WO2015018627A1 - Abrichtwerkzeug sowie ein verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

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    • B24D18/0072—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for using adhesives for bonding abrasive particles or grinding elements to a support, e.g. by gluing

Definitions

  • the invention relates to a dressing tool which comprises a base body with a working surface and distributed on this work surface arranged hard material grains.
  • Such a tool is disclosed in EP-A-2 535 145.
  • the tool described there is used in particular for dressing grinding wheels or grinding worms for grinding gears and similar components.
  • an adhesive with a defined film thickness is applied to the working surface of the tool to be produced, and then the hard material grains are applied to the working surface provided with the adhesive and permanently remain there as a particle coating after the adhesive has cured.
  • the invention has for its object to provide a dressing tool and a method for its production, in which the main body of the tool occupied with an improved distribution of the hard grains and with it thus an optimization of his work surface is achieved in terms of its cutting action.
  • depressions for receiving the hard material grains are introduced into the base body, the geometry of which is adapted to that of the hard material grains.
  • the particles received in the depressions are individually positioned in this way exactly, namely according to the arrangement or distribution of the depressions on the working surface of the tool.
  • the hard material grains can thus be applied with a defined distribution density by introducing the receiving depressions into the working surface of the tool in a correspondingly distributed manner.
  • a distribution density which is particularly advantageous in practice results from an arrangement of the depressions from which, in the case of the finished tool, a certain spacing of the hard material grains relative to their inner sides takes place in relation to the particle size.
  • the recesses according to the invention are generally dimensioned and designed such that they can each accommodate one hard material grain. However, it is within the scope of the invention also possible to dimension and shape the depressions depending on the particle size and / or shape of the particles so that they can each accommodate more than a single grain.
  • the depressions are introduced into the basic body by drilling in or impressing the same. Since the main body is usually metallic, both manufacturing methods can be applied without great expenditure on equipment. Depending on the nature of the body, however, other manufacturing methods, such as laser-operated methods, are applicable in principle.
  • the invention further provides that the recesses introduced into the base body are filled with a preferably electrically conductive adhesive, wherein the excess adhesive is drawn off via the base body and then the hard material grains are thrown onto the base body. In this way it is ensured that only the particles located in the depressions remain stuck on the working surface of the tool.
  • the invention also provides that the resulting particle coating is then galvanically nickel-plated, wherein the nickel layer is deposited on the adhesive and the hard material grains are enclosed by the nickel bond. They thus remain completely enclosed in the depressions up to a certain grain height, whereby physical and / or chemical bonds, such as, for example, a nickel or solder bond, also support the retention of the particles in the desired direction. It is advantageous in this sense if the depressions in the base body are designed and dimensioned in such a way that a certain orientation of the hard material grains, which are preferably in the form of dodecahedra, is thereby effected.
  • the wells are sized and configured so that they can accommodate hard grains of uniform grain shape and / or grain size.
  • FIG. 1 is a dressing tool with a basic body, simplified and slightly shown in perspective
  • Fig. 2 is a view of a portion of the working surface of the dressing tool of Fig. 1;.
  • FIG. 3 shows a single hard material grain of the work surface according to FIG. 1, shown in perspective
  • Fig. 4 is a plan view of this hard material grain according to Fig. 3
  • FIG. 5 shows a section along the line A-A according to FIG. 4.
  • the dressing tool shown in Fig. 1 is used for dressing the flanks of grinding worms, which are used for example for grinding of correspondingly formed gears.
  • Such dressing tools can have one or more such basic body 2 with a corresponding number of working surfaces 6. These work surfaces can also be provided with special profile shapes and also the dressing tools can be made as a dressing gears.
  • the dressing tool 1 consists of a base body 2 with a cylindrical shaft 3, which is coupled with a rotary drive for driving the rotatable about the axis 4 base body 2.
  • the flanks 5 of the main body form the working surfaces 6 of the tool. For this purpose, they are equipped with a coating of hard grains 7.
  • the hard-material grains 7 embedded by a nickel bond 9 are provided as diamond grains having a grain diameter of, for example, 400 ⁇ and a preferably dodecahedral shape.
  • a grain diameter of, for example, 400 ⁇ and a preferably dodecahedral shape.
  • other grain shapes and sizes as well as other materials such as superabrasive or similar superabrasive materials can be used.
  • recesses 8 are arranged in the base body 2 in a precisely defined manner in a defined manner introduced, the shape and dimensions of which is adapted to the hard material grains 7 so that they can absorb the grains up to a certain grain height approximately form-fitting. Due to their particular configuration, they are also able to give the hard material grains 7 the orientation that is optimal for the function of the tool. Thus, the depth T of the respective depression and also the projecting height H of the grain can be determined, and thus the parameters for an optimum dressing and a maximum service life of the tool can be designed accordingly.
  • the recesses 8 are preferably either drilled, impressed and / or lasered into the main body 2, depending on which material of the normally metal base body 2 is made.
  • the distribution density of the depressions 8 on the working surface 6 of the tool is selected so that in the finished tool the distances between the grains 7 on the inside, for example, about half the grain size D amount, these distances are uniform in the described embodiment both in the horizontal and in the vertical direction ,
  • the recesses 8 with respect to the center axis 4 of the tool outside distributed more densely than inside, so that the finished tool this outside is provided with more hard grains per unit area than inside, as normally the outside grains and thus longer in use than the internal particles.
  • the recesses 8 on the work surfaces 6 of the body After introducing the recesses 8 on the work surfaces 6 of the body they are filled with an electrically conductive adhesive, and the excess adhesive is then removed, for example, with a doctor over the base body 2. Thereafter, the diamond grains 7 are thrown onto the work surface 6, wherein the grains remain adhesive only in the recesses 8 filled with adhesive.
  • the grain distribution over the working surface 6 can be varied in many ways. In this way always results in a well-defined distribution of the grains on the working surface of the tool.
  • the inventive design of the tool thus has the advantage in principle that it ensures a precise positioning of the hard grains on the working surface of the tool which can be precisely determined in advance. By appropriate definition of this size, the tool can be improved so that it is optimal for the particular application.
  • the resulting diamond coating can then be galvanically encapsulated.
  • the adhesive for the diamond grains is selected to be compatible with the chemicals of the subsequent galvanic process. Since the adhesive used is electrically conductive, the nickel layer can be easily deposited on it, so that the diamond grains glued into the recesses are neatly enclosed by the nickel binding. In this way, the sealed edges, and the diamond grains receive better support.
  • the embodiment described above relates to a base body for dressing tools, which are intended in particular for dressing grinding worms.
  • the invention is also readily applicable to other similarly working tools, such as grinding or honing tools.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Abrichtwerkzeug mit einem Grundkörper (2), dessen Arbeitsfläche (6) mit auf dem Grundkörper (2) verteilt angeordneten Hartstoffkörnern (7) belegt ist. Erfindungsgemäss werden in den Grundkörper (2) Vertiefungen (8) zur Aufnahme der Hartstoffkörner (7) eingebracht, wobei diese anschliessend mit einem Klebstoff gefüllt werden, der überschüssige Klebstoff über den Grundkörper (2) abgezogen wird und danach die Hartstoffkörner (7) auf den Grundkörper (2) geschleudert werden, so dass auf der Arbeitsfläche des Werkzeugs nur die in den Vertiefungen (8) befindlichen Körner (7) haftend bleiben. Diese Hartstoffkörner können anschliessend mit einer physikalischen und/oder chemischen Bindung mit dem Grundkörper verbunden werden. Dadurch ist eine vorab genau festlegbare Verteilung der Körner über die Arbeitsfläche des Werkzeugs sichergestellt.

Description

Abrichtwerkzeug sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Abrichtwerkzeug, welches einen Grundkörper mit einer Arbeitsfläche und auf dieser Arbeitsfläche verteilt angeordneten Hartstoffkörnern umfasst.
Ein solches Werkzeug ist in der Druckschrift EP-A-2 535 145 geoffenbart. Das dort beschriebene Werkzeug wird insbesondere zum Abrichten von Schleifscheiben bzw. Schleifschnecken zum Schleifen von Zahnrädern und ähnlichen Bauteilen eingesetzt. Beim Herstellungsverfahren des Werkzeuges wird vorerst ein Klebstoff mit einer definierten Filmdicke auf die Arbeitsfläche des herzustellenden Werkzeuges aufgebracht und anschliessend werden die Hartstoffkörner auf die mit dem Klebstoff versehene Arbeitsfläche aufgetragen und bleiben dort ais Partikelbelag nach der Aushärtung des Klebstoffs dauerhaft verbunden.
Dieses bekannte Verfahren ermöglicht zwar eine schnelle Belegung des Grundkörpers mit den dafür vorgesehenen Partikeln, aber nicht eine einwandfrei gleichmässige Verteilungsdichte der Hartstoffkörner über die Arbeitsfläche des Werkzeugs. Das kann die Qualität der mit dem Werkzeug erzielbaren Schleifwirkung beeinträchtigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abrichtwerkzeug sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, bei dem der Grundkörper des Werkzeugs mit einer verbesserten Verteilung der Hartstoffkörner belegt und mit ihm damit einer Optimierung seiner Arbeitsfläche hinsichtlich seiner Schneidwirkung erzielt wird.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass in den Grundkörper Vertiefungen zur Aufnahme der Hartstoffkörner eingebracht werden, deren Geometrie an die der Hartstoffkörner angepasst ist. Die in den Vertiefungen aufgenommenen Partikel werden auf diese Weise individuell exakt positioniert, nämlich entsprechend der Anordnung bzw. Verteilung der Vertiefungen auf der Arbeitsfläche des Werkzeugs. Die Hartstoffkörner können somit mit einer definierten Verteiiungsdichte aufgebracht werden, indem die sie aufnehmenden Vertiefungen entsprechend verteilt auf die Arbeitsfläche des Werkzeugs eingebracht werden. Eine in der Praxis besonders vorteilhafte Verteilungsdichte ergibt sich durch eine Anordnung der Vertiefungen, aus der beim fertigen Werkzeug eine bestimmte Beabstandung der Hartstoffkörner bezogen auf ihre Innenseiten in Relation zu der Korngrösse erfolgt.
Es kann auch oft vorteilhaft sein, wenn die Vertiefungen, bezogen auf die Mittelachse des Werkzeugs, aussen dichter verteilt als innen eingebracht werden.
Die erfindungsgemässen Vertiefungen werden in der Regel so dimensioniert und ausgestaltet, dass sie jeweils ein Hartstoffkorn aufnehmen können. Es ist jedoch im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Vertiefungen je nach Korngrösse und/oder Formgebung der Partikel so zu dimensionieren und zu gestalten, dass sie jeweils mehr als ein einziges Korn aufnehmen können.
Erfindungsgemäss werden die Vertiefungen in den Grundkörper durch Einbohren oder Einprägen derselben eingebracht. Da der Grundkörper normalerweise metallisch ist, können beide Fertigungsverfahren ohne grossen apparativen Aufwand angewandt werden. Je nach Beschaffenheit des Grundkörpers sind aber prinzipiell auch andere Fertigungsverfahren, wie etwa laserbetriebene Verfahren, anwendbar.
Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass die in den Grundkörper eingebrachten Vertiefungen mit einem vorzugsweise elektrisch leitenden Klebstoff gefüllt werden, wobei der überschüssige Klebstoff über den Grundkörper abgezogen wird und anschliessend die Hartstoffkörner auf den Grundkörper geschleudert werden. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass auf der Arbeitsfläche des Werkzeugs nur die in den Vertiefungen befindlichen Partikel festgeklebt bleiben.
Die Erfindung sieht ebenfalls vor, dass der entstandene Partikelbelag anschliessend galvanisch eingenickelt wird, wobei die Nickelschicht auf dem Kleber abgeschieden wird und die Hartstoffkörner von der Nickel- bindung umschlossen werden. Sie bleiben somit in den Vertiefungen bis zu einer bestimmten Kornhöhe vollkommen eingeschlossen, wobei physikalische und/oder chemische Bindungen, wie zum Beispiel eine Nickeloder Lotbindung, auch den Rückhalt der Partikel in der gewünschten Richtung unterstützt. Es ist in diesem Sinne vorteilhaft, wenn die Vertiefungen im Grundkörper so gestaltet und bemessen sind, dass dadurch eine gewisse Orientierung der vorzugsweise als Dodekaeder ausgebildeten Hartstoffkörner bewirkt wird.
Zweckmässigerweise sind die Vertiefungen so dimensioniert und ausgestaltet, dass sie Hartstoffkörner mit gleichmässiger Kornform und/oder Korngrösse aufnehmen können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Abrichtwerkzeug mit einem Grundkörper, vereinfacht und leicht perspektivisch dargestellt,
Fig. 2 eine Ansicht eines Teilbereichs der Arbeitsfläche des Abrichtwerkzeugs nach Fig. 1 ;.
Fig. 3 ein einzelnes Hartstoffkorn der Arbeitsfläche nach Fig. 1 , perspektivisch dargestellt, Fig. 4 einen Grundriss dieses Hartstoffkorns nach Fig. 3, und
Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie A-A gemäss Fig. 4.
Das in Fig. 1 dargestellte Abrichtwerkzeug dient zum Abrichten der Flanken von Schleifschnecken, die beispielsweise zum Schleifen von entsprechend ausgebildeten Zahnrädern eingesetzt werden. Solche Abrichtwerkzeuge können eine oder mehrere solcher Grundkörper 2 mit einer entsprechenden Anzahl von Arbeitsflächen 6 aufweisen. Diese Arbeitsflächen können auch mit speziellen Profilformen versehen und zudem können die Abrichtwerkzeuge als Abrichtzahnräder hergestellt sein.
Das Abrichtwerkzeug 1 besteht aus einem Grundkörper 2 mit einem zylindrischen Schaft 3, der mit einem Drehantrieb zum Antreiben des um die Achse 4 drehbaren Grundkörpers 2 koppelbar ist. Die Flanken 5 des Grundkörpers bilden die Arbeitsflächen 6 des Werkzeugs. Zu diesem Zweck sind sie mit einem Belag aus Hartstoffkörnern 7 ausgestattet.
Ein Teilbereich des Belags ist in Fig. 2 stark vergrössert dargestellt. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die durch eine Nickelbindung 9 eingebetteten Hartstoffkörner 7 als Diamantkörner mit einem Korndurchmesser von beispielsweise 400 [im und einer vorzugsweise dodekaedrischen Gestalt vorgesehen. Je nach Einsatzbedingungen können aber selbstverständlich auch andere Kornformen und -grossen sowie andere Materialien wie superabrasives oder ähnliche hochabrasive Werkstoffe verwendet werden.
Wie aus Fig. 3 bis Fig. 5 im Detail ersichtlich ist, sind im Grundkörper 2 erfindungsgemäss genau definiert verteilt angeordnete Vertiefungen 8 eingebracht, deren Gestalt und Dimensionen an die der Hartstoffkörner 7 so angepasst ist, dass sie die Körner bis zu einer bestimmten Kornhöhe annähernd formschlüssig aufnehmen können. Sie sind auch aufgrund ihrer besonderen Ausgestaltung in der Lage, den Hartstoffkörnern 7 die Ausrichtung zu geben, die jeweils für die Funktion des Werkzeugs optimal ist. So ist die Tiefe T der jeweiligen Vertiefung und auch die vorstehende Höhe H des Kornes bestimmbar und somit können die Parameter für ein optimales Abrichten und einer maximalen Lebensdauer des Werkzeuges entsprechend ausgelegt werden.
Die Vertiefungen 8 werden in den Grundkörper 2 vorzugsweise entweder eingebohrt, eingeprägt und/oder gelasert, je nachdem aus welchem Material der normalerweise metallene Grundkörper 2 hergestellt ist. Die Verteiiungsdichte der Vertiefungen 8 auf der Arbeitsfläche 6 des Werkzeugs ist so gewählt, dass im fertigen Werkzeug die Abstände zwischen den Körnern 7 innenseitig beispielsweise ungefähr die halbe Korngrösse D betragen, wobei diese Abstände beim beschriebenen Ausführungsbeispiel sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung gleichmässig sind.
Je nach Beschaffenheit der Körner und/oder Arbeitsweise des Werkzeugs ist es selbstverständlich möglich, die Verteilungsdichte der Vertiefungen und somit die des Kornbelags ganzflächig oder auch zonenweise zu variieren. Im letzteren Fall werden die Vertiefungen 8 in Bezug auf die Mittelachse 4 des Werkzeugs aussen dichter verteilt als innen angebracht, damit beim fertigen Werkzeug dieses aussen mit mehr Hartstoffkörnern pro Flächeneinheit als innen versehen ist, da im Normalfall die aussenliegenden Körner zuerst und somit länger in Einsatz sind als die innenliegenden Partikel.
Nach Einbringen der Vertiefungen 8 auf die Arbeitsflächen 6 des Grundkörpers werden sie mit einem elektrisch leitenden Klebstoff gefüllt, und der überschüssige Klebstoff wird anschliessend beispielweise mit einer Rakel über den Grundkörper 2 abgezogen. Danach werden die Diamantkörner 7 auf die Arbeitsfläche 6 geschleudert, wobei die Körner nur in den mit Klebstoff gefüllten Vertiefungen 8 haftend bleiben. Durch eine entsprechende Anordnung der Vertiefungen lässt sich die Kornverteiiung über die Arbeitsfläche 6 in vielfältiger Weise variieren. Auf diese Weise ergibt sich immer eine genau definierte Verteilung der Körner über die Arbeitsfläche des Werkzeugs.
Die erfindungsgemässe Ausbildung des Werkzeugs hat somit grundsätzlich den Vorteil, dass sie eine vorab genau festlegbare Positionierung der Hartstoffkörner auf der Arbeitsfläche des Werkzeugs gewährleistet. Durch entsprechende Festlegung dieser Grösse kann das Werkzeug so verbessert werden, dass es für den jeweiligen Einsatzfall optimal ist.
Der entstehende Diamantbelag kann anschliessend galvanisch eingeni- ckelt werden. In diesem Fall ist der Kleber für die Diamantkörner so gewählt, dass er mit den Chemikalien des nachfolgenden galvanischen Prozesses verträglich ist. Da der verwendete Kleber elektrisch leitend ist, kann die Nickelschicht problemlos auf ihm abgeschieden werden, so dass die in die Vertiefungen eingeklebten Diamantkörner sauber von der Nickeibindung umschlossen werden. Auf diese Weise werden die Vertie- fungsränder abgedichtet, und die Diamantkörner erhalten einen besseren Rückhalt.
Das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel betrifft einen Grundkörper für Abrichtwerkzeuge, die insbesondere zum Abrichten von Schleifschnecken bestimmt sind. Die Erfindung ist wie oben erwähnt aber auch ohne weiteres bei anderen ähnlich arbeitenden Werkzeugen, wie beispielsweise Schleif- oder Honwerkzeugen, anwendbar.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Abrichtwerkzeug, welches einen Grundkörper (2) mit einer Arbeitsfläche (6) und auf dieser Arbeitsfläche verteilt angeordneten Hartstoffkörnern (7) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass
in den Grundkörper (2) eine Anzahl von in Abständen zueinander hergestellten Vertiefungen (8) eingearbeitet sind, in welchen Hartstoffkörner (7) aufgenommen sind.
2. Abrichtwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in den Grundkörper (2) eine bestimmte Anzahl von in definierten Abständen zueinander hergestellten Vertiefungen (8) eingearbeitet sind, in welchen Hartstoffkörner (7) aufgenommen sind.
3. Abrichtwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Geometrie der Vertiefungen (8) an die der Hartstoffkörner (7) ange- passt sind, damit die Hartstoffkörner (7) darin jeweils annähernd formschlüssig gehalten sind.
4. Abrichtwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, dass
die Verteilungsdichte der Vertiefungen (8) auf der Arbeitsfläche (6) des Grundkörpers (2) so festgelegt ist, dass die Abstände zwischen den Hartstoffkörnern (7) annähernd im Verhältnis zu der Korngrösse (D) entsprechen.
5. Abrichtwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, dass
die Vertiefungen (8) in Bezug auf die Mittelachse (4) des Werkzeugs aussen anders als innen verteilt eingebracht sind.
6. Abrichtwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, dass
die Vertiefungen (8) in den Grundkörper (2) eingebohrt, eingeprägt und/oder gelasert sind.
7. Abrichtwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis
6, dadurch gekennzeichnet, dass
die Vertiefungen (8) so dimensioniert sind, dass sie eine gezielte Orientierung der vorzugsweise als Dodekaeder ausgebildeten Hartstoffkörner (7) ermöglichen.
8. Abrichtwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass
die Vertiefungen (8) so dimensioniert sind, dass sie die Verwendung von Hartstoffkörnern (7) mit gleichmässiger Kornform und Korngrösse ermöglichen.
9. Verfahren zur Herstellung eines Abrichtwerkzeuges nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
die Hartstoffkörner (7) auf den Grundkörper (2) aufgeklebt werden, indem die Vertiefungen (8) mit einem vorzugsweise elektrisch leitenden Klebstoff gefüllt werden, wobei der überschüssige Klebstoff mit einem geeigneten Werkzeug über den Grundkörper (2) abgezogen wird und anschliessend die Hartstoffkörner (7) auf den Grundkörper (2) aufgetragen werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Körnerbelag anschliessend mit einer physikalischen und/oder chemischen Bindung, wie zum Beispiel eine Nickel- oder Lotbindung, versehen wird, wobei die Nickelschicht auf dem Kleber abgeschieden wird und somit die Hartstoffkörner (7) komplett von der Nickelbindung (9) umschlossen werden.
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