DE2509781A1

DE2509781A1 - Verfahren zur schleifmittelherstellung

Info

Publication number: DE2509781A1
Application number: DE19752509781
Authority: DE
Inventors: Cornelius Phaal
Original assignee: Edenvale Engineering Works Pty Ltd
Current assignee: Edenvale Engineering Works Pty Ltd
Priority date: 1974-03-07
Filing date: 1975-03-06
Publication date: 1975-09-11
Also published as: US4203732A; IE40738B1; IT1033488B; NL7502610A; ES435321A1; BR7501365A; IN143040B; FR2263289B1; IL46744A; JPS5733151B2; JPS50152391A; IE40738L; IL46744A0; FR2263289A1; CA1036370A; CH591313A5; SE401992B; AU7877275A; SE7502482L

Description

Patentanmeldung
EDEWVAIi] ENGINEERING WORKS
(PROPRIETARY) LIMITED
45 Main Street,
Johannesburg, Transvaal,
Republik von Süd-Afrika

Verfahren zur Schleifmittelherstellung.

Schleifwerkzeuge mit einem Schleif- oder Arbeitsbereich, welcher aus in einer Bindernasse fixierten Schleifmittelteilchen besteht, werden in der Industrie in weitem Umfange verwendet. Derartige Werkzeuge sind beispielsweise Schleifscheiben, Schneidwerkzeuge und Bohrer. Hierfür werden die verschiedensten Schleifmittelteilchen verwendet, wie beispielsweise Diamanten, kubisches

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Bornitrid, Aluminiumoxid und Siliziumnitrid, wobei die Art der jeweils verwendeten Schleifmittelteilchen weitgehend von der Art des Arbeitsvorganges und der Art des Werkstückes abhängt. Auch die Bindemasse hängt weitgehend von der Art des Werkzeuges ab, und es kann sich beispielsweise hierbei um Metall, Harz, Gummi oder auch eine glas- oder porzellanartige Masse handeln.

Die in derartigen Werkzeugen verwendeten Schleifmittelteilchen können die verschiedensten Formen haben. Einige dieser Schleifmittelteilchen, insbesondere bei Verwendung von synthetischen Diamanten und kubischem Bornitrid, können eine im wesentlichen nadeiförmige oder säulenförmige Ausbildung haben, d.h. sie können eine Längsachse und eine kurze Querachse aufweisen. So wurden beispielsweise bereits Verfahren vorgeschlagen, welche insbesondere die Herstellung nadeiförmiger Diamantteilchen betreffen. Derartige Verfahren werden beispielsweise in dem US-Patent 3 317 035 und in der südafrikanischen Patentanmeldung 73/7322 beschrieben. Bei dem in der letztgenannten Anmeldung beschriebenen Verfahren wird das für das Wachstum der Diamanten erforderliche Metall-Lösungsmittel durch eine Graphitbüchse hindurchgeleitet, wobei die Temperatur und der Druck auf den für das Wachstum der Diamanten geeigneten Werten gehalten werden.

Es wurde auch bereits vorgeschlagen, nadeiförmige Teilchen in einer Bindemasse mittels eines aufgedrückten Magnetfeldes auszurichten. Bei diesem Verfahren müssen jedoch die Schleifmittelteilchen einen magnetischen Überzug haben und die Bindemasse muß unmagnetisch sein, was den offensichtlichen Nachteil mit sich

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bringt, daß dieses Verfahren nur für derartige Schleifmittelteilchen und derartige Bindemassen einsetzbar ist.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren zur Schleifmittelherstellung zu schaffen, bei welchem diese Nachteile ausgeschaltet sind.

Gekennzeichnet ist ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Schleifmittelherstellung im wesentlichen dadurch, daß aus nadeiförmigen Schleifmittelteilchen und Ausgangsstoffen für eine Bindemasse eine Mischung hergestellt wird und diese Mischung einer derartigen Fließbewegung unterworfen wird, daß die Schleifmittelteilchen sich mit ihren Längsachsen praktisch in Fließrichtung ausrichten, und daß die Ausgangsstoffe der Bindemasse wenigstens teilweise zum Abbinden gebracht werden.

Dabei wird vorzugsweise die Mischung durch einen Kanal mit einer Einschnürung hindurchgeleitet, wodurch eine Beschleunigung der den Kanal durchfließenden Mischung und damit eine Ausrichtung der Schleifmittelteilchen erreicht wird. Die Einschnürung wird vorzugsweise durch eine Verengung des Kanals und insbesondere durch eine Verkleinerung seiner Querschnittsfläche erreicht.

Der Kanal kann auch eine Biegung aufweisen, bei welcher es sich um eine rechtwinklige Biegung handeln kann. Nach einer Besonderheit der Erfindung weist der Kanal eine praktisch rechtwinklige Biegung auf und hat in Strömungsrichtung hinter dieser Biegung einen kleineren Querschnitt.

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Die Fließbewegung durch den Kanal kann durch irgendwelche Druckmittel, beispielsweise durch einen in dem Kanal arbeitenden Kolben, erreicht werden. Die Mischung wird gewöhnlich in Pulverform verwendet, wobei die Ausgangsstoffe für die Bindemasse eine feinere Körnung haben als die Schleifmittelteilchen. So haben beispielsweise bei Metall-Bindemassen das Metallpulver zur Herstellung der Masse im allgemeinen eine Abmessung von weniger als 150/U und die Schleifmittelteilchen eine Weite von 150-350/U. Bei Harzbindemassen haben die pulverförmigen Ausgangsstoffe im allgemeinen eine Abmessung von weniger als 50/u und die Schleifmittelteilchen eine Weite von 100-200 /u. Falls die Pulvermischung nicht leicht fließt, kann auch eine Erwärmung vorgenommen werden, um die Mischung zu plastifizieren oder zu verflüssigen und damit ihre Fließfähigkeit zu verbessern.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich beispielsweise der Kranz einer Schleifscheibe oder ein Segment für einen derartigen Schleifscheibenkranz herstellen und auch beispielsweise der Kranz einer Topfschleifscheibe. Schleifscheiben, insbesondere harzgebundene Schleifscheiben, bestehen aus einer Nabe und einem diese Nabe umgebenden Schleifkranz, welcher aus in einer Bindemasse eingebetteten und fixierten Schleifmittelteilchen besteht.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens können Schleifscheiben im Ganzen hergestellt werden, d.h. der Schleifmittelkranz kann in situ direkt mit der Nabe verbunden werden, oder es können auch ein Schleifmittelkranz oder ein Segment hergestellt werden, welche anschließend mit einer geeigneten Nabe verbunden werden.

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Bei der Herstellung eines Schleifmittelkranzes, wobei die Mischung durch einen Kanal geleitet wird, führt dieser Kanal vorzugsweise in eine den Schleifscheibenkranz begrenzende Höhlung, wobei die Pließrichtung der Mischung praktisch rechtwinklig zur Arbeitsfläche des Schleifscheibenkranzes verläuft.

Bei der Herstellung von Segmenten werden diese vorzugsweise durch eine Öffnung vorgegebener Form extrudiert und dann zu der gewünschten Abmessung und Form zugeschnitten. Ein derartiges Verfahren kann besonders vorteilhaft zur Herstellung von Segmenten für die Kränze von Topfschleifscheiben eingesetzt v/erden. Derartige Segmente können dabei derart hergestellt werden, daß die Längsachsen der Schleifmittelteilchen praktisch rechtwinklig zur Arbeitsfläche des Segmentes ausgerichtet sind.

Wie bereits erwähnt, werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nadeiförmige Schleifmittelteilchen verwendet, d.h. Teilchen mit einer langen Achse (nachstehend als "Längsachse" bezeichnet) und einer quer dazu verlaufenden Kurzen Achse (nachstehend als "Querachse" bezeichnet). Bei Diamanten und kubischem Bornitrid schließt der Ausdruck "nadeiförmig" auch derartige Teilchen ein, welche in der Fachsprache als "flats".bekannt sind. Derartige "flats" haben ein im allgemeinen glattes Aussehen und normalerweise zwei große ebene Flächen, deren Abmessungen beträchtlich größer sind als die Dicke zwischen diesen beiden ebenen Flächen.

Das Verhältnis der Längsachse zur Querachse der- nadeiförmigen Schleifmittelteilchen beträgt vorzugsweise wenigstens J:l. Im

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allgemeinen sind die Längsachse und die Querachse der nadeiförmigen Schleifmittelteilchen eindeutig definiert. Wo dies nicht der Fall ist, wird zur Bestimmung des vorgenannten Verhältnisses jeweils die größte Abmessung der Längs- und der Querachsen verwendet.

Andererseits kann die Mischung auch einige Schleifmittelteilchen enthalten, welche nicht nadeiförmig sind. Vorzugsweise werden als Schleifmittelteilchen diamant- oder kubisches Bornitrid verwendet.

Als Bindemasse wird vorzugsweise ein Harz verwendet, wobei die Schleifmittelteilchen vorzugsweise metallbeschichtet sind. Als Metallbeschichtung wird vorzugsweise Nickel ausgewählt, und zwar in einer Menge von j5O-8o Gew.-% bezogen auf das beschichtete Schleifmittelteilchen.

Man kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren so weit gehen, daß die Ausgangsstoffe für die Bindemasse nur teilweise abbinden, wobei das endgültige Abbinden in einem nachfolgenden Arbeitsgang erfolgt. Alternativ können naturgemäß diese Ausgangsstoffe auch vollständig zu einer fertigen Bindemasse abbinden. Bei Verwendung einer Harz- oder Metall-Bindemasse kann beispielsweise ein noch feuchter Rohling hergestellt werden, welcher anschließend in seine endgültige harte Form gesintert wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger Durchführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die in den beiliegenden Zeichnungen schematisch dargestellten Vorrichtungen zur Durchführung

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des erfindungsgemäßen Verfahrens im einzelnen erläutert; es zeigen:

Figur 1 und 2 eine Vorrichtung zur Herstellung von Segmenten eines Schleifscheibenkranzes, wobei Figur 1 einen Schnitt durch Figur 2 längs der Linie 1-1 und Figur 2 einen Schnitt durch Figur 1 längs der Linie 2-2 zeigt;

Figur 3 einen Schnitt durch eine weitere Vorrichtung zur Herstellung eines Schleifmittels;

Figur 4 eine der Figur 3 sehr ähnliche Vorrichtung im Schnitt, zur Herstellung von Schleifscheiben; und

Figur 5 einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Herstellung einer Schleifscheibe, bei welcher der Schleifscheibenkranz direkt mit der Nabe verbunden ist.

Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus einem Gehäuse 10 mit einem Kanal 12 zur Aufnahme der Mischung aus den Schleifmittelteilchen und den Ausgangsstoffen für die Bindemasse. Dieser Kanal 12 besitzt eine konische Einschnürung 14 und einen kreisbogenförmigen Abschnitt 16 mit einer Austrittsöffnung 18. In dem Kanal 12 ist ein Kolben 20 vorgesehen, welcher nach dem Einfüllen der Mischung in den Kanal diese Mischung unter Druck setzt. Dadurch wird die Mischung durch die Öffnung 18 in Forjn eines kreisbogenförmigen Strangpreßteiles extrudiert.

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Die Fließbewegung und die Extrusion der Mischung bringt die nadeiförmigen Schleifmittelteilchen in derselben zu einer Orientierung in Richtung ihrer Fließbewegung und der Extrusion. Dabei wird diese Orientierung durch die Verengung des Kanals in der Einschnürung 14 und im kreisbogenförmigen Abschnitt 16 unterstützt. Die Form der Austrittsöffnung 18 wird derart ausgewählt und das Strangpreßteil derart zerschnitten, daß sich jeweils ein Segment in der jeweils gewünschten Form ergibt. Insbesondere können auf diese Weise Segmente für den Kranz einer Topfschleifscheibe hergestellt werden, bei denen die Schleifmittelteilchen derart ausgerichtet sind, daß ihre Längsachsen praktisch rechtwinklig zur Arbeitsfläche der Segmente liegen.

Um die Fließfähigkeit der Mischung und/oder die erforderliche Energie für das abschließende Abbinden oder Erhärten des Fertigteiles zu ergeben, kann beispielsweise der kreisbogenförmige Abschnitt 16 erwärmt werden.

Die in Figur 3 dargestellte Vorrichtung besitzt ein kreisringförmiges Gehäuse 22 mit einem Oberteil 24 und einem Unterteil 26. Das Gehäuse besitzt einen Kanal 28 mit einem weiten senkrechten Abschnitt 30, welcher im Anschluß an eine im wesentlichen rechtwinklige Biegung 32 in einen verengten Abschnitt übergeht. Dieser enge Abschnitt 34 steht im Teil 36 mit der Außenluft in Verbindung. Im weiten Abschnitt 30 des Kanals 28 ist ein Kolben 38 vorgesehen, welcher nach dem Einbringen der Mischung aus Schleifmittelteilchen und Ausgangsstoffen für die Bindemasse einen Druck auf diese Mischung ausübt. Im engen Abschnitt 3^ ist ein biegsames Element 40, beispielsweise aus

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Gummi, angeordnet. Der durch den Kolben 38 auf die Mischung ausgeübte Druck reicht aus, um das Element 40 längs des engen Abschnittes weiterzudrücken und die Mischung in diesen Abschnitt hineinzupressen. Bei dieser Fließbewegung der Mischung und insbesondere bei ihrer Fließbewegung in den engen Abschnitt hinein werden die nadeiförmigen Schleifmittelteilchen der Mischung praktisch in Fließrichtung der Mischung ausgerichtet.

Die in Figur 4 dargestellte Vorrichtung, welche der in Figur dargestellten Vorrichtung sehr ähnlich ist und in welcher Kränze für Schielfscheiben hergestellt werden können, besitzt einen schiehtförmigen kreisringförmigen Körper 42, welcher vertikal bewegbar ist und mehrere Aushöhlungen 44· aufweist, deren jede den Kranz einer Schleifscheibe begrenzt. Zur Herstellung eines derartigen Kranzes wird die eine dieser Höhlungen 44 mit dem Ende J>& des engen Abschnittes 34 des Kanals in Übereinstimmung gebracht. Hierbei ist kein biegsames Element vorgesehen und dieses Ende steht naturgemäß auch nicht mit der Außenluft in Verbindung. Die Mischung wird nach ihrem Fluß aus dem weiten Abschnitt in den engen Abschnitt in die den Kranz begrenzende Höhlung 44 gepreßt. Die Außenfläche 46 der Höhlung begrenzt die Arbeitsfläche des Kranzes und somit ist die Richtung der Fließbewegung der Mischung im wesentlichen rechtwinklig zu dieser Fläche. Infolgedessen sind auch die Schleifmittelteilchen im wesentlichen senkrecht zu dieser Fläche ausgerichtet. Nach ausreichender Füllung der Höhlung 44 wird der Ringkörper 42 angehoben oder abgesenkt, um eine leere Höhlung 44 mit dem engen Abschnitt J4 in Übereinstimmung zu bringen. Auf diese Weise lassen sich mit einer Füllung mehrere Schleifscheibenkränze herstellen.

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Die in Figur 5 im Schnitt dargestellte Vorrichtung zur Herstellung einer Schleifscheibe, bei welcher der Kranz direkt mit dem Nabenteil verbunden wird, besitzt einen kreisringförmigen Körper 48 mit einem Oberteil 50 und einem Unterteil 52. Zwischen diesen beiden Teilen 50 und 52 wird die Nabe 54 einer Schleifscheibe angeordnet. Der Körper 48 besitzt einen im wesentlichen T-förmigen Kanal 56. Die Schenkel 58 und 60 dieses Kanals werden bei Herstellung einer Schleifscheibe mit der Mischung aus den Schleifmittelteilchen und den Ausgangsstoffen der Bindemasse gefüllt und es v/erden Kolben 62 in diese Schenkel oder kreisringförmigen Teile des Kanals eingesetzt. Um zu verhindern, daß die Mischung sofort in den Abschnitt 66 des Kanals austreten kann, ist ein biegsamer Ring 64 vorgesehen.

Durch Druck auf die Kolben 62 wird ein Druck auf die in den Kanalteilen 58 und 60 befindliche Mischung ausgeübt, wodurch das Kranzteil der Schleifscheibe hergestellt wird. In der Figur zeigt die linke Seite die Kolben vor dem Eindrücken in die Kanalteile 56 und 60 und die rechte Seite der Figur die Kolben nach Abschluß ihrer Druckbewegung. Naturgemäß ist dies lediglich aus Gründen der Erläuterung in der Figur dargestellt, denn in der Praxis bewegen sich alle kreisringförmigen Kolben gleichzeitig, d.h. wie ein einziges Teil. Infolge des Druckes der Kolben 62 fließt die Mischung in den Abschnitt 66 des Kanals, wobei die nadeiförmigen Schleifmittelteilchen dieser Mischung sich praktisch dann in Richtung der Fließbewegung ausrichten. Während dieser Bewegung xvird der biegsame Ring 64 zum Ende 6j des Kanals gepreßt, welches mit der Außenluft in Verbindung steht. Die auf diese Weise zusammengepreßte Mischung verbindet

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sich, wie dies auf der rechten Seite der Figur dargestellt ist, beim Abbinden mit der Nabe 54 und bildet somit den Kranz der
Schleifscheibe. Auch hierbei bildet die Außenkante des Kranzes, d.h. also die am biegsamen Ring 64 anliegende Kante, die Arbeitsfläche der Schleifscheibe, und die nadelförmigen Schleifmittelteilchen richten sich bei ihrer Fließbewegung im wesentlichen
rechtwinklig zu dieser Fläche aus.

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Claims

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Patentansprüche

11 Verfahren zur Schleifmittelherstellung., dadurch gekennzeichnet, daß aus nadeiförmigen Schleifmittelteilchen und Ausgangsstoffen für eine Bindemasse eine Mischung hergestellt wird und diese Mischung einer derartigen Fließbewegung unterworfen wird., daß die Schleifmittelteilchen sich mit ihren Längsachsen praktisch in Fließrichtung ausrichten.;, und daß die Ausgangsstoffe der Bindemasse wenigstens teilweise zum Abbinden gebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung durch einen Kanal (12; 30; 56) mit einer Einschnürung (14, 16; 34) hindurchgeleitet wird.
3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschnürung durch eine Verengung (14, 16) des Kanals (12) erzielt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3> dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (30; 56) eine Biegung (32) aufweist.
5· Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegung im wesentlichen rechtwinklig verläuft.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung einer Fließbewegung durch einen Kanal (30) mit einer im wesentlichen rechtwinkligen Biegung (32) unterworfen wird und

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der Kanal in Strömungsrichtung hinter der Biegung einen kleineren Querschnitt (j54) aufweist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (j50; 56) in eine den Kranz einer Schleifscheibe begrenzende Höhlung (44; 66) führt und die Mischung derart in diese Höhlung geleite¹ wird, daß ihre Fließrichtung praktisch rechtwinklig zur Arbeitsfläche des Schleifscheibenkranzes verläuft.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung durch eine Öffnung (l8) extrudiert wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Extrusionsöffnung (18) derart geformt 1st und das Strangpreßteil derart beschnitten wird, daß es einen Segment für einen Schleifscheibenkranz bildet, wobei die Schleifmittelteilchen praktisch rechtwinklig zur Arbeitsfläche des Segmentes ausgerichtet sind.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Extrusionsöffnung (18) derart geformt ist und das Strangpreßteil derart beschnitten wird, daß es einen Segment für den Kranz einer Topfschleifscheibe bildet, wobei die Schleifmittelteilchen praktisch rechtwinklig zur Arbeitsfläche des Kranzes der Topfschleifscheibe ausgerichtet sind.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Längsachse zur Querachse der Schleifmittelteilchen wenigstens 3:1 ist.

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12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifmittelteilchen aus Diamant oder kubischem Bornitrid bestehen.
13· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemasse aus einem Harz besteht.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-13* dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifmittelteilchen metallbeschichteit sind.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet* daß die Metal!beschichtung aus Nickel besteht.

Patentanwalt.

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