DE102015115407A1 - Abrichtwerkzeug - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf ein Abrichtwerkzeug (10, 100, 200, 300) umfassend einen Grundkörper (12, 112, 212, 312) mit einem Träger (16, 116, 216, 316), an dem durch eine hartgelötete Verbindung harte Körner (120, 220, 320) wie Körner aus Diamant oder kubischem Bornitrid (CBN) in einer Schicht (18, 118, 218, 318) gebunden sind. Um bei einfacher Herstellbarkeit eine hohe Verschleißfestigkeit und verbesserte Profilhaltigkeit zu erzielen, ist vorgesehen, dass zusätzlich zu den harten Körnern (120, 220, 320) am Träger in der Schicht (18, 118, 218, 318) verteilt einstückige plättchen- oder stabförmige Abrichtelemente (22, 122, 222, 312) aus einem Hartstoffmaterial derart durch eine hartgelötete Metall- und/ oder Keramikverbindung mit dem Träger (16, 116, 216, 316) verbunden sind, dass Dicke der durch die harten Körner (120, 220, 320) gebildeten Schicht gleich Dicke D der Abrichtelemente (22, 122, 222, 312) ist.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Abrichtwerkzeug umfassend einen Grundkörper mit einem Träger, an dem durch eine hartgelötete Verbindung harte Körner wie Körner aus Diamant oder kubischem Bornitrid (CBN) in einer Schicht gebunden sind.
- Mit einem Abrichtwerkzeug kann ein Abrichten oder Abrichtvorgang durchgeführt, das bzw. der beim Herstellen von neuen oder beim Bearbeiten von im Einsatz befindlichen keramischen und keramisch gebundenen Schleifscheiben zur Anwendung gelangen kann.
- Ein als Abrichtklinge bezeichnetes Abrichtwerkzeug ist aus der
DE 11 2005 001 119 B4 bekannt, das aus einem plattenförmigen Metallschaft als Basis und einem aus Metall bestehenden Ansatzstück besteht, an dem eine hartgelötete Metallverbindung von Superschleifkörnern z. B. aus Diamant oder kubischen Bornitrid gebunden ist. - Ein drehendes Abrichtwerkzeug nach der
DE 609 14 766 T2 weist einen Kern und einen Schleifrand auf, an dem mittels Aktivhartlots Diamantkörner gebunden sind, die einschichtig auf beiden Seiten des Werkzeuges freiliegen. - Bei einem Abrichtwerkzeug nach der
DE 10 2010 025 677 A1 weist ein selbsttragender Funktionsbelag eine gleichmäßig mit Hartstoffkörnern durchsetzte poröse Bindungsmatrix auf, in der zusätzlich eingebettete Armierungselemente aus einem Hartstoffmaterial zur Stabilisierung des Funktionsbelages vorliegen. - Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Abrichtwerkzeug der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass bei einfacher Herstellbarkeit eine hohe Verschleißfestigkeit und verbesserte Profilhaltigkeit erzielbar ist. Auch soll die Servicefreundlichkeit verbessert werden.
- Zur Lösung der Aufgabe sieht die Erfindung im Wesentlichen vor, dass zusätzlich zu den harten Körnern am Träger in der Schicht verteilt einstückige plättchen- oder stabförmige Abrichtelemente derart durch eine hartgelötete Metall- und/oder Keramikverbindung mit dem Träger verbunden sind, dass die Dicke der die harten Körner enthaltenden Schicht gleich Dicke der Abrichtelemente ist
- Durch die Kombination aus harten Körnern und plättchen- oder stabförmigen Abrichtelementen kann bei hoher Standfestigkeit ein präzises und reproduzierbares Abrichten und Profilieren erfolgen. Verschleiß- und Abrichteigenschaften sind optimiert, so dass eine hohe Profilhaltigkeit bzw. Abrichtwerkzeugkontur über einen langen Zeitraum erzielbar ist. Ein Nachschleifen ist nicht erforderlich, so dass gegenüber dem Stand der Technik die Servicefreundlichkeit verbessert wird.
- Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Abrichtelemente quaderförmig ausgebildet sind, so dass eine Außenfläche der Abrichtelemente und vorstehende Spitzen der harten Körner in einer gemeinsamen Ebene verlaufen. Die Abrichtelemente können auch eine Zylinder-, Ellipsoid- oder Prismenform aufweisen.
- Insbesondere bestehen die Abrichtelemente aus Diamant oder enthalten Diamant, wobei bevorzugterweise die Abrichtelemente synthetisch wie im CVD-(Chemical Vapor Deposition) oder HPHT-(High Pressure High Temperature)Verfahren hergestellt sind.
- Vorzugsweise ist der Grundkörper ein drehbares Scheibenelement, wobei der Träger durch einen von dem Grundkörper abragenden kreisringförmigen Steg gebildet ist.
- Zur Erzeugung von optimierten Oberflächentopographien an dem zu bearbeitenden Schleifkörper ist vorgesehen, dass die Abrichtelemente insbesondere im äquidistanten Abstand am Träger verteilt radial ausgerichtet sind. Dabei sollten insbesondere die Abrichtelemente vom Stirnbereich des Trägers ausgehen und sowohl seitlich als auch stirnbereichsabgewandt von den harten Körnern umgeben sein.
- Die harten Körner sowie die Abrichtelemente sind auf einer Seitenfläche des stegförmigen Trägers durch die hartgelötete Metall- und/oder Keramikverbindung fixiert. Auch kann vorgesehen sein, dass die harten Körner sowie die Abrichtelemente auf gegenüberliegenden Seitenflächen des stegförmigen Trägers durch die hartgelötete Metall- und/oder Keramikverbindung verbunden sind, so dass ein Abrichtring mit zwei als Arbeitsflächen ausgebildeten Schichten quer zur Schleifrichtung gebildet wird.
- Bei den harten Körnern sollte es sich zumindest um solche aus einem Material der Gruppe natürlicher Diamant, synthetischer Diamant, kubisches Bornitrid (CBN) oder Hartmetall jeder Beschaffenheit handeln. Vorzugsweise kann die Schicht ein oder mehrere Lagen der harten Körner aufweisen.
- Der Grundkörper sollte aus Stahl, Werkzugstahl, Wolframcarbid oder für Werkzeugmaschinenzwecke geeignete Legierungen bestehen, die Eisen und/oder Molybdän und/oder Wolfram und/oder Legierungen aus Metallen enthalten.
- Zum Hartlöten, insbesondere Vakuumhartlöten, sollte ein Lotmaterial verwendet werden, das zumindest ein Metall aus der Gruppe Kupfer, Aluminium, Silber, Zinn, Silizium, Eisen sowie eine Aktivmetallkomponente aus der Gruppe Titan, Titannitrid, Chrom, Zirkonium oder Keramik enthält.
- Geometrisch bevorzugte Anordnungen der stäbchenförmigen bzw. plattenförmigen Schleif Abrichtelemente liegen dann vor, wenn die Längsachsen aufeinanderfolgender Abrichtelemente in Abhängigkeit eines Durchmessers der Abrichtronde einen Winkel α im Bereich 2° ≤ α ≤ 45°, vorzugsweise 5° ≤ α ≤ 10° besonders bevorzugt 6° ≤ α ≤ 7° einschließen. Bezvorzugterweise wird der Träger, auf den die harten Körner und die Abrichtelemente durch Hartlöten befestigt sind, durch einen von dem Grundkörper abragenden Steg gebildet. Hierdurch ergibt sich insbesondere der Vorteil, dass problemlos gewünschte Profilierungen bzw. Abrichtflächen bearbeitet werden können.
- Das Abrichtelement sollte eine Dicke D mit 0,3 mm ≤ D ≤ 8 mm, insbesondere D = 1,2 mm, und/oder eine Länge L mit 3 mm ≤ L ≤ 10 mm, insbesondere L = 5 mm, und /oder eine Breite B mit 0,3 mm ≤ B ≤ 8 mm, insbesondere B = 1,2 mm, aufweisen.
- Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen – für sich und/oder in Kombination –, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.
- Es zeigen:
-
1 eine Vorderansicht auf eine erste Ausführungsform eines Abrichtwerkzeuges, -
2 einen Schnitt durch das Abrichtwerkzeug gemäß1 , -
3 eine Einzelheit A des Abrichtwerkzeuges gemäß2 , -
4 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Abrichtwerkzeuges, -
5 eine Einzelheit A des Abrichtwerkzeuges gemäß4 , -
6 eine Vorderansicht einer dritten Ausführungsform eines Abrichtwerkzeuges, -
7 eine Draufsicht auf das Abrichtwerkzeug gemäß6 aus Ansicht B, -
8 einen Schnitt durch das Abrichtwerkzeug gemäß6 , -
9 eine Einzelheit des Abrichtwerkzeuges gemäß8 . - Den Figuren, in denen für gleiche Elemente grundsätzlich gleiche Bezugszeichen verwendet werden, sind Ausführungen von als Abrichtrollen zu bezeichnenden rotierenden Abrichtwerkzeugen in Scheibenform zu entnehmen, mit denen ein Abrichten bzw. Profilieren von insbesondere keramischen und keramisch gebundenen Schleifscheiben durchgeführt wird.
- Das Abrichtwerkzeug
10 besteht aus einem scheibenförmigen Grundkörper12 , der um eine Achse14 gedreht wird, die senkrecht die Zeichenebene durchsetzt. Der Grundkörper12 weist einen peripheren, kreisringförmigen Träger16 mit einer seitlichen Schicht18 auf, die aus harten Körnern20 , nachfolgend Diamantkörner20 genannt, und geometrisch bestimmte oder unbestimmte Formen aufweisenden, vorzugsweise plättchen- oder stabförmigen Abrichtelementen22 besteht. Die Diamantkörner20 und die Abrichtelemente22 sind jeweils durch eine hartgelötete Metallverbindung mit einer Seitenfläche des Trägers16 zur Bildung der gleichmäßig geschlossenen Schicht18 verbunden. Der periphere, kreisringförmige Träger16 mit der Schicht18 bildet einen Abrichtring. Die plättchen- oder stabförmigen Abrichtelemente sind in der1 durch gleichmäßig verteilte schwarze Striche22 angedeutet. Zwischen diesen und den Rückseiten der plättchen – oder stabförmigen Abrichtelemente18 sind die Diamantkörner20 mit dem Träger16 des Grundkörpers12 verbunden. - Die Abrichtelemente
22 und die Diamantkörner20 können in einem Arbeitsgang, jedoch auch nacheinander mit dem Träger16 verbunden werden. Unabhängig hiervon ist vorgesehen, dass zum Löten der Randbereich zunächst mit einem das Hartlöten ermöglichenden Lotmaterial versehen wird. Der Grundkörper12 mit den platzierten Hartstoffkörnern20 und Abrichtelementen22 wird sodann in eine Vakuumkammer eingebracht, in dem das Hartlöten durchgeführt wird. - Zum Hartlöten, insbesondere Vakuumhartlöten sollte ein Lotmaterial verwendet werden, das zumindest ein Metall z.B. aus der Gruppe Kupfer, Silber, Zinn, Silizium, Eisen sowie eine Aktivmetall-Komponente z.B. aus der Gruppe Titan, Titannitrid, Zirkonium, Chrom oder Keramik enthält.
- Bei den Diamantkörnern handelt es sich insbesondere um natürliche oder, synthetische Diamantkörnungen sowie kubisches Bornitrid (CBN).
- Die stabförmigen Abrichtelemente
22 bestehen insbesondere aus synthetischem Diamant wie CVD, ohne dass hierdurch eine Beschränkung erfolgt. Andere geeignete ultraharte Materialien wie polykristalliner Diamant (PKD) oder monokristalliner Diamant kommen gleichfalls in Frage, wobei die Abrichtelemente bevorzugterweise aus Diamant bestehen oder Diamant enthalten sollten. - Den
2 bis4 sind Schnittdarstellungen bzw. Einzelheiten von bevorzugten Ausführungsformen scheibenförmigen drehbaren Abrichtwerkzeugen100 bzw.200 zu entnehmen, die entsprechend der1 am Träger verteilt neben Diamantkörnern120 ,220 auch plättchen- oder stabförmige Abrichtelemente122 ,222 aufweisen. Dabei sind die plättchen- oder stabförmigen Abrichtelemente122 ,222 vorzugsweise äquidistant um den Umfang herum verteilt, wobei die Längsachsen aufeinanderfolgender Abrichtelemente in dem Ausführungsbeispiel einen Winkel zwischen 6° und 7° einschließen sollten, wie sich aus der Darstellung gemäß1 ergibt. - Das Abrichtwerkzeug
100 gemäß2 und3 weist einen scheibenförmigen Grundkörper112 mit einem umlaufenden radial abragenden stegförmigen Träger116 auf, der einen Rand bildet. Auf einer der von dem Träger gebildeten seitlichen Ringfläche124 sind sodann die Diamantkörner120 und die Abrichtelemente122 durch Hartlöten befestigt. - Durch die
1 und3 wird erkennbar, dass die Diamantkörner122 die Abrichtelemente122 nicht nur seitlich, sondern auch in ihren rückseitigen Randbereichen126 umgeben. Frontseitig gehen die Abrichtelemente122 bündig in eine Stirnfläche128 des stegförmigen Trägers116 über. - Der den Träger
116 bildende Steg geht von einem im Schnitt dreieckförmigen Abschnitt130 des Grundkörpers aus, wobei die Begrenzungsflächen beispielhaft einen Winkel von 120° einschließen, wodurch die gewünschte Stabilität für den Träger sichergestellt ist. - Das Ausführungsbeispiel der
4 und5 unterscheidet sich von dem der2 und3 dahingehend, dass der den Träger216 bildende umlaufende kreisringförmige Steg stirnseitig abgeschrägt ist (Fläche226 ), wobei die äußerste Kante228 in die Stirnfläche230 des Abrichtelements222 übergeht, wie die5 verdeutlicht. - Auch der den Träger
216 bildende Steg geht von Begrenzungsflächen des Grundkörpers212 aus, die einen Winkel von beispielsweise 120° einschließen, wie sich aus der Zeichnung ergibt. - Die
5 verdeutlicht gleichfalls, dass die Diamantkörner222 das Abrichtelement218 rückseitig umgeben. -
6 zeigt eine Vorderansicht einer dritten Ausführungsform eines drehbaren Abrichtungswerkzeuges300 , bestehend aus einem scheibenförmigen Grundkörper312 , der um die Achse14 gedreht wird, die senkrecht die Zeichenebene durchsetzt. - Den
7 bis9 sind Schnittdarstellungen bzw. Einzelheiten des drehbaren Abrichtwerkzeuges300 zu entnehmen, wobei der Grundkörper312 einen peripher umlaufenden stegförmigen Träger316 mit seitlichen Schichten318.1 ,318.2 aufweist, die jeweils aus harten Körnern320.1 ,320.2 wie Diamantkörnern und stabförmigen Abrichtelementen222.1 ,322.1 bestehen. Diese sind jeweils durch eine hartgelötete Metall- und/oder Keramikverbindung mit einer Seitenfläche324.1 ,324.2 des Trägers316 verbunden. - Die Abrichtelemente
122 ,222 ,322 sollten eine Dicke D zwischen 0,3 mm und 8 mm und eine Länge L zwischen 3,0 mm und 10 mm aufweisen. Die Breite sollte in etwa der Dicke entsprechen, so dass sich eine Stabgeometrie in gerader Form ergibt. - Das stabförmige Abrichtelement
122 ,222 ,322 sollte insbesondere aus synthetischem Diamant bestehen, ohne dass hierdurch eine Beschränkung erfolgt. - Der Grundkörper
12 ,112 ,212 ,312 sollte aus Stahl insbesondere Werkzeugstahl oder sonstigen für Werkzeugmaschinenzwecke geeignete Metalllegierungen bestehen, die insbesondere Eisen und/oder Molybdän und/oder Wolfram und/oder Legierungen aus Metallen und anderen Elementen wie Stahl, Wolfram/Kupfer und ähnlichen enthalten. - Des Weiteren ergibt sich aus den Figuren, dass die Außenflächen der stäbchenförmigen Abrichtelemente
122 ,222 ,322 in einer Ebene verlaufen, in der auch die Außenfläche der Schicht verläuft, in der sich die harten Körner120 ,220 ,320 befinden. - Sowohl die Abrichtelemente
122 ,222 ,322 als auch die harten Körner120 ,220 ,320 sind erwähntermaßen durch eine hartgelötete Metall- und/oder Keramikverbindung mit dem Träger116 ,216 ,316 verbunden. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- DE 60914766 T2 [0004]
- DE 102010025677 A1 [0005]
Claims (12)
- Abrichtwerkzeug (
10 ,100 ,200 ,300 ) umfassend einen Grundkörper (12 ,112 ,212 ,312 ) mit einem Träger (16 ,116 ,216 ,316 ), an dem durch eine hartgelötete Verbindung harte Körner (120 ,220 ,320 ) wie Körner aus Diamant oder kubischem Bornitrid (CBN) in einer Schicht (18 ,118 ,218 ,318 ) gebunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den harten Körnern (120 ,220 ,320 ) am Träger in der Schicht (18 ,118 ,218 ,318 ) verteilt einstückige plättchen- oder stabförmige Abrichtelemente (22 ,122 ,222 ,312 ) aus einem Hartstoffmaterial derart durch eine hartgelötete Metall- und/ oder Keramikverbindung mit dem Träger (16 ,116 ,216 ,316 ) verbunden sind, dass Dicke der durch die harten Körner (120 ,220 ,320 ) gebildeten Schicht gleich Dicke D der Abrichtelemente (22 ,122 ,222 ,312 ) ist. - Abrichtwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrichtelemente (
22 ,122 ,222 ,312 ) aus Diamant bestehen oder Diamant enthalten. - Abrichtwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrichtelemente (
22 ,122 ,222 ,312 ) eine Quader-, Zylinder-, Ellipsoid- oder Prismenform aufweisen und insbesondere synthetisch wie im CVD- oder HPHT-Verfahren hergestellt sind. - Abrichtwerkzeug nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (
12 ,112 ,212 ,312 ) ein drehbares Scheibenelement ist, wobei der Träger (16 ,116 ,216 ,316 ) durch einen von dem Grundkörper (12 ,112 ,212 ,312 ) abragenden kreisringförmigen Steg gebildet ist. - Abrichtwerkzeug nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrichtelemente (
22 ,122 ,222 ,312 ) insbesondere im äquidistanten Abstand am Träger (16 ,116 ,216 ,316 ) verteilt radial ausgerichtet sind. - Abrichtwerkzeug nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die harten Körner (
312 ) sowie die Abrichtelemente (312 ) auf gegenüberliegenden Seitenflächen (324 ) des stegförmigen Trägers (316 ) durch die hartgelötete Metall- und/oder Keramikverbindung gebunden und verbunden sind. - Abrichtwerkzeug nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrichtelemente (
22 ,122 ,222 ,312 ) vom Stirnbereich des Trägers (16 ,116 ,216 ,316 ) ausgehen und sowohl seitlich als auch stirnbereichsabgewandt von den harten Körnern (120 ,220 ,320 ) umgeben sind. - Abrichtwerkzeug nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die harten Körner (
120 ,220 ,320 ) aus zumindest einem Material der Gruppe natürlicher Diamant, synthetischer Diamant, Hartmetall, kubisches Bornitrid (CBN) oder ultrahartes Material bestehen. - Abrichtwerkzeug nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper aus Metall, insbesondere Werkzeugstahl, oder einer Legierung beinhaltend Eisen und/oder Molybdän und/oder Wolfram und/oder Legierung aus Metallen besteht.
- Abrichtwerkzeug (
10 ,102 ,100 ) nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachsen aufeinanderfolgender Abrichtelemente (22 ,122 ,222 ,312 ,412 ,512 ,612 ) einen Winkel α im Bereich 4° ≤ α ≤ 45°, vorzugsweise 5° ≤ α ≤ 10° besonders bevorzugt 6° ≤ α ≤ 7° einschließen. - Abrichtwerkzeug nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Außenfläche der platten- bzw. stabförmigen Abrichtelemente (
22 ,122 ,222 ,312 ) in einer Ebene verläuft, in der auch Außenfläche der Schicht (18 ,118 ,218 ,318 ) verläuft, in der sich die harten Körner (120 ,220 ,320 ) befinden, wobei die Schicht ein oder mehrere Lagen harter Körner umfassen kann. - Abrichtwerkzeug nach zumindest einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abrichtelement (
22 ,122 ,222 ,312 ,412 ,512 ,612 ) die Dicke D mit 0,3 mm ≤ D ≤ 8 mm, insbesondere D = 1,2 mm, und/oder eine Länge L mit 3 mm ≤ L ≤ 10 mm, insbesondere L = 5 mm, und/oder eine Breite B mit 0,3 mm ≤ B ≤ 8 mm, insbesondere B = 1,2 mm, aufweist.
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