DE69928362T2

DE69928362T2 - Trägerstruktur für doppelseitiges Schleifwerkzeug und desgleichen und Verfahren zum Zusammenbau desselben

Info

Publication number: DE69928362T2
Application number: DE1999628362
Authority: DE
Inventors: Stanley A. Franklin Watson; David G. Wellesley Hills Powell
Original assignee: Vogel Capital Inc
Current assignee: Vogel Capital Inc
Priority date: 1998-12-15
Filing date: 1999-12-15
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2019-12-16
Also published as: JP2000176843A; US20030091810A1; EP1010495A3; US6528141B1; EP1010495A2; EP1010495B1; DE69928362D1

Description

Hintergrund der Erfindung
Dies ist eine teilweise Fortführung der Seriennummer 09/374 339, eingereicht am 13. August 1999, die eine teilweise Fortführung der Seriennummer 09/212 113, eingereicht am 15. Dezember 1998, ist.
Diese Erfindung betrifft ein Schleifwerkzeug und insbesondere ein Schleifwerkzeug mit zwei mit einem Kern verbundenen Schleifseiten, das in US-A-4 674 237 beschrieben wird, die als nächster Stand der Technik anzusehen ist.
Trägerstrukturen, die in verschiedenen industriellen Anwendungen genutzt werden, sind ausgelegt, um die Festigkeit und Steifheit zu maximieren und das Gewicht der Materialien, die Produktionskosten und die Schwierigkeiten von Herstellung und Zusammenbau zu minimieren. Eine solche Trägerstruktur kann ein Schleifwerkzeug sein, das zum Schärfen, Schleifen, Feinschleifen, Polieren oder Entgraten eines Werkstücks oder eines Substrats aus hartem Material, z. B. einem Messer, verwendet wird. Ein solches Schleifwerkzeug kann eine Oberfläche haben, die mit einer Schleifkörnung wie Diamantteilchen beschichtet ist. Ein Schleifwerkzeug mit einer Schleiffläche mit Vertiefungen, z. B. einem unterbrochenen Schneidmuster, ist dafür bekannt, dass es beim Entspänen wirksam ist, wenn es auf verschiedene Werkstücke angewandt wird. Schleifwerkzeuge müssen starr und für viele gewerbliche und industrielle Anwendungen dauerhaft sein.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß Anspruch 1 bietet die Erfindung ein Schleifwerkzeug, das eine erste perforierte Lage mit einer Vorderfläche und einer Rückfläche und eine zweite perforierte Lage mit einer Vorderfläche und einer Rückfläche aufweist. Eine erste Schicht aus Schleifkorn ist mit der Vorderfläche der ersten perforierten Lage verbunden, wobei eine zweite Schicht aus Schleifkorn mit der Vorderfläche der zweiten perforierten Lage verbunden ist. Ein Kern besteht aus einem ersten Material, wobei der Kern eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche hat, wobei die Rückfläche der ersten perforierten Lage angrenzend an der ersten Oberfläche des Kerns und die Rückfläche der zweiten perforierten Lage angrenzend an der zweiten Oberfläche des Kerns angeordnet ist, wobei der Kern mit dem ersten perforierten Lage und dem zweiten perforierten Lage durch Ausbilden des Kerns zwischen der ersten perforierten Lage und der zweiten perforierten Lage verbunden ist.
Die Ausführungen der Erfindung können ein oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen. Der Kern kann zwischen der ersten perforierten Lage und der zweiten perforierten Lage durch Spritzgießen, Formgießen oder Laminieren ausgebildet sein. Das erste Material kann ein Kunststoffmaterial aufweisen, das ein glasfaserverstärkter Polycarbonat-Verbundstoff sein kann. Das erste Material kann Harz, Epoxydharz oder zementartiges Material aufweisen.
Die erste und die zweite perforierte Lage können Perforationen haben, die durch Senkbohrung ausgebildet oder angeschrägt sind, so dass ein Teil von jeder dieser Perforationen angrenzend an den Vorderflächen der Lagen breiter ist als ein Teil von jeder der Perforationen angrenzend an den Rückflächen der Lagen. Das erste Material kann in den durch Senkbohrung ausgebildeten oder angeschrägten Perforationen angeordnet sein, um die perforierten Lagen mit dem Kern zu verankern.
Die erste und die zweite perforierte Lage können Perforationen haben, die angeordnet sind, um ein unterbrochenes Schneidmuster zu bilden. Die erste und die zweite perforierte Lage können Perforationen in einem Teil haben, der kleiner ist als die Gesamtheit der Lagen.
Die erste und die zweite Schicht aus Schleifkorn können mit den Vorderflächen der ersten bzw. der zweiten perforierten Lage durch ein Beschichtungsmaterial verbunden sein. Die erste und die zweite Schicht aus Schleifkorn können unterschiedliche Schleifhärtegrade haben.
Das Werkzeug kann eine Feile oder ein Schleifstein sein.
Gemäß Anspruch 22 bietet die Erfindung ein Verfahren zum Zusammenbau eines Schleifwerkzeugs. Es werden eine erste perforierte Lage mit einer Vorderfläche und einer Rückfläche und darin befindlichen Perforationen und eine zweite perforierte Lage mit einer Vorderfläche und einer Rückfläche und darin befindlichen Perforationen bereitgestellt. Die Rückflächen der ersten und der zweiten perforierten Lage sind so ausgerichtet, dass sie voneinander beabstandet und einander zugewandt sind. Zwischen den beabstandeten Rückflächen der ersten und der zweiten perforierten Lage ist ein Kern ausgebildet. Eine erste Schicht aus Schleifkorn ist mit der Vorderfläche der ersten perforierten Lage verbunden, wobei eine zweite Schicht aus Schleifkorn mit der Vorderfläche der zweiten perforierten Lage verbunden ist.
Die Ausführungen der Erfindung können ein oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen. Der Kern kann durch Einspritzen eines ersten Materials zwischen die beabstandeten Rückflächen der ersten und der zweiten perforierten Lage ausgebildet werden, wobei das erste Material aushärtet. Das zwischen die beabstandeten Rückflächen der ersten und der zweiten perforierten Lage eingespritzte erste Material kann in die Perforationen in der ersten und in der zweiten perforierten Lage fließen. Der Kern kann auch durch Formgießen oder Laminieren ausgebildet sein. Der Ausrichtungsschritt kann das Anordnen der ersten und der zweiten perforierten Lage in eine Form umfassen.
Das Verfahren kann außerdem das Schleifen der Vorderflächen der ersten und der zweiten perforierten Lage aufweisen. Das Verbinden der ersten und der zweiten Schicht aus Schleifkorn mit den Vorderflächen der ersten bzw. der zweiten perforierten Lage kann galvanisches Beschichten, Eloxieren oder Hartlöten umfassen.
Entsprechend einem Ausführungsbeispiel bietet die Erfindung ein Schleifwerkzeug, das eine erste perforierte Lage mit einer Vorderfläche und einer Rückfläche und eine zweite perforierte Lage mit einer Vorderfläche und einer Rückfläche aufweist. Eine erste Schicht aus Schleifkorn ist mit der Vorderfläche der ersten perforierten Lage verbunden, wobei eine zweite Schicht aus Schleifkorn mit der Vorderfläche der zweiten perforierten Lage verbunden ist. Ein Kern ist aus einem ersten Material gefertigt, wobei der Kern eine erste Wand mit einer Innenfläche und einer Außenfläche und eine zweite Wand mit einer Innenfläche und einer Außenfläche und mehrere Wände aufweist, von denen jede mit sowohl der Innenfläche der ersten Wand als auch der Innenfläche der zweiten Wand verbunden ist, um die erste Wand von der zweiten Wand zu beabstanden und um mehrere Hohlräume im Kern zu bilden. Die Rückfläche der ersten perforierten Lage ist angrenzend an der Außenfläche der ersten Wand angeordnet, wobei die Rückfläche der zweiten perforierten Lage angrenzend an der Außenfläche der zweiten Wand angeordnet ist. Der Kern ist mit der ersten perforierten Lage und der zweiten perforierten Lage durch Ausbilden des Kerns zwischen der ersten perforierten Lage und der zweiten perforierten Lage verbunden.
Die Ausführungen der Erfindung können außerdem das folgende Merkmal aufweisen. Die mehreren Wände können die mehreren Hohlräume entlang des Randes des Schleifwerkzeugs bilden.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Leichtigkeit und Einfachheit der Anwendung des Spritzgießens, um den Kern für das Schleifwerkzeug zu bilden.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist die Festigkeit, die Dauerhaftigkeit bzw. Haltbarkeit und die Maßstabilität des Schleifwerkzeugs, die die Auswahl aus einem breiten Bereich von Materialien erlauben.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist das hohe Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht des Verbundmaterials, das verwendet wird, um das Schleifwerkzeug zu bilden, im Vergleich mit einem beliebigen der einzelnen Konstruktionsmaterialien.
Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist der Rationalisierungseffekt, der durch die Herstellung eines einzelnen Werkzeugs mit mehreren Schleifflächen erreicht werden kann.
Ein weiterer Vorteil ist die Vielseitigkeit des Schleifwerkzeugs, das wechselnde Formen, Nutzungen und unterschiedliche Härtegrade für jede der Oberflächen haben kann.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung und anhand der Ansprüche deutlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 eine grafische, seitliche Schnittansicht einer Feile, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
2 eine grafische Draufsicht der oberen Fläche der Feile von 1;
3 eine grafische Draufsicht eines anderen Ausführungsbeispiels der oberen Fläche der Feile von 1 und 2, die nur über einen Teil ihrer Schleiffläche perforiert ist;
4A–4C grafische, bruchstückhafte Querschnittsansichten von Verankerungselementen in den Lagen, die verwendet werden, um eine Feile gemäß der vorliegenden Erfindung aufzubauen;
5 eine grafische, seitliche Schnittansicht einer Form zum Aufbau einer Feile gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Zusammenbau eines Schleifwerkzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 eine grafische, seitliche Schnittansicht einer Trägerstruktur, die gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
8 eine grafische, perspektivische Ansicht eines armfernen Werkzeugs, das gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
9 eine grafische, perspektivische Ansicht eines horizontalen Unterteils, das gemäß der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
10 eine grafische, bruchstückhafte Querschnittsansicht von Stehbolzen-Verankerungselementen, die verwendet werden, um eine Feile gemäß der vorliegenden Erfindung aufzubauen;
11 eine grafische, bruchstückhafte Querschnittsansicht einer perforierten Lage, die an einer nicht perforierten Lage hartgelötet wird, die als Verankerungselement beim Aufbau einer Feile gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
12 eine grafische Draufsicht einer Streckmetall-Lage, die beim Aufbau einer Feile gemäß der vorliegenden Erfindung als ein Verankerungselement verwendet werden kann;
13 eine grafische Seitenansicht einer Feile, die entsprechend einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
14 eine grafische Querschnittsansicht der Feile von 13;
15 eine grafische Schnittansicht der Oberseite der Feile von 13 entlang der Ebene A–A, wie sie in 14 angezeigt wird.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Gemäß 7 weist eine Trägerstruktur 300 entsprechend der vorliegenden Erfindung einen Kern 302 auf, der zwischen zwei Lagen bzw. Blechen 304, 306 ausgebildet ist. Die Bildung und die Merkmale der Trägerstruktur 300 werden unten mit Bezug auf die Anwendung der Trägerstruktur in einem Schleifwerkzeug wie einer Handfeile 100 gemäß 1, 2 und 3 beschrieben. Ein solches Schleifwerkzeug kann z. B. auch ein Schleifstein, eine Schleifscheibe oder ein Gleitstein sein.
Ein Schleifwerkzeug entsprechend der vorliegenden Erfindung weist einen zwischen zwei Lagen ausgebildeten Kern mit einer Schleifkörnung auf, die mit den Lagen verbunden ist, um Schleifflächen zu bilden. Die Feile 100 weist einen Kern 110 mit einer ersten Oberfläche 180 und einer zweiten Oberfläche 182 und Lagen 116, 122 auf. Die Lagen 116, 122 haben Vorderflächen 118, 124 bzw. Rückflächen 120, 126. Die Feile 100 kann außerdem einen einstückig mit dem Kern 110 ausgebildeten, seitlichen Vorsprung 130 aufweisen, an dem ein Handgriff 132 oder eine andere Trägerstruktur befestigt werden kann.
Die Lagen 116, 122 sind vorzugsweise aus einem Hartmetall wie Stahl gefertigt, können aber auch aus einem beliebigen Metall, z. B. rostfreiem Stahl oder Aluminium bestehen. Des Weiteren können die Lagen 116, 122 aus einem magnetischen Material bestehen. Abhängig von der Art des Metalls, das verwendet wird, um die Lagen herzustellen, können die Lagen oder das fertige Schleifwerkzeug während der Bearbeitung, d. h. dem Spritzgießen oder Schleifen oder bei der Anwendung magnetisch befestigt werden. Die Lagen 116, 122 können Perforationen, z. B. Rundlöcher 128 enthalten, die sich durch die Lagen 116, 122 erstrecken. Diese Perforationen können eine beliebige Form, z. B. quadratische, kreisförmige oder diamantförmige Löcher haben. Ferner können die Lagen 116, 122 eine beliebige Form haben, z. B. flach, rund, konisch oder gekrümmt.
Gemäß 4A–4C sind die Perforationen vorzugsweise angeschrägte oder durch Senkbohrung ausgebildete Löcher, die die Verankerungselemente bilden, um die Lagen 516a–516c am Kern zu verankern. Die angeschrägten, durch Senkbohrung ausgebildeten Löcher können eine Vielfalt von unterschiedlichen Gestaltungen haben. 4A zeigt ein angeschrägtes Loch 528a im Lage 516a. 4B und 4C zeigen beide abgestufte, durch Senkbohrung ausgebildete Löcher 528b und 528c, wobei das Loch 528c Vorsprünge 550 hat. Andere angeschrägte oder durch Senkbohrung ausgebildete Gestaltungen führen die gleiche Funktion aus. Das wesentliche Merkmal eines solchen angeschrägten oder durch Senkbohrung ausgebildeten Lochs ist es, dass ein gewisser Teil der Perforation, der sich näher an der Vorderfläche der Lage befindet, in einer Ebene parallel zur Lage weiter oder breiter ist, als wenigstens ein gewisser Teil der Perforation, der sich näher an der Rückfläche der Lage befindet.
Ein Muster von Perforationen ist als ein unterbrochenes Schneidmuster bekannt. Wie in 2 veranschaulicht wird, weist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ein unterbrochenes Schneidmuster mit Lagen auf, für die 40% des Oberflächenbereiches für die Perforationen ausgeschnitten wurden. In einem anderen Ausführungsbeispiel enthält nur ein Teil von jedem der Lagen 116, 122 Perforationen, während der Rest keine Perforationen aufweist ( 3). Jeder beliebige Teil der Lagen 116, 122 kann Perforationen enthalten, um ein unterbrochenes Schneidmuster zu bilden, so dass der Großteil des Bereiches von jeder Lage eine durchgehende Oberfläche bildet.
Die Lagen können außerdem mit anderen Arten von Verankerungselementen am Kern verankert sein. Gemäß 10 können solche Verankerungselemente die Form von Metallbolzen 602 haben, die vor dem Ausbilden des Kerns 606 zwischen den Lagen an die Rückflächen 608, 610 der (nicht perforierten) Lagen 604, 605 geschweißt werden. Gemäß 11 können die Verankerungselemente perforierte Metalllagen 620, 622 sein, die an den Rückflächen 608, 610 der (nicht perforierten) Lagen 604, 605 vor dem Ausbilden des Kerns 606 zwischen den Lagen durch Hartlöten befestigt werden. In diesem Fall sind die Perforationen vorzugsweise angeschrägte oder durch Senkbohrung ausgebildete Löcher, wie sie oben mit Bezug auf 4A–4C beschrieben wurden. Alternativ kann gemäß 12 eine Streckmetall-Lage 628, die durch die Anfertigung von Schlitzen in einer Metalllage und dann dem Strecken oder Dehnen derselben ausgebildet wird, an den Rückflächen 608, 610 der (nicht perforierten) Lagen 604, 605 vor dem Ausbilden des Kerns 606 zwischen den Lagen durch Hartlöten befestigt werden. Für die alternativen Verankerungselemente gemäß 10–12 ist es das wesentliche Merkmal, dass der Kern um die Vorsprünge, d. h. die Stehbolzen 602, herum oder in einem Spalt, d. h. den Perforationen in den Lagen 620, 622 oder in den offenen Bereichen in der Streckmetall-Lage 628 ausgebildet sein kann, um den Kern an den Lagen zu verankern.
Die Rückflächen 120, 126 der Lagen 116 bzw. 122 werden mit der ersten und der zweiten Oberfläche 180, 182 des Kerns 110 verbunden, der zwischen den Lagen 116, 122 ausgebildet ist. Der Kern 110 kann durch Spritzgießen, Formgießen oder Laminieren ausgebildet sein. Der Kern 110 ist vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial, vorzugsweise einem glasfaserverstärkten Polycarbonat-Verbundstoff (z. B. 40% glasfaserverstärktes Polycarbonat) gefertigt. Ein solches Verbundmaterial hat ein von Natur aus höheres Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht als jedes der einzelnen Materialien, die verwendet werden, um den Verbundstoff zu bilden. Alternativ kann der Kern aus einem Harz, Epoxydharz oder einem zementartigen Material bestehen. Des Weiteren kann der Kern 110 abhängig von der Form der Lage 116, 122 eine beliebige Form, z. B. flach, rund, konisch oder gekrümmt, haben.
5 zeigt einen Kern 110, der zwischen den perforierten Lagen 116, 122 mittels einer Form 250 ausgebildet ist. Die Form kann Stahlrahmenteile 254, 256 haben, die Magnete 260, 262 enthalten. Die Lagen können im Form-Hohlraum 252 mittels z. B. der Magnete 260, 262 gehalten werden. Die Rückflächen 120, 126 der Lagen 116, 122 werden voneinander beabstandet gehalten, wobei sie im Form-Hohlraum 252 einen Raum schaffen, in dem der Kern ausgebildet wird.
Die Lagen 116, 122 sind mit dem Kern 110 durch Spritzgießen, Formgießen oder Laminieren verbunden. Um zum Beispiel eine Feile 100 zu bilden, kann ein flüssiges oder halb festes Material, z. B. ein erwärmtes Kunststoffmaterial, das den Kern 110 bildet, zwischen die Lagen 116, 122 unter Einspritzdruck gedrückt werden. Während des Spritzgießens fließt das flüssige oder halb feste Material in den Raum, um den Kern zu erzeugen, und fließt in die Perforationslöcher 128 in den Lagen 116, 122. Bei den alternativen Verankerungselementen gemäß 10–12 kann das Material um die Stehbolzen 602 herum oder in die Perforationen in den Lagen 620, 622 oder in die offenen Bereiche der Streckmetall-Lage 628 fließen. Das flüssige oder halb feste Material härtet durch Abkühlen oder Trocknen aus, um den Kern zu bilden. Der Kern 110 ist dann an den Lagen 116, 122 verankert, da das Kernmaterial, das um die Stehbolzen 602 herum oder in die Perforationslöcher 128 oder in die offenen Bereiche der Streckmetall-Lage 628 geflossen ist, einer Abtrennung des Kerns 110 von den Lagen 116, 122 standhält, besonders wenn Perforationenlöcher durch Senkbohrung ausgebildet oder angeschrägt sind, wie oben beschrieben wurde.
Der Kern kann gemäß 1 eine feste Struktur haben. Alternativ kann der Kern Löcher oder ausgehöhlte Teile haben. 13–15 zeigen ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Feile 400, die Lagen 116, 122 mit langen und kurzen Rändern und einen Kern 405 mit Hohlräumen 410a...410c aufweist. Im Ausführungsbeispiel von 13–15 werden die Lagen 116, 122 in parallelen Ebenen gehalten, die in einem Abstand h beabstandet sind. Der Kern 405 weist eine obere Wand 312 und eine untere Wand 314 auf, an denen die Lagen 116 bzw. 122 befestigt sind. Der Kern 405 weist eine Mittelwand 416 auf, die sich zwischen der oberen und der unteren Wand erstreckt, wobei die Mittelwand rechtwinklig zu den Ebenen der Lagen 116, 122 liegt und entlang der Länge 1 des Innenteils der Lagen zwischen den langen Rändern der Lagen verläuft. Der Kern 405 weist außerdem eine Reihe von vertikalen Seitenwänden 420a...420d, 430a...430d auf, die sich zwischen der oberen und der unteren Wand erstrecken und rechtwinklig zur Mittelwand 116 angeordnet sind, wobei sich jede Seitenwand von der Mittelwand zu einem der langen Ränder der Lagen erstreckt. Zusätzlich sind die Seitenwände 420a, 240d, 430a, 430d entlang der kurzen Ränder der Lagen 116, 122 über die Breite w ausgebildet, um die Enden der Lagen zu lagern. Diese Konstruktion ergibt einen Kern mit Hohlräumen 410a...410c und einer ersten Wand und einer zweiten Wand, die voneinander beabstandet sind.
Der Kern der Ausführungsform von 13–15 hat einen dünnwandigen Aufbau, der weniger Material erfordert, um den Kern auszubilden, und zu einem schnelleren Formungszyklus und verringerten inneren Spannungen am Kernmaterial führt. Die Hohlräume stellen außerdem einen Ruheplatz für die Finger eines Anwenders bereit, so dass die Knöchel des Anwenders nicht mit der Oberfläche in Kontakt kommen, auf die das Schleifwerkzeug angewandt wird. Darüber hinaus führt der Aufbau gemäß 13–15 zu einer größeren Steifheit gegenüber anderen dünnwandigen Kernausführungen, da die Steifheit proportional zur zweiten Potenz des Abstands des Kernmaterials zu einer mittleren, neutralen Oberfläche im Inneren des Kerns ist, wie es mit "I"-förmigen Strukturträgern der Fall ist. Die erhöhte Steifheit führt außerdem zu einer verbesserten Maßstabilität und Flachheit der befestigten Lagen 116, 122.
Die Schleifflächen 133, 134 sind an den Vorderflächen 118, 124 der Lagen 116, 122 ausgebildet. Die Schleifflächen 133, 134 können z. B. Schleif-, Feinschleif-, Polier- oder Entgratungsflächen sein und können abhängig von der Form und der Nutzung des Schleifwerkzeugs z. B. flach oder gekrümmt sein.
Die Schleifflächen 133, 134 werden durch Verbinden der Schleifkörnung 136 mit den Vorderflächen 118, 124 der Lagen 116, 122 in anderen Bereichen als den Löchern 128 ausgebildet. Die Schleifkörnung 136 wird nicht mit dem Kernmaterial, z. B. Kunststoff, in den Löchern 128 verbunden. Da sich die Schleifflächen 133, 134 über die Oberfläche der Lagen 116, 122 erstrecken, haben die Vorderflächen 118, 124 der Lagen 116, 122 ein unterbrochenes Schneidmuster, das Aussparungen bereitstellt, in die gefeilte oder entgratete Teilchen oder Späne fallen können, während das Schleifwerkzeug an einem Werkstück verwendet wird. Ein Schleifwerkzeug mit einem unterbrochenen Schneidmuster kann das Werkstück auf Grund des Bereitstellens der Spanabfuhr schneller schneiden oder feilen.
Die Schleifkörnung 136 kann aus Teilchen aus z. B. superschleifenden, monokristallinen Diamanten, polykristallinen Diamanten oder kubischem Bor-Nitrid bestehen. Die Schleifkörnung 136 kann mit den Vorderflächen 118, 124 der Lagen 116, 122 durch stromlose oder galvanische Beschichtung von Nickel oder anderem Beschichtungsmaterial oder Verbindungen oder durch Hartlöten verbunden werden, wenn der Kern aus einem Material besteht, das gegenüber hohen Temperaturen entsprechend widerstandsfähig ist.
Den Schleifflächen 133, 134 kann der gleiche Schleifhärtegrad gegeben werden, indem man die Vorderflächen 118, 124 der Lagen 116, 122 gleichartigen Verfahren unterzieht. Anders dazu können den Schleifflächen 133, 134 unterschiedliche Schleifhärtegrade gegeben werden, indem man unterschiedliche Arten, Größen oder Konzentrationen der Schleifkörnung 136 auf die zwei Vorderflächen 118, 124 der Lagen 116, 122 bindet.
Die Schleifkörnung 136 kann mit den Vorderflächen 118, 124 der Lagen 116, 122 durch galvanische Beschichtung oder Eloxieren von Aluminium, das mit Diamanten vorgeladen wurde, verbunden werden, siehe z. B. US-A-3 287 862, die hier mit Bezug enthalten ist. Die galvanische Beschichtung ist ein übliches Verbindungsverfahren für die meisten Metalle, auf die das Faradaysche Gesetz anwendbar ist. Zum Beispiel sind die mit dem Kern 110 verbundenen Lagen 116, 122 an einer negativen Spannungsquelle angeschlossen und in einer Suspension angeordnet, die positiv geladene Nickel-Ionen und Diamantteilchen enthält. Wenn Diamantteilchen auf die Vorderflächen 118, 124 der Lagen 116, 122 fallen, baut sich um die Teilchen herum Nickel auf, so dass sie festgehalten werden. Damit sind die Diamantteilchen, die mit den Vorderflächen 118, 124 der Lagen 116, 122 verbunden sind, teilweise in einer Schicht aus Nickel eingelassen.
Anders dazu kann die Schleifkörnung 136, wie Diamantteilchen, auf die Vorderflächen 118, 124 der Lagen 116, 122 verstreut werden, wobei dann eine polierte Stahlwalze, die härter ist als die Lagen 116, 122, verwendet werden kann, um die Schleifkörnung in die Vorderflächen 118, 124 der Lagen 116, 122 zu drücken. In diesem Fall können die Lagen 116, 122 zum Beispiel aus Aluminium bestehen.
Anders dazu kann die Schleifkörnung 136 mit den Vorderflächen 118, 124 der Lagen 116, 122 durch Hartlöten verbunden werden. Um zum Beispiel die Diamantteilchen durch Hartlöten zu verbinden, wird ein weiches, haftendes Hartlot-Material oder eine Zwischenlage, z. B. in der Form einer Paste, eines Sprays oder einer dünnen, festen Schicht auf die Vorderflächen 118, 124 der Lagen 116, 122 aufgetragen. Die Zwischenlage besteht z. B. aus einer Legierung aus einem Metall und einem Fließmaterial, das einen Schmelzpunkt hat, der niedriger ist als der Schmelzpunkt der Lagen 116, 122 oder des Kerns 110.
Die Diamantteilchen werden auf die Zwischenlage geschüttet, die viele der Diamantteilchen auf Grund ihrer Haftfähigkeit festhält. Überschüssige Diamantteilchen, die nicht an der Zwischenlage haften, können weggeschüttet werden. Die Lagen 116, 122 werden dann erwärmt, bis die Zwischenlage schmilzt. Bei der Verfestigung werden die Diamantteilchen in der Zwischenlage eingebettet, die ebenfalls fest mit den Vorderflächen 118, 124 der Lagen 116, 122 verbunden ist. Zusätzlich können die Diamantteilchen aus den Löchern 128 in den Lagen 116, 122 herausgehalten werden, indem man ein Auftragen des Zwischenlagen-Materials in den Löchern 128 unterlässt.
6 zeigt ein Verfahren 1000 für den Aufbau der Feile 100. Zuerst werden die Rückflächen 120, 126 der perforierten Lagen 116, 122 gereinigt (Schritt 1002).
Im Schritt 1004 werden die Lagen 116, 122 voneinander beabstandet. Zum Beispiel können die Lagen 116, 122 in einer beabstandeten Ausrichtung in einer Form gehalten werden, wobei die Rückflächen 120, 126 einander zugewandt sind.
Der Kern 110 wird zwischen den Lagen 116, 122 durch Spritzgießen, Formgießen oder Laminieren ausgebildet. Beim Spritzgießen wird flüssiges oder halb festes Kernmaterial in den Raum zwischen den Lagen 116, 122 eingespritzt und fließt in die Perforationslöcher 128 (Schritt 1006). Das Kernmaterial härtet dann aus oder trocknet, um den Kern 110 mit den damit verbundenen Lagen 116, 122 zu bilden (Schritt 1008).
Die Vorderflächen 118, 124 der Lagen 116, 122 können für die Feinebenheit geschliffen oder poliert werden (Schritt 1010). Der Schleifschritt entfernt außerdem jegliches Kernmaterial, das durch die Perforationslöcher 128 geflossen sein kann und auf einer der Vorderflächen 118, 124 der Lagen 116, 122 abgelagert wurde.
Die Schleifkörnung 136 wird dann mit den Vorderflächen 118, 124 der Lagen 116, 122 verbunden, um die Schleifflächen 132, 134 zu bilden (Schritt 1012).
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Lagen 116, 122 mit dem Kern 110 verbunden (Schritte 1006 und 1008), bevor die Schleifflächen 132, 134 gebildet werden (Schritt 1012). Insbesondere die Verwendung eines nicht leitenden Kunststoff-Kernmaterials für den Kern 110 minimiert die verwendete Menge der Körnung 136; d. h. Nickel wird auf dem nicht leitenden Kunststoffkern 110 während des galvanischen Beschichtungsverfahrens nicht abgelagert, so dass sich keine Diamantkörnung 136 am Kern 110 ansammeln wird. Anders dazu können an den Lagen 116, 122 Schleifflächen ausgebildet werden (Schritt 1012), bevor die Lagen 116, 122 mit dem Kern 110 verbunden werden (Schritte 1006 und 1008).
Dieses Verfahren zum Aufbau der Feile 100 kann verwendet werden, um eine beliebige Schleifwerkzeug-Struktur aufzubauen, die die Herstellung eines doppelseitigen Schleifsteins einschließt, aber nicht darauf beschränkt. Ein zwi schen zwei parallelen, perforierten Lagen ausgebildeter Kern hat vorzugsweise symmetrische Querschnitte in Ebenen in drei Dimensionen, d. h. entlang der Längen-, Breiten- und Höhenachsen des Kerns (200, 202 und 204 in 1). Dieser Aufbau führt außerdem zu einem maximalen Abstand der Lagen von der strukturell neutralen Biegeachse. Infolgedessen sind die Verteilung und die Entlastung der Spannungen in jeder Ebene während der aufeinander folgenden Vorgänge mit der Trägerstruktur symmetrisch, benutzt man z. B. die Feile 100 zum Schleifen, ist die Nutzwirkung die gesamte Maßstabilität der Verbundstruktur. Darüber hinaus wird eine Trägerstruktur, die durch Spritzgießen, Formgießen oder Laminieren des Kerns zwischen zwei Lagen gebildet wird, ein richtungsabhängiges Schrumpfen oder Zusammenziehen erzwingen, was dabei hilft, eine Wölbung oder Verformung zu kontrollieren, und weniger Restspannung am Kern erzeugt.
Weitere Ausführungsbeispiele befinden sich im Umfang der folgenden Ansprüche. In einem alternativen Ausführungsbeispiel weist das Schleifwerkzeug mehr als zwei Lagen und damit mehr als zwei Schleifflächen auf. Zum Beispiel berücksichtigt die Verwendung von aus magnetischem Material bestehenden Lagen das magnetische oder Unterdruck-Einspannen für mehrere Anschärfflächen. Solche magnetischen Lagen ermöglichen es, dass mehrere Einheiten gleichzeitig in der Form eines Mosaiks wie für einen Schleifstein verwendet werden können.

Claims

Schleifwerkzeug mit: einer ersten perforierten Lage (116) mit einer Vorderfläche und einer Rückfläche; einer zweiten perforierten Lage (122) mit einer Vorderfläche und einer Rückfläche; einer ersten Schicht (133) aus Schleifkorn (136), die mit der Vorderfläche (118) der ersten perforierten Lage (116) verbunden ist; einer zweiten Schicht (134) aus Schleifkorn (136), die mit der Vorderfläche (124) der zweiten perforierten Lage (122) verbunden ist; und einem Kern (110, 302, 606), der aus einem ersten Material gefertigt ist, wobei der Kern eine erste Oberfläche (180) und eine zweite Oberfläche (182) hat, wobei die Rückfläche (120, 608) der ersten perforierten Lage (116) an der ersten Oberfläche des Kerns (110) angrenzt und die Rückfläche (176, 610) der zweiten perforierten Lage (122) an der zweiten Oberfläche (182) des Kerns (110) angrenzt, wobei der Kern mit der ersten perforierten Lage (116) und der zweiten perforierten Lage (122) durch das Ausbilden des Kerns (110) zwischen der ersten perforierten Lage (116) und der zweiten perforierten Lage (122) verbunden wird.
Schleifwerkzeug nach Anspruch 1, in dem der Kern aus einem ersten Material gefertigt ist, wobei der Kern (110) eine erste Wand mit einer Innenfläche und einer Außenfläche, eine zweite Wand mit einer Innenfläche und einer Außenfläche und mehrere Wände aufweist, die jeweils mit sowohl der Innenfläche der ersten Wand als auch der Innenfläche der zweiten Wand verbunden sind, um die erste Wand von der zweiten Wand zu beabstanden, so dass mehrere Hohlräume (410) im Kern gebildet werden, wobei die Rückfläche der ersten perforierten Lage (116) angrenzend an der Außenfläche der ersten Wand angeordnet ist, und die Rückfläche der zweiten perforierten Lage (122) angrenzend an der Außenfläche der zweiten Wand angeordnet ist, und der Kern mit der ersten perforierten Lage (116) und der zweiten perforierten Lage (122) durch Ausbilden des Kerns zwischen der ersten perforierten Lage (116) und der zweiten perforierten Lage (122) verbunden ist.
Schleifwerkzeug nach Anspruch 2, in dem die mehreren Wände die mehreren Hohlräume (410) entlang des Randes des Schleifwerkzeugs bilden.
Schleifwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem jeder Teil, der an der Vorderfläche der Lage angrenzt, breiter ist als ein Teil der Perforation (128), der an der Rückfläche der Lage angrenzt.
Schleifwerkzeug nach Anspruch 4, in dem die Perforationen (128) angeschrägt sind (528a).
Schleifwerkzeug nach Anspruch 4, in dem die Perforationen (128) durch Senkbohrungen (528b, c) ausgebildet sind.
Schleifwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem die erste und die zweite perforierte Lage (116, 122) Perforationen (128) haben, die so angeordnet sind, dass sie ein unterbrochenes Schneidmuster bilden.
Schleifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, in dem die erste Lage und die zweite Lage (116, 122) Per forationen (128) in einem Teil haben, der kleiner ist als die Gesamtheit der Lagen.
Schleifwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem der Kern (110) durch Spritzgießen ausgebildet wird.
Schleifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, in dem der Kern (110) durch Formgießen ausgebildet wird.
Schleifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, in dem der Kern (110) durch Laminieren ausgebildet wird.
Schleifwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem das erste Material ein Kunststoffmaterial aufweist.
Schleifwerkzeug nach Anspruch 12, in dem das Kunststoffmaterial ein mit Glas verstärkter Polycarbonat-Verbundstoff ist.
Schleifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, in dem das erste Material Harz aufweist.
Schleifwerkzeug nach Anspruch 14, in dem das erste Material Epoxydharz aufweist.
Schleifwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, in dem das erste Material zementartiges Material aufweist.
Schleifwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem die erste und die zweite Schicht (133, 134) aus Schleifkorn (136) mit den Vorderflächen der ersten bzw. der zweiten perforierten Lage durch ein Beschichtungsmaterial verbunden sind.
Schleifwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem die erste und die zweite Schicht (133, 134) aus Schleifkorn unterschiedliche Schleifhärtegrade haben.
Schleifwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem das Werkzeug eine Feile ist.
Schleifwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem das Werkzeug ein Schleifstein ist.
Verfahren zum Zusammenbau eines Schleifwerkzeugs mit: Bereitstellen einer ersten perforierten Lage (116) mit einer Vorderfläche und einer Rückfläche und darin befindlichen Perforationen (128); Bereitstellen einer zweiten perforierten Lage (122) mit einer Vorderfläche und einer Rückfläche und darin befindlichen Perforationen (128); Ausrichten der Rückflächen der ersten und der zweiten perforierten Lage (116, 122), so dass sie voneinander beabstandet und einander zugewandt sind; Ausbilden eines Kerns (110) zwischen den voneinander beabstandeten, hinteren Oberflächen der ersten und der zweiten perforierten Lage (116, 122); Verbinden einer ersten Schicht aus Schleifkorn (133) mit der Vorderfläche der ersten perforierten Lage (116); und Verbinden einer zweiten Schicht aus Schleifkorn (134) mit der Vorderfläche der zweiten perforierten Lage (122).
Verfahren nach Anspruch 21, in dem der Kern (110) durch Einspritzen eines ersten Materials zwischen die beabstandeten Rückflächen der ersten und der zweiten perforierten Lage (116, 122) ausgebildet wird, wobei das erste Material aushärtet.
Verfahren nach Anspruch 22, in dem das zwischen die beabstandeten Rückflächen der ersten und der zweiten perforierten Lage (116, 122) eingespritzte erste Material in die Perforationen in der ersten und in der zweiten perforierten Lage (116, 122) fließt.
Verfahren nach Anspruch 21, in dem der Kern (110) durch Formgießen ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 21, in dem der Kern (110) durch Laminieren ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 21 oder Anspruch 22, in dem der Ausrichtungsschritt das Anordnen der ersten und der zweiten perforierten Lage (116, 122) in eine Form aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 26, das ferner den Schritt des Schleifens der Vorderflächen der ersten und der zweiten perforierten Lage (116, 122) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 27, in dem das Verbinden der ersten und der zweiten Schicht aus Schleifkorn (133, 134) mit den Vorderflächen der ersten bzw. der zweiten perforierten Lage (116, 122) galvanisches Beschichten umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 27, in dem das Verbinden der ersten und der zweiten Schicht aus Schleifkorn (133, 134) mit den Vorderflächen der ersten bzw. der zweiten perforierten Lage (116, 122) Anodisieren umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 27, in dem das Verbinden der ersten und der zweiten Schicht aus Schleifkorn (133, 134) mit den Vorderflächen der ersten bzw. der zweiten perforierten Lage (116, 122) Hartlöten umfasst.