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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine durch galvanische
Abscheidung hergestellte Schleifscheibe, die als Schleifwerkzeug
dient.
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Wie in Fig.3 und 4 dargestellt ist, ist eine Schleifscheibe, die
als Schleifwerkzeug dient, so ausgebildet, daß sie eine
Oberfläche 1a eines Schleifteils eines Basismetalls 1 der
Schleifscheibe Schleifkörner 2, wie kubisches Bor-Nitrid (CBN) und
Diamant, tragen läßt, mit einer Nickel-plattierten
Tragflächenschicht als Träger. Gemäß Fig.2 wird bspw. eine konventionelle
galvanisch abgeschiedene Schleifscheibe hergestellt, indem eine
Nickel-plattierte Tragflächenschicht 4, welche Schleifkörner 2
trägt, durch galvanishes Abscheiden von Schleifkörnern, welche
in einer Nickel-plattierenden Lösung schweben, gebildet wird,
nachdem eine dünne Nickel-plattierte Schicht 3 durch galvanisches
Abscheiden auf einer Schleifteiloberfläche 1a eines
Schleifscheiben-Basismetalls 1 ausgebildet worden ist.
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Solch eine konventionelle durch galvanische Abscheidung
hergestellte Schleifscheibe hat eine Nickel-plattierte
Tragflächenschicht 4 zum Tragen von Schleifkörnern 2, deren Dicke dazu
neigt, ungleichmäßig zu sein in Abhängigkeit von der Oberfläche
1a des Schleifteils oder der Körnerform und der
Verteilungseigenschaft der Schleifkörner 2 in der Plattierungslösung. Weiterhin
ist die Härte der Nickel-plattierten Schicht selbst nicht
ausreichend hoch, so daß eine Verbesserung ihrer Lebensdauer
wünschenswert ist.
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Die US-A-41 55 721 offenbart die Anwendung des Nickel-Plattierens
bei der Herstellung von galvanisch abgeschiedenen
Schleifscheiben. Herrührend von einem Prozess des galvanischen Abscheidens
gibt es dort ein Schleif-Basismetall und harte Schleifkörner, die
in einer Nickel-plattierten Tragflächenschicht eingebettet sind.
Weiterhin gibt es eine durch einen chemischen Plattierungsprozess
hergestellte Tragflächenschicht. Mehr als zwei Schichten sind
jedoch nicht offenbart. Die Verwendung einer
Nickel-Phosphor-Beschichtung ist aus der EP-A-0158825 bekannt.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine starke durch
galvanische Abscheidung hergestellte Schleifscheibe zu schaffen,
bei der die obigen Probleme gelöst werden, während der Vorteil
der durch die galvanische Abscheidung erreichten
Nickel-plattierten Tragflächenschicht genutzt werden kann, nämlich, daß die
Nickel-plattierte Schicht eine exzellente Verbundwirkung zu dem
Schleifscheiben-Basismetall aufweist und daß die Materialqualität
der Schicht eine ausreichende Festigkeit hat.
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Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine durch galvanische
Abscheidung hergestellte Schleifscheibe zu schaffen, welche die
Furcht vor der Erzeugung von Sprüngen oder Rissen in einer durch
einen chemischen Plattierungsprozess (elektroloses Plattieren)
hergestellten Tragflächenschicht aus einer Nickel-Phosphor-
Legierung eliminiert.
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Zum Erreichen der obigen Ziele ist die Erfindung durch die
Merkmale der Ansprüche 1 und 2 charakterisiert.
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Die Schleifkörner, die für die durch galvanische Abscheidung
hergestellte Schleifscheibe gemäß der Erfindung verwendet werden,
sind harte Schleifkörner wie kubische Bor-Nitrid-Schleifkörner
oder Diamant-Schleifkörner, jedoch können auch andere harte
Schleifkörner verwendet werden. Diese Schleifkörner haben
dieselbe Form wie die konventionellen Schleifkörner. Eine
Schleifscheibe, für die kubisches Bor-Nitrid verwendet wird, wird
hauptsächlich für das Schleifen von Metallen aus der Eisen-Familie
verwendet, während eine Schleifscheibe mit Schleifkörnern aus
Diamant hauptsächlich für das Schleifen von Nichteisenmetallen
verwendet wird.
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Die Erfindung wird nun anhand der Figuren beschrieben.
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Fig.1 ist eine Schnittansicht, die die Trageeigenschaft von
Schleifkörnern in einer durch galvanische Abscheidung
hergestellten Schleifscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Fig.2 ist eine Zeichnung, die die Trageeigenschaft von
Schleifkörnern in einer konventionellen durch galvanische Abscheidung
hergestellten Schleifscheibe zeigt.
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Fig.3 ist eine Aussenansicht eines Beispiels einer Schleifscheibe
und Fig.4 ist eine Schnittansicht eines Beispiels einer
Schleifscheibe.
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Fig.5 ist eine Schnittansicht, die die Trageeigenschaft von
Schleifkörnern in einer durch galvanische Abscheidung
hergestellten Schleifscheibe gemäß einer anderen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zeigt.
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Fig.6 ist eine Schnittansicht die die Trageeigenschaft von
Schleifkörnern in noch einer anderen Ausführungsform gemäß der
vorliegenden Erfindung zeigt, und Fig.7 ist eine perspektivische
Ansicht (mit teilweisen Weglassungen) für den Fall, bei welchem
die vorliegende Erfindung nicht für eine Schlelfscheibe sondern
für ein zahnradartiges Spanwerkzeug (Schleifwerkzeug) verwendet
wird.
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In Fig.1 ist ein Beispiel des Einbettens von Schleifkörnern in
eine durch galvanische Abscheidung hergestellte Schleifscheibe
gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt.
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Zuerst wird eine Nickel-plattierte Beschichtung 3 mit einer Dicke
von 4 um durch einen Prozess des galvanischen Abscheidens auf die
Oberfläche 1a des Schleifteils des Basismetalls 1 der
Schleifscheibe aufgebracht. Danach wird eine Nickel-plattierte
Tragflächenschicht 4 mit einer durchschnittlichen Dicke von 10 µm,
welche Schleifkörner 2 trägt, ausgebildet und zwar durch eine
galvanische Abscheidung in einer Nickel-plattierenden Lösung,
in welcher schwebend Schleifkörner von #325/400 aus kubischem
Bor-Nitrid enthalten sind. Dann wird am oberen Ende durch einen
chemischen Plattierungsprozess eine plattierte Tragflächenschicht
5 aus einer Nickel-Phosphor-Legierung mit einer
durchschnittlichen
Dicke von 20 µm ausgebildet. Eine so hergestellte
Schleifscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung ist in vier Teile
geteilt, von denen drei Teile einer Wärmebehandlung unterzogen
wurden, indem sie jeweils auf 150, 250 und 400 ºC erhitzt wurden.
Die Härten der wärmebehandelten plattierten Tragflächenschichten
5 aus Nickel-Phosphor-Legierung lagen alle über 800 Hv. Der
verbleibende eine Teil wurde keiner Wärmebehandlung unterzogen.
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Die durch galvanische Abscheidung hergestellte Schleifscheibe,
die keiner Wärmebehandlung unterzogen wurde und jene, die einer
Wärmebehandlung bei jeweiligen Temperaturen unterzogen wurden,
wurden einem Schleifprobentest unterworfen, um mit einer durch
galvanische Abscheidung hergestellten Schleifscheibe verglichen
zu werden, die eine galvanisch abgeschiedene Nickel-plattierte
Tragflächenschicht 4 mit einer durchschnittlichen Dicke von 30 µm
hat und nach einem konventionellen Verfahren hergestellt ist. Das
Testresultat zeigte, daß die Lebensdauer der Schleifscheiben
gemäß der vorliegenden Erfindung das 1,5-fache gegenüber den
Proben ohne Wärmebehandlung und das 2 - 2,5-fache gegenüber den
wärmebehandelten Proben der konventionellen Schleifscheibe
betrug.
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In Fig.5 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung dargestellt. In dieser Figur wird, nachdem eine Nickel-
plattierte Beschichtung 13 mit einer Dicke von 4 µm durch
galvanische Abscheidung auf eine Schleifteiloberfläche 11a des
Schleifscheiben-Basismetalls 11 gegeben worden ist, eine
plattierte Beschichtung 14 aus einer Nickel-Phosphor-Legierung
mit einer Dicke von 20 µm durch einen chemischen
Plattierungsprozess ausgeführt. Als nächstes wird eine Nickel-plattierte
Tragflächenschicht 15 mit einer durchschnittlichen Dicke von 10 µm,
welche Schleifkörner 12a trägt, durch galvanische Abscheidung in
einer Nickel-plattierenden Lösung ausgebildet, in welcher
Schleifkörner von #325/400 aus kubischem Bor-Nitrid schweben.
Dann wird am oberen Ende eine plattierte Tragflächenschicht 16
aus einer Nickel-Phosphor-Legierung mit einer durchschnittlichen
Dicke von 20 µm durch galvanische Abscheidung ausgebildet.
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Eine durch galvanische Abscheidung hergestellte Schleifscheibe
gemäß der vorliegenden Erfindung wurde in vier Teile aufgeteilt,
von denen drei Teile einer Wärmebehandlung unterworfen wurden und
zwar durch Erhitzen auf jeweils 150, 250 und 400 ºC. Die Härte
der plattierten Schicht 14 aus der Nickel-Phosphor-Legierung nach
der Wärmebehandlung und die Härte der plattierten
Tragflächenschicht 16 aus der Nickel-Phosphor-Legierung waren beide größer
als Hv 800. Der verbleibende eine Teil wurde nicht
wärmebehandelt.
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Die durch galvanische Abscheidung hergestellte Schleifscheibe,
die keiner Wärmebehandlung unterzogen wurde und jene, die einer
Wärmebehandlung bei jeweiligen Temperaturen unterzogen wurden,
wurden einem Schleifprobentest unterworfen, um mit einer durch
galvanische Abscheidung hergestellten Schleifscheibe verglichen
zu werden, die eine galvanisch abgeschiedene Nickel-plattierte
Tragflächenschicht 15 mit einer durchschnittlichen Dicke von
30 µm hat und nach einem konventionellen Verfahren hergestellt
wurde. Das Testresultat zeigte, daß die Lebensdauer der
Schleifscheiben gemäß der vorliegenden Erfindung das Doppelte gegenüber
den Proben ohne Wärmebehandlung und das 2,5-3-fache gegenüber den
wärmebehandelten Proben der konventionellen Schleifscheibe
betrug.
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Es sollte hier erwähnt werden, daß die durch galvanische
Abscheidung hergestellte Schleifscheibe in jedem der obigen
Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung zusätzlich zur Verwendung
als gewöhnliche Schleifscheibe genauso als anderes
Schleifwerkzeug wie bspw. als spanender Schneider verwendet werden kann.
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Fig.6 zeigt noch ein anderes Ausführungsbeispiel gemäß der
vorliegenden Erfindung. In dieser Figur ist 21 ein Schleifscheiben-
Basismetall, 22 eine durch galvanische Abscheidung hergestellte
Nickel-plattierte Schicht, 23 eine von einem chemischen
Plattierungsprozess herrührende plattierte Schicht aus einer
Nickel-Phosphor-Legierung, 24 ist eine durch galvanische
Abscheidung hergestellte Nickelschicht, 25 ist eine von einem chemischen
Plattierungsprozess herrührende plattierte Schicht aus einer
Nickel-Phosphor-Legierung und 26 ist ein Schleifkorn. Die
plattierten Schichten 22-25 sind im wesentlichen dieselben wie
die korrespondierenden Schichten in dem Ausführungsbeispiel gemäß
Fig.5. In diesem Ausführungsbeispiel wurde eine dünne plattierte
Nickelschicht mit einer Dicke von ungefähr 2 µm galvanisch auf
der Oberfläche einer plattierten Schicht aus einer Nickel-
Phosphor-Legierung abgeschieden.
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In einer durch galvanische Abscheidung hergestellten
Schleifscheibe, die mit einer von einem chemischen Plattierungsprozess
(elektroloser Plattierungsprozess) herrührenden plattierten
Tragflächenschicht aus einer Nickel-Phosphor-Legierung versehen ist,
wird durch eine Wärmebehandlung der Schicht versucht,
Verbesserungen in der Festigkeit und der Abriebsfestigkeit der
plattierten Schicht aus der Nickel-Phosphor-Legierung zu erzielen.
Während die plattierte Schicht durch die Wärmebehandlung gehärtet
werden kann, wird die Biegsamkeit der Schicht reduziert und sie
neigt zur Erzeugung von Sprüngen und Rissen unter schweren
Abriebbedingungen, was zu einer Ablösung von jeweiligen Schichten
führen kann, mit einem Sprung oder einem Riß als Startpunkt.
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Diese Tendenz ist besonders stark in einer Schicht mit einer
Dicke von mehr als 30 µm, die durch elektroloses Plattieren von
Nickel-Phosphor erzielt wird und bezweckt, daß die
Gleichmäßigkeit der durch galvanische Abscheidung hergestellten Schicht
aufrechterhalten bleibt und die Genauigkeit der Schleifscheibe
verbessert wird.
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Nachdem die obige plattierte Nickelschicht durch galvanische
Abscheidung hergestellt worden ist, wird die Schleifscheibe einer
Wärmebehandlung im Bereich von 150 bis 550 ºC unterworfen. Die
oberste Nickelschicht bleibt relativ biegsam, ohne durch die
Wärmebehandlung gehärtet zu werden, so daß sie zur Entspannung
der Druckkraft und der Zugspannung dient, welche auf die
elektrolos plattierte Schicht aus Nickel-Phosphor wirken.
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Durch einen Simulationstest, bei dem eine durch galvanische
Abscheidung hergestellte Schicht ohne Schleifkörner verwendet
wurde, wurde bestätigt, daß herrührend von diesen Umständen die
Spannung, welche die Sprünge und Risse in der elektrolos
plattierten Nickel-Phosphor-Schicht hervorruft, 8 bis 9 mal
verbessert wird, verglichen mit der konventionellen 4-lagigen
galvanischen Abscheidung.
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Weiterhin zeigt Fig.7 ein durch galvanische Abscheidung
hergestelltes zahnradartiges CBN Spanwerkzeug 28, welches ein Beispiel
für die Verwendung der vorliegenden Erfindung nicht als
Schleifscheibe, sondern als Werkzeug ist.
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Die durch galvanische Abscheidung hergestellte Schleifscheibe
gemäß der vorliegenden Erfindung verlängert die Lebensdauer um
das 1,5-3-fache im Vergleich zur konventionellen Schleifscheibe,
so daß die Produktivität und die Abriebswirtschaftlichkeit sowie
die Herstellungsarbeit durch die Verwendung dieser Schleifscheibe
beachtlich verbessert werden kann. Darüberhinaus besitzt die
Schleifscheibe gemäß der vorliegenden Erfindung den besonders
wünschenswerten Effekt, daß keine Risse oder Ablösungen der
galvanisch abgeschiedenen Schichten unter schweren Abriebbedingungen
erzeugt werden, was es ihr ermöglicht, mit noch schwereren
Abriebbedingungen fertigzuwerden.