EP2403684A1 - Schleifstift - Google Patents

Schleifstift

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EP2403684A1
EP2403684A1 EP10705376A EP10705376A EP2403684A1 EP 2403684 A1 EP2403684 A1 EP 2403684A1 EP 10705376 A EP10705376 A EP 10705376A EP 10705376 A EP10705376 A EP 10705376A EP 2403684 A1 EP2403684 A1 EP 2403684A1
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grinding
abrasive grains
abrasive
pin according
base body
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Rhodius Schleifwerkzeuge GmbH and Co KG
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Rhodius Schleifwerkzeuge GmbH and Co KG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D5/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor
    • B24D5/02—Wheels in one piece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B19/00—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a grinding pin for the machining of workpieces made of metal, in particular cast metal, comprising a base body with an effective grinding on the outer surface grinding area for grinding the workpiece and having a shaft for clamping the tool in the collet of a machine.
  • the invention also relates to a method of manufacturing the tool and specific uses of the tool.
  • Abrasive pins for abrasive machining ie for more or less rough grinding of different materials, are known per se.
  • ceramic and synthetic resin-bonded grinding sticks are offered in different grain types, particle sizes and degrees of hardness.
  • Grinding pins of different geometric shapes and with different shaft geometries are also used in mold making or in foundries, wherein the overall geometry of the grinding pin is adapted to the conditions on the workpiece to be machined. Usually, these tools are clamped by means of their shank in the collet of freehand machines or in stationary machines.
  • the object of the present invention is now to propose grinding pins that offer great flexibility in terms of the shape of the workpiece to be machined with increased life.
  • the basic idea of the invention is to provide a base body made of metal for the grinding pins and to cover its surface with abrasive grains, this surface covering being held on the surface by integral joining, in particular by soldering, gluing, coating and / or electroplating.
  • BSL brazed single layer
  • the abrasive grain is not completely integrated into the metal matrix as with sintered or laser-welded abrasives.
  • the diamond abrasive grains are instead clearly recognizable and correspondingly effective.
  • the Grinding pins according to the invention are therefore of particularly open-loop structure.
  • the grinding pins according to the invention which are especially processed by means of BSL, are distinguished by their special properties: A particularly outstanding feature is an increased service life of the grinding pins, which can be achieved due to the low wear and high cutting power. Compared to the known grinding pins life is many times higher. Another major advantage of the low wear is that the grinding pins can be used flexibly. Finally, it is not so much to be feared that the surfaces are worn unevenly by a non-flat edition.
  • the grinding pins according to the invention are characterized by a high edge stability.
  • the individual pin shapes such as approximated cylinders, cones, ellipsoids or combinations of these shapes, can thus be used more universally. Overall, these advantageous properties contribute to a high cost saving for the user. Depending on the grain size, the grinding pins can be used for roughing, finishing and fine grinding.
  • the base body and the shaft are integrally formed from metal.
  • the grinding pins according to the invention can be used for external grinding and internal grinding and for profile grinding, form grinding, surface grinding and cylindrical grinding.
  • the sanding pins can be produced in different degrees of hardness and used for various materials.
  • the degree of hardness "K” is particularly well suited for universal use on surfaces of cast materials Gray and spheroidal graphite cast iron, as well as the grinding out of voids on gray and nodular cast iron parts.
  • Rubrication pencils of hardness R are particularly suitable for robust use on edges of cast materials.They are characterized by high edge stability, long tool life and low tool wear adjust the peripheral speeds of the particular application and the respective hardness.
  • a particular idea of the invention is to use the grinding pins for grinding workpieces made of cast metal, in particular cast steel, gray cast iron or ductile iron.
  • the grinding pins can be clamped in a freehand machine or a stationary machine.
  • the grinding pins are suitable for finishing grinding or fine grinding workpieces made of cast metal, in particular cast steel, gray cast iron or nodular cast iron. This particular suitability of the present invention with BSL grinding pads for these materials has surprisingly resulted from experiments.
  • the method according to the invention uses the following steps:
  • the rotationally symmetrical metallic base body is at least in the grinding area with an adhesive that serves as a primer or adhesive provided. Subsequently, on the provided with adhesive outer shell in the grinding dry abrasive grains, in particular diamond grinding or CBN grains applied, which are fixed on the surface by the adhesive.
  • the application can be carried out by sprinkling the abrasive grains on the outer shell. If the geometry of the grinding area allows it, it is particularly easy to apply the abrasive grains by immersing the body in a bed of abrasive grains. In order to achieve special grinding properties and / or a particularly appealing design, the abrasive grains can be applied in a predetermined orientation, for example by means of a template, on the base body.
  • the grinding area provided with fixed abrasive grains is covered with a slurry containing the solder required for the BSL, a "slurry".
  • "Slurry” denotes a substance in which the metallurgical bond matrix is mixed with in a suitable liquid mixed.
  • At least the grinding area provided with fixed abrasive grains is subjected to a galvanic process by immersing it with the grinding pin as a cathode in a galvanic bath. Under applied stress, metallic precipitate originating from the anode is deposited, including the abrasive grains on the metallic grinding area.

Abstract

Schleifstift für die Bearbeitung von Werkstücken aus Metall, insbesondere aus Metallguss, aufweisend einen Grundkörper mit einem am Außenmantel wirksamen Schleifbereich zur schleifenden Bearbeitung des Werkstücks und aufweisend einen Schaft zum Einspannen des Werkzeugs in die Spannzange einer Maschine, wobei der Grundkörper aus Metall gefertigt ist und wobei der Außenmantel des Grundkörpers mit Schleifkörnern versehen ist, die stoffschlüssig auf dem Außenmantel gehalten sind.

Description

Schleifstift
Die Erfindung betrifft einen Schleifstift für die Bearbeitung von Werkstücken aus Metall, insbesondere aus Metallguss, aufweisend einen Grundkörper mit einem am Außenmantel wirksamen Schleifbereich zur schleifenden Bearbeitung des Werkstücks und aufweisend einen Schaft zum Einspannen des Werkzeugs in die Spannzange einer Maschine. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung des Werkzeugs und spezielle Verwendungen des Werkzeugs.
Schleifstifte zur abtragenden Bearbeitung, also zum mehr oder weniger groben Schleifen verschiedener Werkstoffe, sind an sich bekannt. Dabei werden keramisch und kunstharzgebundene Schleifstifte je nach Einsatzgebiet in verschiedenen Kornsorten, Korngrößen und Härtegraden angeboten. Schleifstifte unterschiedlicher geometrischer Formen und mit unterschiedlichen Schaftgeometrien werden auch im Formenbau oder in Gießereien verwendet, wobei die Gesamtgeometrie des Schleifstiftes an die Verhältnisse am zu bearbeitenden Werkstück angepasst wird. Üblicherweise werden diese Werkzeuge mittels ihres Schaftes in die Spannzange von Freihandmaschinen oder auch in stationären Maschinen eingespannt.
Nachteil der bekannten keramischgebundenen oder kunstharzgebundenen Schleifstifte ist ihre geringe Lebensdauer. So verschleisst der Arbeitsbereich in der Anwendung schnei. Wegen des hohen Verschleisses ist es auch notwendig, die Geometrie des Arbeitsbereiches so an das zu bearbeitende Werkstück anzupassen, dass der Abtrag mitberücksichtigt wird. Nur auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass der Schleifstift trotz Verschleiss möglichst lange benutzt werden kann. Insgesamt führt der Verschleiss somit nicht nur zu hohen Kosten durch den starken Verbrauch an Schleifstiften, sondern auch dazu dass eine Vielzahl von Geometrien von Schleifstiften, nämlich idealerweise eine an die jeweilige Anwendung optimierte, vorgehalten werden muss.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr darin, Schleifstifte vorzuschlagen, die bei vergrößerter Lebensdauer eine große Flexibilität bezüglich der Form des zu bearbeitenden Werkstückes bieten. Zudem ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Fertigung der Schleifstifte und besondere Einsatzgebiete vorzuschlagen.
Diese Aufgaben werden durch die Schleifstifte mit den Merkmalen des Anspruch 1 , das Verfahren nach Anspruch 7 und die Verwendungen nach den Ansprüchen 10 und 11 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den jeweiligen Unteransprüchen genannt.
Der Grundgedanke der Erfindung liegt darin, für die Schleifstifte einen Grundkörper aus Metall vorzusehen und dessen Oberfläche mit Schleifkörnern zu belegen, wobei dieser flächenmäßige Belag durch stoffschlüssiges Fügen, insbesondere durch ein Löten, Kleben, Beschichten und/oder Galvanisieren, auf der Oberfläche gehalten ist.
Als besonders vorteilhaftes Verfahren für das stoffschlüssige Fügen hat sich das Verfahren des sogenannten „brazed Single layer" (BSL) heraus gestellt. Durch dieses Verfahren werden die Schleifkörner durch ein Löten, insbesondere durch Schmelzlöten, auf dem Außenmantel des Grundkörpers gehalten. Dabei hat sich das BSL-Verfahren ganz besonders bewährt, wenn als Schleifkörner Industriediamanten verwendet werden. Es können jedoch auch Schleifkörner aus kubischem Bornitrid (CBN) zum Einsatz kommen.
Dabei ist es ganz generell eine Besonderheit der Erfindung, dass das Schleifkorn nicht wie bei gesinterten oder lasergeschweißten Schleifmitteln komplett in die Metallmatrix eingebunden ist. Die Diamantschleifkörner sind statt dessen deutlich erkennbar und entsprechend wirkungsvoll. Die erfindungsgemäßen Schleifstifte sind daher von besonders schleifoffener Struktur.
Das BSL Verfahren ist bislang nur von der Herstellung von Trennscheiben bekannt, deren Rand beidseitig mit Diamantschleifkörpern belegt wird. Wegen ihrer ausgezeichneten trennenden Eigenschaften werden diese Trennscheiben vorwiegend für die Bearbeitung von Werkstoffen aus Stein verwendet. Zudem werden sie als „Rescue-Disc" eingesetzt, um im Notfall Menschen aus Autos oder Häusern zu befreien.
Die erfindungsgemäß insbesondere mittels BSL bearbeiteten Schleifstifte zeichnen sich durch ihre besonderen Eigenschaften aus: Als besonders herausragende Eigenschaft ist eine erhöhte Lebensdauer der Schleifstifte zu nennen, die wegen des geringen Verschleisses bei gleichzeitig hoher Zerspannung erreicht werden kann. Im Vergleich zu den bekannten Schleifstiften ist die Lebensdauer ein Vielfaches höher. Ein weiterer wesentlicher Vorteil des geringen Verschleißes ist, dass die Schleifstifte flexibler eingesetzt werden können. Schließlich steht nicht so sehr zu befürchten, dass die Oberflächen durch eine nicht flächige Auflage ungleichmäßig abgenutzt werden. Die erfindungsgemäßen Schleifstifte zeichnen sich durch eine hohe Kantenstabilität aus. Die einzelnen Stiftformen, beispielsweise angenäherte Zylinder, Kegel, Ellipsoide oder Kombinationen dieser Formen, können somit universeller eingesetzt werden. Diese vorteilhaften Eigenschaften tragen insgesamt zu einer hohen Kostenersparnis für den Nutzer bei. Je nach Körnung lassen sich die Schleifstifte zum Schrupp-, Schlicht- und Feinschleifen einsetzen.
Neben der deutlich höheren Standzeit liegt ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schleifstifte gegenüber bekannten Schleifstiften in ihrer geringeren Temperaturbelastung, die zur Schonung des zu bearbeitenden Werkstückes beiträgt. In einer hinsichtlich der Stabilität und der Wärmeabfuhr besonders vorteilhaften Ausführungsform sind der Grundkörper und der Schaft einstückig aus Metall ausgebildet. Wegen ihrer vorteilhaften Eigenschaften lassen sich die erfindungsgemäßen Schleifstifte zum Außenschleifen und zum Innenschleifen sowie zum Profilschleifen, Formschleifen, Planschleifen und Rundschleifen einsetzen. Die Schleifstifte können je nach Art der Fügemasse, insbesondere des beim BSL verwendeten Schlickers, der für die Bindung verantwortlich ist, in verschiedenen Härtegraden hergestellt werden und für verschiedene Werkstoffe eingesetzt werden. Besonders vorteilhaft herzustellende Härtegerade liegen im Bereich des weichen Härtegrad „K" und des harten Härtegrad „R" nach EN 12413. Dabei ist der Härtegrad „K" besonders gut geeignet für den universellen Einsatz an Flächen von Gusswerkstoffen. Dazu zählt das Putzen von Gussteilen aus Grau- und Sphäroguss, sowie das Ausschleifen von Lunkern an Grau- und Sphärogussteilen. Schleifstifte der Härte R sind besonders geeignet für robusten Einsatz an Kanten von Gusswerkstoffen. Sie zeichnen sich durch eine hohe Kantenstabilität, eine lange Standzeit und einen geringen Werkzeugverschleiß aus. Dabei sind die Umfangsgeschwindigkeiten der jeweiligen Anwendung und der jeweiligen Härte anzupassen.
Insofern liegt auch ein besonderer Gedanke der Erfindung darin, die Schleifstifte zum Schleifen von Werkstücken aus Metallguss, insbesondere aus Stahlguss, Grauguss oder Sphäroguss einzusetzen. Dabei können die Schleifstifte in eine Freihandmaschine oder eine stationäre Maschine eingespannt werden. Auch im Falle dieser Materialien eignen sich die Schleifstifte zum Schlichtschleifen oder zum Feinschleifen von Werkstücken aus Metallguss, insbesondere Stahlguss, Grauguss oder Sphäroguss. Diese besondere Eignung der erfindungsgemäß mit BSL belegten Schleifstifte für diese Materialien hat sich erstaunlicherweise aus Versuchen ergeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren bedient sich der folgenden Schritte:
Zunächst wird der rotationssymmetrische metallische Grundkörper zumindest im Schleifbereich mit einem Haftmittel, das als Haftvermittler oder Kleber dient, versehen. Nachfolgend werden auf den mit Haftmittel versehenen Außenmantel im Schleifbereich trockene Schleifkörner, insbesondere Diamantschleif- oder CBN-Körner, aufgebracht, die auf der Oberfläche durch das Haftmittel fixiert werden.
Das Aufbringen kann dadurch erfolgen, dass die Schleifkörner auf den Außenmantel aufgestreut werden. Wenn es die Geometrie des Schleifbereiches zulässt, ist es besonders einfach die Schleifkörner durch entsprechend tiefes Eintauchen des Grundkörpers in eine Schüttung von Schleifkörnern aufzubringen. Um besondere Schleifeigenschaften und/oder um ein besonders ansprechendes Design zu erreichen, können die Schleifkörner in einer vorgegebenen Orientierung beispielsweise mittels einer Schablone, auf dem Grundkörper aufgebracht werden.
In einem weiteren Schritt wird der mit fixierten Schleifkörnern versehene Schleifbereich mit einem das für das BSL erforderlichen Lot enthaltenden Schlicker, einem zähflüssigen Stoff („Slurry"), überdeckt. „Slurry" bezeichnet einen Stoff, bei dem die metallurgische Bindematrix mit in einer geeigneten Flüssigkeit gemischt ist. Nachfolgend, insbesondere nach einer ersten Trocknung bei Raumbedingungen, wird der so vorbereitete Grundkörper in einem Ofen erhitzt, um das „Löten" in Gang zu setzen. Vorteilhafterweise wird der Grundkörper in dem Ofen ohne Druck gesintert. Nun sind die Diamantschleifkörner durch die metallurgische Bindung fest mit dem metallischen Grundkörper an der Kontaktfläche verbunden.
Im Falle der Galvanisierung wird zumindest der mit fixierten Schleifkörnern versehene Schleifbereich einem galvanischen Prozess unterzogen, indem dieser mit dem Schleifstift als Kathode in ein galvanisches Bad getaucht wird. Unter anliegender Spannung wird von der Anode stammender metallischer Niederschlag unter Einschluss der Schleifkörner auf dem metallischen Schleifbereich abgeschieden.
In der Figur sind einige vorteilhafte Geometrien der erfindungsgemäßen Schleifstifte dargestellt: Dabei lassen sich diese Geometrien in unterschiedlichen Abmessungen herstellen. Diese reichen von Durchmessern und Höhen weniger Millimeter bis hin zu Dimensionierungen im Bereich von einigen Zentimetern. Als Geometrien bieten sich die abgebildeten Formen nach der EN 12413 an. Zu nennen sind a) der Zylinderstift, b) der Walzenrundstift, c) der Walzenkegelstift, d) der Kegelstift, e) der Spitzbogenstift, f) der Kugelstift und g) der Topstift. In diesen Fällen können die kompletten Oberflächen der Grundkörper 1 mit Schleifkörnern versehen (punktierte Fläche), während der Schaft 2 natürlich frei bleibt. Grundkörper 1 und Schaft 2 sind einstückig ausgebildet.

Claims

Ansprüche
1. Schleifstift für die Bearbeitung von Werkstücken aus Metall, insbesondere aus Metallguss, aufweisend einen Grundkörper mit einem am Außenmantel wirksamen Schleifbereich zur schleifenden Bearbeitung des Werkstücks und aufweisend einen Schaft zum Einspannen des Werkzeugs in die Spannzange einer Maschine, d ad u rc h g e k e n n ze i c h n e t, dass der Grundkörper aus Metall gefertigt ist, wobei der Außenmantel des Grundkörpers mit Schleifkörnern versehen ist, die stoffschlüssig auf dem Außenmantel gehalten sind.
2. Schleifstift nach Anspruch 1 , d ad u rc h g e k e n n ze i c h n e t , dass die Schleifkörner durch Löten, insbesondere durch Schmelzlöten, auf dem Außenmantel gehalten sind.
3. Schleifstift nach Anspruch 1 , d a d u rc h g e ke n n ze i c h n e t , dass die Schleifkörner durch eine galvanische Bindung auf dem Außenmantel gehalten sind.
4. Schleifstift nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u rc h g e ke n n ze i c h n e t , dass die Schleifkörner aus Diamant- oder CBN-Kömungen bestehen.
5. Schleifstift nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u rc h g e ke n n ze i c h n e t , dass die Schleifkörner in einer Schicht mittels des BSL Verfahrens („brazed Single layer") auf den Außenmantel aufgebracht sind.
6. Schleifstift nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u rc h g e k e n n ze i c h n e t , dass der Grundkörper eine kugelförmige oder kegelförmige oder zylindrische Form oder eine Kombination dieser Formen aufweist.
7. Schleifstift nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u rc h g e ke n n ze i c h n e t , dass der Grundkörper und der Schaft einstückig ausgebildet sind.
8. Verfahren zur Herstellung eines Schleifstiftes nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u rc h g e k e n n ze i c h n e t , dass der Grundkörper aus Metall im Schleifbereich mit einem Haftmittel versehen wird, dass auf den mit Haftmittel versehenen Außenmantel Schleifkörner, insbesondere Diamant- oder CBN-Schleifkömer, aufgebracht und fixiert werden und dass der mit fixierten Schleifkörnern versehene Schleifbereich einem
Prozess ausgesetzt wird, der einen Stoffschluss zwischen den Schleifkörnern und dem Außenmantel herstellt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u rc h g e ke n n ze i c h n e t , dass der mit fixierten Schleifkörnern versehene Schleifbereich mit einem das Lot enthaltenden Schlicker überdeckt wird und dass der Grundkörper in einem Ofen erhitzt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, d a d u rc h g e ke n n ze i c h n e t , dass der Grundkörper in dem Ofen gesintert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 8, d a d u rc h g e k e n n ze i c h n e t , dass der mit fixierten Schleifkörnern versehene Schleifbereich einem galvanischen Prozess unterzogen wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , d a d u rc h g e ke n n ze i c h n e t , dass die Schleifkörner durch einen Streuvorgang auf den Außenmantel aufgebracht werden.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , d a d u rc h g e ke n n ze i c h n e t , dass die Schleifkörner durch Eintauchen des Grundkörpers in eine Schüttung aufgebracht werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , d a d u rc h g e ke n n ze i c h n e t , dass die Schleifkörner in einer vorgegebenen Orientierung auf dem Grundkörper aufgebracht werden.
15. Verwendung eines Schleifstiftes nach einem der vorherigen Ansprüche zum Schleifen von Werkstücken aus Metallguss, insbesondere Stahlguss, Grauguss oder Sphäroguss, wobei das Werkzeug in eine Freihandmaschine oder eine stationäre Maschine eingespannt ist.
16. Verwendung eines Schleifstiftes nach einem der vorherigen Ansprüche zum Schruppschleifen, zum Schlichtschleifen oder zum Feinschleifen von Werkstücken aus Metallguss, insbesondere Stahlguss, Grauguss oder Sphäroguss.
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