NL1021276C2

NL1021276C2 - Gereedschap met verglaasd superslijpmiddel en vervaardigingswerkwijze.

Info

Publication number: NL1021276C2
Application number: NL1021276A
Authority: NL
Inventors: Rounan Li; Leonard George Pukaite
Original assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 2001-08-21
Filing date: 2002-08-14
Publication date: 2004-08-24
Also published as: US6887287B2; SE0400335D0; NL1021276A1; DE10297124B4; GB2395200B; US6609963B2; CA2683100A1; JP2006247837A; CN1545438A; CA2683100C; JP2011067947A; PL368304A1; FR2828886B1; PL204369B1; FR2828886A1; US20030236062A1; DK200400373A; GB0405109D0; GB2395200A; AT500868B1

Description

- 1 - 5 GEREEDSCHAP MET VERGLAASD SPPERSLIJPMIDDEL EN VERVAARDI-

GINGSWERKWIJZE

10 Materialen zoals diamantfilm verkregen door che misch opdampen (CVD-diamant), polykristallijn diamant (PCD), kristallijn boornitride (CBN) en polykristallijn boornitride (PCBN) behoren tot de hardste bekende materialen. Snijgereedschappen die gemaakt zijn met een puntinzet 15 van PCD of andere harde materialen zijn moeilijk te vervaardigen. Snijgereedschapwerkwijzen vereisen in het algemeen twee slijpbewerkingen, ruwslijpen en naslijpen, die met verschillende slijpschijven worden uitgevoerd. Vele van de bekende slijpgereedschappen die gebruikt worden bij 20 het grof verspanend voorbewerken en nabewerken van deze materialen bevatten metaalgebonden superslijpmiddel. Gereedschappen met metaalgebonden superslijpmiddel slijpen in het algemeen minder stuks per uur dan glasgebonden gereedschappen.

25 Gereedschappen met glasgebonden superslijpmiddel hebben aantrekkelijke temperatuureigenschappen, maar hebben de neiging bros te worden en sneller te slijten dan metaalgebonden gereedschappen. Bovendien kunnen glasgebonden dia-mantgereedschappen in prestaties te kort schieten, als 30 gevolg van een slechte diamant-aan-glasbinding. Bovendien vereisen de bestaande werkwijzen voor het vervaardigen van glasgebonden diamantgereedschappen in het algemeen hoge temperaturen, lange cyclustijden en een niet-oxiderende of reducerende atmosfeer.

35 Er bestaat derhalve behoefte aan slijpgereedschap pen voor het grof verspanend voorbewerken en nabewerken van harde werkstukken en aan werkwijzen voor het vervaardigen 1021270- - 2 - van dergelijke gereedschappen die de hierboven genoemde problemen verminderen of opheffen.

De werkwijze heeft in het algemeen betrekking op slijpgereedschap en op een werkwijze voor het maken van 5 slijpgereedschap.

Het slijpgereedschap bevat een superslijpmiddel-korrelbestanddeel, een vulstofbestanddeel dat holle lichamen bevat en een glasachtig bindmiddelbestanddeel. Het glasachtige bindmiddelbestanddeel bevat zinkoxide en ten 10 minste twee alkalimetaaloxiden. Bij één uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat het slijpgereedschap een kern en een slijprand op de buitenomtrek van de kern. Bij een andere uitvoeringsvorm omvat het slijpgereedschap een glasachtig bindmiddelbestanddeel dat gegloeid is bij een temperatuur 15 onder ongeveer 850°C.

De werkwijze voor het maken van slijpgereedschap omvat het combineren van een superslijpmiddelkorrelbestand-deel, een vulmiddelbestanddeel en een glasachtig bindmiddelbestanddeel dat zinkoxide en ten minste twee alkali-20 metaaloxiden bevat. De gecombineerde bestanddelen worden gegloeid bij een temperatuur in het traject van ongeveer 600 tot ongeveer 850°C. De verkregen gegloeide bestanddelen kunnen aan een kern bevestigd worden.

Het slijpgereedschap van de uitvinding kan ge-25 bruikt worden bij het slijpen van snijgereedschapinzetten. Een werkwijze voor het slijpen van een snijgereedschapinzet op basis van diamant omvat het kiezen van een slijpgereedschap als hierboven beschreven, het in contact brengen van het slijpgereedschap met de inzet en het slijpen van de 30 snede van de snede. De hoek van de inzet die met de werkwijze van de uitvinding verkregen wordt, is nagenoeg vrij van bramen en/of onregelmatigheden.

De uitvinding heeft talrijke voordelen. Zo verschaft het glasachtige bindmiddel in het algemeen een goede 35 glas-aan-diamantbinding, wat resulteert in slijpgereedschap dat zeer geschikt is voor het grof verspanend voorbewerken en fijnslijpen van harde materialen, zoals polykristallijn 1021276- - 3 - diamant, diamantfilm, boornitride, keramische materialen en geharde metalen. In gebruik kan het slijpgereedschap van de uitvinding gemonteerd worden op een metalen kern en het verschaft in het algemeen een verbeterde productiviteit, 5 een goede kwaliteit van de snede en verminderde slijtage van de schijf. Hetzelfde slijpgereedschap kan gebruikt worden voor ruwslijpen en afwerken. De werkwijze van de uitvinding kan bij een relatief lage temperatuur uitgevoerd worden en er kunnen relatief korte doorbak- (of gloei)tij-10 den toegepast worden. Bovendien kan de behoefte aan een niet-oxiderende atmosfeer, zoals stikstofgas of een bron van reducerend koolstof bij de vervaardigingswerkwijze aanzienlijk verminderd worden of geheel weggenomen worden.

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op 15 slijpgereedschappen. Voorbeelden van slijpgereedschappen omvatten wielen, schijven, schijfsegmenten, stenen en wetstenen. De uitvinding heeft ook betrekking op een werkwijze voor het maken van slijpgereedschappen.

Het slijpgereedschap van de uitvinding omvat een 20 superslijpmiddelkorrelbestanddeel, een vulmiddelbestanddeel dat holle lichamen bevat, en een glasachtig bindmiddel-bestanddeel dat zinkoxide en ten minste twee metaaloxiden bevat. In het algemeen is het slijpgereedschap een gebonden slijpgereedschap, wat te onderscheiden is van bijvoorbeeld 25 een bekleed slijpgereedschap.

"Superslijpmiddel", zoals die uitdrukking hier gebruikt wordt, betekent slijpmiddelen met een hardheid, gemeten op de Knoophardheidsschaal, van ten minste die van kubisch boornitride (CBN) , dat wil zeggen een K100 van ten 30 minste 4.700. Naast kubisch boornitride zijn andere voorbeelden van superslijpmiddelen natuurlijk en synthetisch diamant. Geschikte diamantmaterialen of kubisch boor-nitridematerialen kunnen kristallijn of polykristallijn zijn. Het superslijpmiddelmateriaal is bij voorkeur dia-3 5 mant.

Het superslijpmiddel heeft de vorm van een korrel, ook bekend als "grit". Het superslijpmiddelkorrelbestand- 1021278“ - 4 - deel van de uitvinding kan in de handel verkregen worden, of kan op bestelling geproduceerd worden. In het algemeen heeft het superslijpmiddel dat bij de onderhavige uitvinding gebruikt wordt een gemiddelde deeltjesgrootte in 5 het traject van ongeveer 0,5 tot ongeveer 500 μτη. De deeltjesgrootte ligt bij voorkeur in het traject van ongeveer 2 tot ongeveer 200 μιη.

Bij één uitvoeringsvorm is de superslijpmiddel-korrelbestanddeel aanwezig in een hoeveelheid van ten min-10 ste 5 vol.% van het slijpgereedschap. Bij een andere uitvoeringsvorm is het superslijpmiddelkorrelbestanddeel aanwezig in een hoeveelheid in het traject van ongeveer 5 tot ongeveer 50 vol.% van het slijpgereedschap, met meer voorkeur van ongeveer 20 tot ongeveer 40 vol.% van het 15 slijpgereedschap.

Het glasachtige bindmiddelbestanddeel bevat zink-oxide (ZnO) en ten minste twee alkalimetaaloxiden. Glas-achtige bindmiddelen worden in het algemeen gevormd door grondstoffen, zoals siliciumoxide (Si02) , klei, veldspaat 20 en andere materialen die gecombineerd en verwerkt kunnen worden, te smelten zoals in de techniek bekend is. Zodra een glas gemaakt is, kan het tot een poeder gemalen worden dat gewoonlijk bekend is als "frit". Silicciumoxide-alumi-niumoxideglasbindmiddelen worden gewoonlijk gebruikt in 25 glasgebonden slijpgereedschappen met verglaasd bindmiddel.

Bij één uitvoeringsvorm is het glasachtige bindmiddelbestanddeel aanwezig in een hoeveelheid van niet meer dan ongeveer 28 vol.% van het slijpgereedschap. Bij een andere uitvoeringsvorm is het glasachtige bindmiddelbestand-3 0 deel aanwezig in het traject van ongeveer 14 tot ongeveer 28 vol.% van het slijpgereedschap, liever ongeveer 15 tot ongeveer 22 vol.% van het slijpgereedschap.

Het onderhavige glasachtige bindmiddel bevat ZnO in een hoeveelheid van ongeveer 1-6 gew.%, betrokken op het 35 glasachtige bindmiddelbestanddeel. In een voorkeursuitvoeringsvorm is het ZnO aanwezig in een hoeveelheid van onge- 1021278- - 5 - veer 2-4 gew.%, betrokken op het glasachtige bindmiddel-bestanddeel.

Voorbeelden van geschikte alkalimetaaloxiden en geschikte hoeveelheden van alkalimetalen van het glasachti-5 ge bindmiddelbestanddeel zijn natriumoxide (Na20, ongeveer 3-6 gew.%), kaliumoxide (KaO, ongeveer 4-7 gew.%) en li-thiumoxide (Li20, ongeveer 1-5 gew.%). In één uitvoeringsvorm omvatten de alkalimetaaloxiden van het glasachtige bindmiddelbestanddeel natriumoxide en kaliumoxide. In een 10 andere uitvoeringsvorm omvat het alkalimetaaloxide van het glasachtige bindmiddelbestanddeel verder lithiumoxide.

In één uitvoeringsvorm is de hoeveelheid van de gecombineerde alkalimetaaloxiden ongeveer 5 tot 15 gew.%, bij voorkeur 8 tot 12 gew.%, van het glasachtige bind-15 middelbestanddeel. Bij een andere uitvoeringsvorm is de hoeveelheid van de gecombineerde alkalimetaaloxiden groter dan ongeveer 9 gew.%, betrokken op het glasachtige bindmiddelbestanddeel .

Bij een verdere uitvoeringsvorm omvat het glas-20 achtige bindmiddelbestanddeel bovendien bariumoxide (BaO) in een hoeveelheid van 1-6 gew.%. Bij een uitvoeringsvorm die in het bijzonder de voorkeur heeft, is barium aanwezig in een hoeveelheid van ongeveer 2-4 gew.%, betrokken op het glasachtige bindmiddelbestanddeel. Bij een uitvoeringsvorm 25 die zeer in het bijzonder de voorkeur heeft, is de gecombineerde hoeveelheid van zinkoxide en bariumoxide ten minste ongeveer 5%, betrokken op het glasachtige bindmiddelbestanddeel .

Het glasachtige bindmiddelbestanddeel kan ook si-30 liciumdioxide (Si02) , aluminiumoxide (Al203) , booroxide (B203) , calciumoxide (CaO) , magnesiumoxide (MgO) en nikkel-oxide (NiO) en andere oxiden, die gewoonlijk in geringe hoeveelheden in glassamenstellingen aanwezig zijn, bevatten.

35 Bij één uitvoeringsvorm omvat het glasachtige be standdeel een frit van bij lage temperatuur te gloeien glas op basis van siliciumoxide-aluminiumoxide. Het aluminium- 1021278- - 6 - oxide kan in het glasachtige bestanddeel aanwezig zijn in een hoeveelheid in het traject van ongeveer 1 tot ongeveer 10 gew.%. De totale hoeveelheid siliciumoxide en aluminium-oxide ligt gewoonlijk in het traject van ongeveer 51 tot 5 ongeveer 8 0 gew.%.

In één voorbeeld bevat het glasachtige bindmiddel-bestanddeel tussen ongeveer 50 en ongeveer 70 gew.%, bij voorkeur tussen ongeveer 55 en ongeveer 65 gew.% Si02, tussen ongeveer 16 en ongeveer 25 gew.%, bij voorkeur 10 tussen ongeveer 18 en 22 gew.% (B203), tussen ongeveer 5 en ongeveer 15%, bij voorkeur tussen ongeveer 8 en ongeveer 12% alkalimetaaloxiden, tussen ongeveer 1 en ongeveer 6 gew.%, bij voorkeur tussen ongeveer 2 en ongeveer 4 gew.% BaO en tussen ongeveer 1 en ongeveer 6 gew.%, bij voorkeur 15 tussen ongeveer 2 en ongeveer 4 gew.% ZnO. In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt het glasachtige bindmiddel aan de slijpmiddelkorrel gesmolten bij een temperatuur onder 850°C. Met gesmolten wordt bedoeld, dat het glasachtige bindmiddelsamenstelling wordt gesmolten om de slijpmiddel-20 korrel te bekleden en daaraan te hechten, wat bij afkoeling resulteert in een gebonden slijpmiddeIvoorwerp.

Het vulmiddelbestanddeel van het slijpgereedschap van de uitvinding bevat holle lichamen. Het hier gebruikte begrip "hol" betekent het hebben van een lege ruimte of 25 holte binnen een wand die in wezen ondoordringbaar voor vloeistoffen is. Holle lichamen kunnen elke vorm hebben. Een voorbeeld van een geschikte vorm is een bolle vorm. Bij één uitvoeringsvorm hebben holle lichamen van het vulmiddelbestanddeel een leeg volume in het traject van on-30 geveer 30 tot ongeveer 75%. Bij één uitvoeringsvorm ligt de breuksterkte van de holle lichamen in een traject van ongeveer 2.000 psi (13,8 MPa) tot ongeveer 5.000 psi (34,5 MPa).

Voorbeelden van geschikte materialen van de holle 35 lichamen omvatten glaskeramisch mulliet, aluminiumoxide, glas, keramische belletjes en bollen. Holle lichamen die bestand zijn tegen breken tijdens persen en gloeien van de 1021276- - 7 - slijpgereedschappen hebben de voorkeur. Geschikte holle lichamen worden geleverd door Environsphere Co., Zeeland Industries, 3-M Specialty Materials en PQ Corp. In één voorbeeld zijn de holle lichamen Z-Light Spheres™ Ceramic 5 Microspheres, geproduceerd door 3-M Specialty Materials.

Bij één uitvoeringsvorm hebben de holle lichamen een gemiddelde diameter in het traject van ongeveer 10 μιη tot ongeveer 150 μπι. Bij voorkeur heeft ten minste ongeveer 90% van de holle lichamen een deeltjesgrootte in het 10 traject van ongeveer 20 μιη tot ongeveer 120 μτη.

Bij één uitvoeringsvorm zijn de holle lichamen in het slijpgereedschap aanwezig in een hoeveelheid van ten minste ongeveer 10 vol.%. Bij een andere uitvoeringsvorm zijn de holle lichamen in het slijpgereedschap aanwezig in 15 een hoeveelheid in het traject van ongeveer 10 tot ongeveer 30 vol.%. Slijpgereedschappen die ten minste 90 gew.% intacte holle lichamen bevatten, hebben de voorkeur.

Bij één uitvoeringsvorm van de uitvinding bevat het slijpgereedschap ten minste ongeveer 15 vol.% lege 2 0 ruimte, niet inbegrepen de holle ruimten van de holle li chamen. De lege ruimte kan bijvoorbeeld de open porositeit van het slijpgereedschap zijn.

De werkwijze van de uitvinding omvat het combineren van een superslijpmiddelkorrelbestanddeel, een vul-25 middelbestanddeel met holle lichamen en een fritbindmiddel-bestanddeel dat zinkoxide en ten minste twee alkalimetaal-oxiden bevat. De holle lichamen kunnen gezeefd worden om gebroken stukken te verwijderen.

De gecombineerde bestanddelen worden gegloeid bij 3 0 een maximumtemperatuur in het traject van ongeveer 600 tot ongeveer 850°C. Bij één uitvoeringsvorm worden de gecombineerde bestanddelen gegloeid gedurende ongeveer 2 tot ongeveer 7 uur. De totale gloeicyclus duurt ongeveer 12 uur. Geheel onverwacht is bij een dergelijke relatief lage glas-35 gloei temperatuur de gloeicyclusti jd die nodig is voor een glasachtig bindmiddelbestanddeel dat siliciumoxide, zinkoxide, gemengde alkalimetaaloxiden en BaO bevat, ongeveer 1021276* - 8 - de helft van de tijd die nodig is voor commerciële verglaasde bindmiddelen die gebruikt worden voor gereedschappen die diamantkorrels bevatten.

Bij één bijzondere uitvoeringsvorm worden de ge-5 combineerde bestanddelen in omgevingslucht gegloeid. Met de hier gebruikte uitdrukking "omgevingslucht" wordt lucht bedoeld die zonder verdere bewerking aan de omgeving is onttrokken.

Bij één uitvoeringsvorm worden bestanddelen door 10 mechanisch mengen gecombineerd. Extra bestanddelen, zoals bijvoorbeeld organisch bindmiddel kunnen opgenomen worden, zoals in de techniek bekend is. Bestanddelen kunnen achtereenvolgens of in één enkele stap gecombineerd worden. Desgewenst kan het verkregen mengsel gezeefd worden om agglo-15 meraten te verwijderen die tijdens het mengen gevormd kunnen zijn.

Het mengsel wordt in een geschikte vorm voor persen gebracht. Vormgegeven zuigers worden gewoonlijk gebruikt om het mengsel af te sluiten. Bij één voorbeeld wor-20 den de gecombineerde bestanddelen gevormd en gemengd in een vorm die geschikt is voor een slijpschijfrand. Het persen kan met elk middel, zoals koudpersen en warmpersen. Vormen persmethoden die het breken van de holle lichamen voorkomen, hebben de voorkeur.

25 Koudpersen heeft de voorkeur en omvat gewoonlijk het bij kamertemperatuur toepassen van een begindruk die voldoende is om het vormsamenstel bij elkaar te houden. De gebruikte begindruk ligt gewoonlijk in het traject van ongeveer 50 tot ongeveer 150 ton. De verkregen groene vorm 30 van het slijpgereedschap wordt dan gegloeid. De uitdrukking "groen", zoals die hier gebruikt wordt, heeft betrekking op een lichaam dat zijn vorm behoudt gedurende de volgende be-werkingsstap, maar dat niet sterk genoeg is om zijn vorm permanent te behouden. Gloeien kan bijvoorbeeld in lucht 35 gedurende minder dan 15 uur bij een temperatuur die lager is dan ongeveer 850°C en bij voorkeur in het traject van ongeveer 600 tot ongeveer 750°C ligt.

1021276" - 9 -

Warmpersen wordt bijvoorbeeld beschreven in US 4.157.897 en 2.986.455, waarvan de inhoud door verwijzing hier in zijn geheel wordt opgenomen. Warmpersen wordt ook beschreven in Kirk-Othemer, Encyclopedia of Chemical 5 Technology, 3e druk, 1979, blz. 263 en in Encyclopedia of Materials Science and Engineering, Vol. 3, Pergamon Press Ltd., 1986, blz. 2205-2208. Bij één uitvoeringsvorm wordt zowel vóór als tijdens het gloeien druk uitgeoefend. Bij een andere uitvoeringsvorm wordt druk alleen tijdens het 10 gloeien uitgeoefend. Bij weer een andere uitvoeringsvorm, die als "warmmmunting" wordt aangeduid, wordt druk op het vormsamenstel uitgeoefend, nadat het voorwerp uit de oven is genomen. De uitdrukking "warmpersen", zoals die hier gebruikt wordt, omvat "warmmmunting"-werkwijzen. Gloeien 15 vereist geen niet-oxiderende atmosfeer..

Als warmpersen wordt toegepast, wordt in het algemeen gegloeid bij een temperatuur van ongeveer 500 tot ongeveer 750°C en de uiteindelijke vormdruk ligt in het algemeen in het traject van ongeveer 0,7 ton/inch2 20 (0,11 ton/cm2) tot ongeveer 1,5 ton/inch2 (0,23 ton/cm2).

De verblijftijd in de vorm bij de eindtemperatuur en -druk is in het algemeen minder dan ongeveer 10 minuten en ligt bij voorkeur in het traject van ongeveer 4 tot ongeveer 8 minuten.

2 5 Vorm- en persmethoden waarmee het breken van de holle lichamen wordt vermeden, zijn essentieel. Bij één uitvoeringsvorm van de uitvinding blijft ten minste 90 gew.% van de holle lichamen intact na vormen en persen.

Het slijpmiddelvoorwerp wordt uit de vorm genomen 30 en luchtgekoeld. In een latere stap kan het gegloeide gereedschap gescherpt en afgewerkt worden volgens standaard praktijk en vervolgens vóór gebruik bij draaisnelheid getest worden.

In gebruik omvat het slijpgereedschap van de uit-35 vinding in het algemeen een slijprand die bevestigd is op de buitenomtrek van een kern. Gereedschappen van de uitvinding omvatten schijfvormen van de typen 6A2H, 1A1, 6A1, 4A2 1021278- - 10 - en andere schijfvormen. De slijprand omvat de slijpmiddel-korrel-, glasachtig bindmiddel- en vulmiddelbestanddelen die hierboven beschreven zijn. Methoden voor het bevestigen van slijpmiddelkorrels in een bindmiddel, bijvoorbeeld 5 gevormde slijpsegmenten aan een kern zijn in de techniek bekend en omvatten bijvoorbeeld hardsolderen, laserlassen, lijmen of cementeren. Cementeren heeft de voorkeur.

Metalen kernen, keramische kernen, harskernen en combinatiekernen zijn in de techniek bekend. Een voorbeeld 10 van een geschikt kernmateriaal voor een slijpgereedschap van de uitvinding is een aluminiumharscomposietmateriaal dat gewoonlijk een goede gereedschapstrillingdemping verschaft. Bij één uitvoeringsvorm heeft de aluminiumharskern de volgende samenstelling in gew.%: ongeveer 8,3% fenol- 15 hars, ongeveer 90% aluminiumpoeder en ongeveer 1,7% kalk. De kern kan zoals in de techniek bekend is, vervaardigd worden door kernvoorlopers in de vorm van de kern te vormen en bij een temperatuur onder de smelttemperatuur van aluminium te sinteren. Aluminiumkernen zijn ook zeer geschikt 20 voor het slijpgereedschap van de uitvinding en de toepassing ervan.

Bij één uitvoeringsvorm worden de gereedschappen van de uitvinding gebruikt bij het slijpen van snijgereed-schapinzetten die vervaardigd zijn uit PCD, CDV of andere 25 harde superslijpmiddelen. Zowel het ruwslijpen, als het nabewerken van het oppervlak kunnen met hetzelfde gereedschap uitgevoerd worden. Hoewel de voordelen van het slijpen met de slijpgereedschappen van de uitvinding het meest uitgesproken zijn bij het slijpen van de snede van PCD-inzetten, 30 kan het oppervlak van de snijgereedschapinzet ook met deze gereedschappen geslepen worden. De slijpbewerking levert in het algemeen oppervlakken en snedes van de inzetten op, die nagenoeg vrij zijn van spanen en onregelmatigheden.

De uitvinding wordt verder beschreven aan de hand 35 van de volgende voorbeelden die niet als beperking bedoeld zijn.

1021279' - 11 -

Voorbeeld 1

Verglaasde teststaven werden bereid voor vergelijkende testen met gebruikmaking van samenstellingen A en B. Samenstelling A was een fritbindmiddelmateriaal dat ge-5 bruikt wordt als het verglaasde bindmiddel in een in de handel verkrijgbare diamantschijf, die gebruikt wordt voor het slijpen van PCD- en PCBN-materialen, in het bijzonder op diamant gebaseerde snijgereedschapinzetten, bijvoorbeeld PCD, CVD en andere. Samenstelling A bevatte 59-72 gew.% 10 Si02/Al203, 20-23 gew.% B203, 1-2 gew.% CaO en ongeveer 5,0 gew.% Na20. Samenstelling A bevatte geen ZnO, gemengde alkalimetaaloxiden of BaO. Samenstelling B was een verglaasd bindmiddel van de uitvinding en wordt in gew.% in tabel 1 getoond.

15

Tabel 1

Oxide B

SiOa 58,01 A1203 1,73 20 B203 21,04

CaO 1,21

ZnO 3,03

BaO 2,60

Na20 4,59 25 K20 5,19

Li20 2,60

Totaal 100 30 De teststaafsamenstelling (vol.%) voor gloeien was: 28% diamant. 15% keramische holle bollen, 24,5% glasbindmiddel en 32,5% porositeit. De gebruikte keramische 1021276“ - 12 - holle bollen waren van het type SL150 (60-100 μτη) die waren verkregen van Environsphere. Diamant (15/25 μτη) werd verkregen van Saint-Gobain Ceramics & Plastics Inc., Worcester, MA.

5 Om de teststaven te maken werden de materialen afgewogen en door roeren in een schaal gemengd en vervolgens twee maal door een 150 mesh zeef (U.S. standaardgrootte) gezeefd. De materialen werden vervolgens in een stalen vorm van geschikt ontwerp gebracht ter verkrijging van 10 testmonsters met de volgende afmetingen: 0,24 inch x 0,254 inch x 2,625 inch (0,61 x 0,65 x 6,67 cm). De groene lichamen werden vervolgens overgebracht in een oven en gegloeid in een gloeicyclus van 100°C/uur van kamertemperatuur tot de gewenste temperatuur en 4 uur op die temperatuur houden. 15 De gloeitemperatuur en -druk worden in tabel 2 getoond. De monsters werden in de oven afgekoeld.

De breukmodulus (MOR) werd gemeten op een Instron Model 4204 mechanisch testapparaat met een driepunts buig-juk met een buitenoverspanning van 2 inch (5,08 cm) en een 20 belasting van 0,050 inch (0,127 cm) per minuut kruiskop-snelheid.

De buigsterkte van de onderzochte monsters wordt gegeven in tabel 2, samen met de omstandigheden die gebruikt werden bij het produceren ervan.

25

Tabel 2

A B

MOR (psi) 8369 10507-11923

Gloeitemperatuur 950°C 650°C-700°C

30 Atmosfeer N2 Lucht

De in tabel 2 gegeven resultaten laten zien dat verglaasde schijven van de uitvinding een lagere gloeitem- 1021278- - 13 - peratuur vereisen, verwerkt kunnen worden zonder niet-oxiderende atmosfeer en een uitstekende buigsterkte hebben.

Voorbeeld 2 5 Slijpschijven van het type 6A2HA werden met gebruikmaking van de in tabel 1 getoonde glasachtige bindmiddelsamenstelling B als volgt gemaakt. Met gebruikmaking van een buismenger werden hoeveelheden van 162 g grondstoffen 10 minuten in een afgedekte plastic houder 10 gemengd om een bindmiddelmengsel te vormen. Het mengsel werd gecombineerd met diamantslijpmiddelkorrel en gla-zen/keramische bolletjes, kwaliteit SL150. De diamantslijpmiddelkorrel werd verkregen van S-G Ceramics & Plastics, Ine. en had een nominale micrometergrootte van 15/25. De 15 glazen/keramische bollen werden verkregen van Environsphere Co., Australië en hadden een gemiddelde diameter van 60-100 μτη. Het mengsel werd gezeefd door een 24 mesh zeef (U.S. standaardgrootte) om eventuele brokken los te maken. Het mengsel werd vervolgens geperst tot een gevormde ring 2 0 en de ring werd in lucht gegloeid door de temperatuur gelijkmatig met 100°C per uur te verhogen tot een maximum van 800°C en de ring 4 uur op 800°C te houden. Na het gloeien werd de slijpring (of -rand) afgekoeld, uit de vorm genomen en aan een kern gelijmd.

25 Zowel aluminiumkernen als aluminium-harscomposiet- kernen (90 gew.% Al-poeder, 8,3 gew.% fenolhars en 1,7 gew.% kalk) werden gebruikt. De samenstelling van de gegloeide slijprand van de schijf was 30% diamant, 20% holle lichamen, 17,5% glasbindmiddel en 32,5% porositeit, 30 alle percentages in volume.

Slijpschijven van de uitvinding op composiet- of aluminiumkernen werden vergeleken met een in de handel verkrijgbare schijf, vergelijkingsschijf-1, bedoeld voor het slijpen van de snede van PCD-inzetten voor gereedschaps-35 machines. Vergelijkingsschijf-1 bevatte 30 tot 40 vol.% diamantkorrels in een niet-bekende verglaasd bindmiddel. De schijven werden gemonteerd op een Coborn RG6 Automatische 1021276- - 14 - slijpmachine. Alle schijven waren 6 inch x VA inch x 40 mm (15,24 x 3,81 x 4,0 cm) grote schijven van het type 6A2HA. Elke schijf werd gebruikt voor het slijpen van vier snijge-reedschappen met een punt van polykristallijn diamant dat 5 PCD-materiaal bevatte dat aangeduid werd als GE 1500 PCD. Alle proeven werden uitgevoerd met een schijfsnelheid-instelling van 2.000 omwentelingen per minuut (tpm), een slijpdrukinstelling van 5 en een 3/4 inch x 3/4 inch x 6 inch (1,91 x 1,91 x 15,24 cm) 15,24NMVC600J8VCA-scherp-10 staaf, geleverd door Norton Company, Worcester, MA. De resultaten worden in tabel 3 getoond. Zoals blijkt uit tabel 3 presteerden zowel de schijf met de composietkern als de schijf met de aluminiumkern van de uitvinding evengoed als de onderzochte commerciële schijf.

15

Tabel 3 w.w./gereed- Slijptijd Snede schap*

Coburn RG6 Automatische slijper

Vergelijkings- 0,001 inch N/A Uitstekend 20 schijf-l (0,00254 cm)

Schijf van de 0,001 inch N/A Uitstekend uitvinding op (0,00254 cm) composietkern

Schijf van de 0,001 inch N/A Uitstekend 25 uitvinding op (0,00254 cm) aluminiumkern a w.w./gereedschap is de gemiddelde schijfslijtage per geslepen gereedschap.

30

Slijpschijven van de uitvinding op een composiet-of aluminiumkern werden ook vergeleken met vergelijkings-schijf-2, een in de handel verkrijgbare PCD-slijpschijf, 1021270e - 15 - gemonteerd op een Ewag RS12-handslijper. Vergelijkings-schijf-2 bevatte 30-40 vol.% diamantkorrels in een niet-be-kende glasachtige bindmiddelsamenstelling en werd met name aangeduid voor gebruik bij het slijpen van de snedes van 5 PCD-inzetten voor gereedschapsmachines. Alle schijven waren schijven van het type 6A2HA. Elke schijf werd gebruikt voor het slijpen van vier snijgereedschappen met polykristallij-ne punt die PCD-materiaal van GE bevatte en werden aangeduid als GE 1500 PCD. Alle proeven werden uitgevoerd met 10 een schijfsnelheidinstelling van 2.400 tpm, een constante slijpdruk van 400 Newton en een 1 inch x 1 inch x 6 inch NSA8O0H2VM-scherpstaaf, geleverd door Norton Company. De resultaten worden getoond in tabel 4.

15 Tabel 4 w.w./ge- Slijptijdb % reductie Snede reedschap*

Ewag RS12 Handmatige slijper

Vergelij- 0,00064 inch 3:70 ----- Uitste- kingsschijf-2 (0,00163 cm) kend 20 Schijf van de 0,00043 inch 2:84 -49% ww/ge- Uitste- uitvinding op (0,00109 cm) reedschap kend composietkern -30% slijp- tijd

Schijf van de 0,000393 2:71 -63% ww/ge- Uitste- uitvinding op inch reedschap kend 25 aluminiumkern (0,000998 -36% slijp- cm) tijd a· w.w./gereedschap is het gemiddelde schijfslijtage per geslepen gereedschap.

b- tijd voor het slijpen van vier inzetten.

30

Zoals blijkt uit tabel 4, laten schijven van de uitvinding op zowel een composiet- als een aluminiumkern verbeterde prestaties zien vergeleken met de in de handel 1021270- - 16 - verkrijgbare schijf. Een schijfslijtage per schijf van ongeveer de helft en ongeveer 30% kortere slijptijden werden waargenomen.

Hoewel deze uitvinding met name is toegelicht en 5 beschreven aan de hand van voorkeursuitvoeringsvormen zal het de deskundige duidelijk zijn dat verschillende veranderingen met betrekking tot vorm en details gemaakt kunnen worden zonder buiten de omvang van de uitvinding, als beschreven in bijgaande conclusies, te komen.

1021276-

Claims

1. Slijpgereedschap omvattende: 10 a) een metalen kern en b) een slijprand op een buitenomtrek van de kern, waarbij de rand een superslijpmiddelkorrelbestanddeel, een vulmiddelbestanddeel dat holle lichamen bevat, en een glasachtig bindmiddelbestanddeel, gegloeid bij een temperatuur 15 onder 850°C, bevat, waarbij het glasachtige bindmiddel zinkoxide en ten minste twee alkalimetaaloxiden bevat.

2. Slijpgereedschap volgens conclusie 1, waarbij de metalen kern uit aluminium gevormd is.

3. Slijpgereedschap volgens conclusie 1, waarbij 20 het superslijpmiddelkorrelbestanddeel wordt gekozen uit de groep van diamant, kubisch boornitride en mengsels daarvan.

4. Slijpgereedschap volgens conclusie 3, waarbij het glasachtige bindmiddelbestanddeel verder bariumoxide bevat.

5. Slijpgereedschap volgens conclusie 4, waarbij de alkalimetaaloxiden van het glasachtige bindmiddelbestanddeel worden gekozen uit de groep van natriumoxide, kaliumoxide en lithiumoxide.

6. Slijpgereedschap volgens conclusie 5, waarbij 30 de alkalimetaaloxiden van het glasachtige bindmiddelbestanddeel natriumoxide en kaliumoxide omvatten.

7. Slijpgereedschap volgens conclusie 1, waarbij de holle lichamen holle bollen zijn.

8. Slijpgereedschap volgens conclusie 7, waarbij 35 de holle bollen gevormd zijn uit een keramisch materiaal. 1021278" - 18 -

9. Slijpgereedschap volgens conclusie 1, waarbij de holle lichamen gezeefd zijn om gebroken deeltjes te verwijderen.

10. Slijpgereedschap volgens conclusie 9, waarbij 5 ten minste 90 gew.% van de holle lichamen een deeltjesgrootte in het traject van ongeveer 20 tot ongeveer 120 /xm heeft.

11. Slijpgereedschap volgens conclusie 1, waarbij het superslijpmiddelkorrelbestanddeel aanwezig is in een 10 hoeveelheid in het traject tussen ongeveer 5 tot ongeveer 50 vol.%.

12. Slijpgereedschap volgens conclusie 11, waarbij het glasachtige bindmiddelbestanddeel aanwezig is in een hoeveelheid in het traject van ongeveer 14 tot ongeveer 15 28 vol.%.

13. Slijpgereedschap volgens conclusie 12, waarbij de holle lichamen aanwezig zijn in een hoeveelheid van ten minste ongeveer 10 vol.%.

14. Slijpgereedschap volgens conclusie 13, waarbij 20 de holle lichamen aanwezig zijn in een hoeveelheid in het traject van ongeveer 10 tot ongeveer 30 vol.%.

15. Slijpgereedschap volgens conclusie 14, waarbij het gereedschap verder ten minste 15 vol.% open porositeit bevat.

16. Slijpgereedschap volgens conclusie 15, waarbij de hoeveelheid gecombineerde alkalimetaaloxiden in het traject van ongeveer 5 tot ongeveer 15 gew.% ligt, betrokken op het glasachtige bindmiddelbestanddeel.

17. Slijpgereedschap volgens conclusie 16, waarbij 30 de hoeveelheid gecombineerde alkalimetaaloxiden in het traject van ongeveer 8 tot ongeveer 12 gew.% ligt, betrokken op het glasachtige bindmiddelbestanddeel.

18. Slijpgereedschap volgens conclusie 1, waarbij de hoeveelheid zinkoxide in het traject van ongeveer 1 tot 35 ongeveer 6 gew.% ligt, betrokken op het glasachtige bindmiddelbestanddeel . 1021278- - 19 -

19. Slijpgereedschap volgens conclusie 18, waarbij de hoeveelheid zinkoxide in het traject van ongeveer 2 tot ongeveer 4 gew.% ligt, betrokken op het glasachtige bind-middelbestanddeel.

20. Slijpgereedschap volgens conclusie 19, waarbij het glasachtige bindmiddelbestanddeel verder bariumoxide bevat en de gecombineerde hoeveelheid zinkoxide en barium-oxide ten minste ongeveer 5%, betrokken op het glasachtige bindmiddelbestanddeel is.

21. Werkwijze voor het maken van gereedschap met gebonden slijpmiddel, omvattende als stappen: a) 'het kiezen van een gefritte glasachtig bind-middelsamenstelling die zinkoxide en ten minste twee al-kalimetaaloxiden bevat, 15 b) het combineren van een superslijpmiddelkorrel- bestanddeel, een vulmiddelbestanddeel met holle lichamen en het glasachtige bindmiddelsamenstel, en c) het gloeien van de gecombineerde bestanddelen bij een temperatuur in het traject van ongeveer 600 tot on- 20 geveer 8506C.

22. Werkwijze volgens conclusie 21, waarbij de gecombineerde bestanddelen worden gegloeid bij een maximumtemperatuur, gedurende ongeveer 2 uur tot ongeveer 7 uur.

23. Werkwijze volgens conclusie 22, waarbij de ge- 25 combineerde bestanddelen in een atmosfeer van omgevingslucht worden gegloeid.

24. Werkwijze volgens conclusie 23, waarbij het superslijpmiddelkorrelbestanddeel aanwezig is in een hoeveelheid in het traject van ongeveer 5 tot ongeveer 30 50 vol.%.

25. Werkwijze volgens conclusie 24, waarbij het glasachtige bindmiddelbestanddeel aanwezig is in een hoeveelheid in het traject van ongeveer 14 tot ongeveer 28 vol.%.

26. Werkwijze volgens conclusie 25, waarbij de holle lichamen aanwezig zijn in een hoeveelheid in het traject van ongeveer 10 tot ongeveer 30 vol.%. H021278- - 20 -

27. Werkwijze volgens conclusie 26, waarbij het gereedschap verder ten minste 15 vol.% open porositeit bevat .

28. Werkwijze volgens conclusie 21, waarbij de 5 hoeveelheid gecombineerde alkalimetaaloxiden in het traject van ongeveer 5 tot ongeveer 15 gew.%, betrokken op het glasachtige bindmiddelbestanddeel, ligt.

29. Werkwijze volgens conclusie 28, waarbij de hoeveelheid gecombineerde alkalimetaaloxiden in het traject 10 van ongeveer 8 tot ongeveer 12 gew.% ligt, betrokken op het glasachtige bindmiddelbestanddeel.

30. Werkwijze volgens conclusie 28, waarbij de hoeveelheid zinkoxide in het traject van ongeveer 1 tot ongeveer 6 gew.% ligt, betrokken op het glasachtige bind- 15 middelbestanddeel.

31. Werkwijze volgens conclusie 30, waarbij de hoeveelheid zinkoxide in het traject van ongeveer 2 tot ongeveer 4 gew.% ligt, betrokken op het glasachtige bindmiddelbestanddeel .

32. Werkwijze volgens conclusie 31, waarbij het glasachtige bindmiddelbestanddeel verder bariumoxide bevat, en waarbij de gecombineerde hoeveelheid zinkoxide en bariumoxide ten minste ongeveer 5 gew.% is, betrokken op het glasachtige bindmiddelbestanddeel.

33. Werkwijze volgens conclusie 21, waarbij de holle lichamen gezeefd worden om gebroken deeltjes te verwijderen.

34. Werkwijze volgens conclusie 21, die verder als stap warm- of koudpersen omvat, waarbij ten minste 90 gew.% 30 van de holle lichamen intact zijn na het persen.

35. Werkwijze volgens conclusie 21, waarbij de gegloeide bestanddelen op een metalen kern gecementeerd worden.

36. Werkwijze voor het maken van gereedschap met 35 gebonden slijpmiddel, omvattende als stappen: a) het combineren van een superslijpmiddelkorrel-bestanddeel, aanwezig in een hoeveelheid van ten minste on- 1021278- - 21 - geveer 5 vol.%, een vulmiddelbestanddeel met holle lichamen, aanwezig in een hoeveelheid van ten minste ongeveer 10 vol.%, en een glasachtig bindmiddelbestanddeel dat zink-oxide en ten minste twee alkalimetaaloxiden bevat en dat 5 aanwezig is in een hoeveelheid van minder dan ongeveer 2 8 vol.%, b) het vormen van de gecombineerde bestanddelen bij een druk die geschikt is voor het voorkomen van breken van meer dan ongeveer 10 gew.% van de holle lichamen, en 10 c) het gloeien van de gecombineerde bestanddelen bij een temperatuur in het traject van ongeveer 600 tot ongeveer 850°C, gedurende een tijdsduur die voldoende is voor het vormen van een gebonden slijpgereedschap met ten minste ongeveer 15% porositeit.

37. Werkwijze volgens conclusie 36, waarbij het gereedschap met gebonden slijpmiddel is gevormd om een rand te vormen en de rand aan een kern is bevestigd. ***** 1021270-