WO1997029886A1 - 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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WO1997029886A1
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Markus Fischbacher
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Tyrolit Schleifmittelwerke Swarovski K.G.
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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
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    • B24D3/28—Resins or natural or synthetic macromolecular compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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, the grinding tool being constructed in one piece or preferably in several parts from a supporting part and an abrasive body and the grinding tool or whose grinding body is made of high-performance abrasive grain such as diamond, metallic binder, synthetic resin binder and optionally filler.
  • the invention further relates to a method for producing such a grinding wheel.
  • Grinding tools of the type mentioned at the outset can be used both in the wet and in the dry grinding process.
  • the fields of application are the processing of natural and artificial stone, preferably with multi-part grinding tools in, for example, grinding and polishing lines for decorative stone materials, in the production and repair grinding of
  • Tools for machining metal which consist wholly or partly of hardened tool steel, hard metal or ceramic.
  • the patent US 3650715 specifies a grinding wheel bond which contains dendritic metal as a filler in polyimide resin.
  • the metal lies as
  • clusters of dendritic metal particles ie as clusters of dendrites.
  • the cited patent suggests highly heat-resistant polyimide resin for use in highly stressed grinding tools, in particular those used in dry grinding.
  • copper or silver is preferably added as a filler.
  • grinding wheels are proposed in which the soft engagement of resin-bonded grinding bodies and the thermal conductivity and Stability of metal bonds in a tool can be aimed for.
  • the object of the invention is to provide an improved abrasive article which, using highly heat-resistant synthetic resins and metal alloys as bonding raw materials, enables an improvement in the grinding properties, an increase in the cutting performance and a more economical use of the expensive high-performance abrasive grain contained. Furthermore, it is an object of the invention to provide a method with which such grinding bodies can be produced.
  • the grinding wheel is constructed using at least two different binding systems, namely a metallic binder and a synthetic resin binder, in that the different binders are sintered to form a coherent network, in that the different networks have an interwoven spatial network structure and that the abrasive grain and optionally the filler is located within at least one of the different binders and / or in the phase boundary between the different binders.
  • the two interwoven bond networks extend over the entire grinding wheel, whereas in the case of such tools according to the prior art, the metal component of the bond is present as an accumulation of filler particles in a synthetic resin matrix. It was known that when the sinterability of the metallic component and the synthetic resin component of the bond are adapted to one another, a reliable formation of two networks based on completely different substances can be achieved.
  • the sinterability is characterized by the same sintering temperature during pressure sintering for both network raw materials. Between Abrasive grains and possibly filler particles are embedded in the webs or within the webs of each binding network. During the formation of the two networks during the pressure sintering process, abrasive grains can be enclosed both in the area of the metallic and in the area of the plastic binding part and for later contact with the
  • the presence of the metal bond portion in the form of an extensive metal mesh achieves a very good support effect in the bond structure, similar to the strengthening effect of reinforcing steel in
  • the synthetic resin network embedded between them is responsible for the resilience and vibration damping when the abrasive grains enter the brittle hard workpiece surface.
  • the sinterability of the metal bond component is adapted to that of the respective synthetic resin bond component of the bond. This is done by selecting the alloy composition of the metallic binding component with regard to the pressure softening point and liquid phase formation.
  • plastic binder is a high-temperature thermoplastic and a correspondingly low-sintering alloy is selected for the metallic network, which alloy can preferably be bronze with a composition of 60 volume percent copper and 40 volume percent tin.
  • the formation of the two interwoven networks according to the invention is achieved even at the maximum processing temperatures of the high-temperature thermoplastic of 300 ° C.
  • a further embodiment of the invention is provided if the network of synthetic resin binders is made up of a crosslink-curable pressure sinterpolymer from the group of the polyimides.
  • the corresponding metal binding network can also preferably be made of bronze.
  • the associated pressure sintering temperature in this embodiment is 400 to 500 ° C. in order to build up a sintered metal-bound and / synthetic resin-bound spatial network.
  • US 3650715 for example, provides "melleable metal" in the form of filler accumulations which are embedded in the synthetic resin matrix.
  • the effects according to the invention cannot be achieved by this arrangement.
  • the metal component of the binding acts as a supporting reinforcement braid, with the additional advantage that a bronze, especially a brittle bronze, has less tendency to clog the grinding wheel surface or the cutting edges of the grinding grains when it comes into contact with the workpiece this could easily occur with ductile metal.
  • a further embodiment of the idea of the invention is given if, in adaptation to the relatively low processing temperatures for the synthetic resin bonding network, low-sintering alloys are used, which can then mostly also be ductile or lubricating during grinding, as mentioned above. In this case you only need an inorganic filler like
  • Silicon carbide, aluminum oxide, heavy spar, quartz, graphite or the like are mixed into the powder for the networks in a preferred comfort fineness of less than 100 ⁇ m to promote the brittleness properties.
  • the invention has recognized that on the basis of the binders known per se, such as high-temperature resins and sintered metal alloys, significant improvements in the construction of abrasive bodies containing high-performance cutting material possible are. The achievable improvements are tied to the manufacturing process. Accordingly, the subject of the invention is also a method for producing an abrasive body with method steps according to the characterizing part of independent claim 8.
  • the characteristic process steps of the invention can be modified depending on the high-temperature binding resin used, without departing from the inventive concept.
  • a common sintering temperature of more than 300 ° C. is provided for the pressure sintering.
  • the common pressure sintering temperature for the formation of a network of metal bond and one of synthetic resin bond can be increased to approximately 500 ° C. It is essential here that the pressure sintering capacity of the metal binding component is already present at a temperature which is at least 10 ° C. below the respective degradation temperature of the synthetic resin binding component.
  • the invention makes use of the surprising finding that the joint pressing and unifying or the joint pressure sintering of two binding powders, each of which is completely different in nature, into one
  • Binding part in the grinding body leads. It is only important to bring the sintering temperature of the metallic binding component closer to the processing temperature of the synthetic resin binding component when using a high-temperature thermoplastic. When using thermosetting pressure sinter polymer, its special processing and curing temperature must also be the basis for the approach of the sintering temperature of the metallic binding component.
  • the determining factor for the common sintering temperature is the processing temperature of the binding resin at which there is still a sufficient distance from the degradation temperature of the resin. This minimum distance was around 10 ° C.
  • the introduction of the sinterability of the metallic binding component to each ne of the synthetic resin binding component is brought about by a bronze powder modified with tin. It was found that additional tin powder with a grain size of 2 to 50 my makes it considerably easier to adapt the sintering conditions to the requirements of plastic bond processing.
  • thermoplastic for binding the grinding wheel, particularly low, common processing temperatures of 300 ° C. or higher are required in order to ensure the reliable formation of the metal bond network as well.
  • bismuth in the presence of copper and tin makes the sinterability capable of sintering by forming particularly low-melting structural components.
  • the grinding pad for one was used for dry grinding of milling cutters equipped with P20 carbide on a Strausack tool grinding machine
  • the amount of diamond grain was measured in such a way 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 sintering ability of the different binding networks to be trained.
  • the abrasive coating was shaped at 300 ° C and not subjected to post-curing.
  • ° Bobble head segments were produced to equip station No. 9 of a 24-station Breton machine.
  • Granite slabs of medium machinability were processed in a continuous process on this grinding and polishing line with wet grinding using water as a detergent.
  • Turbula mixer mixed.
  • the raw materials were pre-dried and mixed without additives.
  • This abrasive coating mixture was cold pressed in the press mold with 2000 N cm "2.
  • the abrasive coating mixture was then sintered in the same press mold at 490 ° C. and a holding time of 20 minutes in a nitrogen atmosphere at 22,000 N cm " 2 .
  • the abrasive coatings were depressurized under a nitrogen atmosphere and at temperatures of 0 300-400 ° C. for 16 hours.
  • the advantages of metal binding can be largely combined with the advantages of synthetic resin binding in one tool be realized.
  • the pressure load on abrasive coverings according to the invention can be increased. A good thermal compensation of the grinding temperature takes place through the coherent metallic bond network.

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Abstract

Schleifwerkzeug zum Bearbeiten von insbesondere sprödharten Werkstoffen, dessen Schleifkörperbindung aus 2 Komponenten aufgebaut ist, wobei eine Komponente aus Kunstharz wie beispielsweise Hochttemperatur-Thermoplast oder Drucksinterpolymer und eine zweite Komponente aus niedrigschmelzen dem Sintermetall besteht. Die Verarbeitungstemperatur der beiden Komponenten beim gemeinsamen Drucksintern ist gleich. Das Wesen der Erfindung besteht im Aufbau je eines eigenen, zusammenhängenden Netzwerkes der beiden unterschiedlichen Bindemittel und deren gegenseitige, räumliche Verflechtung im Schleifkörper zu einem interpenetrierenden Netzwerk. Ein Verfahren zur Herstellung von Schleifkörpern für Schleifwerkzeuge nach der Erfindung wird angegeben. Mit der Erfindung kann der Vorteil der höheren Bindekräfte der Metallbindung mit dem Vorteil der höheren Elastizität der Kunstharzbindung in einem Schleifwerkzeug erreicht werden.

Description

Schleifwerkzeug mit einem Metall-Kunstharz-Bindemittel und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Schleifwerkzeug zur Bearbeitung von insbe¬ sondere sprödharten Werkstoffen wie Natur- und Kunststein, gesintertem Hart¬ metall, Keramik und dergleichen, wobei das Schleifwerkzeug einteilig oder vor¬ zugsweise mehrteilig aus einem Tragteil und einem Schleifkörper aufgebaut ist und das Schleifwerkzeug beziehungsweise dessen Schleifkörper aus Hochlei- stungsschleifkorn wie Diamant, metallischem Bindemittel, Kunstharzbindemittel und gegebenenfalls Füllstoff hergestellt ist.
Die Erfindung bezieht sich weiters auf ein Verfahren zur Herstellung eines der¬ artigen 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 auf¬ gebauten Schleifwerkzeugen in beispielsweise Schleif- und Polierstraßen für dekorative Steinwerkstoffe, beim Produktions- und Instandsetzungsschliff von
Werkzeugen zur spanenden Metallbearbeitung, die ganz oder teilweise aus ge¬ härtetem Werkzeugstahl, Hartmetall oder Keramik bestehen.
Die Patentschrift US 3650715 gibt eine Schleifscheibenbindung an, die dendri- tisches 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 eingesetz¬ ten Schleifwerkzeugen vor. Zur Ableitung der beim Schleifen entstehenden Wärme und zur zusätzlichen Stützung der Schleifkörner im Kunstharz-Bin¬ dungsverband wird bevorzugt Kupfer oder Silber als Füllstoff beigemischt. Da¬ durch werden Schleifscheiben vorgeschlagen, bei denen der weiche Eingriff von kunstharzgebundenen Schleifkörpem und die Wärmeleitfähigkeit und Standfestigkeit von Metallbindungen in einem Werkzeug angestrebt werden.
Ein Teil der am Markt erhältlichen kunstharzgebundenen Diamantschleifschei¬ ben für hohe Wärmebeanspruchung oder für hohe Flächenpressung am Schleifbelag beruht auf der in der US 3650715 vorgeschlagenen Bindungsart.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen verbesserten Schleifkörper anzugeben, der unter Verwendung von hochwärmebeständigen Kunstharzen und von Metalle¬ gierungen als Bindungsrohstoffe eine Verbesserung der Schleifeigenschaften, eine Erhöhung der Zerspanungsleistung und eine wirtschaftlichere Ausnützung des enthaltenen teuren Hochleistungsschleifkorns ermöglicht. Weiters ist Auf¬ gabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem derartige Schleifkörper hergestellt werden können.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Schleifkörper unter Verwendung von mindestens zwei unterschiedlichen Bindungssystemen aufgebaut ist, namentlich einem metallischen Bindemittel und einem Kunst¬ harzbindemittel, daß die unterschiedlichen Bindemittel zu jeweils einem zusam¬ menhängenden Netzwerk versintert sind, daß die unterschiedlichen Netzwerke eine miteinander verflochtene räumliche Netzwerkstruktur aufweisen und daß das Schleifkorn und gegebenenfalls der Füllstoff sich innerhalb von mindestens einem der unterschiedlichen Bindemittel und/oder im Phasengrenzbereich zwi¬ schen den unterschiedlichen Bindemitteln befindet.
Die beiden miteinander verflochtenen Bindungsnetzwerke erstrecken sich da¬ bei über den gesamten Schleifkörper, wogegen bei derartigen Werkzeugen nach dem Stand der Technik der Metallbestandteil der Bindung als Anhäufun¬ gen von Füllstoffpartikeln in einer Kunstharzmatrix vorliegt. Dabei wurde er¬ kannt, daß bei Anpassung der Sinterfähigkeit der metallischen Komponente und der Kunstharzkomponente der Bindung aneinander eine sichere Ausbil¬ dung von zwei auf gänzlich unterschiedlichen Stoffen beruhender Netzwerke erreichbar wird. Die Sinterfähigkeit ist dabei gekennzeichnet durch gleiche Sin¬ tertemperatur 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 Kunststoff- bindungsteils 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 Bin- dungsgefüge erreicht ähnlich der Verfestigungswirkung von Armierungsstahl in
Beton. Das dazwischen eingebettete Kunstharznetzwerk dagegen ist verant¬ wortlich für die Nachgiebigkeit und Schwingungsdämpfung beim Eintritt der Schieifkörner 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 metalli¬ schen Bindungskomponente hinsichtlich Druckerweichungspunkt und Flüssig- phasenbildung.
Eine Ausgestaltung der Erfindung ist gegeben, wenn das Kunststoffbindemittel ein Hochtemperatur-Thermoplast ist und für das metallische Netzwerk eine ent¬ sprechend niedrigsinternde Legierung gewählt wird, die vorzugsweise eine Bronze mit einer Zusammensetzung von 60 Volumsprozent Kupfer und 40 Vo- lumsprozent Zinn sein kann. Die Ausbildung der beiden erfindungsgemäßen, untereinander verflochtenen Netzwerke wird dabei selbst bei den maximalen Verarbeitungstemperaturen des Hochtemperatur-Thermoplastes von 300°C er¬ reicht.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist gegeben, wenn das Netzwerk aus Kunstharzbindemittel aus einem durch Vernetzung aushärtbaren Drucksin¬ terpolymer aus der Gruppe der Polyimide aufgebaut ist. In dieser Ausgestal¬ tung der Erfindung kann das entsprechende Metallbindungsnetzwerk ebenfalls vorzugsweise aus einer Bronze ausgebildet sein. Die zugehörige Drucksinter¬ temperatur in dieser Ausführungsform beträgt 400 bis 500°C, um je ein sinter- metallgebundenes und/ kunstharzgebundenes, räumliches Netzwerk aufzubau¬ en.
Die US 3650715 beispielsweise sieht "melleable metal" in Form von Füllstoff¬ anhäufungen vor, die in der Kunstharzmatrix eingebettet sind. Durch diese An¬ ordnung können die erfindungsgemäßen Wirkungen nicht erzielt werden. Erfin¬ dungsgemäß 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 Schieifkörner 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 Kunstharz¬ eigenschaften.
Eine weitere Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist gegeben, wenn in Anpassung an die relativ niederen Verarbeitungstemperaturen für das Kuns¬ tharzbindungsnetzwerk niedrig sinternde Legierungen genommen werden, wel¬ che dann auch meist duktil bzw. schmierend beim Schleifeinsatz, wie oben er- wähnt, 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 wer¬ den.
Die Erfindung hat erkannt, daß auf Basis der an sich bekannten Bindemittel wie Hochtemperaturharze und Sintermetallegierungen wesentliche Verbesserun¬ gen 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 Kenn¬ zeichnung des unabhängigen Anspruchs 8.
Die kennzeichnenden Verfahrensschritte der Erfindung können in Abhängigkeit des verwendeten Hochtemperaturbindungsharzes abgewandelt werden, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. Bei Verwendung eines Hochtempe¬ ratur-Thermoplastes wird eine gemeinsame Sintertemperatur von höher als 300°C für das Drucksintern vorgesehen. Bei Verwendung eines Drucksinter¬ polymers aus der Gruppe der Poiyimide kann die gemeinsame Drucksintertem¬ peratur 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 Tem- peratur gegeben ist, welche mindestens 10°C unterhalb der jeweiligen Degra¬ dationstemperatur des Kunstharzbindungsanteils liegt.
Die Erfindung macht sich die überraschende Erkenntnis zunutze, daß das ge¬ meinsame Verpressen und Vereintem bzw. das gemeinsame Drucksinterpres- sen zweier in ihrer Art gänzlich unterschiedlicher Bindungspulver zu je einem
Bindungsteil im Schleifköφer führt. Wichtig ist dabei nur die Heranführung der Sintertemperatur des metallischen Bindungsbestandteils an die Verarbeitungs¬ temperatur des Kunstharz-Bindungsbestandteils bei Verwendung eines Hoch¬ temperaturthermoplastes. Bei Verwendung von thermisch härtendem Drucksin- terpolymer muß ebenfalls dessen spezielle Verarbeitungs- und Aushärtetempe¬ ratur die Grundlage für die Heranführung der Sintertemperatur des metalli¬ schen Bindungsbestandteiles sein. Bestimmend für die gemeinsame Sintertem¬ peratur ist dabei jene Verarbeitungstemperatur des Bindungsharzes, bei wel¬ cher noch ausreichend Abstand zur Degradationstemperatur des Harzes ver- bleibt. Dieser Mindestabstand zeigte sich mit etwa 10°C.
In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Herstellverfahrens wird die Heranführung der Sinterfähigkeit der metallischen Bindungskomponente an je- ne der Kunstharzbindungskomponente durch ein mit Zinn modifiziertes Bronze¬ pulver herbeigeführt. Dabei wurde gefunden, daß zusätzliches Zinnpulver der Korngröße von 2 bis 50 my die Anpassung der Sinterbedingungen an die Erfor¬ dernisse der Kunststoff-Bindungsverarbeitung wesentlich erleichtert.
Bei Verwendung eines Hochtemperatur-Thermoplastes als Kunstharzkompo¬ nente 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 Bildung von besonders niedrig¬ schmelzenden Gefügebestandteilen sinterfähig macht.
Nachfolgend werden zwei Herstellbeispiele von erfindungsgemäßen Schleifkör- pem beschrieben:
Beispiel I
Zum Trockenschleifen von mit Hartmetall der Sorte P20 bestückten Fräsern auf einer Strausack-Werkzeugschleifmaschine wurde der Schleifbelag für einen
D11V9-Schleiftopf hergestellt. Es wurde ein Bindungspulver mit 60 Volumspro¬ zent 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 "P84HT" der Firma HPP (vormals Firma Lenzing)/Öster- reich mit Diamantschleifkorn vom Typ RVG-D der Firma General Electric/USA der Korngröße US-mesh 120/140 in einem Turbula-Mischer gemischt. Die Menge des Diamantkorns wurde so bemessen, daß im fertigen Schleifbelag ei¬ ne 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 auszubil¬ denden 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 .
Der Schleifbelag wurde bei 300°C ausgeformt und keiner Nachhärtung unterzo- gen.
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 5 Zinnpulver vom Typ "75F" der Firma Pometon/Frankreich mit mittlerer Korn¬ größe von 30 my, 51 ,5 Volumsprozent, 80/20-Bronze vom Typ "25GR" von Fir¬ ma Poudmet/F rankreich, mit mittlerer Korngröße von 50 my, 40 Volumsprozent Pulverharz vom Typ "Vespel SP1A" der Firma Du Pont/USA mit mittlerer Korn¬ größe von 50 my und Diamantschleifkorn vom Typ "MDAS" der Firma De 0 Beers/Deutschland mit der Korngröße 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.
5 Diese Schleifbelagsmischung wurde mit 2000 N cm"2 in der Preßform kalt vor- gepreßt. Die Schleifbelagsmischung wurde anschließend in derselben Pre߬ form bei 490°C und einer Haltezeit von 20 Minuten in Stickstoffatmosphäre bei 22.000 N cm"2 gesintert. Nach dem Drucksintern erfolgte eine drucklose Nach¬ härtung der Schleifbeläge unter Stickstoffatmosphäre und Temperaturen von 0 300-400°C während 16 Stunden.
Mit Schleifwerkzeugen nach der Erfindung können die Vorteile der Metallbin¬ dung 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 erfindungsge¬ mäßen Schleifbelägen kann gesteigert werden. Durch das zusammenhängen¬ de metallische Bindungsnetzwerk erfolgt ein guter thermischer Ausgleich der Schleiftemperatur.

Claims

Patentansprüche
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 bezie¬ hungsweise dessen Schleifköφer aus Hochleistungsschleifkorn wie Diamant, metallischem Bindemittel, Kunstharzbindemittel und gegebenenfalls Füllstoff hergestellt ist, gekennzeichnet dadurch,
daß das metallische Bindemittel und das Kunstharzbindemittel zu je einem zu¬ sammenhängenden Netzwerk versintert sind,
daß das Metallbindungsnetzwerk und das Kunstharzbindungsnetzwerk ein ver¬ flochtenes, zusammenhängendes, doppeltes räumliches Netzwerk bildend ein¬ ander durchdringen und
daß das Schleifkorn und gegebenenfalls der Füllstoff sich innerhalb von minde¬ stens einem der unterschiedlichen Bindemittel und/oder im Phasengrenzbe- reich zwischen den unterschiedlichen Bindemitteln befindet.
Schleifwerkzeug nach Anspruch 1 , gekennzeichnet dadurch, daß das Kunst¬ harzbindungsnetzwerk aus einem Kunststoff aus der Gruppe der Hochtempera¬ tur-Thermoplaste wie Polyamidimide, Polyetheretherketone, Polyarylsulfone, Liquidcrystal polymere, Polyphenylensulfide, Silikonharze, Polyimide besteht und das Metallbindungsnetzwerk aus einem bereits bei Temperaturen oberhalb von 300°C drucksinterfähigen Metall bzw. einer Legierung aus mindestens zwei Metallen aus der an sich bekannten Gruppe von Bindungsmetallen wie Silber, Kupfer, Aluminium, Zinn, Zink, Cadmium, Blei, Antimon, Wismut besteht.
3. Schleifwerkzeug nach Anspruch 1 , gekennzeichnet dadurch, daß das Kunst¬ harzbindungsnetzwerk aus einem hochtemperaturbeständigen, vernetzenden (aushärtbaren) Drucksinterpolymer aus der Gruppe der Polyimide und das Me¬ tallbindungsnetzwerk aus einem bereits bei Temperaturen oberhalb von 400°C drucksinterfähigen Metall aus der an sich bekannten Gruppe von Bindungsme¬ tallen wie Silber, Kupfer, Aluminium, Zinn, Zink bzw. einer Legierung aus min¬ destens zwei dieser Metalle gebildet ist.
4. Schleifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Metallbindungsnetzwerk aus einer Bronze mit 50 bis 98 Gewichtspro¬ zent Kupfer und 50 bis 2 Gewichtsprozent Zinn besteht.
5. Schleifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Metallbindungsnetzwerk aus Sprödbronze mit 38-64 Gewichtsprozent Kupfer und 36-62 Gewichtsprozent Zinn besteht.
Schleifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 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.
7. Schleifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, 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.
Verfahren zur Herstellung eines Hochleistungsschleifkorn und gegebenenfalls Füllstoff in einer Bindung enthaltenden Schleifkörpers eines Schleifwerkzeugs nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: A) Trockenmischen von mindestens einem metallischen Bindungspulver 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 Befeuchtungsmittel zu einem Grün¬ ling;
C) Gemeinsames Drucksintern des metallischen Bindemittels und des Kunst¬ harz-Bindemittels des Grünlings bei einer Sintertemperatur von mindestens 10°C unterhalb der Degradationstemperatur des Kunstharzbindemittels;
D) Versintern des Kunstharz-Bindemittels und des metallischen Bindemittels zu je einem zusammenhängenden, miteinander verflochtenen, räumlichen Netzwerk, wobei die Schleifkörner und die gegebenenfalls vorhandenen Füllstoff partikel innerhalb mindestens eines Netzwerkes, jedoch vorzugs¬ weise innerhalb beider Netzwerke und/oder im Bereich der Phasengrenze zwischen beiden Netzwerken eingebunden werden.
9. Verfahren zur Herstellung eines Schleifkörpers nach Anspruch 8, gekennzeich¬ net durch gemeinsames Drucksintern eines Hochtemperatur-Thermoplastes aus der Gruppe der Polyamidimide, Polyetheretherketone, Polyarylsulfone, Li- quidcrystal polymere, Polyphenylensulfide, Silikonharze, Polyimide und einer Legierung aus mindestens zwei Metallen aus der Gruppe von Cu, Sn, Zn, Ag, Pb, AI, Bi bei Temperaturen von 300°C bis 10°C unterhalb der Degradations¬ temperatur des verwendeten Kunstharzes und bei einem Druck von 5000 bis 30000 Newton pro Quadratzentimeter (N cm"2).
10. Verfahren zur Herstellung eines Schleifkörpers nach Anspruch 8, gekennzeich¬ net durch gemeinsames Drucksintern eines vernetzenden (aushärtbaren) Drucksinterpolymers aus der Gruppe der Polyimide und einer Legierung aus mindestens zwei Metallen aus der Gruppe von Kupfer, Zinn, Zink, Silber, Alu¬ minium bei einer Temperatur von 400°C bis 10°C unterhalb der Degradations¬ temperatur des verwendeten Kunstharzes und einem Druck von 5000 bis 30000 Newton pro Quadratzentimeter (N cm"2).
11. Verfahren zur Herstellung eines Schleifkörpers nach Anspruch 10, gekenn¬ zeichnet durch chemische Aushärtung des beim gemeinsamen Drucksintern gebildeten Polyimid-Netzwerkes bei Temperaturen bis 400°C und einer Dauer bis 24 Stunden in der drucklosen Sinterpreßform.
GEÄNDERTE ANSPRÜCHE
Lbeim Internationalen Büro am 23, Juni 1997 (23.06.97) eingegangen, ursprüngliche Ansprüche 9 and 10 geändert; slle weiteren Ansprüche unverändert (2 Seiten)]
(Fortsetzung von Seite 10, Anspruch 8)
A) Trockenmischen von mindestens einem metallischen Bindungspuiver 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 Befeuchtungsmittel zu einem Grün¬ ling;
C) Gemeinsames Drucksintern des metallischen Bindemittels und des Kunst¬ harz-Bindemittels des Grünlings bei einer Sintertemperatur von mindestens 10°C unterhalb der Degradationstemperatur des Kunstharzbindemittels;
D) Vereintem des Kunstharz-Bindemittels und des metallischen Bindemittels zu je einem zusammenhängenden, miteinander verflochtenen, räumlichen Netzwerk, wobei die Schieifkörner und die gegebenenfalls vorhandenen Füllstoff partikel innerhalb mindestens eines Netzwerkes, jedoch vorzugs¬ weise innerhalb beider Netzwerke und/oder im Bereich der Phasengrenze zwischen beiden Netzwerken eingebunden werden.
9. Verfahren zur Herstellung eines Schleifkörpβrs nach Anspruch 8, gekennzeich¬ net durch gemeinsames Drucksintem eines Hochtemperatur-Thermoplastes aus der Gruppe der Polyamidimide, Polyetheretherketone, Polyarylsulfone, Li- quidcrystal polymere, Polyphenylensulfide, Silikonharze, Polyimide und einer Legierung aus mindestens zwei Metallen aus der Gruppe von Cu, Sn, Zn, Ag, Pb, AI, Bi in einem Temperaturbereich beginnend bei 300°C und endend 10°C unterhalb der Degradationstemperatur des verwendeten Hochtemperaturther- moplasts und bei einem Druck von 5000 bis 30000 Newton pro Quadratzenti¬ meter (N cm"2). 10. Verfahren zur Herstellung eines Schleifköφers nach Anspruch 8, gekennzeich¬ net durch gemeinsames Drucksintern eines vernetzenden (aushärtbaren) Drucksinterpolymers aus der Gruppe der Polyimide und einer Legierung aus mindestens zwei Metallen aus der Gruppe von Kupfer, Zinn, Zink, Silber, Alu¬ minium 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).
11. Verfahren zur Herstellung eines Schleifkörpers nach Anspruch 10, gekenn¬ zeichnet durch chemische Aushärtung des beim gemeinsamen Drucksintern gebildeten Polyimid-Netzwerkes bei Temperaturen bis 400°C und einer Dauer bis 24 Stunden in der drucklosen Sinterpreßform.
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