EP0052749A2

EP0052749A2 - Mehrschneidiges Abrichtwerkzeug

Info

Publication number: EP0052749A2
Application number: EP81108464A
Authority: EP
Inventors: Wlodzimierz Dr.-Ing. Sawluk
Original assignee: Ernst Winter and Sohn Diamantwekzeuge GmbH and Co
Current assignee: Saint Gobain Diamantwerkzeuge GmbH and Co KG
Priority date: 1980-11-25
Filing date: 1981-10-17
Publication date: 1982-06-02
Also published as: BR8107628A; EP0052749A3; DE3044252A1; ES507413A0; ES8401353A1

Abstract

Gegenstand der Anmeldung ist ein mehrschneidiges Abrichtwerkzeug insbesondere für Schleifscheiben mit einer Vielzahl von Schneidelementen aus Diamant- oder Bornitridmaterial. Um die wirksame Schneidenlänge der Schneidelemente über die gesamte Lebensdauer des Werkzeuges in gleicher Größe zu halten, ist vorgesehen, daß die stabförmigen Elemente (2) senkrecht zur Arbeitsfläche in Reihen (4, 5) derart versetzt zueinander stehen, daß ihre einzelnen Schneidkanten (13) gemeinsam in der Projektion auf die Schnittlinie eine fortlaufend gleich lang bleibende Schneidkante (L) bilden.

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrschneidiges hin-und hergehendes oder rotierendes Abrichtwerkzeug, insbesondere zum Abrichten von Schleifscheiben, mit einer Vielzahl von geometrisch verteilt angeordneten gleichförmigen Schneid-. elementen, die aus einem polykristallinen Diamantmaterial oder kubisch kristallinen Bornitridmaterial bestehen.
Bekannt sind Abrichtwerkzeuge, bei denen einzelne natürliche Diamanten in gleichmäßiger geometrischer Verteilung angeordnet sind.
Diese einzelnen natürlichen Diamanten haben entsprechend ihres Wuchses und ihrer Struktur unterschiedliche geometrische Abmessungen in Länge und Breite. Soll mit einem solchen Abrichtwerkzeug eine Schleifscheibe abgerichtet werden, so hinterläßt jeder einzelne Diamant auf der Schleifscheibe seine eigene Spur.
Diese Spuren sind unterschiedlich, da die natürlichen Diamanten selber in ihrer Form unterschiedlich sind. Weil sich die Form der einzelnen Diamanten nicht voraussehen läßt und sich ihre Eingriffslänge über ihre Lebensdauer ändert, lassen sich die Spuren in der Schleifscheibe nur statistisch voraussehen. Hinzu kommt, daß die einzelnen Diamanten häufig von unterschiedlicher Härte sind, so daß sich ein unterschiedlicher Verschleiß zwischen den einzelnen natürlichen Diamanten ergibt. Das führt dazu, daß die weniger abgenutzten Diamanten tiefere Spuren in der Schleifscheibe hinterlassen, als die stärker abgenutzten Diamanten. Daraus ergibt sich, daß die Schleifscheibe bei einer nachfolgenden Bearbeitung eines Werk-stückes einen unterschiedlichen Abtrag hervorruft und damit eine Welligkeit in der Oberflä- ! che des Werkstückes. Es ist zwar versucht worden, dem abzuhelfen durch Verwendung von Plättchen aus polykristallinem Diamantmaterial (DE-PS 22 38 387), die jeweils auf einem Träger beispielsweise durch Löten, Kleben oder andere Verfahren freiliegend befestigt sind, das heißt ohne Verwendung eines Bindemittels. Beim Versuch der Herstellung derartiger Werkzeuge hat sich aber gezeigt, daß der damit verbundene Aufwand erheblich ist und die mögliche Standzeit relativ kurz ist. Das ist auch darauf zurückzuführen, daß die Wärmeabfuhr unzureichend ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Abrichtwerkzeug zu schaffen, bei dem die wirksame Schneidenlänge der Schneidelemente über die gesamte Lebensdauer des Werkzeuges hinaus die gleiche ist, darüber hinaus jedoch das Werkzeug auch bei äußerst geringen Herstellungskosten mit langer Lebensdauer einzusetzen ist. Gemäß der Erfindung wird als Lösung dafür vorgeschlagen, daß die in einer Bindung gehaltenen Schneidelemente stabförmig ausgebildet sind und senkrecht zu der Arbeitsfläche ausgerichtet in mindestens zwei Reihen derart versetzt zueinander stehen, daß ihre einzelnen Schneidkaten gemeinsam eine in Projektion auf die Schnittrichtung durchgehende, bei der Abnutzung des Werkzeuges fortlaufend gleich lang bleibende Schneidkante bilden. Der Einsatz solcher stabförmiger Schneidelemente aus multikristallinen Diamantmaterial in senkrechter Ausrichtung zu der Arbeitsfläche des Werkzeuges verspricht eine besonders lange Standzeit. Das Werkzeug läßt sich unter relativ geringen Herstellungskosten fertigen, indem die einzelnen, nach der bekannten Hochdruck-Hochtemperatur Synthese hergestellten Schneidelemente sich in eine Bindung, die beispielsweise aus Metall wie Bronze oder Stahl oder Hartmetall besteht, einsintern lassen. Diese Bindung umschließt die Schneidelemente allseitig, abgesehen von der eingreifenden Stirnfläche der Schneidelemente. Durch die allseitige Umschließung wird die Wärme optimal von der Wirkstelle abgeführt, so daß der durch die Wärme entstehende Verschleiß minimiert wird und damit die Lebensdauer verlängert wird.
Darüber hinaus läßt sich bei der erfindungsgemäßen Lösung die Lebensdauer des Werkzeuges noch dadurch erhöhen, daß die einzelnen stabförmigen Schneidelemente-Reihen höhenmäßig versetzt zueinander angeordnet werden, so daß bei Verbrauch von Schneidelementen einer davorliegenden Reihenschicht die Schneidelemente einer dahinterliegenden Reihenschicht zum Ersatz kommen, und zwar wiederum dergestalt, daß die vorgewählte Gesamtschneidenlänge die gleiche bleibt. Diese sowie weitere Merkmale der Erfindung sind nachstehend an Ausführungsbeispielen erläutert unter Bezugnahme auf eine Zeichnung.
In der Zeichnung zeigen:

Figur 1: Ein Abrichtwerkzeug in der Seitenansicht, teilweise im Schnitt;
Figur 2: Die Draufsicht auf das Abrichtwerkzeug von Figur 1 in vergrößertem Maßstab;
Figur 3: Zwei höhenmäßig zueinander versetzt angeordnete Schneidelemente;
Figur 4: Zwei achsial hintereinander stehende Schneidelemente mit abgeschrägtem Kopf und Fuß;
Figur 5: Ein Abrichtwerkzeug mit profilierter Umfangsfläche und
Figur 6: eine zylinderische Abrichtrolle.

Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Abrichtwerkzeug zum Abrichten einer Schleifscheibe 8 besitzt einen Grundkörper 1, dessen zylindrischer Kopf aus Stahl eine Vielzahl von Schneidelementen 2 umfaßt, die in einer Bindung 3 gehalten sind. Die Schneidelemente 2 sind quaderförmig ausgebildet und besitzen einen quadratischen Querschnitt. Ihre Länge ist mehr als das dreifache größer wie die Länge L1ihrer Schneidkante. Die einzelnen Schneidelemente 2 bestehen aus einem multikristallinen Diamantmaterial, das nach der Hochdruck-Hochtemperatur Synthese unter Anwendung eines Katalysators hergestellt ist und einen Diamantanteil von mehr als 80 Volumenprozent enthält. Für die Halterung der Schneidelemente ist eine Bindung 3 aus einem Aus Figur 2, welche die Anordnung in vergrössertem Maßstab zeigt, ist zu entnehmen, daß die einzelnen Schneidelemente 2 in mehreren parallel zueinander verlaufenden Reihen jeweils im Abstand zueinander stehend.angeordnet sind, und zwar stehen in der ersten Reihe 4 drei Schneidelemente 2 im Abstand zueinander und in einer dahinterliegenden Reihe 5 vier Schneidelemente 2 im Abstand zueinander und auf Lücke stehend zu den Schneidelementen der ersten Reihe 4. Ausgehend davon, daß alle sieben gleichförmigen Schneidelemente 2 eine gleich breite wirksame Schneidkante L₁ besitzen, ist die wirksame Gesamtschneidbreite der Summe aus L₁, das heißt 7 x L₁ und bildet in der Projektion in Schnittrichtung gesehen eine gerade durchgehende Linie.
Um die Standzeit zu vergrößern, sind zwei weitere Reihen 4' und 5' hinter den vorgenannten Reihen angeordnet, die jeweils die gleiche Verteilung der Schneidelemente erkennen lassen, wobei jedoch zu berücksichtigen ist, daß diese beiden Reihen 4' und 5' um etwa das Maß tiefer liegen, das der Länge eines einzelnen Schneidelementes 2 entspricht, wobei jedoch eine gewisse Überlappung entsprechend Figur 3 vorgesehen werden kann, damit bei einem Ausbruch des Restes eines nahezu verbrauchten Schneidelementes 2
e ein nachfolgendes Schneidelement mit seiner Schneidkante bereits zum Einsatz zur Verfügung stehto Das setzt allerdings einen Versatz der erst nachfolgend wirksamen Schneidelemente zu den vorausgegangenen voraus. Stattdessen können auch einzelne Schneidelemente entsprechend Figur 4 in achsialer Ausrichtung unmittelbar hintereinander stehen, wobei vorzugsweise der Kopfbereich und der Fußbereich abgeschrägt ist, damit auch bei einem teilweisen Ausbruch des Fußes eines obenstehenden Schneidelementes fortlaufend der Einsatz einer Schneidkante von der Breite L₁ gesichert ist.
Beim Abrichten einer Schleifscheibe 8, die eine relativ hohe Umfangsgeschwindigkeit hat, wird das Werkzeug entsprechend Pfeil 12, das seine Vorschubrichtung angibt, an der Umfangsfläche der Schleifscheibe 8 entlanggefahren. Da die Umfangsgeschwindigkeit der Schleifscheibe erheblich höher ist als die Vorschubgeschwindigkeit entsprechend dem Pfeil 12, kommen diejenigen Teile der Schneidelemente 2 als Schneidkanten zum Einsatz, die quer zur Schnittrichtung, das heißt parallel zur Vorschubrichtung Pfeil 12 verlaufen.
Die Lösung nach der Erfindung läßt sich auch anwenden auf rotierende _Abrichtwerkzeuge, wie die Figuren 5 und 6 zeigen.
In der Figur 5 ist eine Abrichtrolle 6 zum Abrichten einer Schleifscheibe 8 mit profilierter Umfangsfläche vorgesehen. Dafür stehen die einzelnen stabförmigen Schneidelemente 2 radial ausgerichtet zu der Umfangsfläche des Abrichtwerkzeuges, und zwar wiederum in mehreren Reihen hintereinanderstehend auf Lücke gesetzt. Derartiges veranschaulicht auch die Figur 6 mit einer Darstellung von drei aufeinanderfolgenden Reihen von auf Lücke gesetzten stabförmigen Schneidelementen an einer Abrichtrolle mit zylindrischer Umfangsfläche.
Es versteht sich, daß die stabförmigen Schneidelemente auch beispielsweise einen kreisrunden Querschnitt haben können, da ihre wirksame Schnittbreite ihrem Durchmesser entspricht.
Es besteht darüber hinaus die Möglichkeit, Schneidelemente von unterschiedlicher Länge oder in unterschiedlicher höhenmäßiger Versetzung anzuordnen, damit nicht periodisch ein Ausbruch oder Verbrauch einer Reihe von Stäben erfolgt.

Claims

1. Mehrschneidiges, hin- und hergehendes oder rotierendes Abrichtwerkzeug, insbesondere zum Abrichten von Schleifscheiben, mit einer Vielzahl von geometrisch verteilt angeordneten gleichförmigen Schneidelementen, die aus einem polykristallinen Diamantmaterial oder kubisch kristallinen Bornitridmaterial bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die in einer Bindung (3) gehaltenen Schneidelemente (2) stabförmig ausgebildet sind undsenkrecht zur Arbeitsfläche ausgerichtet in mindestestens zwei Reihen (4,5) derart versetzt zueinander stehen, daß ihre einzelnen Schneidkanten (13) gemeinsam eine in der Projektion auf die Schnittlinie durchgehende, bei der Abnutzung des Werkzeuges fortlaufend gleich lang bleibende Schneidkante (L) bilden.

2. Abrichtwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmigen Schneidelemente (2) der einen Reihe (4,5) höher liegen als die stabförmigen Schneidelemente (2) einer dazwischenliegenden Reihe (5').

3. Abrichtwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmigen Schneidelemente (2) der einen Reihe (4') um etwa die Länge der stabförmigen Schneidelemente (2) der anderen Reihe (4) tiefer als diese liegen.

40 Abrichtwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unter den einzelnen Schneidelementen (2) einer Reihe in achsialer Verlängerung eine weitere Reihe von Schneidelementen (2) angeordnet ist.

5. Abrichtwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die übereinander stehenden stabförmigen Schneidelemente einen abgeschrägten Fuß- und Kopfbereich aufweisen, mit dem sie aneinander liegen.

6. Abrichtwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmigen Schneidelemente (2) in einem rotierenden Abrichtwerkzeug (6, 7) radial zu der Umfangsfläche ausgerichtet angeordnet sind.

7. Abrichtwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmigen Schneidelemente (2) einen quadratischen Querschnitt aufweisen.