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Rotierendes Trennwerkzeug Die Erfindung betrifft ein rotierendes
Trennwerkzeug, das auf seiner Umfangsfläche und im Bereich der an die Umfangsfläche
angrenzenden beiden Nebenschnittflächen mit Schleifkörnern aus Diamant oder kubisch-kristallinem
Bornitrid versehen ist, die in einem Bindemittel wie Metall gehalten sind.
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Bekannt sind Trennwerkzeuge, die ein Schleifmittel wie Korund und
Siliziumkarbid aufweisen, das in einem Bindungsmaterial wie Kunstharz, Keramik oder
Metall gehalten ist. Beim Einsatz derartiger Trennwerkzeuge, die in der Art eines
Sägeblattes ausgebildet sein können, bildet sich im allgemeinen an der äußeren Umfangsfläche
eine Hauptschnittfläche mit einem konvexem Profil aus. Diese Hauptschnittfläche
leistet die Haupttrennbarbeit. An die Hauptschnittfläche grenzen zu beiden Seiten
jeweils eine Nebenschnittfläche an, die überwiegend nur eine abstützende Funktion
ausüben, um ein Verlaufen des Werkzeuges im Schnitt zu verhindern. Zwischen den
Nebenschnittflächen und der Haupt schnittfläche soll an sich eine scharfe Schnitt
linie bzw. Schnittkante vorhanden sein. Da aber die Schleifkörner, die sich im Bereich
einer solchen Schnittlinie zwischen der Hauptschnittfläche und der Nebenschnittfläche
befinden, wegen des Fehlens von Bindungsmaterial an
einer Seite
nur weniger abgestützt werden können als solche Schleifkörner, die sich an anderer
Stelle der Hauptschnittfläche befinden, verschleißen die Trennwerkzeuge im Bereich
der Schnittlinien bzw0 Schneidkanten zwischen der Hauptschnittfläche und den Nebenschnittflächen
schneller als an der Hauptschnittfläche. Dadurch stellt sich ein konvexes Schleifprofil
der Hauptschnittfläche ein. Diese geometrische Form des Verschleifprofiles weist
jedoch beim Trennvorgang Nachteile auf.
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Um eine konkave Profilform einer Hauptschnittfläche zu erhalten, hat
man versucht, die Nebenschnittflächen zu verstärken, so daß an den Schneidkanten
zwischen der Hauptschnittfläche und einer Nebenschnittfläche nur ein geringerer
Verschleiß auftritt als an der Hauptschnittfläche selber. Eine solche Verstärkung
kann durch eine Erhöhung einer Glasfaserarmierung im Bereich der Nebenschnittflächen,
durch Steuerung des Preßdruckes bei der Herstellung und/oder durch eine Erhöhung
des Schleifmittelkornanteils im Bereich der Nebenschnittflächen erreicht werden0
Eine Erhöhung des Schleifmittelanteiles im Bereich der Nebenschnittflächen erfolgt
insbesondere bei der Herstellung von Trennwerkzeugen mit Diamant oder kubisch-kristallinem
Bornitrid als Schleifmittel. Derartige Trennwerkzeuge, und zwar insbesondere solche
mit großen Abmessungen, bestehen regelmäßig aus einem Sockel bzw. einer Trägerscheibe,
vorzugsweise aus Stahl, auf deren Umfang segmentartige Schleifkörper aus dem Schleifmittel
und der Bindung aufgebracht sind. Dabei besteht die Bindung solcher
Werkzeuge,
die vielfach zum Trennen von Natur- und Kunststeinen angesetzt werden, überwiegend
aus einem oder mehreren Metallen, Die konkave Ausbildung der Hauptschnittflächen
im Verlauf des Trennprozesses wird auch hier dadurch erreicht, daß im Bereich der
seitlichen Nebenschnittflächen der Anteil an Schleifmitteln erhöht wird. Diese Maßnahme
erfordert jedoch einen zusätzlichen Fertigungsaufwand.
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Die Erfindung hat es sich zurAufgabe gemacht, ein Trennwerkzeug mit
Schleifkörnern aus Diamant oder kubisch-kristallinem Bornitrid zu schaffen, bei
dem die im Bereich der Nebenschnittflächen liegenden Schleifkörner zusätzlich so
abgestützt sind, daß der obenstehend beschriebene unerwünschte Verschleiß im Bereich
der Schneidkanten zwischen der Hauptschnittfläche und den Nebenschnittflächen vermieden
wird. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Bindemittel und
die Schleifkörner auf den beiden Nebenschnittflächen mit einer durchgehenden verschleißfesten
Außenschicht in einer Stärke von 0,01 bis 5 Sm aus einem Material versehen sind,
das verschleißfester als das Bindemittel selber ist. Diese verschleißfeste Außenschicht
besteht vorzugsweise aus einem Karbid, nämlich Titankarbid und/oder Tantalkarbid
und/oder Wolframkarbid und/oder Molybdänkarbid oder enthält ein solches Karbid.
Noch stärker ist die Abstützung der Schleifkörner allerdings, wenn die verschleißfeste
Außenschicht aus kubischkristallinem Bornitrid oder vorzugsweise aus Diamant besteht,
d.h. aus gleich harten Materialien wie die Schleifkörper selber.
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Der Auftrag der verschleißfesten Außenschicht auf das Bindemittel
und die Schleifkörner erfolgt vorzugsweise im an sich bekannten kathodischen Gasentladungsverfahren
im Vakuum von 10 3 bis Torr. unter niedrigen Temperaturen.
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Die besonders verschleißfeste Außenschicht braucht nicht unbedingt
einschichtig ausgebildet zu sein0 Sie kann vielmehr auch aus übereinanderliegenden
Schichten, d.h. bispielsweise aus einer Schicht aus Karbid und darüber noch einer
weiteren Schicht aus Diamant bestehen. Darüber hinaus ist es an sich möglich, zur
Verbesserung der Haftfähigkeit der aufgedampften besonders verschleißfesten Außenschicht
noch eine Zwischenschicht vorzusehen, die aus einem Nichteisenmetall wie Nickel
oder Kupfer oder auch aus Kobalt bestehen kann und auf das Bindemittel und die Schleifkörner
galvanisch niedergeschlagen ist0 Wie vorstehend bereits angedeutet wurde, kann bei
den erfindungsgemäßen Trennwerkzeugen die Anordnung des Schleifmittels mit seinem
Bindemittel in Form von Segmenten erfolgen. Dadurch besteht die Möglichkeit, unter
Verwendung einer verhältnismäßig kleinen Kammer für die kathodische Gasentladung
einzelne Segmente herzustellen, die zusammen mit gleichförmigen weiteren Segmenten
die Herstellung verhältnismäßig großer Trenwerkzeuge erlauben.
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Darüber Enaus ist erfindungsgemäß aber daran gedacht, die einzelnen
vorbeschriebenen Segmente aus Teilsegmenten zusammenzusetzen, zwischen denen Rippen
vorhanden sind, aufgrund einer leistenförmigen
Ausbildung der Teilsegmente,
denn durch derartige Rippen läßt sich die Kühl schmierung beim Schneid- oder Trennvorgang
noch steigern. Zwischen diesen mit Schleifkörnern versehenen Teilsegmenten können
andere Teilsegmente liegen, die schleifkornfrei sind.
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Die Erfindung und deren Ausgestaltungen sind nachstehend anhand von
Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert, In der Zeichnung
zeigen; Figur 1: ein Trennwerkzeug mit konvexer Hauptschnittfläche, Figur 2: ein
Trennwerkzeug mit konkaver Profilform der Hauptschnittfläche, Figur 3: ein Trennwerkzeug
mit teilweiser konvexer und teilweise konkaver Hauptschnittfläche, Figur 4: eine
Nebenschnittfläche mit verschleißfester Außenschicht in größerem Maßstab und Figur
5; ein Teilausschnitt eines Trennwerkzeuges mit Segmenten, die aus Teilsegmenten
zusammengesetzt sind0 In der Figur 1 ist ein bekanntes Trennwerkzeug 1 gezeigt,
mit dem ein Steinblock 2 zu schneiden ist. Das Trennwerkzeug 1, das in der Richtung
"U" zugestellt wird, besitzt auf seiner Umfangsfläche eine Hauptschnittfläche 3,
die seitlich begrenzt ist
durch zwei Nebenschnittflächen 4 und 4'.
Es versteht sich, daß diese Flächen 3 sowie 4 und 4' nicht in sich geschlossene
Kreisringflächen zu sein brauchen, sondern Segmentflächen sein können, wie es beispielsweise
bei Kreissäge mit am Umfang radial angeordneten Schlitzen üblich ist. Da die einzelnen
Schleifkörner, die sich im Bereich der Schnittlinien 5 und 5' der Hauptschnittfläche
3 mit einer der Nebenschnittflächen 4 und 4' befinden, wegen des Fehlens von Bindungsmaterial
an einer Seite nur weniger abgestützt werden können als diejenigen Schleifkörner,
die sich an anderer Stelle der Hauptschnittfläche 3 befinden, verschleißen diese
bekannten Trennwerkzeuge an den Schneidkanten 5 schneller als im Bereich der übrigen
Hauptschnittfläche 3, so daß sich ein konvexes Schleifprofil der Hauptschnittfläche
3 gemäß Figur 1 ergibt.
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Bei einem Trennwerkzeug gemäß Figur 2 ist eine konkave Profilform
der Haupt schnittfläche 3 erreicht durch eine Verstärkung der Nebenschnittflächen
4. Diese Verstärkung beruht, wie auch bei der Ausführung gemäß der Figur 3, auf
der Maßnahme, daß im Bereich der seitlichen Nebenschnittflächen 4 und 4' der Anteil
an Schleifmittelkörnern höher ist als im Bereich der Hauptschnittfläche 3. Diese
Maßnahme erfordert aber einen zusätzlichen Fertigungsaufwand. Beispielsweise beträgt
der Anteil von Schleifmittel im Bereich der mittleren Zone des segmentartigen Schleifkörpers
11 1,5 Karat pro Kubikzentimeter Schleifkörpersegment 11, in den Zonen hingegen,
welche die beiden Nebenschnittflächen 4 und 4' des segmentartigen Schleifkörpers
11
bilden, 2,2 Karat pro Kubikzentimeter Schleifkörper. Im Bereich
der Hauptschnittfläche 3 ergibt sich somit innerhalb der mittleren Zone ein größerer
Verschleiß als an den beiden Randzonen.
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Da die beiden außen liegenden und mit Schleifkörnern höher konzentrierten
Zonen im Bereich der Nebenschnittflächen 4 und 4' jedoch eine seitliche Ausdehnung,
d.h. senkrecht zu der Hauptebene des Trennwerkzeuges 1 in der Größenordnung von
einigen Zehntel Millimetern aufweisen, stellt sich bei dieser bekannten Anordnung
nicht das nach Figur 2 erwünschte rein konkave Profil der Haupt schnittfläche ein.
Es wird vielmehr nur ein Profil erreicht, das zwar in der weniger stark konzentrierten
mittleren Zone der Hauptschnittfläche im wesentlichen konkav ist, nach den beiden
Nebenschnittflächen 4 und 4' hin jedoch wiederrum eine leicht konvexe Ausbildung
zeigt.
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Anders liegen die Verhältnisse, wenn nicht im Bereich der Nebenschnittflächen
4 und 4' Zonen gemaß Figur 3 vorgesehen werden, die einen stärkeren Anteil an Schleifkörnern
aufweisen, sondern wenn diese außen liegenden Nebenschnittflächen gemäß Figur 4
mit einer durchgehenden verschleißfesten Außenschicht in einer Stärke von 0,01 bis
5/um aus einem besonders harten Material wie den vorerwähnten Karbiden oder insbesondere
Diamant oder kubisch-kristallinem Bornitrid versehen sind. Die dort vorgesehene
Außenschicht ist mit 8 bezeichnet0 Sie ruht auf einer Zwischenschicht 9, welche
aus einem Metall wie Nickel, Kupfer o.dgl. bestehen kann. Die Zwischenschicht 9
ist jedoch nicht zwingend. Wird sie vorgesehen, so kann sie durch galvanischen
Niederschlag
aufgebracht werden0 Die besonders harte Außenschicht 8 wird hingeben vorzugsweise
im kathodischen Gasentladungsverfahren aufgedampft. Sie überdeckt also sowohl die
einzelnen Schleifkörner 7, wie auch das Bindemittel 6. Daraus ergibt sich bei einer
Benutzung des Werkzeuges ein optimales Profil, wie es in der Figur 2 wiedergegeben
ist0 Die Figur 5 zeigt den Teilausschnitt eines Trennwerkzeuges 1, das auf seinem
Umfang mit Schleifkörpersegmenten 11 versehen ist, zwischen denen sich etwa radial
erstreckende Einschnitte 12 befinden. Die einzelnen Schleifkörpersegmente 11 tragen
Erhebungen 13, die leistenförmig ausgebildet sind0 Zwischen den einzelnen Erhebungen
13, die Schleifkörner aufweisen, welche zusammen mit ihrem Bindemittel mit einer
verschleißfesten Außenschicht 8 versehen sind, liegen schmalere Rippen 14, die ebenfalls
Schleifkorn mit einer Aussenschicht 8 enthalten. Dadurch werden zwischen den einzelnen
Erhebungen 13 frei liegende Zwischenräume geschaffen, durch welche ein Kühlmittel
zu fließen vermag, das die Schmierung beim Schneid- oder Trennvorgang unterstützt0