EP0280756B1 - Verfahren zur Verbesserung der Schleifleistung von Schleif- und Honkörpern - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method according to the preamble of patent claim 1.
- the desired metal soaps only form part of the impregnation mixture and several impregnation processes with subsequent drying or removal of excess impregnation mixture are usually required (e.g. by rotating the impregnated grinding wheel and ejecting excess portions of the impregnation mixture).
- suitable solvents water or organic solvents
- ceramic-bonded disks with a relatively large pore volume primarily a structure 7 or larger, are treated with metal soaps until the volume of the metal soaps introduced corresponds to at least 5% of the total volume of the grinding disk.
- plastic-bonded grinding wheels provided that they have a corresponding structure.
- Montanic acids C 22 ... to C 34 with melting points above 80 ° C. can also be used as fatty acids, as can hydroxy compounds of the listed compounds, 12-oxystearic acid being mentioned as an example.
- the possibility according to the invention of introducing metal soaps into correspondingly porous grinding wheel bodies is that the soap is formed in the grinding wheel or in the honing body by chemical reaction. This has the advantage that only small amounts of water have to be removed, and that the soaps are obtained in a compact form, so that only a single impregnation may be sufficient. Furthermore, the addition of small amounts of binder can be dispensed with here.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Es ist bekannt, daß beim Schleifen wärmeempfindlicher Stähle mit reduzierter Zerspanleistung gearbeitet werden muß wegen der sonst unzulässigen thermischen Beeinflußung des Werkstoffgefüges. Als hauptsächliche thermisch bedingte Schleifschäden sind hierbei zu nennen: Maßabweichung und Verzug, Brandmarken, Gefügeveränderungen, Auf- und Neuhärtung, Weichhautbildung, ungünstige Beeinflussung des Eigenspannungszustandes, Rißbildung und chemische Reaktionen.
- Auch beim Schleifen von NE-Metallen wie Aluminimum, Messing, Titan u.a. treten Schwierigkeiten mit den herkömmlichen Schleifscheiben auf, und zwar dadurch, daß sich die Späne in der Scheibenoberfläche verkeilen und nachfolgend zum Teil wieder auf die geschliffene Werkstückoberfläche aufgeschweißt werden. Man hilft sich dann dadurch, daß man mit Schleiföl als Kühlmittel arbeitet und die Scheiben kontinuierlich abrichtet. Dies führt einerseits zu Umweltproblemen (verbrauchtes Schleiföl ist "Abfallöl", kein "Altöl") und entsprechenden Kosten, auch steigt der Schleifscheibenverbrauch durch das "continuous dressing", wodurch die Schleifkosten weiter steigen.
- Es hat nicht an Versuchen gefehlt, hier zumindest in Teilbereichen Abhilfe zu schaffen. So werden schon seit Jahrzehnten für bestimmte Aufgaben keramisch gebundene Schleif- und Honkörper nachträglich in der Wärme und zumeist im Vakuum mit flüssigem Schwefel getränkt und anschließend erkalten gelassen. Der Schwefel wirkt hier als Hochdruckschmiermittel. Es läßt sich jedoch nicht vermeiden, daß beim Arbeiten mit derart getränkten Schleifkörpern chemische Reaktionen mit der Werkstückoberfläche ablaufen. Schwefel macht aber den Stahl spröde und rotbrüchig und ist mithin sehr schädlich, von der Umweltbelastung einmal abgesehen.
- Ein anderer Weg, der vorgeschlagen wurde, ist die Zuführung von Kühlschmiermittel über eine Hohlwelle in die Schleifscheibenbohrung und von dort durch die entsprechend poröse Schleifscheibe an die Kontaktstelle Scheibe/Werkstück. Hier muß das im Umlauf geführte Kühlmittel extrem gereinigt werden, damit sich die Poren der Schleifscheibe nicht verstopfen. (Industrie-Anzeiger 53, 1982, S. 39ff)
- Es hat sich gezeigt, daß Schleifkörper, die gemäß der EP-0 114 280 bzw. US- 4 541 843 unter Zusatz einer Metallseife hergestellt wurden, überraschend gute Schleifeigenschaften besitzen. So lassen sich mit solchen Scheiben vergütete und gehärtete Stähle schneller und kühler schleifen als mit herkömmlichen Schleifscheiben. Beim Schleifen von Aluminium, Titan, Kunststoffen und ähnlichen Werkstoffen setzen sich solche metallseifenenthaltenden Schleifscheiben bzw. Honkörper nicht zu, weshalb die gefürchteten Wiederaufschweißungen und Blechmantelbildungen vermieden werden. Auch die Gratbildung wird stark unterdrückt, wenn nicht völlig vermieden.
- Es sind auch schon Verfahren vorgeschlagen worden, mit denen dieses vorteilhafte Schleifverhalten auch bei konventionell hergestellten Schleif- oder Honkörpern erreicht werden soll: So beschreiben die Veröffentlichungen "Soviet Inventions Illustrated, Woche 84/22, Zusammenfassung 84-139747/22, 11. Juli 1984, Derwent Publications Ltd. London, G.B." und "Chemical Abstracts, Band 89,1978, Seite 268, Zusammenfassung Nr. 219679z, Columbus, Ohio, USA"
- Im Prägnierverfahren, bei denen dem betreffenden Schleifkörper Aluminiumstearat als Metallseife zugeführt wird, indem der Schleifkörper in ein Imprägniergemisch mit dieser Metallseife eingetaucht und somit "imprägniert" wird.
- Hierbei bilden die erwünschten Metallseifen jedoch nur einen Teil des Imprägniergemisches und es sind in der Regel mehrere Imprägniervorgänge mit anschließender Trocknung bzw. Entfernung von Überschüssen des Imprägniergemisches erforderlich (beispielsweise durch Rotation des imprägnierten Schleifrades und Hinausschleudem überschüssiger Anteile des Imprägniergemisches). Insbesondere, wenn lediglich Metallseifen (ohne die aus den genannten Dokumenten enthaltenen weiteren Bestandteile des Imprägniergemisches) eingebracht werden sollen, kommt man nicht ohne geeignete Lösungsmittel (Wasser oder organische Lösungsmittel) aus, was eine Wiederholung des Imprägniervorganges mit anschließenden Trocknungsvorgängen erfordert, um die gewünschte Menge an Seife in den Schleifkörper einzubringen.
- Die vorbekannten Verfahren ermöglichen daher nur eine unzureichende Einbringung von Metallseifen in einen Schleifkörper.
- Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die vorbekannten Verfahren so weiterzubilden, daß die einzubringenden Metallseifen in kompakter Form anfallen, also insbesondere nur eine einzige Tränkung des Schleifkörpers ausreicht, wobei unerwünschte oder überflüssige Gemischbestandteile weitgehend vermieden werden.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
- Vorteilhafterweise werden hierbei fertig gebrannte, keramisch gebundene Scheiben mit verhältnismäßig großem Porenvolumen, vornehmlich einer Struktur 7 oder größer, mit Metallseifen behandelt, bis das Volumen der eingebrachten Metallseifen wenigstens 5% des Gesamtvolumens der Schleifscheibe entspricht. Entsprechendes gilt für kunststoffgebundene Schleifkörper, sofern sie eine entsprechende Struktur besitzen.
- Als Metallseifen sollen hier verstanden werden neutrale oder basische Salze ein- oder mehrwertiger Metalle oder Amine. Vorteilhafterweise werden solche Seifen verwendet, die einerseits umwelt- und kühlmittelverträglich sind, und die andererseits einen möglichst hohen Schmelzpunkt haben. Hierzu sind vornehmlich zu nennen Salze bzw. Seifen folgender Fettsäuren, deren Schmelzpunkt (F) mit angegeben ist:
- Laurinsäure C11H23-COOH F 43°C
- Myristinsäure Ci3H27-COOH F 54°C
- Palmitinsäure C15H31COOH F 63°C
- Stearinsäure C17H35-COOH F 71 °C
- Arachinsäure C19H39-COOH F 75°C
- Behensäure C21H43-COOH F 80°C
- mit Kalzium, Zink, Aluminium, Natrium oder Lithium.
- Als Fettsäuren können auch Montansäuren C22... bis C34 mit Schmelzpunkten über 80°C verwendet werden, ebenso wie Hydroxyverbindungen der aufgeführten Verbindungen, als Beispiel sei hierzu die 12-Oxystearinsäure erwähnt.
- Die erfindungsgemäße Möglichkeit der Einbringung von Metallseifen in entsprechend poröse Schleifscheibenkörper ist die, daß sich die Seife in der Schleifscheibe bzw. in dem Honkörper durch chemische Reaktion bildet. Dies hat den Vorteil, daß sich nur geringe Wassermengen bilden, die entfernt werden müssen, und daß die Seifen in kompakter Form anfallen, also ggf. nur eine einzige Tränkung ausreicht. Ferner kann hier auf den Zusatz geringer Bindemittelmengen verzichtet werden.
- Beispielsweise wird Stearinsäure geschmolzen, die stöchiometrische Menge Zinkoxid hierin dispergiert und die erhitzte Scheibe sofort im Anschluß daran hiermit getränkt, ggf. im Vakuum, und solange weiter erhitzt, bis die folgende Reaktion
- abgelaufen und das Reaktionswasser entfernt ist. Anstelle entsprechender Metalloxide können auch Metallhydroxide oder -carbonate verwendet werden, so daß dann beispielsweise folgende entsprechende Reaktionen zur Bildung der Metallseife im Schleifkörper ablaufen:
- Eine weitere Möglichkeit der Bildung erfindungsgemäßer Metallseifen in den Schleif- bzw. Honkörpem durch chemische Reaktion besteht darin, daß man von einer entsprechenden Schmelze einer Ammoniumseife ausgeht, welcher die stöchiometrische Menge des entsprechenden Metalloxids bzw. Metallhydroxids zugesetzt wurde. Nach der Tränkung wird zur Bildung der Metallseife das bei der Reaktion Beispiel:
- entstehende Wasser und Ammoniak ausgetrieben.
Claims (6)
1. Verfahren zur Verbesserung der Schleifleistung keramisch oder kunststoffgebundener Schleif-oder Honkörper durch Verwendung von Metallseifen in den Porenräumen der Schleif- oder Honkörper, insbesondere von Salzen der Stearinsäure mit ein- oder mehrwertigen Metallen, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallseife innerhalb der Porenräume aus einem metallseifenfreien Reaktionsgemisch gebildet wird, das aus Fettsäure oder einer Fettsäure-Hydroxy-Verbindung oder einer Ammoniumseife der allgemeinen Formel (CnH2n+1-COOH) mit n≥11 und einer Metall-Verbindung, die aus der Gruppe der Oxide oder Hydroxide oder Carbonate ausgewählt ist, besteht, indem das Reaktionsgemisch durch Erwärmung verflüssigt und unter Vakuum in die Porenräume eingebracht wird, worauf unter weiterer Wärmezufuhr die Reaktion zur Bildung der Metallseife abläuft und danach die Reaktionsnebenprodukte ausgetrieben werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallverbindung Natriumhydroxid ist und daß bei einer Erwärmung über 71°C sich in den Porenräumen Natriumstearat und Wasser nach folgender Reaktionsgleichung bildet:
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgemisch aus einer Schmelze von Ammoniumstearat und der stöchiometrischen Menge des Metalloxids oder Metallhydroxids gebildet ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallhydroxid LiOH ist, wodurch folgende Reaktion abläuft:
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallverbindung aus der Gruppe der Oxide, Hydroxide oder Carbonate der Metalle der ersten und zweiten Haupt- bzw. Nebengruppe des Periodischen Systems ausgewählt ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reaktionsgemisch aus Stearinsäure oder Hydroxystearinsäure oder Ammoniumsteareat und einer Metallverbindung gebildet ist.
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