WO2006015563A1 - Grinding disc - Google Patents

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WO2006015563A1
WO2006015563A1 PCT/DE2005/000679 DE2005000679W WO2006015563A1 WO 2006015563 A1 WO2006015563 A1 WO 2006015563A1 DE 2005000679 W DE2005000679 W DE 2005000679W WO 2006015563 A1 WO2006015563 A1 WO 2006015563A1
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WO
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grinding wheel
wheel according
grinding
metal foam
reinforcement
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PCT/DE2005/000679
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Horst Engel
Joachim Laudes
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Novatecs Gmbh
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    • 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
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/04—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
    • B24D3/06—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements
    • B24D3/10—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic metallic or mixture of metals with ceramic materials, e.g. hard metals, "cermets", cements for porous or cellular structure, e.g. for use with diamonds as abrasives
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24D7/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor

Definitions

  • the invention relates to a preferably ceramic or plastic-bonded, provided with a reinforcement grinding wheel whose application is particularly suitable for precision grinding, such. B. for the external cylindrical grinding of steel shafts and Gußwerk ⁇ eugen offers.
  • Abrasive wheels consisting of a grinding mass of abrasive grain, an organic binder and abrasive fillers have long been known. They are manufactured in a wide variety of compositions and dimensions, typically ceramic resin and rubber, to suit a variety of uses such as precision grinding, rough grinding, tool grinding, forming grinding and fine grinding.
  • the rigidity of a disc is the smaller, the larger the diameter and the smaller the thickness of the disc.
  • the grinding wheel shows a greater tendency to flutter / swing, the larger the ratio D to T; the consequences are larger roughness depths of the ground or cut surfaces and - especially in cut-off grinding - not angle-appropriate cuts.
  • the increase in rigidity is possible via an increase in the modulus of elasticity.
  • the grain / resin combination of the abrasive article is specified in terms of abrasive technology, especially with regard to grain type, grain size and resin content, within narrow limits and as a result can not significantly contribute to the desired increase in the modulus of elasticity.
  • Such reinforcements may consist of glass fibers, carbon fibers, heat-resistant organic fibers, monocrystal whiskers, polycrystalline metal whiskers, metal filaments, metal fabrics, ceramic fibers such as boron boron nitride fibers or nonwovens according to the prior art (compare AT 302 842 B, AT 351 964 B, DE 28 29 609 C2, AT 397 781 B, DE 299 22 065 U1).
  • No. 3,121,981 also discloses a grinding wheel which is produced from a plurality of layers of a fiber-reinforced abrasive mass (cf also AT 386 761 B).
  • reinforcements are practically planar structures. This is already predetermined by the fact that the high-strength fibers used, especially the preferred high-strength carbon fibers, due to their strong anisotropic properties with respect to the stress angle to the fiber axis allow no other economically acceptable structuring.
  • the advantageous property values of the carbon fibers in particular can be fully exploited in the direction of the stress only in the case of a unidirectional fiber arrangement.
  • the object of the invention is to eliminate this disadvantage of the prior art.
  • a grinding wheel is to be specified which, due to the design, shuts off or permanently damps the vibrations and vibrations of the disk during operation and thus enables a relatively long service life of the grinding wheel and greater precision of the working method.
  • this object is solved by the features of claim 1;
  • Advantageous embodiments of the invention can be taken from claims 2 to 21.
  • a grinding wheel in principle known for a long time, consisting of the three wesentli chen components abrasive, the bond that holds the abrasive grain in the abrasive body, and the enclosed cavities, and in addition a high-strength reinforcement is designed so that the reinforcement of open-pore metal foam is formed.
  • the shape is disc-like-cylindrical or pot-like.
  • the open-pore metal foam may be formed of any suitable material or metal alloy which allows the production of open-pored metal structure. Preference is given to metals and metal alloys of aluminum; but are also particularly suitable steel or steel alloys and highly abrasive special alloys such. B. cobalt-tungsten alloys.
  • the reinforcement according to the invention advantageously has only a small mass, high hardness and high toughness; Nevertheless, it can be produced comparatively easily, as indicated in DE 10 2004 012 990.8. .
  • the pore size and the proportion of pores in the iVetallstaum is 1 to 6 mm and 10 to 30 ppi; 20 ppi with about 2 nm pore size are preferred.
  • the porosity is about 80 to 90%.
  • the pores of the metal foam may be completely or partially filled with the abrasive grain or the ceramic binders; in any case, these materials have a diameter that is approximately 50% below the pore size of the metal foam to allow it to be shaken into it. According to the invention it is provided that the IVllallschaum fully - as a conventional reinforcement - is enclosed by the abrasive mass; Alternatively, the metal foam may only be covered on the surface, if necessary then only on a selected side, by abrasive material.
  • the geometry of the reinforcement in this case of the three-dimensional foam structure, essentially determines the geometry of the grinding wheel, which, as indicated, has a disk-like cylindrical shape.
  • the armor - seen in cross-section - as a full circle, as a segmented full circle, the spaced segments advantageously each provide a slot for the flow of a cooling medium, or be designed annular.
  • the annular reinforcement which in this embodiment may be partially or wholly support for the grinding mass, is applied to a fully metallic carrier ring.
  • the filling of the metal structure may also consist of plastic, ceramic, metal powder or combinations thereof.
  • the bonding behavior it may be advantageous to galvanically coat the metal foam surface.
  • Fig. 1 in plan view, the reinforcement according to the invention, designed as a circular ring
  • Fig. 2 as a cross-section of a grinding wheel whose reinforcement is pressed from open-cell metal foam with bonded abrasive.
  • the open-pore foam structure 1 consists of an AISi7 alloy having a pore density of 20 ppi.
  • the pores themselves are on average 2 mm in size; its web thickness is 1.0 to 1.2 mm.
  • the abrasive composition 2 comprising abrasive grain and fillers embedded in a phenolic-resin bond is injected as a disordered structure on both sides in the metal foam.

Abstract

The invention relates to a preferably ceramic- or plastic-bonded grinding disc, comprising a reinforcement, the application of which is particularly suitable for precision grinding. The aim of the invention is to exclude or adequately damp vibrations and oscillation of a grinding disc in operation and thus achieve longer service life for the grinding disc and greater precision in the working procedure. Said aim is achieved, whereby the reinforcement of the grinding disc is an open-pored metal foam (1), with a discoid cylindrical or bowl shape and essentially matching the form of the grinding disc. The metal foam (1) can be embedded in the grinding mass or merely surface-coated with grinding mass. Preferably only the outer layers (2) of the three-dimensionally structured reinforcement are pressed with grinding mass to a comparatively low depth, such as to form an unfilled chamber which can be used for the introduction of a cooling medium (3) and/or the evacuation of grinding grit.

Description

Schleifscheibegrinding wheel
[0001] Die Erfindung betrifft eine vorzugsweise keramisch oder kunststoffgebundene, mit einer Armierung versehene Schleifscheibe, deren Anwendung sich besonders für das Präzisionsschleifen, so z. B. für das Außenrundschleifen von Wellen aus Stahl und Gußwerk∑eugen, anbietet.The invention relates to a preferably ceramic or plastic-bonded, provided with a reinforcement grinding wheel whose application is particularly suitable for precision grinding, such. B. for the external cylindrical grinding of steel shafts and GußwerkΣeugen offers.
[0002] Schleifscheiben, bestehend aus einer Schleifmasse aus Schleifkorn, einem organischen Bindemittel und schleifaktiven Füllstoffen sind seit langem bekannt. Sie werden in den verschiedensten Zusammensetzungen und Abmessungen, in der Regel in keramischer Kunstharz- und Gummibiπdung, gefertigt, um der Vielzahl der Verwendungszwecke, wie Präzisionsschleifen, Grobschleifen, Werkzeugschleifen, Formschleifen und Feinschleifen zu entsprechen.Abrasive wheels, consisting of a grinding mass of abrasive grain, an organic binder and abrasive fillers have long been known. They are manufactured in a wide variety of compositions and dimensions, typically ceramic resin and rubber, to suit a variety of uses such as precision grinding, rough grinding, tool grinding, forming grinding and fine grinding.
[0003] Vielfach steht hierbei das Problem, die Scheibendurchmesser D und damit die ausnutzbare Scheibenfläche möglichst groß zu gestalten. Eine solche Scheibe bietet die Möglichkeit, große Querschnitte zu trennen oder - bei anderen Anwendungen - durch lange Standzeiten die Scheibenwechselkosten zu verringern. Zudem sollen namentlich Trennschleifscheiben eine möglichst geringe Scheibendicke T aufweisen, um einerseits die erforderliche Antriebsleistung der Maschine minimieren und ander¬ erseits den Schnittverlust gering halten zu können.In many cases, this is the problem of making the disc diameter D and thus the exploitable disc surface as large as possible. Such a disc offers the possibility to separate large cross sections or - in other applications - by long service life to reduce the disc replacement costs. In addition, in particular cut-off wheels should have the smallest possible disk thickness T, in order to minimize the required drive power of the machine and, secondly, to be able to keep the cutting loss low.
[0004] Demgegenüber wird die Steifigkeit einer Scheibe um so geringer, je größer der Durchmesser und je geringer die Dicke der Scheibe ist. Die Schleifscheibe zeigt eine um so größere Neigung zum Flattern/Schwingen, je größer das Verhältnis D zu T wird; die Folgen sind größere Rauhtiefen der geschliffenen bzw. geschnittenen Flächen und - besonders beim Trennschleifen - nicht winkelgerechte Schnitte.In contrast, the rigidity of a disc is the smaller, the larger the diameter and the smaller the thickness of the disc. The grinding wheel shows a greater tendency to flutter / swing, the larger the ratio D to T; the consequences are larger roughness depths of the ground or cut surfaces and - especially in cut-off grinding - not angle-appropriate cuts.
[0005] Selbstredend ist die Erhöhung der Steifigkeit über eine Steigerung des E-Moduls möglich. Die Korn-Harzkombination des Schleifkörpers ist unter schleif¬ technischen Aspekten, namentlich im Hinblick auf Kornart, Korngröße und Harzan¬ teil, in engen Grenzen vorgegeben und kann infolge dessen zur gewünschten nach¬ haltigen Erhöhung des E-Moduls nicht wesentlich beitragen. Um die Steifigkeit der Schleifscheiben, gepaart mit einer höheren Stabilität, zu verbessern, ist es deshalb seit geraumer Zeit üblich, in den Schleifkörper hochfeste Armierungen einzubringen. Solche Armierungen können nach dem Stand der Technik aus Glasfasern, Carbon¬ fasern, hitzebeständigen organischen Fasern, Einkristallwhiskern, polykristallinen Metallwhiskern, Metallfäden, Metallgewebe, Keramikfasern wie Bor-Bornitridfasern oder Vliesstoffen bestehen (vgl. AT 302 842 B, AT 351 964 B, DE 28 29 609 C2, AT 397 781 B, DE 299 22 065 U1).Of course, the increase in rigidity is possible via an increase in the modulus of elasticity. The grain / resin combination of the abrasive article is specified in terms of abrasive technology, especially with regard to grain type, grain size and resin content, within narrow limits and as a result can not significantly contribute to the desired increase in the modulus of elasticity. To the rigidity of For a long time, it has been customary to introduce high-strength reinforcements into the grinding body, for example, to improve grinding wheels, together with greater stability. Such reinforcements may consist of glass fibers, carbon fibers, heat-resistant organic fibers, monocrystal whiskers, polycrystalline metal whiskers, metal filaments, metal fabrics, ceramic fibers such as boron boron nitride fibers or nonwovens according to the prior art (compare AT 302 842 B, AT 351 964 B, DE 28 29 609 C2, AT 397 781 B, DE 299 22 065 U1).
[0006] So wird bereits 1974 in AT 351 964 B eine Schleifscheibe, bestehend aus Schleifkorn, einem auf Kunstharzbasis aufgebauten, vorzugsweise duroplastischem Bindemittel und vorzugsweise Füllstoff, mit einer in den Schleifkörper eingebetteten hochfesten Faserarmierung vorgeschlagen, die sich dadurch auszeichnet, daß die Armierung mit einem Überzug versehen ist, der auf der Faser gut haftet und mit der Scheibenbindung eine mechanisch ausreichende Verbindung eingeht. Es ist ange- regt, hierbei hochfeste Kohlenstofffäden, deren Oberflächen anoxidiert sind, oder gezogenen Metalldrähten, vorzugsweise aus hochlegiertem C-Stahl, die mit einem Primer versehen sind, zu verwenden. Vordergründiges Ziel dieser Erfindung ist es, mit dieser Schleifscheibenstruktur eine Steigerung der Arbeitsgeschwindigkeit zu erreichen.As early as 1974 in AT 351 964 B a grinding wheel consisting of abrasive grain, a resin-based, preferably thermosetting binder and preferably filler, proposed with an embedded in the abrasive high-strength Faserarmierung, which is characterized in that the reinforcement with a coating which adheres well to the fiber and forms a mechanically sufficient connection with the disc binding. It is recommended to use high-strength carbon filaments whose surfaces are oxidized or drawn metal wires, preferably made of high-alloy C steel, which are provided with a primer. The overriding aim of this invention is to achieve an increase in the operating speed with this grinding wheel structure.
[0007] In US 3,121 ,981 wird zudem eine Schleifscheibe, die aus mehreren Schichten einer faserverstärkten Schleifmasse hergestellt ist (vgl. hierzu auch AT 386 761 B), vorgestellt.No. 3,121,981 also discloses a grinding wheel which is produced from a plurality of layers of a fiber-reinforced abrasive mass (cf also AT 386 761 B).
[0008] Nahezu alle Schriften, die den Stand der Technik kennzeichnen, sind auf die Erhöhung der Produktivität des Schleifprozesses ausgerichtet. Besonders geht es um die Erhöhung der Standzeit der Schleifscheiben bei gleichbleibender Sicherheit, (die durch den sogenannten Sprengwert bemessen wird) die verbesserte Rundaus¬ bildung der Schleifscheiben, um die Gefahr sich lösender Materialstücke vom Rand der Schleifscheibe zu mindern und um die Erhöhung der Abschleifleistung durch schnelleren Spanabtrag infolge verbesserter Kühlung der Schleifkörper.Nearly all fonts that characterize the prior art are aimed at increasing the productivity of the grinding process. It is particularly about increasing the service life of the grinding wheels while maintaining safety, (which is measured by the so-called explosive value) the improved Rundaus¬ education of the grinding wheels to reduce the risk of loosening pieces of material from the edge of the grinding wheel and to increase the Abschleifleistung faster chip removal due to improved cooling of the grinding wheels.
[0009] Hinsichtlich der Kühlung ist in DE 93 00 521 U1 angeregt, den Grundkörper für Schleifscheiben für rotierende oder schwingende Schleifwerkzeuge aus regelmä- ßig im Raum angeordneten, miteinander verbundenen Stegen aufzubauen, so daß eine große Vielzahl von miteinander verbundenen offenen Poren gebildet ist, die für die Kühlung benutzt werden. Damit sollen vordergründig die Vorzüge der keramisch gebundenen Korundwerkzeuge bezüglich der guten Kühlung genutzt werden. Aller- dings hat sich gezeigt, daß ein solcher Aufbau fertigungstechnisch vergleichsweise aufwendig ist, so daß sich der angestrebte Vorteil im Kontext mit den sonstig zu er¬ füllenden Anforderungen verliert.With regard to the cooling in DE 93 00 521 U1 is excited, the main body for grinding wheels for rotating or oscillating grinding tools from regelmä- arranged in the space to build interconnected webs, so that a large plurality of interconnected open pores is formed, which are used for cooling. This ostensibly should make use of the advantages of ceramic-bonded corundum tools with regard to good cooling. However, it has been found that such a construction is comparatively expensive in terms of manufacturing technology, so that the desired advantage is lost in the context of the requirements which are otherwise to be met.
[0010] Neben der Verwendung oben genannter Armierungen gibt es in jüngerer Zeit die Anregung, für Schleifscheiben mit einem metallischen Trägerkörper und einem Schleifring, das Problem der Schwingungsdämpfung durch einen separaten, aus imprägnierten hochfesten Fasern gebildeten Zwischenring, der mit dem Trägerkörper und/oder dem Schleifring verklebt ist, zu lösen.In addition to the use of the above-mentioned reinforcements, there is recently the suggestion for grinding wheels with a metallic carrier body and a slip ring, the problem of vibration damping by a separate, formed from impregnated high-strength fibers intermediate ring with the support body and / or the Slip ring is glued, to solve.
[0011] Hier und bei allen aufgezeigten Armierungen handelt es sich praktisch um flächige Strukturen. Dies ist bereits dadurch vorbestimmt, daß die eingesetzten hochfesten Fasern, besonders die bevorzugten hochfesten Kohlenstofffasern, infolge ihrer stark anisotropen Eigenschaften in Bezug auf den Beanspruchungswinkel zur Faserachse keine andere wirtschaftlich vertretbare Strukturierung zulassen. Hinzu kommt, daß sich die vorteilhaften Eigenschaftswerte gerade der Kohlenstofffasern nur bei einer unidirektionalen Faseranordnung in Richtung der Beanspruchung voll aus-nutzen lassen.Here and in all indicated reinforcements are practically planar structures. This is already predetermined by the fact that the high-strength fibers used, especially the preferred high-strength carbon fibers, due to their strong anisotropic properties with respect to the stress angle to the fiber axis allow no other economically acceptable structuring. In addition, the advantageous property values of the carbon fibers in particular can be fully exploited in the direction of the stress only in the case of a unidirectional fiber arrangement.
[0012] Die im Hinblick auf die angestrebte Schwingungsdämpfung wirkungsvollere dreidimensionale Strukturierung der Armierung einer Schleifscheibe ist also mit den bislang bekannten Lösungen nur bedingt möglich.The more effective in terms of the desired vibration damping three-dimensional structuring of the reinforcement of a grinding wheel is therefore only partially possible with the previously known solutions.
[0013] Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil des Standes der Technik zu beseitigen. Insbesondere soll eine Schleifscheibe angegeben werden, die konstrukti- onsbedingt die Vibrationen und Schwingungen der Scheibe im Betrieb von vornher¬ ein ausschaltet bzw. nachhaltig dämpft und somit kostengünstig höhere Standzeiten der Schleifscheibe und größere Präzisionen des Arbeitsverfahrens ermöglicht. [0014] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst; zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Ansprüchen 2 bis 21 entnommen werden.The object of the invention is to eliminate this disadvantage of the prior art. In particular, a grinding wheel is to be specified which, due to the design, shuts off or permanently damps the vibrations and vibrations of the disk during operation and thus enables a relatively long service life of the grinding wheel and greater precision of the working method. According to the invention, this object is solved by the features of claim 1; Advantageous embodiments of the invention can be taken from claims 2 to 21.
[0015] Nach Maßgabe der Erfindung ist vorgesehen, daß eine Schleifscheibe in grundsätzlich seit langem bekannter Ausführung, bestehend aus den drei wesentli¬ chen Komponenten Schleifmittel, der Bindung, die das Schleifkorn im Schleifkörper festhält, und den eingeschlossenen Hohlräumen, und zusätzlich einer hochfesten Armierung so ausgeführt ist, daß die Armierung aus offenporigen Metallschaum aus- gebildet ist. Die Form ist dabei scheibenartig-zylindrisch oder topfartig.In accordance with the invention it is provided that a grinding wheel in principle known for a long time, consisting of the three wesentli chen components abrasive, the bond that holds the abrasive grain in the abrasive body, and the enclosed cavities, and in addition a high-strength reinforcement is designed so that the reinforcement of open-pore metal foam is formed. The shape is disc-like-cylindrical or pot-like.
[0016] Es hat sich nämlich in überraschender weise gezeigt, daß diese dreidimen¬ sionale Ausbildung der Armierung gegenüber dem Stand der Technik eine weitaus bessere Dämpfung der Schwingungen, begründet durch die erhöhte Steifigkeit der Schleifscheibe, ermöglicht; verbunden damit ist die vorteilhafte Erhöhung desIt has surprisingly been found that this dreidimen¬ sionale training of the reinforcement over the prior art, a much better damping of the vibrations, due to the increased rigidity of the grinding wheel allows; connected with it is the advantageous increase of
Sprengwertes der Scheibe, gleichfalls infolge der dreidimensionalen Vernetzung des Metallschaums. Mit der erfindungsgemäßen Schleifscheibe kann, verglichen mit einer Schleifscheibe nach dem Stand der Technik, eine um 20 bis 30% höhere Um¬ fangsgeschwindigkeit gefahren werden; ebenso ist ein höherer Vorschub als bei herkömmlichen Scheiben möglich. Zudem zeigen erste praktische Erprobungen zweifelsfrei, daß mit einer Schleifscheibe nach der Erfindung die Präzision des Schleifprozesses nachhaltig verbessert werden kann.Blasting of the disc, also due to the three-dimensional cross-linking of the metal foam. With the grinding wheel according to the invention, a circumferential speed 20 to 30% higher than that of a grinding wheel according to the prior art can be used; as well as a higher feed than conventional discs is possible. In addition, first practical tests show beyond any doubt that with a grinding wheel according to the invention, the precision of the grinding process can be sustainably improved.
[0017] Der offenporige Metallschaum kann aus jedem geeigneten Material oder jeder geeigneten Metalllegierung gebildet sein, die die Herstellung offenporiger Metall- strukturierung zuläßt. Bevorzugt sind Metalle und Metalllegierungen aus Aluminium; besonders geeignet sind aber auch Stahl oder Stahl-Legierungen sowie hoch- abrasive Sonderlegierungen wie z. B. Cobalt-Wolfram-Legierungen.The open-pore metal foam may be formed of any suitable material or metal alloy which allows the production of open-pored metal structure. Preference is given to metals and metal alloys of aluminum; but are also particularly suitable steel or steel alloys and highly abrasive special alloys such. B. cobalt-tungsten alloys.
[0018] Die erfindungsgemäße Armierung besitzt vorteilhafterweise nur eine geringe Masse, eine hohe Härte und eine hohe Zähigkeit; trotzdem läßt sie sich - wie in DE 10 2004 012 990.8 angegeben - vergleichsweise einfach herstellen. , The reinforcement according to the invention advantageously has only a small mass, high hardness and high toughness; Nevertheless, it can be produced comparatively easily, as indicated in DE 10 2004 012 990.8. .
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[0019] Die Porengröße sowie der Anteil der Poren in dem iVletallschaum beträgt 1 bis 6 mm bzw. 10 bis 30 ppi; bevorzugt sind 20 ppi mit circa 2 rnm Porengröße. Der Porenanteil beträgt circa 80 bis 90 %.The pore size and the proportion of pores in the iVetallstaum is 1 to 6 mm and 10 to 30 ppi; 20 ppi with about 2 nm pore size are preferred. The porosity is about 80 to 90%.
[0020] Die Poren des Metallschaums können vollständig oder teilweise mit dem Schleifkorn bzw. dem keramischen Bindemitteln ausgefüllt sein; in jedem Fall haben diese Materialien einen Durchmesser, der circa 50% unter der Porengröße des Metallschaums liegt, um ein Einrütteln in diesen zu ermöglichen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der IVletallschaum vollumfänglich - wie eine konventionelle Armierung - von der Schleifmasse umschlossen ist; alternativ kann der Metall¬ schaum auch nur oberflächig, ggf. dann auch nur auf einer ausgewählten Seite, von Schleifmasse bedeckt sein.The pores of the metal foam may be completely or partially filled with the abrasive grain or the ceramic binders; in any case, these materials have a diameter that is approximately 50% below the pore size of the metal foam to allow it to be shaken into it. According to the invention it is provided that the IVllallschaum fully - as a conventional reinforcement - is enclosed by the abrasive mass; Alternatively, the metal foam may only be covered on the surface, if necessary then only on a selected side, by abrasive material.
[0021] Erfindungsgemäß bestimmt die Geometrie der Armierung, hier also der drei- dimensionalen Schaumstruktur, im wesentlichen die Geometrie der Schleifscheibe, die wie angegeben eine scheibenartig-zylindrische Form aufweist. Aufgrund der vor¬ teilhaften Eigenschaften der neuartigen Armierung, die den Grundkörper der Schleif¬ scheibe darstellt, bestimmen folglich deren werkstoffseitige Vorzüge direkt und in bislang unbekanntem Ausmaß die Kennwerte der Schleifscheibe. Hierbei kann die Armierung - im Querschnitt gesehen - als Vollkreis, als segmentierter Vollkreis, dessen beabstandete Segmente vorteilhafterweise je einen Schlitz für das Fließen eines Kühlmediums bereitstellen, oder ringförmig ausgeführt sein. Bei letzterem ist erfindungsgemäß angeregt, daß die kreisringförmige Armierung, die auch bei dieser Ausführung partiell oder gänzlich Träger der Schleifmasse sein kann, auf einem vollmetallischen Trägerring aufgebracht ist.According to the invention, the geometry of the reinforcement, in this case of the three-dimensional foam structure, essentially determines the geometry of the grinding wheel, which, as indicated, has a disk-like cylindrical shape. As a result of the advantageous properties of the novel reinforcement, which represents the main body of the grinding wheel, its material-side advantages determine directly and to a hitherto unknown extent the characteristics of the grinding wheel. Here, the armor - seen in cross-section - as a full circle, as a segmented full circle, the spaced segments advantageously each provide a slot for the flow of a cooling medium, or be designed annular. In the latter, according to the invention, it is suggested that the annular reinforcement, which in this embodiment may be partially or wholly support for the grinding mass, is applied to a fully metallic carrier ring.
[0022] Die Füllung der Metallstruktur kann dem Wesen der Erfindung folgend auch aus Kunststoff, Keramik, Metallpulver oder Kombinationen daraus bestehen. Für das Bindungsverhalten kann es vorteilhaft sein, die Metallschaumoberfläche galvanisch zu beschichten.The filling of the metal structure, the essence of the invention may also consist of plastic, ceramic, metal powder or combinations thereof. For the bonding behavior, it may be advantageous to galvanically coat the metal foam surface.
[0023] Des weiteren ist vorgesehen, nur die Außenlagen der dreidimensional struktu¬ rierten Armierung mit Kunstharz zu verpressen und damit einen Hohlraum in der Gitterstruktur zu schaffen, in dem ein Kühlmedium fließen kann. Dieser Hohlraum kann aber auch zum Absaugen des Schleifabriebes genutzt werden.Furthermore, it is provided that only the outer layers of the three-dimensionally struc tured reinforcement are pressed with synthetic resin and thus a cavity in the To create a grid structure in which a cooling medium can flow. However, this cavity can also be used for sucking off the abrasive wear.
[0024] Die Vorteile der erfindungsgemäßen Schleifscheibe sind - neben den bereits oben angeführten hauptsächlichen Vorzügen, wie nachhaltige Schwingungsdämp¬ fung und verbesserte Berstsicherheit -:The advantages of the grinding wheel according to the invention are - in addition to the main advantages already mentioned above, such as sustained vibration damping and improved bursting safety:
- höhere Produktivität und größere Standzeiten bei deutlich verbesserter Schleifqualität infolge der Entkoppelung der Schwingungen zwischen Werk- stück und Scheibe sowie Scheibe und Antriebsspindel;- Higher productivity and longer service life with significantly improved grinding quality due to the decoupling of vibrations between workpiece and disc as well as disc and drive spindle;
- Schonung der bewegten Maschinenteile und leichtere Handhabung aufgrund der geringen Masse der Schleifscheibe;- Protection of the moving machine parts and easier handling due to the low mass of the grinding wheel;
- Senkung der Spindeltemperatur der eingesetzten Schleifmaschinen, ebenfalls aufgrund der geringen Masse der Schleifscheibe und der wärmeableitenden Kornanbindung über den Metallschaum.- Reduction of the spindle temperature of the grinding machines used, also due to the low mass of the grinding wheel and the heat-dissipating grain connection via the metal foam.
[0025] Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele weiter erläutert. Hierzu zeigenThe invention will be further explained with reference to two embodiments. Show this
Fig. 1 in Draufsicht die erfindungsgemäße Armierung, ausgeführt als KreisringFig. 1 in plan view, the reinforcement according to the invention, designed as a circular ring
Fig. 2 als Querschnitt eine Schleifscheibe, deren Armierung aus offenporigem Metallschaum mit gebundenem Schleifmittel verpreßt ist.Fig. 2 as a cross-section of a grinding wheel whose reinforcement is pressed from open-cell metal foam with bonded abrasive.
[0026] Beispielhaft besteht die offenporige Schaumstruktur 1 aus einer AISi7- Legierung mit einer Porendichte von 20 ppi. Die Poren selbst sind durchschnittlich 2 mm groß; ihre Stegdicke beträgt 1,0 bis 1,2 mm. Die Schleifmasse 2, umfassend Schleifkorn und Füllstoffe, die in eine Phenol-Harz-Bindung eingebettet sind, wird als ungeordnete Struktur beidseitig in dem Metallschaum eingepreßt.By way of example, the open-pore foam structure 1 consists of an AISi7 alloy having a pore density of 20 ppi. The pores themselves are on average 2 mm in size; its web thickness is 1.0 to 1.2 mm. The abrasive composition 2 comprising abrasive grain and fillers embedded in a phenolic-resin bond is injected as a disordered structure on both sides in the metal foam.
[0027] Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist es vorteilhaft, die Schleifmasse 2 nur partiell einzubringen, um den so entstehenden unausgefüllten Raum, also den puren Metall¬ schaum 1, für Kühlzwecke durch zielgerichtete Zufuhr von einem Kühlmedium 3 und/oder Abführung des Schleifabriebes zu nutzen. [0028] Überdies ist die Abführung der Wärme, die durch die zugeführte mechanische Energie beim Schleifpro∑eß entsteht, durch die gute wärmeableitende Kornanbin- dung über den Metallschaum von vornherein im Vergleich zum Stand der Technik vorteilhaft gelöst; thermische Spannungen und Gefügeänderungen im Werkstück werden damit wesentlich verringert. As can be seen from FIG. 2, it is advantageous to introduce the grinding compound 2 only partially in order to obtain the resulting unfilled space, ie the pure metal foam 1, for cooling purposes by targeted supply of a cooling medium 3 and / or removal of the Use abrasive abrasives. Moreover, the dissipation of the heat, which results from the mechanical energy supplied during the grinding process, is advantageously solved from the outset in comparison to the prior art by virtue of the good heat-dissipating grain attachment via the metal foam. thermal stresses and structural changes in the workpiece are thus significantly reduced.

Claims

Patentansprüche claims
1. Schleifscheibe in grundsätzlich bekannter Ausführung, bestehend aus Schleif- körn, einem Bindemittel, vorzugsweise Füllstoff und einer Armierung, dadurch gekennzeichnet, daß die Armierung offenporiger Metallschaum (1) ist.1. grinding wheel in a basically known embodiment, consisting of abrasive grains, a binder, preferably a filler and a reinforcement, characterized in that the reinforcement is open-pore metal foam (1).
2. Schleifscheibe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß sie eine scheibenartig-zylindrische Form aufweist.2. Grinding wheel according to claim 1, characterized in that it has a disk-like cylindrical shape.
3. Schleifscheibe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß sie eine topf¬ artige Form aufweist.3. Grinding wheel according to claim 1, characterized in that it has a pot-like shape.
4. Schleifscheibe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Metall- schäum (1) aus Aluminium oder Aluminium-Legierungen besteht.4. Grinding wheel according to claim 1, characterized in that the metal foam (1) consists of aluminum or aluminum alloys.
5. Schleifscheibe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Metall¬ schaum (1) aus Stahl oder Stahl-Legierungen besteht.5. Grinding wheel according to claim 1, characterized in that the metal foam (1) consists of steel or steel alloys.
6. Schleifscheibe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Metall¬ schaum (1) aus hochabrasiven Sonderlegierungen besteht.6. Grinding wheel according to claim 1, characterized in that the metal foam (1) consists of highly abrasive special alloys.
7. Schleifscheibe nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschaum (1) aus einer Cobalt-Wolfram-Legierung besteht.7. Grinding wheel according to claim 1 and 6, characterized in that the metal foam (1) consists of a cobalt-tungsten alloy.
8. Schleifscheibe nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Poren im Metallschaum (1) 80 bis 90% beträgt.8. Grinding wheel according to claim 1 to 7, characterized in that the proportion of pores in the metal foam (1) is 80 to 90%.
9. Schleifscheibe nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Porengröße des Metallschaums (1) 1 bis 6 mm beträgt.9. Grinding wheel according to claim 1 to 8, characterized in that the pore size of the metal foam (1) is 1 to 6 mm.
10. Schleifscheibe nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Porenanteil 20 ppi mit circa 2 mm Porengröße beträgt. - Q10. Grinding wheel according to claim 1 to 9, characterized in that the pore content is 20 ppi with about 2 mm pore size. - Q
11. Schleifscheibe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Metall¬ schaum (1) in der Schleifmasse, bestehend aus Schleifkorn, Bindemittel und Füll¬ stoff, eingebettet ist.11. Grinding wheel according to claim 1, characterized in that the metal foam (1) in the grinding mass, consisting of abrasive grain, binder and filler, is embedded.
12. Schleifscheibe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Metall- schaum (1) nur oberflächig mit Schleifmasse bedeckt ist.12. Grinding wheel according to claim 1, characterized in that the metal foam (1) is only superficially covered with abrasive material.
13. Schleifscheibe nach Anspruch 1 und 2 sowie 4 bis 12, dadurch gekennzeich¬ net, daß die scheibenartig-zylindrische Armierung aus offenporigem Metallschaum (1) im Querschnitt einen Vollkreis aufweist, der die Geometrie der Schleifscheibe be¬ stimmt.13. Grinding wheel according to claim 1 and 2 and 4 to 12, characterized gekennzeich¬ net, that the disc-like cylindrical reinforcement of open-pored metal foam (1) in cross-section has a full circle, the true be¬ the geometry of the grinding wheel.
14. Schleifscheibe nach Anspruch 1 und 2 sowie 4 bis 12, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Armierung im Querschnitt einen segmentierten Vollkreis aufweist, der die Geometrie der Schleifscheibe bestimmt.14. Grinding wheel according to claim 1 and 2 and 4 to 12, characterized gekennzeich¬ net, that the reinforcement in cross section has a segmented full circle, which determines the geometry of the grinding wheel.
15. Schleifscheibe nach Anspruch 1 und 2 sowie 4 bis 12 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente zueinander beabstandet sind, so daß sich zwischen den Segmenten Kühlschlitze ergeben.15. Grinding wheel according to claim 1 and 2 and 4 to 12 and 14, characterized in that the segments are spaced from each other, so that there are cooling slots between the segments.
16. Schleifscheibe nach Anspruch 1 und 2 sowie 4 bis 12, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Armierung im Querschnitt kreisringförmig ausgebildet ist und so die Außenabmessungen der Schleifscheibe bestimmt.16. Grinding wheel according to claim 1 and 2 and 4 to 12, characterized gekennzeich¬ net, that the reinforcement is annular in cross section and thus determines the outer dimensions of the grinding wheel.
17. Schleifscheibe nach Anspruch 1 und 2 sowie 4 bis 12 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die kreisringförmige Armierung auf einen Trägerring aus Metall, Kunststoff oder Keramik, mit dem die Schleifscheibe fixiert wird, aufgebracht ist.17. Grinding wheel according to claim 1 and 2 and 4 to 12 and 16, characterized in that the annular reinforcement on a support ring made of metal, plastic or ceramic, with which the grinding wheel is fixed, is applied.
18. Schleifscheibe nach Anspruch 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff aus Kunststoff, Keramik, Metallpulver oder Kombinationen daraus besteht.18. Grinding wheel according to claim 1 to 17, characterized in that the filler consists of plastic, ceramic, metal powder or combinations thereof.
19. Schleifscheibe nach Anspruch 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschaumoberfläche galvanisch beschichtet ist. 19. Grinding wheel according to claim 1 to 18, characterized in that the metal foam surface is galvanically coated.
20. Schleifscheibe nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß nur die Außenlagen (2) der dreidimensionalen Strukturierung in vergleichsweiser geringer Tiefe mit Schleifmasse verpreßt sind.20. Grinding wheel according to claim 1 to 19, characterized in that only the outer layers (2) of the three-dimensional structuring in comparatively shallow depth are pressed with abrasive material.
21. Schleifscheibe nach Anspruch 1 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Außenlagen (2) gebildete Innenraum für das Fließen eines Kühlmedi¬ ums (3) und/oder für das Absaugen des Schleifabriebes genutzt wird. 21. Grinding wheel according to claim 1 and 20, characterized in that the space formed by the outer layers (2) is used for the flow of a Kühlmedi¬ ums (3) and / or for the suction of abrasive abrasion.
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