so that there is a grain 4 is held in each case.
  • the no hole 6 associated grains 4 are stripped or blown off.
  • the diamond grain is selected from the spectrum of 350 to 700 microns.
  • the holes 6 of the perforated plate 1 are larger in diameter (about 0.6 mm) than the average grain size, so that the grains 4 can settle therein.
  • a typical distance of the holes 6 is 1.25 mm.
  • a first function of the pins 3 is that laying the holes 6 to prevent by smaller grains. Their main purpose, however, arises Fig. 3 and 4 ,
  • the perforated plate 1 In order to deposit the sucked grains 4 on a base 2 made of metal powder, the perforated plate 1 is pivoted by 180 ° and moved so close to the pad 2 that there is still no suction of powder from the pad 2. If you simply let the grains 4 drop from the height thus caused, there would be no uniform arrangement of the grains. This arrangement is facilitated when the grains 4 are ejected by moving the die plate 7 in a suitable guide 8 by means of the pins 3.
  • metal powder is first poured or molded into a mold at a height of, for example, 2.5 mm to 3 mm. Subsequently, the powder layer is compacted by a waffle pattern of protruding truncated pyramid bearing stamp by 25% to a height of about 1.8 to 2.2 mm.
  • the compacted powder Therefore, between webs 10, whose distance is for example 1.25 mm, frustoconical depressions 5, whose bottom measures, for example, 0.3 mm square at a height of 0.4 mm of the truncated pyramid.
  • the material from which the pad 2 is formed corresponds to the prior art.
  • 56% of its alloy could be Cu-Co-Fe, 26% bronze (90% Cu, 10 Sn) and 18% copper.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifwerkzeuges, welches voneinander distanzierte Diamantteilchen enthält, wobei an der Oberfläche einer pulverförmigen, sinterbaren Matrix Ausnehmungen vorgesehen werden, in welche je ein Diamantteilchen eingelegt wird, bevor die mit den Diamanten versehene Matrix gepresst und schließlich gesintert wird.
  • Bei den Ausnehmungen, in welche die Diamantteilchen eingelegt werden, handelt es sich bei älteren Vorschlägen (vergleiche US 4,925,457 ) um die Öffnungen eines Gitters. Das Verbleiben dieses Hilfsgitters im Werkzeug beeinflusst jedoch die Qualität des Produktes. Es wurde daher auch schon vorgeschlagen (vergleiche US 6,286,498 ), das Gitter, welches zur Vereinzelung der Diamantteilchen dient, nach dem Einpressen dieser Teilchen wieder zu entfernen. Unterschiedliche Orientierung und Größe der Diamantteilchen kann dabei sowohl beim Vereinzeln der Teilchen als auch bei der Entfernung des Gitters zu Schwierigkeiten führen.
  • Das Dokument KR 1 020 040 080 706 zeigt ein Verfahren bei dem Diamantteilchen durch je einen Stift aus eines lochplatte ausgestoßen und in eine pulverförmige Matrix gedrückt werden, was zu einem Lochern und Verchlängen der die Körner umgebenden Metallbettes führt.
  • Dies soll durch das in Anspruch 1 beschriebene Verfahren verhindert werden.
  • Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass auf der Oberfläche der pulverförmigen Matrix aus dem Material der Matrix selbst eine Gitterstruktur geschaffen werden kann. Erfindungsgemäß ist somit vorgesehen, dass die Ausnehmungen durch Einpressen eines Musters in die pulverförmige Matrix gebildet werden.
  • Weisen die Ausnehmungen die Form von Kegel- oder Pyramidenstümpfen auf, werden die Diamantteilchen präzise fixiert und bleiben so sowohl beim Verpressen des Pulvers und insbesondere beim Aufbringen und Verpressen einer weiteren Schicht in ihrer Lage, sodass auch eine eindeutige Zuordnung der Teilchen in verschiedenen Lagen gewährleistet ist.
  • Anschließend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erörtert. In dieser stellt
    • Fig. 1 einen schematischen Querschnitt einer Einrichtung zum Vereinzeln und Ablegen von Diamantkörnern in der Vorbereitungsphase und
    • Fig. 2 ein vergrößertes Detail von Fig. 1 dar.
    • Fig. 3 und 4 zeigen das Ablegen der Diamantkörner mit der Einrichtung nach Fig. 1 und
    • Fig. 5 und 6 zeigen Draufsicht bzw. Querschnitt zur pulverförmigen Unterlage 2 in Fig. 3 und 4.
  • Ein wesentlicher Verfahrensschritt besteht in der Vereinzelung der Diamantkörner, welche in die Segmente einer Schleifscheibe eingebettet werden sollen. Zu diesem Zwecke werden die Körner 4 auf die Oberseite der in Fig. 1 dargestellten Lochplatte 1 aufgestreut. Diese Lochplatte 1 ist mit Bohrungen 6 versehen, welche von Stiften 3 durchsetzt sind, die von einer Stempelplatte 7 getragen werden. Im Innenraum 9 der Lochplatte 1 wird ein Unterdruck aufrechterhalten, welcher sich zu den Mündungen der Bohrungen 6 fortpflanzt, sodass dort jeweils ein Korn 4 festgehalten wird. Die keiner Bohrung 6 zugeordneten Körner 4 werden abgestreift oder abgeblasen.
  • Typischerweise wird das Diamantkorn aus dem Spektrum von 350 bis 700 µm gewählt. Die Bohrungen 6 der Lochplatte 1 sind im Durchmesser größer (ca. 0,6 mm) als die durchschnittliche Korngröße, damit sich die Körner 4 darin absetzen können. Ein typischer Abstand der Bohrungen 6 beträgt 1,25 mm.
  • Wie sich aus Fig. 1 und 2 ergibt, besteht eine erste Funktion der Stifte 3 darin, dass Verlegen der Bohrungen 6 durch kleinere Körner zu verhindern. Ihr Hauptzweck ergibt sich jedoch aus Fig. 3 und 4.
  • Um die angesaugten Körner 4 auf eine Unterlage 2 aus Metallpulver abzulegen, wird die Lochplatte 1 um 180° geschwenkt und so nahe an die Unterlage 2 herangefahren, dass es noch zu keiner Ansaugung von Pulver aus der Unterlage 2 kommt. Würde man die Körner 4 aus der so bedingten Höhe einfach fallen lassen, ergäbe sich keine gleichmäßige Anordnung der Körner. Diese Anordnung wird erleichtert, wenn die Körner 4 durch Verschieben der Stempelplatte 7 in einer geeigneten Führung 8 mittels der Stifte 3 ausgestoßen werden.
  • Gegenüber der Verwendung einer ebenen Unterlage 2 lassen sich durch die Anordnung von Vertiefungen 5 im Metallpulver der Unterlage 2 wesentliche Verbesserungen erzielen. Es ist dadurch nicht mehr notwendig, die Körner 4 mittels der Stifte 3 so tief einzudrücken, wie dies bei einer ebenen Unterlage der Fall wäre und ein entsprechendes Lockern und Verdrängen des die Körner umgebenden Metallbettes wird daher vermieden.
  • Bei der Herstellung der Unterlage 2 wird zunächst in eine Form Metallpulver in einer Höhe von beispielsweise 2,5 mm bis 3 mm eingeschüttet oder eingeformt. Anschließend wird die Pulverlage durch einen ein Waffelmuster aus vorstehenden Pyramidenstümpfen tragenden Stempel um 25 % auf eine Höhe von ca. 1,8 bis 2,2 mm verdichtet. Das verdichtete Pulver weist daher zwischen Stegen 10, deren Abstand beispielsweise 1,25 mm beträgt, kegelstumpfförmige Vertiefungen 5 auf, deren Boden beispielsweise 0,3 mm im Quadrat bei einer Höhe von 0,4 mm des Pyramidenstumpfes misst.
  • Vorversuche, bei denen die Vertiefungen in Zylinderform hergestellt wurden, haben zu störenden Verschiebungen des Metallpulvers zwischen den Zylindern geführt. Zudem kam es beim Entfernen der zylinderförmigen Stempel zu Abrissen an den Oberkanten der obersten Pulverschicht. Diese Probleme werden durch die Verwendung von Kegel- bzw. Pyramidenstümpfen vermieden.
  • Das Material, aus dem die Unterlage 2 gebildet wird, entspricht dem Stand der Technik. Beispielsweise könnte es zu 56 % auf seiner Legierung Cu-Co-Fe, zu 26 % aus Bronze (90 % Cu, 10 Sn) und zu 18 % aus Kupfer bestehen.
  • In jede Vertiefung 5, welche zwischen den Stegen 10 gebildet wird, wird ein einzelnes Diamantkorn 4 eingelegt, wobei die Vereinzelung und Ablage wie oben beschrieben erfolgen kann. Anschließend werden die Diamanten mit einem Metallstempel (ohne Waffelmuster) in die Pulverlage eingepresst. Durch diesen Pressvorgang erfolgt eine weitere Verdichtung der Pulverlage um 10 %. Ausgehend von der ursprünglichen Schüttung erfolgt so eine Verdichtung um 35 %. Die Pulverlage hat dann eine Höhe von ca. 1,6 mm bis 1,9 mm.
  • Nach diesem Vorgang werden die vorgenannten Schritte wiederholt, bis das Segment auf die gewünschte Stärke aufgebaut ist.
  • Am Schluss werden alle Pulverlagen noch einmal gemeinsam gepresst. Durch diesen Pressvorgang erfolgt eine Verdichtung der ursprünglichen Schütthöhe (Summe aller Schüttungen) um 47 %. Der so erzeugte Rohling wird gesintert, um das fertige Segment zu erhalten.

Claims (3)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Schleifwerkzeuges, welches voneinander distanzierte Diamantteilchen (4) enthält, wobei an der Oberfläche einer pulverförmigen, sinterbaren Matrix (2) Ausnehmungen (5) vorgesehen werden, in welche je ein Diamantteilchen (4) eingelegt wird, bevor die mit den Diamanten (4) versehene Matrix (2) gepresst und schließlich gesintert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (5) durch musterförmiges Verdichten der pulverförmigen Matrix (2) gebildet werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (5) die Form von Kegel- oder Pyramidenstümpfen aufweisen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamantteilchen (4) durch je einen Stift (3) aus einer Lochplatte (1) ausgestoßen und in die Ausnehmung (5) eingedrückt werden.
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