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Institut Fiziki Vysokikh Davleny VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON SCHLEIFWERKZEUG
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Schleifwerkzeug, genauer genommen aber
Verfahren zur fertigung von Schleifwerkzeug.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders zweckmäßig zur Herstellung
von solchem Schleifwerkzug anzuwenden, bei dem als Schleifmittel superharte Werkstoff,
z.B. Diamant oder kubisches Bornitrid benutzt werden oder wenn Werkzeug aus schwerverformbaren
Werkstoffen, z.B. Molybdän, Wolfram u.a. gefertigt wird.
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Es ist ein Verfahren zum Formen von Schleifstangen (Schleifstäben)
für die Herstellung von Schleifwerkzeug bekannt,
@ches darin besteht, daß der Rohling, welcher eine schmiedbare hülle mit eingeordnetem
Stab, der mit einem Schleiffüllstoff vorher überzogen wurde, enthält, durch Dehnung
verformt wird, wobei sich die Querschnittsfläche des Rohlings erheblich verringert.
Nach der Verformung wird die schmiedbare Hülle zwecks Bloßlegen des durch den Schleiffüllstoff
imprägnierten Stabes entfernt.
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Bei der Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens werden zur
Dehnung des Rohlings durch Verringerung der Querschnittsfläche solche Arbeitsabläufe
wie das Ziehen oder das mechanische Fließpressen durch Profilierdüsen angewandt.
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Bekanntlich gewährleisten diese Abläufe keinen allseitigen gleichmäßigen
Druck auf die Rohlingsoberfläche, das Vorhanden sein von Zugspannungen im Rohlingsmetall
bei der Durchführung der erwähnten Arbeitsabläufe aber verursacht die Zerstörung
des Rohlin.;s, falls er aus spröden schwerverformbaren Werkstoffen, z.B. solchen
wie Molybdän oder Wolfram hergestellt ist.
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Außerdem kann man nach dem obenerwahnten Verfahren nicht die Endgestalt
des Werkzeugs in einem Arbeitszyklus (Durchgang) erhalten.
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Die Erfindung bezweckt die Beseitigung der erwähnten Mängel.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren zur
Herstellung von Schleifwerkzeug zu entwickeln, bei dem die Verformung des Rohlings
bei gleichartigem Hochdruck, welcher auf die ganze Oberfläche des Rohlings wirkt
erfolgt.
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Die Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß beim Verfahren zur Herstellung
von Schleifwerkzeug, bei dem die Hohlräume des Rohlings mit Schleiffüllstoff gefüllt
werden und der Rohling mittels des Fließpressens durch eine Profilierdüse verformt
wird, wonach ein Teil des Rohlings zwecks Bloßlegen des Schleifstoffes entfernt
wird, erfindungsgemäß die mit Schleiffüllstoff versehenen Rohlingshohlräume luftdicht
abgeschlossen werden, der Rohling in eine mit Profilierdüse ausgestatteten Kamlner
angeordnet wird, die mit einem flüssigen Mittel gefüllt ist, und in diesem Mittel
dann ein Druck zur folgenden Verformung des Rohlings mittels des Fließpressens desselben
durch die erwähnte Profilierdüse erzeugt wird.
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Ein solches Auspressen des Rohlings durch das unter Hochdruck stehende
flüssige Mittel sichert den gleiWhartigen (gleichmäßigen) Druck fast über die ganze
Oberfläche des Rohlings, was aber eine Erhöhung der Werkstoffbildsamkeit verursacht,
wodurch beliebige spröde Werkstoffe wie Wolfram, Molybdän verformt werden können.
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Es ist zweckmäßig, das Fließpressen des Rohlings durch unter Druck
stehendes flüssiges Mittel bei einer Rohlingstvmperatur von über 3000C auszuführen.
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Durch das Fließpressen des Rohlings bei einer Temperatur von über
3000C wird das Haften zwischen dem Schleiffüllstoff und dem Werkstoff des Rohlings
verbessert.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von
Schleifwerkzeug
ermöglicht es, in einem Arbeitszyklus (in einem Durchgang) Schleifwerkzeug beliebiger
Größe und mit beliebigem Profil zu erhalten, z.B. Vielkornabrichtwerkzeug (Mehrfachdiamante),
Werkzeug zum Kleinbohrungsschleifen, rohrförmige Schleifbohrer u.a., die aus beliebigen
Werkstoffen darunter auch aus schwerverformbaren ausgeführt sind.
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Nachstehend wird die Erfindung anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles
und der beigelegten Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigt Fig. 1 Rohling zur Herstellung von Vielkornabrichtwerkzeug
(Mehrfachdiamante); Fig. 2 Schnitt II-II zu Fig. 1; Fig. 3 Rohling zur Herstellung
von Bohrungssclileifwerkzeug Fig. 4 Schnitt IV-IV,zu Fig. 3; Fig. 5 Rohling zur
Herstellung von Schleifbohrern; Fig. 6 Schnitt VI-VI zu Fig. 5; Fig. 7 schematische
DarsteLlung der erfindungs6emäßen Kammer zur Verformung des Rohlings; Fig. ö erfindungsgemäß
hergestellten Schleifbohrer.
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Der zur Herstellung von Schleifwerkzeug vorgesehene Rohling 1 (Fi.
1 ...6) ist ein metallischer oder keramischer Körper, in dem mit Schleiffüllstoff
versehene Hohlräume vorhanden sind. Die Gestalt und Anordnungsweise der Hohlräume
im Körper des Rohlings 1 sind von der Zweckbestimmung des Werkzeugs
abhängig.
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Der Rohling 1 zur Herstellung von Vielkornabrichtwerkzeug (Mehrfachdiamanten)
ist ein metallischer Zylinder 2 (Fig. 1,2), in dem die Hohlräume in Form von Axialkanälen
3 ausgeführt sind; der Rohling zur Herstellung von Werkzeug für das Bohrungsschleifen
ist ein Zylinder 4 (Fig. 3,4), an dessen Umfang und über dessen Länge offene Kanäle
5 vorgesehen sind.
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einer Zylinder 4 wird in eine Büchse 6 eingesetzt. Der Rohling zur
Herstellung von Schleifbohrern stellt einige koaxial angeordnete Zylinder 7,8,9,
(Fig. 5,6) dar. Diese Zylinder sind so angeordnet, daß zwischen ihnen Ringhohlräume
10 gebildet werden.
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Die Kanäle 3,5 und die Ringräume 10 der entsprechenden Rohlinge werden
mit dem Schleiffüllstoff versehen, der entweder aus Schleifkorn (Schleifstoff),
z.B. aus Diamant, kubischem Bornitrid oder aus einem Gemisch von Sclileifkorn mit
Pulverstoff (organischem, metalliscnem, keramischem) bestehen kann.
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zwecks Ausführung von Werkzeug mit gleichmäßiger Anordnung des Jenleiffüllstoffes
im querschnitt des Rohlings 1 und zum festeren Einhalten des Schleifkornes im Werkstoff
des Rohlings 1 ist es erwünscht, den Schleiffüllstoff vorher zu verdichten.
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Das Verdichten des Schleiffüllstoffes kann durch Behandlun@ auf der
Presse oder auf einem Rüttelstand erfolgen.
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Der ffiit: Schleiffüllstoff versehene Rohling 1 wird durch
das
Fließpressen verformt.
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beim Verformen wird der Rohling ausgedehnt, wobei sich seine Querschnittsfläche
verkleinert.
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Der Rohlings 1 wird zum Verformen in eine Kammer 11 (Fig. 7), die
eine Öffnung 12 aufweist, eingesetzt. Über dieser Öffnung in der Kammer 11 wird
das Werkstück 13 mit dem Profilierloch 14 angeordnet.
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Der Rohling 1 wird dann auf dieses Werkstück über das Profilierloch
14 gestellt. Zwecks Anordnung auf diesem Werkstück weisen die Rohlinge 1 am Ende
eine kegelförmige Oberfläche auf.
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er Kammer 11 wird durch die Öffnung 15 ein flüssiges Mittel zugeführt,
das die Kammer ausfüllt.
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Darauf wird durch eine (in der Zeichnung nicht angedeutete) Hochdruckmaschine
ein Hochdruck im flüssigen Mittel erzeugt.
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Zur Isolierung des in den Rohlingshohlräumen vornandenen Schleiffüllstoffes
von flüssigen Mittel wird der Rohling 1 vor dem Einsetzen in die Kammer 11 luftdicht
durch den Stopfen 16 (Fig. 1,3,5) abgeschlossen.
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Der in die Kammer 11 (Fig. 7) eingesetzte Rohling 1 ist an den Seitenoberflächen
und an der einen Stirhfläche von dem unter Druck stehenden flüssigen Mittel umgeben
und einem gleichmäßigen allseitigen Druck dieses Mittels unterwerfen.
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Dadurch erhöht sich die Plastizita-t des Rohlings 1 und cr wird unter
Einwirkung des flüssigen Mittels durch das Profiliorloch des Werkstücks 13 ausgepreßt.
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Als flüssiges Mittel werden Flüssigkeiten benutzt, die den unter
Drucken, bei denen das Fließpressen verläuft, nicht einfrieren.
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Als flüssiges izIittel können auch Gase oder Salzschmelzen bzw. Schmelzen
von niedrigschmelzenden Metallen benutzt werden.
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Die Größe des Druck, der in dem die Kammer 11 ausfüllenden flüssigen
Mittel erzeugt wird, ist vom Werkstoff, aus dem der Rohling 1 gefertigt ist, und
vom Verhältnis zwischen dem Durchmesser des Rohlings 1 und demjenigen des Profilierloches
14 abhängig.
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Der Druck steigt mit dem Zunehmen der Festigkeit des Rohlingswerkstoffes
und des Wertes des Verhältnisses zwischen den erwähnten Durchmessern. Z.B. zum Auspressen
eines aus Kupf er gefertigten Rohlings, für den das Verhältnis zwischen Rohlingsdurchmesser
und demjenigen des Profilierloches gleich 4 ist, wird ein Flüssigkeitsdruck von
ca. 5000...6000 kp/cm2 verwendet.
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Zum Auspressen eines Rohlings mit demselben Verhältnis der Durchmesser,
der aber aus Molybdän gefertigt ist, wird ein Druck des flüssigen Mittels von ca.
16000 ...17000 kp/cm2 gebraucht.
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Durch die Aufstellung in der Kammer 11 eines Werkstückes 13 mit rundem
rechteckigem oder anders gataltetem Profilierloch 14 kann ein Werkzeug mit entsprechendem
Profil und folglich auch mit verschiedener Zweckbestimmung erhalten werden.
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Festes Einhalten des Schleiffüllstoffes im Rohling 1 wird durch seine
Verformung mit ausreichender Dehnung erreicht.
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Zu noch festerem Einhalten des Schleiffülstoffes im Rohling 1 wird
das Fließpressen des Rohlings 1 durch das unter Druck stehende flüssige Mittel bei
einer Rohlingstemperatur von über 3000C ausgeführt. Das Erwärmen des Rohlings 1
erfolgt nach einem beliebigen bekannten Verfahren direkt in der mit dem flüssigen
Mittel gefüllten Kammer 11.
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Wurde als Sclileiffüllstoff ein Gemisch aus Schleifkorn und Pulverstoff
benutzt, wobei als Pulverstoff niedrigschmelzender Werkstoff, zaBo Zinn verwendet
ist, so wird der Rohling bis zu einer Temperatur von 300...400°C angewärmt.
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Ist als Pulverstoff Molybdänpulver genommen, so erreicht die Anwärmtemperatur
des Rohlings 1000...1100°C. Eine solche Temperatur, die bei Normaldruck diejenige
des Schleifstoffzerfalls, z.B. des Diamantenzerfalls übertrifft, kann deshalb angewandt
werden, weil die Zerfallstemperatur des Schleifstoffes unter Hochdruck direkt proportional
mit der Druckerhöhung steigt. Beim Anwärmen des Rohlings bis über 400°C wird als
flüssiges mittel inertes Gas, z.B. Argon benutzt.
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Nach dem Auspressen des Rohlings entfernt man einen Teil desselben,
wobei der Schleifstoff bloßgelegt und somit ein Schleifwerkzeug erhalten wird.
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Z.B. wird die Fertigung eines rohrförmigen Schleifbohrers aus dem
ausgepreßten Rohling 1 (Fig. 5,6) in folgender Weise ausgeführt: der Stopfen 16
wird abgeschnitten; danach wird
die Außenschicht des Zylinders
7 längs der Achse bis zum Bloßlegen des Schleifstoffes entfernt; darauf wird durch
Entfernen des Zylinders 9 und durch Bohren der Zentralbohrung der durchgehende Zentralkanal
gebildet.
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Im Ergebnis der ausgeführten Arbeitsgänge zum EntSernen eines Teiles
des Rohlings erhalten wir den in Fig. ß dargestellten rohrförmigen Schleifbohrer.