DE3316650C2

DE3316650C2 -

Info

Publication number: DE3316650C2
Application number: DE3316650A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Kamakura Kanagawa Jp Hashimoto; Hideo Nara Jp Tani
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-05-10
Filing date: 1983-05-06
Publication date: 1990-12-06
Also published as: JPH0253196B2; JPS58223564A; GB8312440D0; FR2526353A1; GB2121330A; DE3316650A1; US4618349A; GB2121330B; FR2526353B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Schleifscheibe insbesondere für Grobschleifarbeiten und für die Bearbeitung von schwierig zu schleifenden Werkstoffen.

Bei einer bekannten Schleifscheibe unter Verwendung eines sog. gesinterten Hartschleifmittels, wie Diamant, Siliziumnitrid oder Bornitrid, wirken die sehr harten, standfesten und abriebbeständigen Schleifmittelkörnchen als Schneid- bzw. Zerspanungselemente. Solche Schleifscheiben werden für die Bearbeitung einer Vielfalt von Werkstoffen, insbesondere auch einer Vielfalt von schwer zu schleifenden Werkstoffen, wie Sinterhartmetalle, Steinwerkstoffe, Beton, Glas und Keramik, eingesetzt. Schleifscheiben dieser Art sind allgemein solche mit Metallbindung, (Kunst-)Harzbindung und Glas-Bindung, wobei sie nach der Art des als Bindemittel für die Schleifmittelkörnchen verwendeten Materials eingeteilt werden. Bekanntlich hängt die Leistungsfähigkeit solcher Schleifscheiben weitgehend von der Art und Struktur des Bindemittels ab.

Fig. 1 veranschaulicht das Innengefüge einer solchen Schleifscheibe mit Metallbindung, z. B. mit einem Nickelbindemittel 2, in welches Schleifmittelkörnchen 1 eingebettet sind. Das Bindemittel 2 besitzt zwar eine große Bindefähigkeit bzw. -kraft für die Schleifmittelkörnchen und zudem hervorragende Dauerhaftigkeit bzw. Standfestigkeit und Abriebbeständigkeit, läßt aber bezüglich seiner Haftfähigkeit gegenüber den bearbeiteten Werkstoffen und der Schneid- bzw. Zerspanungsgüte zu wünschen übrig und bildet hier in unzureichendem Maße Spanporen, so daß sich die Schleifscheibe leicht zusetzt. Infolgedessen werden üblicherweise Schleifscheiben mit vergleichsweise niedriger Schleifmittelkörnchendichte, d. h. Körnung, von etwa 75 benutzt; derartige Schleifscheiben besitzen eine ungenügende Schleifleistung, so daß sie für Schwer- bzw. Grobschleifarbeiten und für die Bearbeitung von schwer zu schleifenden Werkstoffen nicht sonderlich gut geeignet sind. Den Schleifscheiben mit Metallbindung sind solche mit Harzbindung, z. B. mit einem organischen Polymerisat als Bindemittel, bezüglich ihrer Haftfähigkeit an den bearbeiteten Werkstoffen sowie bezüglich der Zerspanungsgüte überlegen, ihr Haltevermögen für die Schleifmittelkörnchen ist dagegen so ungenügend, daß letztere (aus dem Bindemittelverbund) herausbrechen können. Solche Schleifscheiben eignen sich daher nicht für Grobschleifarbeiten und für die Bearbeitung von schwer schleifbaren Werkstoffen. Das gleiche gilt auch für eine Schleifscheibe mit Glasbindung.

Zur Lösung der bei den bisherigen Schleifscheiben auftretenden Probleme ist ein z. B. in Fig. 2 dargestelltes Schleifmaterial entwickelt worden, bei dem ein organisches oder anorganisches Bindemittel 2 porös ausgebildet ist und Metallteilchen 3 in die Poren eingebettet sind. Hierdurch wird die Haltekraft für die Schleifmittelkörnchen verbessert. Bei einer solchen Schleifscheibe werden jedoch die Schleifmittelkörnchen 1 hauptsächlich durch das organische oder anorganische Bindemittel 2 festgehalten, so daß eine wesentliche Verbesserung ihrer Leistung nicht zu erwarten ist.

Aus der CH-PS 5 17 561 ist eine Schleifscheibe bekannt, bei der beschichtete Schleifmittelkörnchen, z. B. mit Nickel beschichtete Borazon-Teilchen, in einer Menge von 40 Vol.-% vorhanden sind. Bei der bekannten Schleifscheibe ist nicht sichergestellt, daß sie über den gesamten Schleifbereich elektrisch leitfähig ist und daß sie für Grobschleifarbeit und schwer zu schleifende Werkstoffe verwendbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung einer Schleifscheibe ausgezeichneter (Zerspanungs-)Leistung, großem Schleifverhältnis und geringem Reibungsabrieb, die sich insbesondere für Schwer- oder Grobschleifarbeiten und für die Bearbeitung von schwer zu schleifenden Werkstoffen vorteilhaft eignen soll.

Besonderheiten der erfindungsgemäß hergestellten Schleifscheibe liegen in ihrem Aufbau bzw. Gefüge, wobei mit dem leitfähigen Material beschichtete Schleifmittelkörnchen so im nicht-leitfähigen Bindemittel dispergiert sind, daß jedes Körnchen unmittelbar durch das leitfähige Material und mittelbar über das leitfähige Material durch das nicht-leitfähige Bindemittel festgelegt ist. Eine erfindungsgemäß hergestellte Schleifscheibe gewährleistet im Vergleich zu bekannten Schleifscheiben eine außerordentlich wirkungsvolle Schleifleistung und Zerspanungsleistung, weil ihre Schleifmittelkörnchen auch bei großer Körnung sicher festgelegt sind und sich infolge des nicht- leitfähigen Bindemittels ohne weiteres Spanporen bilden können.

Im folgenden sind Schleifscheiben gemäß dem Stand der Technik und bevorzugte Ausführungsbeispiele erfindungsgemäß hergestellter Schleifscheiben anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 und 2 in stark vergrößertem Maßstab gehaltene Ansichten des Innengefüges bekannter Schleifscheiben mit Metallbindung- bzw. Harzbindung,

Fig. 3A eine teilweise weggeschnittene Aufsicht einer erfindungsgemäß hergestellten Schleifscheibe,

Fig. 3B einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 3A,

Fig. 4 eine in stark vergrößertem Maßstab gehaltene Ansicht des Innengefüges einer erfindungsgemäß hergestellten Schleifscheibe,

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Überzugsmetallmenge, bezogen auf die Schleifmittelkörnchen, und der Dichte der metallbeschichteten Schleifmittelkörnchen im Bindemittel,

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Menge an Nickel im Überzug, bezogen auf die Schleifmittelkörnchen, und der Biegefestigkeit,

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Schleifstrecke oder -länge und dem Schleifverhältnis für verschiedene Schleifscheiben,

Fig. 8 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Schleifstrecke bzw. -länge und der ungeschliffenen Restdicke, d. h. Schleiftiefenabnahme, und

Fig. 9 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Schleifstrecke bzw. -länge und der Höhe des Schleifscheibenabriebs.

Die Fig. 1 und 2 sind eingangs bereits erläutert worden.

Die Fig. 3A und 3B veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß hergestellten Schleifscheibe, bei welchem ein scheibenförmiger Metall-Träger 10 an seinem Außenumfang mit einem Schleifmittelteil 11 besetzt ist. Der z. B. aus Aluminium bestehende Träger 10 weist eine zentrale, durchgehende Bohrung 10 a zur Anbringung der Schleifscheibe an der drehbaren Welle einer Schleifmaschine o. dgl. auf. Der Schleifmittelteil 11 besteht aus einem am Außenumfang des Metall-Trägers 10 angeordneten, ringförmigen Substrat- oder Tragteil 12 aus einem organischen Polymerisat, z. B. einem Phenolharz. Wenn der Schleifmittelteil 11 leitfähig und elektrisch mit dem Träger 10 verbunden sein soll, kann auf die in gestrichelten Linien angedeutete Weise durch Auftragen eines leitfähigen Lacks eine den ringförmigen Träger 12 überspannende Leiterlackschicht 13 vorgesehen werden.

Fig. 4 veranschaulicht in stark vergrößertem Maßstab den (Aufbau des) Schleifmittel(s) 11 gemäß Fig. 3A und 3B. Schleifmittelkörnchen 15, die als die eigentlichen Schneid- oder Zerspanungselemente beim Schleifen wirken, können aus einem gesinterten harten Schleifmittel, z. B. einem künstlichen oder natürlichen Diamant oder Siliziumnitrid oder kubischem Bornitrid, einer beliebig gewählten Korngrößenverteilung bestehen. Fig. 4 zeigt ein spezielles Beispiel für Diamant- Schleifmittelkörnchen. Jedes der den Schleifmittelteil 11 bildenden Schleifmittelkörnchen 15 ist vollständig mit einem Überzug aus leitfähigem Material 16 beschichtet, der jeweils zum Teil (fest) mit dem Überzug 16 benachbarter Schleifmittelkörnchen 15 verbunden ist. Damit wird ein Gefüge erhalten, bei dem ein nicht-leitfähiges Bindemittel 17 zwischen leitfähige, teilweise miteinander verbundene Überzüge 16 eingefügt ist. Das Bindemittel 17 ist dabei so dicht zwischen die Schleifmittelkörnchen 15 eingefüllt, daß im Gefüge nur wenige oder gar keine Poren entstehen. Selbst wenn in einem vom Bindemittel 17 eingenommenen Bereich Poren entstehen sollten, sind ihre Größe und Zahl vernachlässigbar. Ersichtlicherweise sind die Schleifmittelkörnchen 15 somit unmittelbar durch die einheitlich um sie herum ausgebildeten leitfähigen Überzüge 16 und mittelbar durch das nicht-leitfähige, fest bzw. dicht zwischen die beschichteten Schleifmittelkörnchen 15 eingefügte Bindemittel 17 festgelegt. Bei dieser Anordnung werden die Schleifmittelkörnchen 15 in so fester Beziehung zueinander gehalten, daß man eine Hochleistungs-Schleifscheibe erhält, bei welcher die Schleifmittelkörnchen 15 mit hoher Dichte sicher fixiert sind.

Die leitfähigen Überzüge 16 für die Schleifmittelkörnchen 15 können aus einem Material bestehen, das vorteilhafte Bindungseigenschaften für die Schleifmittelkörnchen 15 bietet, ausreichende Festigkeit zur Verhinderung eines unerwünschten Herauslösens der Schleifmittelkörnchen 15 bei Schleifvorgängen besitzt und bei einem Warmpreßvorgang bei der noch zu beschreibenden Herstellung der Schleifscheibe ohne weiteres einer plastischen Verformung unterworfen werden kann. Beispiele für Überzugsmaterialien sind Metalle, wie Cu, Ag, Au, Sn, Zn, Al, Ni und Cr sowie Legierungen derselben. Die leitfähigen Überzüge 16 können nach an sich bekannten Verfahren, wie Galvanisieren oder Vakuumaufdampfung, als gleichmäßige einlagige Schicht aus einem der angegebenen Metalle oder ihren Legierungen auf den Schleifmittelkörnchen 15 ausgebildet werden. Zur weiteren Verbesserung der Wirkung der Überzüge 16 können diese jeweils aus einem mehrlagigen Gebilde mit zwei oder mehr Schichten aus demselben Material bzw. derselben Legierung oder unterschiedlichen Metallen bzw. Legierungen bestehen. Ein solches mehrlagiges Gebilde wird zweckmäßigerweise derart ausgebildet, daß die innerste, in unmittelbarer Berührung mit dem betreffenden Schleifmittelkörnchen 15 stehende Schicht aus einem vergleichsweise weichen, leicht plastisch verformbaren und leicht verbindbaren Metall und die Außenschicht des mehrlagigen Gebildes aus einem vergleichsweise harten Metall besteht. Wenn ein mehrlagig ausgebildeter leitfähiger Überzug 16 aus zwei Schichten aus demselben Metall aufgebaut wird, können beide Schichten durch (aufeinanderfolgendes) elektrolytisches Vernickeln ausgebildet werden. Im Fall eines mehrlagigen Gebildes mit Schichten aus unterschiedlichen Metallen kann die eine Schicht durch Verkupfern und die andere Schicht durch Vernickeln der Kupferschicht hergestellt werden.

Das erfindungsgemäß verwendete nicht-leitfähige Bindemittel 17 muß gute Bindungs- oder Hafteigenschaften für die leitfähigen Überzüge 16 besitzen und kann beispielsweise aus einem synthetischen Polymerisat, z. B. einem Phenolharz, einem Epoxyharz, einem Polyamid, einem ungesättigten Polyester, einem Polyimid, einer Polyacetal- oder Polyacrylverbindung, einem natürlich vorkommenden organischen Polymerisat, z. B. Schellack, oder einem organischen Bindemittel, z. B. Glas, bestehen. Weiterhin kann das nicht-leitfähige Bindemittel 17 ein abriebbeständiges anorganisches Pulver, wie Talkum, Siliziumkarbid, Aluminiumoxid, Chromoxid, Eisenoxid oder Molybdändisulfid, sein, um die Bindungseigenschaften weiter zu verbessern und zu gewährleisten, daß die sich beim Schleifen leicht bildenden Spanporen sich beim Abziehvorgang ohne weiteres wieder auffüllen.

Im folgenden ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Schleifscheibe beschrieben.

Zunächst wird der Metall-Träger 10 mit für die Schleifbearbeitung vorgegebener Form hergestellt. Am Außenumfang des Trägers 10 wird der Tragteil 12 aus einem organischen Polymerisat angeformt. Dies kann durch Formen oder Gießen unter Verwendung einer Kombination aus einer Form und dem Metall-Träger 10 geschehen. Der mit dem Tragteil 12 versehen Metall-Träger 10 wird dann so in eine Warmpreßform eingesetzt, daß um den Außenumfang des Tragteils 12 herum ein ringförmiger Spalt einer vorgegebenen Größe festgelegt wird, in welchem der Schleifmittelteil 11 um den Außenumfang des Tragteils 12 herum geformt werden kann.

Die beschichteten Schleifmittelkörnchen 15 zur Herstellung des Schleifmittelteils 11 können, wie erwähnt, in der Weise hergestellt werden, daß durch Galvanisieren, Vakuumaufdampfung oder nach einem anderen bekannten Verfahren ein bestimmtes Metall bzw. eine bestimmte Legierung aus der Gruppe der genannten Metalle und Legierungen in Form eines Überzugs auf Schleifmittelkörnchen 15 einer gegebenen Teilchengrößenverteilung aufgebracht wird. Die metallbeschichteten Schleifmittelkörnchen 15 werden dann homogen mit einem gewünschten Bindemittel 17 in einem gegebenen Mengenverhältnis vermischt. Das erhaltene Gemisch wird sodann in den Ringraum zwischen der Warmpreßform und dem in diese eingesetzten Tragteil 12 eingefüllt. Danach erzeugt man den Schleifmittelteil 11 in der Weise, daß die in die Form eingebrachten, metallbeschichteten Schleifmittelkörnchen 15 unter Erwärmung auf konstante Temperatur zusammen mit dem Metall-Träger 10 und der Warmpreßform einem Warmpreßformvorgang unterworfen werden. Die Erwärmungs- und Druckbeaufschlagungsbedingungen beim Warmpreßformen können je nach dem für das Beschichten der Schleifmittelkörnchen 15 verwendeten Metall, der Art des eingesetzten Bindemittels 17, der Menge des Überzugsmetalls, dem Mischungsverhältnis der beschichteten Schleifmittelkörnchen 15 und anderen Faktoren variieren. Wesentlich ist, daß Druck- und Temperaturbedingungen eingehalten werden, bei denen im Bindemittel 17 durch Erweichung oder Verringerung der Viskosität desselben Gases entstehen können. Durch die Druckbeaufschlagung wird nicht nur die Ausdehnung des Bindemittels 17 durch die in ihm enthaltenen Gase gesteuert, sondern auch eine plastische Verformung der Metallüberzüge 16 auf den Schleifmittelkörnchen 15 hervorgerufen, wodurch die Bindung der Metallüberzüge untereinander verbessert wird. Bei Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur kann die Druckbeaufschlagung diskontinuierlich mehrmals erfolgen, wodurch die Freigabe der im Bindemittel 17 enthaltenen Gase und die plastische Verformung der Metallüberzüge auf den Schleifmittelkörnchen 15 gefördert werden. Die Erwärmungs- und Druckbeaufschlagungsbedingungen beim Warmpreßformen stellen somit außerordentlich wichtige Faktoren für die Herstellung einer Schleifscheibe mit hoher Schleifmittelkörnchendichte, d. h. Körnung, dar. Bei diesem Warmpreßverfahren entstehen im Bindemittel 17 entweder gar keine oder bestenfalls sehr wenige Poren, während sich die Metallüberzüge 16 auf den Schleifmittelkörnchen 15 fest miteinander verbinden können. Hierdurch erhält man einen Schleifmittelteil 11, bei dem die Schleifmittelkörnchen 15 mit hoher Dichte eng gepackt sind. Zur sicheren Verbindung des Schleifmittelteils 11 mit dem Tragteil 12 kann ggf. im voraus ein Klebmittel auf den Außenumfang des Tragteils 12 aufgetragen werden.

Im folgenden ist die Herstellung des Schleifmittelteils 11 nach dem Warmpreßverfahren im einzelnen erläutert. Diamant-Schleifmittelkörnchen werden mit Ni in einer Menge von 70 Gew.-% beschichtet; 53 Vol.-% der beschichteten Schleifmittelkörnchen werden mit 47 Vol.-% eines Phenolharz-Bindemittels homogen vermischt, worauf das Gemisch in den Ringspalt zwischen dem mit dem Tragteil 12 versehenen Metall-Träger 10 und der Innenfläche einer Warmpreßform eingefüllt wird. Das Warmpreßformen des in die Form eingebrachten homogenen Gemisches erfolgt unter einem Druck von 14 715-34 335 kPa unter Aufrechterhaltung einer Temperatur im Bereich von 175-260°C.

Der auf die beschriebene Weise hergestellte Schleifmittelteil 11 wird dann unter Aufrechterhaltung der Druckbeaufschlagung auf natürlichem Wege oder zwangsweise abgekühlt und hierauf zusammen mit dem Träger 10, mit dem er einstückig verbunden ist, aus der Warmpreßform entnommen. Der Metall-Träger 10 und der Tragteil 12 werden danach endbearbeitet, der Schleifmittelteil 11 auf die vorgesehenen Maße zugerichtet und abgezogen.

Wahlweise kann eine Form mit zwei zusammengesetzten Warmpressen zur Herstellung des ringförmigen Schleifmittelteils 11 benutzt werden, wobei letzterer mit Hilfe eines Klebmittels mit dem Tragteil 12 am Träger 10 verbunden werden kann.

Unabhängig vom Herstellungsverfahren für den Schleifmittelteil 11 muß dieser durch Vermischen von mit (einem) Metall(en) beschichteten Schleifmittelkörnchen 15 mit dem nicht-leitfähigen Bindemittel 17 hergestellt werden, um ein Gefüge zu erhalten, bei dem gemäß Fig. 4 die einzelnen Schleifmittelkörnchen 15 von einem leitfähigen Überzug 16 umschlossen und die Überzüge auf den einzelnen Schleifmittelkörnchen 15 fest miteinander verbunden sind.

Durch Mikroskopuntersuchung eines Querschnitts des Schleifmittelteils 11 kann festgestellt werden, ob dieser das gewünschte, in Fig. 4 gezeigte Gefüge erhalten hat. In einfacherer Weise kann ohne Zerstörung des Schleifmittelteils 11 durch Messung der Leitfähigkeit festgestellt werden, ob die leitfähigen Überzüge 16 auf den Schleifmittelkörnchen 15 einwandfrei miteinander verbunden sind. Die Leitfähigkeitsmessung kann durch Anlegung einer niedrigen Spannung von etwa 10 V an die beiden Enden eines beliebig gewählten Durchmessers des ringförmigen Schleifmittelteils 11 oder an die jeweiligen Enden von zwei einander unter einem Winkel von 90° schneidenden Durchmessern oder aber durch wiederholte Messung der Leitfähigkeit an zwei in einem konstanten Abstand voneinander befindlichen Punkten auf einem Durchmesser erfolgen.

Fig. 5 veranschaulicht für eine übliche Schleifscheibe die Beziehung zwischen der auf Diamant-Schleifmittelkörnchen aufgetragenen Menge eines Überzugsmetalls (Nickel) und der Menge der in einem nicht-leitfähigen Bindemittel dispergierten, metallbeschichteten Schleifmittelkörnchen. Gemäß Fig. 5 entspricht ein Bereich über einer Kurve 20 für eine Überzugsmetallmenge auf den metallbeschichteten Schleifmittelkörnchen von 40 Vol.-% oder mehr, bezogen auf das Bindemittel, einem Bereich, in welchem bei der Leitfähigkeitsmessung eine durchgehende Leitfähigkeit durch den gesamten Schleifmittelteil 11 hindurch festgestellt werden kann. In einem Bereich (I) zwischen den Kurven 20 und 21 erhält man ein Gefüge, bei dem die Schleifmittelkörnchen 15 mit hoher Dichte gepackt und jeweils sicher festgelegt sind. Ein Bereich über der Kurve 21 entspricht andererseits einem Gefüge, das demjenigen bekannter Schleifscheiben mit Metallbindung ähnelt. In einem Bereich (II) zwischen den Kurven 20 und 22 ist dagegen ein Kontinuitätsverlust oder -abfall an zumindest einem Abschnitt des Schleifmittelteils 11 zu beobachten, wobei die Dichte der Schleifmittelkörnchen 15 im Vergleich zu der im Bereich (I) angegebenen Dichte verhältnismäßig niedrig ist. Hierbei zeigt eine Mikroskopuntersuchung ein Gefüge, das nahezu dem im Bereich (I) anzutreffenden gleich ist. Anhand der Leitfähigkeitsmessungen und der Mikroskopuntersuchung läßt sich feststellen, daß ein gewünschtes Gefüge des Schleifmittelteils 11 erreicht ist, wenn die Menge des die Schleifmittelkörnchen 15 beschichtenden Metalls im Bereich von 30-80 Gew.-%, bezogen auf Schleifmittelkörnchen 15, und die Menge der metallbeschichteten Schleifmittelkörnchen 15 im Bereich zwischen der Kurve 22 (Menge: 33-37 Vol.-%, bezogen auf das Bindemittel 17) und der Kurve 21 (Menge: 54-64 Vol.-%) liegen.

Die nachstehende Tabelle I veranschaulicht verschiedene Beispiele für den durch Beschichten von Diamant-Schleifmittelkörnchen einer Korngrößenverteilung bzw. Körnung von 100-120 mit verschiedenen Metallen oder Legierungen und anschließendes Vermischen der beschichteten Schleifmittelkörnchen 15 mit einem Phenolharz in gegebenem Mengenverhältnis hergestellten Schleifmittelteil 11. Neben Ni sind Ag und Cu als Überzugsmetalle angeführt. Eine Schleifscheibe (B) bildet ein Beispiel für die Verwendung von Überzügen 16 mit zweilagigem Aufbau, bei denen die erste und die zweite Schicht jeweils nacheinander durch stromloses Vernickeln ausgebildet worden sind. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Schleifscheiben (A) bis (G) bei der Leitfähigkeitsmessung jeweils Kontinuität (Durchgangsverbindung) zeigen. In Tabelle I werden dieselben Symbole wie in Fig. 5 verwendet, um die Lage der jeweiligen Schleifscheiben (in Fig. 5) leicht feststellen zu können.

Nachstehend ist die Leistung der erfindungsgemäß hergestellten Schleifscheiben im einzelnen erläutert. Die nachstehende Tabelle II gibt die Biegefestigkeit und die Kontinuität verschiedener Schleifscheiben an, die durch Vermischen von Schleifmittelkörnchen 15 einer Größenverteilung bzw. Körnung von 100-120 mit unterschiedlichen Phenolharzmengen hergestellt worden sind. Zu Vergleichszwecken ist auch die Biegefestigkeit von Schleifscheiben mit Harzbindung angegeben, die durch Vermischen von Weißarandom (WA) einer Teilchengrößenverteilung (Körnung) von 100-120 ohne Metallüberzug mit unterschiedlichen Mengen eines Phenolharzes hergestellt worden sind. In Fig. 6 gibt die Kurve 23 die Beziehung zwischen der Biegefestigkeit und der Beschichtungsmenge an Ni auf der Grundlage der in Tabelle II aufgeführten Ergebnisse wieder. Aus den Ergebnissen von Tabelle II und Fig. 6 geht hervor, daß unter Verwendung von mit Nickel beschichteten Diamant-Schleifmittelkörnchen hergestellte Schleifmittelteile eine Biegefestigkeit besitzen, die sich nicht wesentlich von derjenigen einer Schleifscheibe aus Weißarandom einer Körnung von 100 unterscheidet und geringfügig niedriger ist als diejenige einer Schleifscheibe aus Weißarandom einer Körnung von 120. Allerdings zeigt die Biegefestigkeit der ersteren Schleifmittelteile eine Tendenz zu einer Verringerung mit einer Erhöhung der Menge bzw. des Anteils des die Schleifmittelkörnchen überziehenden Metalls. Ersichtlicherweise besitzt die erfindungsgemäße Schleifscheibe mithin eine Biegefestigkeit, welche derjenigen von bisherigen Schleifscheiben mit Harzbindung entspricht.

Tabelle I

Die Fig. 7 bis 9 veranschaulichen die Schleifleistung einer (erfindungsgemäß hergestellten Schleifscheibe mit einem Schleifmittelteil, der durch Beschichten von Diamant-Schleifmittelkörnchen einer Größenverteilung bzw. Körnung von 100-120 mit 56 Gew.-% Ni und anschließendes Vermischen der beschichteten Schleifmittelkörnchen mit einem Phenolharzgemisch in einer Menge von 50 Vol.-% (bezogen auf ein abriebfestes Element) hergestellt worden ist, im Vergleich zu handelsüblichen Schleifscheiben mit Harzbindung mit Diamant-Schleifmittelkörnchen. Die nachstehende Tabelle III gibt die Zusammensetzung handelsüblicher, für Vergleichszwecke verwendeter Schleifscheiben an. In den Fig. 7 bis 9 steht die Kurve P für die Eigenschaften der erfindungsgemäß hergestellten Schleifscheibe, während die Kurven A, B und C für die Eigenschaften bekannter Schleifscheiben A, B bzw. C gemäß Tabelle III stehen. Das Schleifen wurde an einem schwer zu schleifenden anorganischen, als warmfestes, abriebfestes Element bekannten Stoff durchgeführt. Gemäß Fig. 7 besitzt die erfindungsgemäß hergestellte Schleifscheibe ein Schleifverhältnis (ermittelt anhand des Verhältnisses zwischen der abgetragenen Menge eines bearbeiteten Werkstoffs und der Größe des Schleifscheibenverschleißes) - wesentlicher Faktor für die Bestimmung der Schleifleistung - entsprechend etwa dem Zehnfachen desjenigen einer handelsüblichen, allgemein als die höchste Leistung besitzend anerkannten Schleifscheibe. Die erfindungsgemäß hergestellte Schleifscheibe bietet damit eine beträchtlich bessere Schleifleistung. Gemäß Fig. 8 ist die Schleiftiefenabnahme (bestimmt durch den Unterschied zwischen der angestrebten und der tatsächlichen Zerspanungsgröße) im Vergleich zu den handelsüblichen Schleifscheiben A, B und C erheblich günstiger und konstant, so daß sich die erfindungsgemäß hergestellte Schleifscheibe für Präzisionsschleifarbeiten eignet.

Tabelle III

Tabelle IV

Aus Fig. 9 geht hervor, daß die erfindungsgemäß hergestellte Schleifscheibe bezüglich der Verschleiß- oder Abriebhöhe allen zu Vergleichszwecken untersuchten handelsüblichen Schleifscheiben A, B und C überlegen ist, wobei sie beim Bearbeiten eines schwer zu schleifenden Werkstoffs einem geringeren Verschleiß unterliegt. Die obige Tabelle IV veranschaulicht einen Vergleich der Schleifleistung der erfindungsgemäß hergestellten Schleifscheibe mit den handelsüblichen Schleifscheiben über dieselbe Schleifstrecke oder -länge Le (Länge eines Werkstücks × Zahl der Zerspanungsschritte). Diese Tabelle gibt die Schleiffähigkeit, ermittelt anhand eines Verhältnisses einer Ist-Schleifgröße zu einer Soll-Schleifgröße anstatt der Schleiftiefenabnahme, die Schleifleistung (Z′) und die Oberflächenrauhigkeit einer bearbeiteten Fläche, zusätzlich zu Schleifverhältnis und Höhe des Schleifscheibenverschleißes, an. Versuche zur Ermittlung der Schleifleistung (Z′) wurden in einem Naßschleifvorgang mittels einer Planschleifmaschine unter Bestimmung der Schnittiefe bei 60 µm/Durchgang (10 µm/Durchgang bei einer bisherigen Schleifscheibe) bei einer Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheibe von 1800 m/min und einer Tischvorschubgeschwindigkeit (Werkstückvorschubgeschwindigkeit) von 15 m/min durchgeführt. Wie erwähnt, ist die erfindungsgemäße Schleifscheibe bezüglich Schleifverhältnis, Schleiffähigkeit und Verschleiß den handelsüblichen, zu Vergleichszwecken untersuchten Schleifscheiben überlegen. Aus Tabelle IV geht auch hervor, daß die Schleifleistung und die Oberflächengüte der bearbeiteten Fläche besser sind als im Fall der handelsüblichen Schleifscheiben.

Obgleich die erfindungsgemäß hergestellte Schleifscheibe - wie erwähnt - in ihrer mechanischen Festigkeit bzw. Biegefestigkeit den bisherigen Schleifscheiben mit Harzbindung entspricht, ist sie diesen bezüglich des Schleifverhältnisses, der Schleiffähigkeit (bzw. der Schleiftiefenabnahme) und der Größe des Schleifscheibenverschleißes deutlich überlegen. Bei der erfindungsgemäß hergestellten Schleifscheibe sind nämlich die Metallüberzüge auf den einzelnen Schleifmittelkörnchen 15 fest miteinander verbunden. Die Schleifmittelkörnchen 15 sind durch die mit ihnen einheitlich ausgebildeten leitfähigen Überzüge 16 sicher festgelegt, so daß ihr Herauslösen aus der Schleifscheibe erschwert ist. Da bei der erfindungsgemäß hergestellten Schleifscheibe die Schleifmittelkörnchen sehr fest eingebettet sind, kann sie mit hoher Schleifmittelkörnchendichte bzw. Körnung ausgelegt sein. Da weiterhin die Schleiftiefenabnahme wegen der größeren Beständigkeit gegen ein Herauslösen von Schleifmittelkörnchen 15 gering und stabil bzw. gleichmäßig ist, kann das zwischen den leitfähigen Überzügen 16 befindliche Bindemittel 17 ersichtlicherweise Spanporen in ausreichender Menge bilden. Dies weist darauf hin, daß ein Zusetzen (der Schleifscheibe) in geringerem Maße auftritt. Eine erfindungsgemäß hergestellte leitfähige Schleifscheibe bietet zudem den Vorteil, daß sie sowohl für elektrolytisches Schleifen oder Zerspanen als auch für die Bearbeitung eines schwer schleifbaren Werkstoffs einsetzbar ist.

Die erfindungsgemäß hergestellte Schleifscheibe kann für Umlaufschleifmaschinen sowie andere Schleif- oder Läppmaschinen verwendet werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Schleifscheibe, bei dem Schleifmittelkörnchen (15) mit einem leitfähigen Material (16) in einer Menge von 30-80 Gew.-%, bezogen auf die Schleifmittelkörnchen (15) beschichtet und die so beschichteten Schleifmittelkörnchen (15) homogen mit einem nicht-leitfähigen Bindemittel (17) vermischt werden, worauf das Gemisch aus den beschichteten Schleifmittelkörnchen (15) und dem nicht-leitfähigen Bindemittel (17) in eine Form eingefüllt und in dieser durch Druckbeaufschlagung bei Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur durch Erwärmung ausgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifmittelkörnchen (15) zuerst mit einem ersten leitfähigen Material (16) einer relativ niedrigen mechanischen Festigkeit und dann mit einem zweiten leitfähigen Material (16) einer höheren mechanischen Festigkeit beschichtet und in einer Menge von 40-64 Vol.-% mit dem Bindemittel (17) vermischt werden, worauf mehrmalige Druckbeaufschlagung mit einem Druck von 14 715-34 335 kPa diskontinuierlich in einem Temperaturbereich von 175°C bis 260°C erfolgt, indem das Bindemittel (17) erweichen kann, so daß darin befindliche Gase entweichen und die Schleifmittelkörnchen (15) leitend miteinander verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als nicht-leitfähiges Bindemittel (17) ein Phenolharz, ein Epoxyharz, ein Polyamid, ein ungesättigter Polyester, ein Polyimid, eine Polyacetal- oder Polyacrylverbindung oder ein natürlich vorkommendes organisches Polymerisat und ein abriebfestes Pulver in Form von Talkum, Siliziumkarbid, Aluminiumoxid, Chromoxid, Eisenoxid oder Molybdändisulfid verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schleifmittelkörnchen (15) mindestens ein Element aus der Diamant, Siliziumnitrid und kubisches Bornitrid umfassenden Gruppe verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als leitfähiges Material (16) ein Metall, wie Cu, Ag, Au, Sn, Zn, Al, Ni und/oder Cr eingesetzt wird.