DE60307543T2

DE60307543T2 - Schleifwerkzeuge mit genau geordneter Schleifmatrix und dessen Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE60307543T2
Application number: DE60307543T
Authority: DE
Inventors: Jurgen Von Dungen; York Falkenberg; Dirk Heinemann
Original assignee: Diamond Innovations Inc
Current assignee: Diamond Innovations Inc
Priority date: 2002-06-14
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2023-06-07
Also published as: JP2010076091A; JP2004130499A; EP1371451A1; DE60307543D1; EP1371451B1; JP4664428B2; KR20030096083A; JP4605997B2; US6811579B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Verfahren zur Herstellung von Schleifwerkzeugen und auf Schleifwerkzeuge, die eine genau kontrollierte Anordnung oder ein genau kontrolliertes Muster von Schleifpartikeln darauf aufweisen.
JP 10329030 A offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifwerkzeugs, das eine elektrisch nichtleitende Abdeckung verwendet, um die nicht geschützte Oberfläche abzuätzen und das Muster der geätzten Arbeitsoberfläche mit Schleifpartikeln zu beschichten. Ebenfalls wird ein Werkzeug gemäß dem Oberbegriff aus Patentanspruch 17 offenbart.
Bisher wurden Schleifpartikel durch eine Vielfalt von Techniken auf äußere Oberflächen von Mahlteilen aufgetragen oder in sie eingelassen. Unabhängig von der Technik kennzeichnete eine willkürliche Verteilung von Schleifpartikeln den Schneidrand des Mahlwerkzeugs. Dies kann unter Bezug auf 1, die eine mikrophotographische Aufnahme 100facher Vergrößerung von 40/50-Mesh-Schleifpartikeln, mit denen eine Schleifscheibe mit Stahlkern mit Nickel beschichtet wird, ist, gesehen werden. 2 ist dieselbe Scheibe bei 50facher Vergrößerung. Es wird ersichtlich werden, dass das Schleifmaterial in einer willkürlichen Verteilung mit Nickel beschichtet war und mit einer Schleifmaterialkonzentration vorlag, die an keiner gegebenen Stelle des Schleifwerkzeugs kontrolliert werden konnte. Das bedeutet, dass ein Risiko der Scheibenbelastung besteht. Zudem besteht kaum eine Möglichkeit, Schleifgröße, -typ und -geometrie der Schleifpartikel an einer gegebenen Stelle des Werkzeugs anzupassen. Während die gesamte Menge an Schleifpartikeln, mit denen das Werkzeug beschichtet wurde, kontrolliert werden kann, ermöglicht eine derartige Kontrolle einen großen Spielraum bei der Vorgangswiederholbarkeit und der Qualitätskontrolle.
Bisher wurden auf dem Fachgebiet spezifische Schleifmuster auf Werkzeugoberflächen erreicht, wobei adhäsive Folien und Drucktechnologie verwendet wurden, um nichtleitende Stellen zu schaffen, um die Ablagerung von Ni während des galvanischen Beschichtungsvorgangs zu vermeiden. Diese Vorgänge sind auf ebene Oberflächen beschränkt und erfüllen nicht die Anforderungen der Branche, die Leistung von Superschleifkristallen an den Rändern oder anderen komplexen Oberflächengeometrien von herkömmlichen Schleifscheiben und anderen Werkzeugen voll zu nutzen. EP 0870578 A1 zum Beispiel schlägt vor, die Schleifkörner mit einer adhäsiven Schicht an der Verwendungsstelle zu halten und dann in die Schleifkristalle, die von der Ni-Schicht abstehen, Kerben zu bohren.
Offensichtlich besteht auf dem Fachgebiet ein Bedarf an der Möglichkeit, den Ort, die Konzentration, den Grad usw. von Schleifkristallen, die auf Arbeitsoberflächen von Werkzeugen aufgetragen werden, genau zu kontrollieren. Auf diesen Bedarf ist die vorliegende Erfindung gerichtet.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1 zur Herstellung eines Schleifwerkzeugs, mit einer Arbeitsoberfläche, beginnt mit dem Auftragen einer elektrisch nichtleitenden Schicht auf die Arbeitsoberfläche des Schleifwerkzeugs. Ein Muster wird entweder in die Arbeitsoberfläche oder die nichtleitende Schicht geätzt, wobei vorzugsweise ein Laserstrahl verwendet wird. Das Muster der Arbeitsoberfläche wird mit Metall- und Schleifpartikeln galvanisiert oder stromlos beschichtet. Die nichtleitende Schicht wird von der Arbeitsoberfläche entfernt. Durch mehrfache Wiederholungen dieses Verfahrens können verschiedene Größen und Typen von Schleifpartikeln in verschiedenen Konzentrationen auf verschiedene Stellen der Arbeitsoberfläche aufgetragen werden.
Alternativ dazu kann in einem Verfahren gemäß Anspruch 2 ein Haftmittel als eine Schicht auf die Arbeitsoberfläche des Schleifwerkzeugs aufgetragen werden. Dann wird ein negatives Muster in die adhäsive Schicht geätzt, d. h. das Haftmittel wird weggeätzt, wo kein Schleifmaterial gewünscht ist. Dann können Schleifpartikel die Arbeitsoberfläche kontaktieren, um darauf an dem verbleibenden Haftmittel zu haften. Durch mehrfache Wiederholungen dieses Verfahrens können erneut verschiedene Größen und Typen von Schleifpartikeln in verschiedenen Konzentrationen auf verschiedene Stellen der Arbeitsoberfläche aufgetragen werden. Die Arbeitsoberfläche kann erneut mit Metall galvanisiert oder stromlos beschichtet werden. Ein Schleifwerkzeug gemäß Anspruch 17 wird dadurch bereitgestellt.
Bei diesen zwei Ausführungsformen ist die Verwendung eines Lasers oder eines anderen genauen Entfernungssystems zum Bestimmen des genauen Orts, an dem die Schleifpartikel auf der Arbeitsoberfläche eines Schleifwerkzeugs haftbar gemacht werden sollen, übereinstimmend. Zudem sind beide Ausführungsformen auf mehrfache Wiederholungen und zum Erhalt von mit Metall überzogenen Arbeitsoberflächen mit genau lokalisierten Schleifpartikeln von kontrollierter Größe, kontrolliertem Typ und kontrollierter Konzentration im Ort verbesserungsfähig.
Für ein besseres Verständnis der Beschaffenheit und Vorteile der vorliegenden Erfindung sollte auf die folgende detaillierte Beschreibung zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen werden, in denen:
1 eine mikrofotografische Aufnahme 100facher Vergrößerung von 120/140-Mesh-Schleifpartikeln ist, mit denen eine Schleifscheibe mit Stahlkern mit Nickel beschichtet wird, die den Stand der Technik bei der Scheibenherstellung dokumentiert;
2 eine mikrofotografische Aufnahme 50facher Vergrößerung von 40/50-Mesh-Schleifpartikeln ist, mit denen eine Schleifscheibe mit Stahlkern mit Nickel beschichtet wird, die den Stand der Technik bei der Scheibenherstellung dokumentiert;
3–5 vereinfachte Seitenaufrissansichten von herkömmlichen Schleifscheibenformen sind, die die komplexen Geometrien, die einen Schleifpartikelüberzug erforden, zeigen;
6–9 schematische Darstellungen der Vorgangsschritte sind, die bei der Herstellung von Schleifwerkzeugen mit genau kontrollierten Schleifanordnungen von Schleifmaterialien verwendet werden;
10 eine mikrofotografische Aufnahme (200fache Vergrößerung) ist, die die Arbeitsoberfläche eines überzogenen Werkzeugs, das eine Stelle von durch Laserstrahlbehandlung entferntem Lack aufweist, zeigt;
11 eine mikrofotografische Aufnahme (300fache Vergrößerung) ist, die einen einzelnen Schleifkristall, mit dem die Arbeitsoberfläche des Werkzeugs an dem Ort der Laserstrahlbehandlung beschichtet ist, zeigt;
12 eine mikrofotografische Aufnahme (100fache Vergrößerung) ist, die 3 Löcher oder Anhäufungen oder eine genau kontrollierte Anordnung einer definierten Anzahl an Schleifkristallen, die als Beschichtung auf der Arbeitsoberfläche des Werkzeugs zu sehen sind, zeigt;
13 eine schematische Draufsicht eines Werkzeugs ist, das eine geordnete Anordnung von Schleifpartikeln, die gemäß der vorliegenden Erfindung abgelagert wurden, aufweist;
14 eine schematische Seitenaufrissansicht eines Werkzeugs ist, das ziemlich gleichgroße Splitter von einem Werkstück entfernt, aufgrund der Verwendung einer Scheibe, die eine geordnete Anordnung von Schleifpartikeln aufweist;
15 eine schematische Draufsicht einer Scheibe ist, die eine geordnete Anordnung von Schleifpartikeln, die gemäß der vorliegenden Erfindung abgelagert wurden, aufweist, und das Verhältnis zwischen radialer Scheibengeschwindigkeit und Splitterdicke abbildet; und
16 und 17 vergrößerte schematische Seitenaufrissansichten von Werkzeugen sind, die in Größe, Konzentration und Schleiftyp verstärkte Profilsegmente zeigen.
Die Zeichnungen werden unten detaillierter beschrieben.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Der Wert der vorliegenden Erfindung kann unter Bezug auf 3–5, die herkömmliche Schleifscheibenformen abbilden, verstanden werden. Insbesondere bildet 3 eine Schleifscheibe 10 ab, weist Radiusbereiche, z. B. einen Radiusbereich 12, der mit einer Schleifpartikelschicht 14 (übertrieben in der Dicke, lediglich zu Darstellungszwecken) überzogen werden muss, auf. Es ist schwierig, den Radius 12 mit Schleifpartikeln zu überziehen, besonders da die Konzentration/der Typ/die Größe von Schleifpartikeln über dem Radius 12 anders sind als über der flachen Stelle des Umfangs der Scheibe 10.
In 4 weist eine Scheibe 16 einen Radiusbereich 18, der mit einer Schleifpartikelschicht 20 überzogen werden muss, auf. Die Geometrie des Radiusbereichs 18 ist erneut schwierig zu überziehen, besonders da die Konzentration/der Typ/die Größe von Schleifpartikeln über dem Radius 18 anders sind als über der flachen Stelle des Umfangs der Scheibe 16.
In 5 weist eine Scheibe 22 eine Reihe von Kanten 24–30, welche mit einer Schleifpartikelschicht 32 überzogen werden müssen, auf. Die Geometrie der Kanten 24–30 macht es erneut schwierig, sie effektiv zu überziehen, besonders da die Konzentration/der Typ/die Größe von Schleifpartikeln über den Kanten 24–30 anders sind als über der flachen Stelle des Umfangs der Scheibe 16 oder anders bei jeder Kante.
Die vorliegende Erfindung stellt dann mittels eines Vorgangs mit mehreren Schritten, der in 6–9 dargestellt ist, Schleifwerkzeuge mit einer genau kontrollierten Schleifanordnung her. Zunächst wird, unter Bezugnahme auf 6, die Arbeitsoberfläche eines Werkzeugkerns 34 in einer vereinfachten Querschnittsaufrissansicht dargestellt. Beim eingänglichen Schritt des erfinderischen Vorgangs wird ein elektrisch nichtleitender Überzug oder Lack 36 auf die Arbeitsoberfläche des Werkzeugkerns 34 aufgetragen. Jeder geeignete Überzug kann verwendet werden, so lange er keine schädliche Wirkung auf den Werkzeugkern 34 oder seine Arbeitsoberfläche hat. Geeignete Überzüge umfassen unter anderem Alkyde, Epoxide, Vinyle, Akryle, Amide, Harnstoff-Formaldehyde und eine breite Vielfalt an zusätzlichen, dem Fachmann wohl bekannten Überzügen. Zusätzliche allgemeine Informationen zu Überzügen können zum Beispiel in D.H. Solomon, The Chemistry of Organic Film Formers, Robert E. Krieger Publishing Co., Inc., Huntington, NY 11743 (1977) gefunden werden. Ungefähr die einzigen Anforderungen an den Überzug 36 sind, dass er angemessen an dem Werkzeugkern 34 haftet, die Arbeitsoberfläche des Werkzeugkerns 34 nicht nachteilig beeinflusst, elektrisch nichtleitend ist und Galvanisierung standhalten und seine Eigenschaften beibehalten kann.
7 stellt den zweiten Verarbeitungsschritt dar, bei dem durch gezielte Entfernung des Überzugs 36, vorzugsweise mit Hilfe eines Laserstrahls 38, ein Muster auf der Arbeitsoberfläche des Werkzeugkerns 34 gebildet wird. Während andere Mittel der Entfernung mit Sicherheit betriebsfähig sind (z. B. mechanisches Abschleifen, Elektronenstrahl, usw.), wird die Verwendung eines Lasers (z. B. YAG, CO₂ oder anderer Industrielaser) aufgrund seiner Genauigkeit beim Bilden von komplizierten Mustern in dem Überzug 36 und Mustern von sehr kleinem Ausmaß bevorzugt. Ein weiterer Vorteil beim Verwenden eines Laserstrahls, um gezielt ein Muster in dem Überzug 36 zu bilden, ist, dass ein derartiges Muster unabhängig der Arbeitsoberflächengeometrie gebildet werden kann. Das heißt, der Laserstrahl 38 kann ein Muster bei Radius 12 (3), Radius 18 (4) und Kanten 24–30 (5) mit dem gleichen Grad an Genauigkeit, mit dem er ein Muster in der ebenen Arbeitsoberfläche des Werkzeugkerns 34 bildet, bilden. Größenmäßig geeignete Muster zum Unterbringen von einzelnen Körnern von Schleifmaterialien sind möglich. Herkömmliche Computer- oder numerische Kontrolle des Laserstrahls 38 ist leicht zum Bilden von genauen Mustern in dem Überzug 36 zu realisieren, was der Fachmann verstehen wird.
Die Menge (Tiefe) des zur Entfernung erforderlichen Überzugs 36 ist ausreichend, so dass die Arbeitsoberfläche des Werkzeugkerns 34 mit den Schleifpartikeln galvanisiert oder stromlos beschichtet werden kann. Eine unvollständige Entfernung des Überzugs 36 kann dann durchaus zulässig sein.
8 stellt das Galvanisieren von Schleifpartikeln 40–44 auf den Werkzeugkern 34 an den gemusterten Stellen dar, wobei der Überzug 36 entfernt wurde und/oder in seiner Dicke ausreichend verringert wurde, damit galvanisches Beschichten von Schleifpartikeln auftreten kann. Galvanisieren ist eine wohlbekannte Technik, bei der ein galvanisches Bad aus galvanischer Flüssigkeit, einer Metallanode und Schleifpartikeln gebildet wird. Das Werkstück (z. B. Werkzeugkern 34) dient als die Kathode. Die Metallanode (z. B. Ni) wird in einem beschichtenden Bad aufgelöst. Die freigelegten Oberflächen des Werkzeugkerns 34 werden dann mit den entsprechenden Metallkationen beschichtet, die ebenfalls die Schleifpartikel, die in direktem Kontakt mit dem Werkzeugkern stehen, anbringen, wobei eine definierte Metallschicht (z. B. Ni) aufgebaut wird. Für Werkstücke, die elektrisch nichtleitend sind, können leitende Überzüge auf die Oberflächen, die mit Strom überzogen oder stromlos überzogen werden sollen, aufgetragen werden, was auf dem Fachgebiet wohl bekannt ist. Allgemeine Galvanisierungsbedingungen werden von Robert Brugger in „Nickel Plating a Comprehensive Review of Theory, Practice and Applications Including Cobalt Plating", Robert Draper Ltd., Teddington (1970) dokumentiert.
Durch Gebrauchen dieser Beschichtungstechnik, um die freigelegten, gemusterten Stellen der Arbeitsoberfläche des Werkzeugkerns 34 mit Schleifpartikeln zu beschichten, kann die Anzahl der Einzelschichtpartikel von Schleifmaterialien bestimmt werden. Das heißt, wenn die gemusterte Stelle klein genug ist, um nur einen einzelnen Kristall des Schleifmaterials unterzubringen, dann kann ein einzelner Kristall des Schleifmaterials galvanisiert oder stromlos beschichtet werden. Dies ist bei jeder gegebenen Werkzeuggeometrie anwendbar. Tatsächlich können die vorhergehenden Vorgangsschritte mehrfach ausgeführt werden. Bereits mit Schleifkristallen und Metall galvanisierte oder stromlos beschichtete Stellen können überzogen werden, und andere Stellen können durch den Laserstrahl 38 geätzt werden. Bereits mit Schleifkristallen und Metall galvanisierte oder stromlos beschichtete Stellen können mehr als einmal überzogen werden. In jedem dieser sich wiederholenden Vorgangsschritte können die Schleifkristalle in Größe, Typ oder Qualität, Konzentration usw. variiert werden.
Als ein letzter Schritt stellt 9 die Entfernung von verbleibenden Stellen des Überzugs 36 dar. Dieser Überzugsentfernungschritt wird aus kosmetischen Gründen oder für einen zweiten Beschichtungsschritt durchgeführt, um den Kristall auf einem spezifischen Niveau einzulassen; obwohl die Präsenz des Überzugs die Funktion des Werkzeugkerns 34 gelegentlich stören kann. Eine chemische Auflösung des Überzugs 36 wird meistens als ein Entfernungsvorgang der vorliegenden Erfindung genutzt.
10 ist eine mikrofotografische Aufnahme (200fache Vergrößerung), die die Arbeitsoberfläche eines überzogenen Werkzeugs, das eine Stelle von durch Laserstrahlbehandlung entferntem Lack aufweist, zeigt. Die Zersetzung der Integrität des Überzugs ist offensichtlich. 11 ist eine mikrofotografische Aufnahme (300fache Vergrößerung), die einen Schleifkristall, mit dem die Arbeitsoberfläche des Werkzeugs an dem Ort der Laserstrahlbehandlung beschichtet wurde, zeigt. Der Schleifkristall wurde genau an dem beabsichtigten Ort abgelagert. Dies ist sogar noch offensichtlicher in 12 (100fache Vergrößerung), in der 3 Löcher oder Anhäufungen oder eine genau kontrollierte Anordnung von Schleifkristallen auf die Arbeitsoberfläche des Werkzeugs beschichtet gesehen werden.
Eine derartige genau kontrollierte Anordnung von Schleifkristallen weist viele Vorteile auf. Dies ist unter Bezug auf 13, welche eine schematische Draufsicht eines Werkzeugs ist, das eine genau geordnete Anordnung von Schleifpartikeln, die gemäß der vorliegenden Erfindung abgelagert wurden, aufweist, offensichtlich. Jeder Schleifkristall oder jede Anhäufung von Kristallen, z. B. ein representativer Kristall 46, ist in einer geordneten Anordnung lokalisiert, die vor dem galvanischen Beschichten der Arbeitsoberfläche des Werkzeugs 48 mit den Kristallen bestimmt wird.
Bei Verwendung wird das Werkzeug 48 mit einer Geschwindigkeit V_c in die Richtung bewegt, die von Pfeil 50 angezeigt wird. 14 ist eine schematische Seitenaufrissansicht des Werkzeugs 48, das sich in Richtung des Pfeils 50 bewegt mit einer Rate von V_c. Der representative Schleifkristall 46 ist beim Entfernen eines Splitters 52 zu sehen; ein Schleifkristall 54 ist beim Entfernen eines Splitters 56 zu sehen; und ein Schleifkristall 58 ist beim Entfernen eines Splitters 60 zu sehen. In einer Ausführungsform der Erfindung sollte die durchschnittliche Dicke a der Splitter 52, 56 und 60 ungefähr die gleiche sein, da jeder Schleifkristall 46, 54 und 58 mit einheitlichem Abstand auf der Arbeitsoberfläche des Werkzeugs 48 angeordnet ist, und eine verbesserte Schneideleistung im Vergleich zum Stand der Technik, auf dem beschichtete Mahlwerkzeuge verwendet werden, wird erwartet.
15 ist eine schematische Draufsicht einer Scheibe 62, die eine geordnete Anordnung von Schleifpartikeln, z. B. Kristallen 64 und 66, die gemäß der vorliegenden Erfindung abgelagert wurden, aufweist. Die Größe der Kristalle 64 und 66 in 15 soll einen oder mehrere größere Schleifkristalle oder eine höhere Konzentration von Schleifkristallen an jeder Stelle abgrenzen. Schließlich bewegt sich die Scheibe 62 mit einer radialen Geschwindigkeit V_c in die Richtung des Pfeils 68.
Die folgenden Beziehungen gelten nun für Scheibe 62 in 15:
Konzentration
wobei a die durchschnittliche Splitterdicke ist.
Anders gesagt, wenn die radiale Geschwindigkeit der Scheibe 62 ansteigt, nimmt die Dicke a der Splitter ab. Auf ähnliche Weise nimmt die Dicke a der Splitter ebenfalls ab, wenn die Konzentration (pro Einheitsbereich) der Schleifpartikel ansteigt. Im Vergleich zum Mahlen mit herkömmlich beschichteten Schleifscheiben ermöglicht die Verwendung von gemäß der vorliegenden Erfindung gefertigten Scheiben eine bessere Kontrolle der Splitterdicke und Einheitlichkeit.
Einzigartig bei der vorliegenden Erfindung ist die Fähigkeit, ein Muster von Schleifkristallen auf der Arbeitsoberfläche eines Werkzeugs genau und geordnet zu entwerfen. Dies kann unter Bezugnahme auf 16 und 17 gesehen werden. In 16 weist eine Arbeitsoberfläche eines Werkzeugs 70 eine gerundete Krümmung vor, um die Schleifpartiklel 72–82 angeordnet sind. Es lässt sich beobachten, dass Kristalle 76 und 78, die an dem Radius oder der Krümmung angeordnet sind, größer in der Größe sind als die anderen Kristalle, die auf den ebenen Stellen der Arbeitsoberfläche des Werkzeugs 70 angeordnet sind. Offensichtlich ist die Anzahl und Größe der Kristalle in 16 nur representativ, aber die Fähigkeit, Partikelgröße-, typ und platzierung zu kontrollieren, ist gut dargestellt.
Unter Verwendung eines Vorgangs mit zwei Schritten können größere Kristalle 76 und 78 exakt positioniert werden, um die spezifische Stelle des Werkzeugs zu verstärken, wie in 16 dargestellt. 17 stellt die Fähigkeit der vorliegenden Erfindung durch Zeigen einer höheren Dichte von Kristallen um die Schneidkanten eines Werkzeugs 84 dar. Lediglich durch Darstellung lässt sich beobachten, dass die Dichte der Kristallgruppe 86, die an den Kanten lokalisiert sind, höher ist als die Dichte der Kristallgruppe 88 entlang der ebenen Stellen.
Der Fachmann wird verstehen, dass die gleichen mit Schleifmaterialien überzogenen Arbeitsoberflächen durch eine alternative Ausführungsform erreicht werden können, wobei eine ausgewiesene Stelle der Arbeitsoberfläche (oder die ganze Arbeitsoberfläche) mit einem Haftmittel überzogen ist, d. h. einem Material, dass mindestens vorrübergehend die Schleifpartikel an die Arbeitsoberfläche bindet, bis Elektroplattieren auftritt. Haftmittel können zum Beispiel aus der gleichen Liste von Harzen, die in den oben aufgelisteten Überzügen formuliert werden, formuliert werden. Der Laserstrahl würde dann zum Beispiel die Stellen, an denen keine Schleifpartikel gewünscht sind, wegätzen. Die gewünschten Schleifpartikel können dann mittels des verbleibenden Haftmittels auf der Arbeitsoberfläche zum Haften gebracht werden. Diese Technik könnte natürlich mehrere Male praktiziert werden, um Quantität, Typ und Größe der Schleifpartikel, die genau auf die Arbeitsoberfläche positioniert werden, zu kontrollieren. Elektroplattieren wäre ein letzter Schritt, nachdem alle der gewünschten Schleifpartikel auf der Arbeitsoberfläche zum Haften gebracht werden.
Geeignete Schleifpartikel umfassen unter anderem künstlichen und natürlichen Diamanten, kubisches Bornitrid (CBN), Wurtzit-Bornitrid, Siliziumkarbid, Wolframkarbid, Titancarbid, Aluminiumoxid, Saphir, Zirkonerde, Kombinationen daraus und ähnliche Materialien. Derartige Schleifpartikel können zum Beispiel mit hitzebeständigen Metalloxiden (Titanoxid, Zirkonerde, Aluminiumoxid, Quartz) überzogen werden (siehe z. B. US Patente Nr. 4,951,427 und 5,104,422). Das Verarbeiten dieser Überzüge umfasst Ablagerung eines elementaren Metalls (Ti, Zr, Al) auf der Schleifpartikeloberfläche, gefolgt von dem Oxidieren der Probe bei geigneter Temperatur, um das Metall in ein Oxid umzuwandeln. Zusätzliche Überzüge umfassen hitzebeständige Metalle (Ti, Zr, W) und andere Metalle (Ni, Cu, Al, Cr, Sn).
Eine breite Vielfalt an Werkzeugen kann der Erfindung ausgesetzt werden, einschließlich Mahlteile, Polierteile, Schneidteile, Bohrteile, Metallwerkzeuge, verglaste Bindewerkzeuge, Harzbindewerkzeuge (Phenolformaldehydharze, Melamin oder Harnstoff-Formaldehydharze, Epoxidharze, Polyester, Polyamide und Polyimide) und dergleichen. Elektrisch nichtleitende Werkzeuge können mit einem elektrisch leitenden Metall über der Arbeitsoberfläche überzogen werden, um galvanisch mit den Schleifpartikeln überzogen zu werden.
Alternativ dazu können elektrisch leitende Partikel, die in der Bindung (zumindest an der Arbeitsoberfläche) eingeschlossen sind, ebenfalls galvanischen Überzug von elektrisch nichtleitenden Werkzeugen erlauben.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Überzug gegenüber sowohl Säure als auch Base resistent, stabil bei den erhöhten Temperaturen, die zum galvanischen Beschichten verwendet werden, und ausreichend haftbar an der Arbeitsoberfläche des Werkzeugs, so dass das Werkzeug gehandhabt werden kann, um der Härte des galvanischen Bads und der Handhabung des Werkzeugs während der Herstellungsverarbeitung standhalten zu können. Derartige geeignete Lacke umfassen zum Beispiel Epoxidharze, Acrylharze, Vinylharze, Polyurethane, Aminformaldehydharze, Amidformaldehydharze, Phenolformaldehydharze, Polymidharze, Wachse, Silikonharze und dergleichen, wie oben offenbart. Epoxidharze werden derzeitig bevorzugt.

Claims

Ein Verfahren zur Herstellung eines Schleifwerkzeugs mit einer Arbeitsoberfläche, das folgende Schritte beinhaltet: (a) Auftragen einer elektrisch nichtleitenden Schicht auf die Arbeitsoberfläche eines Schleifwerkzeugs; (b) Ätzen eines Musters in die Arbeitsoberfläche; (c) Beschichten des Musters der Arbeitsoberfläche mit einem Metall und Schleifpartikeln; und (d) Entfernen der nichtleitenden Schicht von der Arbeitsoberfläche.
Verfahren zur Herstellung eines Schleifwerkzeugs mit einer Arbeitsoberfläche, das folgende Schritte beinhaltet: (a) Auftragen einer adhäsiven Schicht auf die Arbeitsoberfläche eines Schleifwerkzeugs; dadurch gekennzeichnet, dass (b) ein Negativ eines Musters in die Arbeitsoberfläche geätzt wird; (c) die Arbeitsoberfläche mit Schleifpartikeln kontaktiert wird, um darauf das Muster der Schleifpartikel zu bilden; und (d) die Arbeitsoberfläche mit einem Metall beschichtet wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Schleifpartikel eines oder mehrere von künstlichem Diamanten, natürlichem Diamanten, kubischem Bornitrid (CBN), Wurtzit-Bornitrid, Siliziumkarbid, Wolframkarbid, Titancarbid, Aluminiumoxid, Saphir oder Zirkonerde sind.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schleifpartikel mit einem oder mehreren Metallen oder Metalloxiden überzogen sind.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Metall eines oder mehrere von Ti, Zr, Cr, Co, Si, W, Ni, Cu oder Al ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schicht eines oder mehrere von Epoxidharz, Acrylharz, Vinylharz, Polyurethan, Aminformaldehydharz, Amidformaldehydharz, Phenolformaldehydharz, Wachs, einem Silikonharz oder Polyamidharz ist.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei das Muster mit einem oder mehreren Lasern oder Elektronenstrahlen in die Arbeitsoberfläche geätzt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 2, wobei das Negativ des Musters mit einem oder mehreren Lasern oder Elektronenstrahlen in die Arbeitsoberfläche geätzt wird.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Beschichten unter einer oder mehreren Galvanisierbedingungen oder chemischen Metallbeschichtungsbedingungen durchgeführt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei das beschichtete Metall eines oder mehrere von Ni, Cu, Al, Sn oder Cr ist.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, welches einmal oder mehrmals wiederholt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Arbeitsoberfläche des Schleifwerkzeugs, die elektrisch nichtleitend ist, mit einem elektrisch leitenden Metall vorüberzogen ist.
Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei die Stellen, an denen Schleifpartikel gewünscht sind, vor Schritt (a) abgedeckt werden.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schleifwerkzeug eines oder mehrere von Mahlteilen, Polierteilen, Schneidteilen oder Bohrteilen ist.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei eines oder mehrere von Größe, Typ, Qualität oder Konzentration der Schleifpartikel während der einmaligen oder mehrmaligen Wiederholung des Verfahrens variiert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei die Schleifpartikel eines oder mehrere von Diamant oder CBN sind.
Ein Schleifwerkzeug mit einer Arbeitsoberfläche mit einer gerundeten Krümmung oder gerundeten Kanten oder beidem, dadurch gekennzeichnet, dass die gerundete Krümmung oder die gerundeten Kanten oder beide ein Muster aus metallbeschichteten Schleifpartikeln enthält/enthalten, und wobei die Schleifpartikel eines oder mehrere von künstlichem Diamanten, natürlichem Diamanten, kubischem Bornitrid (CBN), Wurtzit-Bornitrid, Siliziumkarbid, Wolframkarbid, Titancarbid, Aluminiumoxid, Saphir oder Zirkonerde sind.
Schleifwerkzeug gemäß Anspruch 17, wobei das Muster Schleifpartikel umfasst, die in einem oder mehreren von Größe, Typ, Qualität oder Konzentration variieren.
Schleifwerkzeug gemäß Anspruch 17 oder Anspruch 18, wobei das Metall eines oder mehrere von Ti, Zr, Cr, Co, Si, W, Ni, Cu, Sn oder Al ist.