DE3404851A1

DE3404851A1 - Harzgebundene schleifscheiben

Info

Publication number: DE3404851A1
Application number: DE19843404851
Authority: DE
Inventors: Edgar Benjamin Whitinsville Mass. Carver; Bernd Oster; Richard Henry Holden Mass. Sioui
Original assignee: Norton Co
Current assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 1983-02-14
Filing date: 1984-02-10
Publication date: 1984-08-16
Also published as: FR2540770B1; JPS59152066A; GB2136011B; FR2540770A1; GB2136011A; JPH0669670B2; GB8403567D0

Description

Harzgebundene Schleifscheiben

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Die Entwicklung von Diamantschleifscheiben begann in den 30er Jahren und dauerte bis Ende der 60er Jahre; schließlich ist der Diamant das einzige "Superschleifmittel", viel härter als übliches Schleifkorn auf der Basis von Aluminiumoxid oder Siliciumcarbid. Gleichzeitig mit der Entwicklung von synthetischen Diamanten bei hohem Druck und hoher Temperatur nach dem Verfahren der General Electric in den 60er Jahren wurde die hochdichte kubische Form von Bornitrid mit einer Härte ähnlich der des Diamanten entdeckt, indem hoher Druck auf hexagonales Bornitrid bei hoher Temperatur in Gegenwart eines Katalysators zur Einwirkung gebracht wurde (US-PS 2 947 617).

Obwohl kubisches Bornitrid beim Schleifen von Carbiden, wie Wolframcarbid, Diamant nicht überlegen ist, zeigt es sich dem Diamanten überlegen; beim Schleifen von Eisenmetallen, wie Werkzeugstählen. Schleifscheiben aus kubischem Bornitrid sind denen mit Diamanten beim Schleifen von Werkzeugen überlegen, welche harte Car-

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bide und Stähle vereinigen.

Aus der GB-PS 834 351 ist die Verwendung von Metallsulfiden zusammen mit Alkalisalzen, wie SuIfaten_fals Füllstoffe in üblichen Schleifscheiben für das Schleifen von Stählen bekannt. Dort geht es um Schleifmittel ganz allgemein, wobei auch Diamant aufgezählt ist. Füllstoffe wurden soweit bekannt niemals in Schleifscheiben aus Diamant oder kubischem Bornitrid angewandt.

Aus der DE-OS 22 30 701 ist die Verwendung von Zinksulfid zusammen mit Kryolith als Schleifhilfsmittel bekannt. Dieses Schleifshilfsmittel jedoch in eine Schleifscheibe einzuarbeiten ist dort nicht offenbart.

In der nicht vorveröffentlichten US-PS 3 779 727 ist die Verwendung eines Metallpulvers₍wie Silber₍zusammen mit einem Trockenschmiermittel in Diamant- und kubischen Bornitrid-Schleifscheiben offenbart.

Die US-PS 3 820 290 betrifft eine spezielle Harzbindung und ein Verfahren zu deren Härtung einschließlieh der Verwendung einer großen Anzahl von Füllstoffen und Schleifmitteln, wobei unter den Füllstoffen Fluoride und andere Schleifhilfsmittel und unter den Schleifmitteln kubisches Bornitrid und Diamant genannt sind.

5 Aufgabe der Erfindung sind nun Schleifscheiben auf der Basis von kubischem Bornitrid als Schleifmittel mit ungewöhnlich hoher Schleifleistung—ausgedrückt in dem Verhältnis G von Materialabtrag zum Verschleiß der SchleifscheibeT welche darüberhinaus im Vergleich mit den bekannten Schleifscheiben eine sehr viel geringere Kraftaufnähme haben. Die erfindungsgemäßen Schleifscheiben enthalten einen pulverförmigen Füllstoff in Form

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eines Metalls, insbesondere Silber, ein Schleifhilfsmittel, insbesondere ein Fluorid und ein Trockenschmier mittel, insbesondere Molybdändisulfid. Die bevorzugte Zusammensetzung der Bindung für die erfindungsgemäße Schleifscheibe aus Phenolharz, Metall-Füllstoff, Schleif-Hilfsmittel und Trockenschmiermittel ist 25 Vol.-% KAlF₄, 20 Vol.-% Silber-Pulver, 10 Vol.-% MoS«-Pulver und 45 Vol.-% Phenolharz, wie ein Novolac enthaltend 2 Vol.-% Kalk bezogen auf das Gesamtvolumen 0 der Bindung.

Nickel kann bis zu 50 % des Silberpulvers ersetzen. Andere Fluoride können anstelle oder zusätzlich zu KaIF. angewandt werden, wie KAl₃F₆, Na₃AlF,, KBF. und CaF„; anstelle von Molybdändisulfid können andere Trockenschmiermittel, wie hexagonales Bornitrid, Graphit und Polytetrafluorethylen oder andere Fluorkohlenwasserstoff-Polymere in Pulverform Verwendung finden.

Normalerweise enthält die Schleifscheibe 25 Vol.-% kubisches Bornitrid,bezogen auf Bindung + Schleifmittel (100-Konzentration genannt). Unter bestimmten Umständen können auch nur 10 oder bis zu 50 % angewandt werden. Streckende Schleifmittel lassen sich in begrenztem Ausmaß ebenfalls anwenden.

Die erfindungsgemäßen Schleifscheiben werden aus obigen Bestandteilen hergestellt durch Benetzen des Schleifmittels mit Furfurol und Mischen mit einem Gemisch von Bindung und Füllstoffen. Die erhaltene Mischung wird dann in eine Form gegeben und heiß gepreßt, anschließend ausgeformt und der grüne Formkörper in einem Ofen gehärtet. Die verschiedensten Schleifscheibenformen, wie Topf scheiben oder zylindrische Scheiben (IAl) lassen sich herstellen durch Binden oder in anderer Weise Befestigen des Schleifkörpers auf einem entsprechenden Kern oder einer Mitte. Das Formen geschieht beispielsweise unter

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einem Druck von 3450 N/cm² (5 tons per square inch), einer Temperatur von 160⁰C in 20 Minuten. Das Aushärten erfolgt dann beispielsweise an der Luft in einem Ofen bei 175°C in 24 Stunden wie dies üblich ist. Hartungstemperatur und -zeit beeinflussen die Qualität oder Härte der Schleifscheibe, abhängig von deren Anwendungsgebiet .

Andere thermisch stabile Harze als Phenolharze, wie Polyimide, lassen sich unter entsprechenden Arbeitsbedingungen ebenfalls anwenden.

Beispiele

Eine Reihe von Gemischen wurde mit verschiedenen Mengen an Silber und Füllstoffen hergestellt. Unter Anwendung üblicher Kernmaterialien wurde jedes Gemisch auf 11V9-Topf scheiben 95,2.38,1-31,7 mm,Randbreite 1,59 mm geformt.

Die Scheiben wurden unter folgenden Bedingungen geprüft:

Schleifmaschine: Norton 6*18 S-3 Flächenschleifmaschine
Spindelgeschwindigkeit: 3 600 upf/j

Tischvorschub: 254 m/min

Vorschub: 76, 127 bzw. 178μπ\

Gesamtvorschub: 1,143 mm

Werkstück aus M2 Stahl mit Flächen von 6,35 und 12,7 mm

An 50 unterschiedlichen Gemischen wurde die Schleifleistung in Form des Verhältnisses G, also Materialabtrag gebrochen durch Scheibenverschleiß in Volumeneinheiten und die Kraftaufnahme in Watt ermittelt für einen nominellen Gehalt an kubischem Bornitrid von 18,75 Vol.-%.

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In den folgenden Gleichungen bedeutet

AG = Vol.-% Silber,
MO = Vol.-%

KA = Vol.-% KAlF₄ und IN = Vorschub in μπ\

G = 116,49 + 0,271 (AG) + 0,06404 (AG)(MO) + 0,04095 (AG)(KA) - 949,5*(IN)+ 61,47**(IN)² - 0,0346 (MO)²

P = 675,33 - 22,67 (MO) - 19,35 (KA) + 0,3909 (KA)² + 0,7076 (AG)(MO) + 1891***tIN)

Die Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Scheiben ein schließlich der bevorzugten Zusammensetzung geht aus folgender Tabelle hervor:

bevorzugt

MoS₂	0 -	16 %
KAlF₄	15 -	35 ϊ
Ag	5 -	40 %
Harz	30-	50 %

8 - 1 6 %

KAlF, 15 - 35 % 20 - 30 %

10 - 30 % 40 - 50 %

Mit der bevorzugten Zusammensetzung erhält man folgende Werte:

Vorschub 75μπι 127μπι

G = 77,4 G = 27,7 600 W 825 W

Bekannte Scheiben einmal mit Silber und das andere Mal mit Polytetrafluorethylen in optimalen Mengen (US-PS 3 (US-PS 3 779 727)- Scheibe A - und mit aktiven Füllstoffen und Graphit in optimalen Mengen - Scheibe B -

* 37,384 mils, ** 2 420 mils, *** 74,44 mils /ς

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s\ r r\ t rs r*

ergaben folgende Werte:

Vorschub 76μπι 127μπι

A G = 36 G = 3

600 W 1000 W

B G = 35 G = 5

500 W 650 W

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Claims

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EUROPEAN PATENTATTORNEYS lmpl.-chem.dr. ε. fre.hekr von pech™

DR.-ING. DIETER BEHRENS

DIPL.-ING.; D1PL.-TIRTSCH.-1NG. RUPERT GC

lA-58 017 D-8000 MÜNCHEN

SCHWEIGERSTRASSE 2

Anm.: Norton Co. telefon: (089)6620 ji

TELEGRAMM: PROTECTPATENT

TELEX: 5 24070

10. Februar 1984

Patentansprüche

f1. ) Harzgebundene Schleifscheibe mit kubischem Bornitrid als Schleifmittel, dadurch geken n— zeichnet, daß die Harzbindung 15 bis 35 Vol.-% eines Fluorides als Schleifhilfsmittel_/5 - 40 Vol.-% Silber, 0 bis 16 Vol.-% eines Trockenschmiermittels und Harz zumindest 30 Vol.-% enthält.
2. Schleifscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein geringer Anteil des Silbers durch Nickel ersetzt ist.
3. Schleifscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Fluorid KAlF^ ist.
4. Schleifscheibe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Trockenschmiermittel Molybdändisulfid, Graphit, hexagonales Bornitrid und/oder fluorierte Kohlenwasserstoff-Polymere ist.
5. Schleifscheibe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß sie 8 bis 16 Vol.-% Trockenschmiermittel enthält.

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