EP3444071B1

EP3444071B1 - Abrichtwerkzeug mit hartstoffelementen in spuren

Info

Publication number: EP3444071B1
Application number: EP18188635.9A
Authority: EP
Inventors: Jens SCHRÖDER; Reiner Oehlmann
Original assignee: Rot GmbH
Current assignee: Rot GmbH
Priority date: 2017-08-16
Filing date: 2018-08-13
Publication date: 2025-07-09
Anticipated expiration: 2038-08-13
Also published as: DE102017214279A1; EP3444071A1; EP3444071C0

Description

Aus dem Stand der Technik sind Abrichtwerkzeuge bekannt, bei denen mit einem galvanischen Verfahren gestreute Diamanten mittels galvanisch abgeschiedenen Nickels an einem Grundkörper fixiert werden. Je nach Korngröße der Diamanten ergeben sich verschiedene Dichten von Diamanten auf der Oberfläche. Die Anordnung der Diamanten ergibt sich durch die Streuung von den Diamantkörnern, die bei der Streuung auf der Oberfläche des Grundkörpers aneinanderliegen.
Weiter ist aus der DE 29819006 U1 eine Diamantabrichtscheibe bekannt, bei der in im Wesentlichen radial verlaufenden Nuten im Bereich der Stirnseite der Abrichtscheibe Diamanten eingelegt sind.
Weiterhin zeigt die WO 91/10538 A1 , die dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 13 zugrunde gelegt ist, ein Verbundmaterial aus einem Träger mit einer Zellenstruktur und Diamanten oder anderen Partikeln innerhalb dieser Struktur.
Die US 6 193 770 B1 beschreibt ein Diamantenwerkzeug, bei dem Diamanten chemisch mithilfe eines Lots umfassen Cr, Mn, SI oder Al oder Gemische oder Legierungen davon gebunden werden.
Außerdem beschreibt die DE 10 2013 107 266 A1 ein Abrichtwerkzeug sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen. Das Abrichtwerkzeug umfasst einen Basisabschnitt und ein von diesem ausgehendes Ansatzstück mit zumindest einem Lötbereich, mit dem über eine hartgelötete Metallverbindung Schleifpartikel verbunden sind. Um einen konstruktiv einfachen Aufbau zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass die Schleifpartikel in einem Aufnahmen für die Schleifpartikel aufweisenden Träger fixiert und mit dem zumindest einen Lötbereich des Ansatzstückes durch Hartlöten verbunden sind.
Die WO 2008/101263 A1 zeigt ein Abrichtwerkzeug für die Oberflächenbehandlung mit einem Grundkörper mit einer oder mehrerer Abrichtflächen, die zumindest teilweise mit superharten Materialien besetzt sind, und weist eine Reihe von Kantenschutzelementen auf, die in Vertiefungen eingepasst sind, die an die Form der Kantenschutzelemente angepasst sind.
Die WO 2017/042395 A1 offenbart weiterhin ein Abrichtwerkzeug, bei dem harte Körner in einer Schicht gebunden sind und zusätzlich in der Schicht verteilt einstückige Plättchen oder stabförmige Abrichtelemente aus einem Hartstoffmaterial mit dem Träger verbunden sind. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Abrichtwerkzeug zu schaffen, bei dem mittels einer Vielzahl von Diamanten eine Abrichtfläche oder einer Abrichtkante geschaffen wird, sodass die Besatzdichte in kontrollierter Weise eingestellt werden kann. Auch das Schaffen eines kontrollierten Spanraums kann gewünscht sein.
Gelöst wird die Aufgabe mit einem Abrichtwerkzeug nach Anspruch 1 und Anspruch 13.
Beispielshafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Hartstoffelemente können Diamanten sein oder aus kubischem Bornitrid (CBN) bestehen oder dies umfassen. Im Folgenden der Beschreibung wird beispielhaft nur auf Diamanten Bezug genommen, statt der Diamanten können aber ebenso auch CBN-Elemente vorgesehen sein. Grundsätzlich sind sämtliche Erwähnungen von Diamanten in der folgenden Beschreibung beispielhaft zu verstehen. Alternativ können auch sämtliche anderen Hartstoffelemente verwendet werden, die im Folgenden beispielhaft erwähnt sind. Als Materialien, aus denen die Hartstoffelemente bestehen oder die sie umfassen, kommen auch MKD-, CVD-, PKD(polykristalline Diamanten) sowie insbesondere Naturdiamanten und insbesondere synthetische Diamanten infrage. Ferner kann kubisches Bor-Carbon-Nitrid (cBC2N) als Material genutzt werden.
Zur Befestigung einer Mehrzahl von Diamanten sind in einem (metallischen) Grundkörper des Abrichtwerkzeugs Nuten vorgesehen und in jeder dieser Nuten ist eine Mehrzahl von Diamanten mit einem Lot eingelötet. Durch die Vorgabe von entsprechenden Nuten kann die Besatzdichte mit Diamanten kontrolliert eingestellt werden und gleichzeitig die für einen Lötvorgang geeignete Fläche oder Form geschaffen werden. In jeder Spur ist eine Mehrzahl von Diamanten angeordnet, sodass sich in Bezug auf die Form der Nuten eine möglichst große Flexibilität ergibt. Weiterhin kann eine Nut so ausreichend mit Diamanten gefüllt werden.
Der Grundkörper selbst kann aus einem metallischen Material, beispielsweise Stahl bestehen oder dieses umfassen. In einigen Ausführungsformen kann der Grundkörper auch aus einem nicht rostenden Material wie beispielsweise Edelstahl bestehen oder dieses umfassen. Der Grundkörper kann ferner mittels eines spanenden Verfahrens aus einem beliebig geformten "Rohling" hergestellt werden. Spanende Verfahren sind dabei alle Verfahren, bei denen der herzustellende Körper aus einem "Rohling" durch abspanen von "überschüssigem" Material gefertigt wird. Das überschüssige Material wird also mechanisch vom Rohling entfernt - und zwar in Form von Spänen - bis der herzustellende Körper vorliegt.
Die Nuten können im Grundkörper ebenfalls durch ein spanendes Verfahren gebildet werden. Dies kann entweder zeitgleich mit dem Formen des Grundkörpers mittels eines spanenden Verfahrens oder im Anschluss an die Fertigung des Grundkörpers erfolgen. Hier stellt bezogen auf das spanende Verfahren (siehe oben) der Grundkörper ohne Nuten den "Rohling" dar, der Grundkörper mit Nuten den herzustellenden Körper.
Die Nuten haben eine Länge die deutlich größer als deren Breite ist. Dadurch ergeben sich Spuren, in denen Diamanten gut zum Ausfüllen einer Fläche angeordnet werden können und die Besatzdichte mit Diamanten gleichzeitig kontrolliert einstellbar ist. So kann die Länge der Nut beispielsweise mehr als das 10 oder 20 oder 30fache der Breite einer Nut sein.
Zwischen den Diamanten in den Nuten ist es möglich, einen Spanraum zu schaffen, indem abgetragenes Material bei einem Abrichtvorgang abgeführt werden kann.
Gerade bei Abrichtwerkzeugen, bei denen mit einem galvanischen Verfahren oder eine Sinterverfahren Diamanten auf einem Grundkörper fixiert werden, kann es bei Verwendung eines Abrichtwerkzeuges dazu kommen, dass kein Spanraum mehr zur Verfügung steht und das Abrichtwerkzeug somit nur mit einem hohen Anpressdruck arbeiten kann.
Die Nuten sind beispielsweise durch eine Vertiefung in einer Abrichtfläche oder in einer Seitenfläche, die neben einer Abrichtkante angeordnet ist, gebildet. Diamanten und das Lot können hierbei die Nuten ausfüllen und auch können sie aus den Nuten herausstehen. In einem Querschnitt der Nut kann der Querschnitt auch an einigen oder allen Stellen der Nut vollständig mit Diamanten und Lot ausgefüllt sein.
Zum Schaffen einer Abrichtfläche ist es von Vorteil, wenn die Nuten auf der Abrichtfläche spiralförmig von innen nach außen verlaufen. Dadurch ist es möglich, eine gleiche Besatzdichte auf einem inneren wie auf einem weiter außerliegenden Teil der Abrichtfläche zu schaffen.
Beispielsweise ist die Besatzdichte der Diamanten von innen nach außen in einem Bereich der Abrichtfläche zumindest in einem Teil der Abrichtfläche konstant.
Die Nuten können beispielsweise auch radial nach außen verlaufen und in einer Abrichtkante enden (radial bei Blick entlang der zentralen Achse oder einer zentralen Öffnung des Abrichtwerkzeugs). In der Abrichtkante wird durch die Nuten, in dem die Diamanten angeordnet sind, Diamanten an der Abrichtkante zur Verfügung gestellt. Die Diamanten können hierfür in Nuten gehalten werden, die in einer Seitenfläche angeordnet sind, die seitlich neben einer Abrichtkante vorgesehen ist. Dadurch kann auch bei Verschleiß des Abrichtwerkzeugs, bei dem der Umfang sich reduziert, weiterhin eine funktionale Abrichtkante geschaffen werden.
Bei den radial nach außen verlaufenden Nuten ist eine Mehrzahl von Diamanten, beispielsweise von mindestens 10 oder 20 Diamanten gegeben. Für spiralförmig nach außen verlaufende Nuten, die eine Abrichtfläche bilden, sind beispielsweise mindestens 40 oder 75 oder mindestens 100 Diamanten oder noch mehr vorgesehen, um so zu einer gleichmäßigen Abrichtwirkung über die gesamte Fläche hinweg zu gelangen.
Das Abrichtwerkzeug kann beispielsweise eine oder genau zwei Abrichtflächen aufweisen, wobei die zwei Abrichtflächen auf gegenüberliegenden Seitenflächen eines Grundkörpers vorgesehen sind.
Weiterhin können beispielsweise im Bereich des Umfangs eines Abrichtwerkzeugs ein Kantenschutz vorgesehen sein, der beispielsweise durch zusätzliche Diamanten oder CBN-Elemente im Bereich der Umfangskante oder einer Umfangsfläche vorgesehen wird. Die Bereiche eines Abrichtwerkzeugs, die gegebenenfalls zuerst verschleißen würden, können so verstärkt werden, womit eine höhere Standzeit des Werkzeugs erreicht werden kann. Im Folgenden wird insbesondere auf den Kantenschutz mit Diamanten eingegangen, jedoch können statt der Diamanten auch CBN-Elemente für den Kantenschutzverwendet werden.
Die Diamanten (oder wie bereits gesagt alternativ die CBN-Elemente) des Kantenschutzes können in verschiedenen Geometrien vorliegen, wie etwa als Stäbchen, Scheiben, Platten oder als aus Platten geschnittene Formen (Formplatten).
Grundsätzlich sind Ausführungsformen bevorzugt, bei denen die Diamanten als Formplatten vorliegen. Bei den Formplatten auf Hartstoff handelt es sich üblicherweise um aus einer größeren Materialplatte geschnittene (beispielsweise mit Hilfe eines Lasers) Elemente. Diese Formplatten können, müssen aber nicht stäbchenförmig oder plattenförmig sein. Die Formplatten werden im Folgenden auch synonym für "Hartstoffe" und "Hartstoffelemente" sowie "Diamanten" verwendet. Die Formplatten sind hinsichtlich ihrer Form zunächst nicht beschränkt. Wie oben beschrieben, können Formen wie Platten, Stäbchen, Scheiben und ähnliches realisiert werden. Die Dicke der Materialplatte ist dabei zumeist deutlich kleiner als die übrigen Abmessungen der Materialplatte und beim Schneiden der Formplatten wird in Richtung der Dicke der Materialplatte geschnitten (also durch die Materialplatte durch). Typischerweise beträgt die Dicke der Materialplatte, aus der die Formplatten geschnitten werden nicht mehr als 0,1mm. Es können auch Materialplatten, deren Dicke nicht größer als 2mm, bevorzugt nicht größer als 1mm ist, verwendet werden. Die aus solchen Materialplatten geschnittenen Formplatten haben dann zumindest in einer Richtung eine der Dicke der Materialplatte entsprechende Ausdehnung.
Die Diamanten des Kantenschutzes sind beispielsweise plattenförmige Diamanten, die in Nuten im Bereich des Umfangs eingelötet sind. Das Einlöten von Diamanten in Nuten im Bereich des Umfangs ermöglicht eine besonders gute und feste Halterung der Diamanten in den Nuten, da große Flächen zur Verfügung stehen mit denen die Diamanten mit den Innenseiten der Nuten verbunden werden können. Die Diamanten und das Lot füllen dabei beispielsweise die Nuten vollständig aus. Die Diamanten sind dabei mit mindestens zwei gegenüberliegenden Seiten der Nut verbunden. Dabei sind auch zwei gegenüberliegende Seiten des Diamanten mit der Nut verbunden. Auch können die Diamanten mit drei Seiten einer Nut mittels Lot verbunden sein, wobei eine Seite zwischen zwei gegenüberliegenden Seiten liegt. Das Lot zur Verbindung hat dabei jeweils direkten Kontakt mit der Oberfläche einer entsprechenden Seite einer Nut.
Die Formplatten aus Hartstoff (Diamanten, CBN etc.) haben in einer Ausführungsform als größte Außenflächen (genau) zwei gegenüberliegende plane Flächen, die in der Regel parallel zueinander verlaufen. Die Formplatten können (durch die übrigen zwischen den zwei größten Außenflächen liegenden Begrenzungsflächen) eine rechteckige Form aufweisen (bei Blick auf eine der beiden größten Außenflächen). Die Formplatten bzw. die Diamanten mit einer solchen äußeren Geometrie können als "plattenförmig" bzw. eine Plattenform aufweisend beschrieben werden. Die Formplatten können als "stäbchenförmig" angesehen werden, wenn die Ausdehnung einer Formplatte in einer Raumrichtung deutlich größer, beispielsweise wenigstens zweimal größer als die Ausdehnung in den zwei übrigen Raumrichtungen ist. Hier kann an einen länglichen Quader mit Seitenlängen a, b, c gedacht sein, wobei eine der Seitenlängen, beispielsweise a, deutlich länger als die Seitenlängen b, c ist. Die Formplatten können jedoch auch trapezförmig sein. Sie können auch halbkreisförmig oder dreieckig sein. Auch kann eine solche Formplatte eine rechteckige oder quadratische Grundform haben, an die sich ein Trapez oder ein Halbkreis oder ein Dreieck anschließt. Dadurch hat die Formplatte bzw. das Hartstoffelement außen eine jeweils unterschiedliche Form je nach Anwendung.
Für den Kantenschutz können auch Stäbchen aus Diamant (oder CBN) vorgesehen werden, die in entsprechenden Bohrungen oder Nuten im Bereich der Umfangskante oder der Umfangsfläche eingesetzt werden.
Die Diamanten in den Nuten sind beispielsweise Diamantsplitter oder kornförmige Diamanten. Solche Diamanten lassen sich gut in unregelmäßig geformten Nuten anordnen und erlauben das Schaffen einer kontrollierten Besatzdichte von Diamanten. Kornförmige Diamanten können z. B. als Oktaeder, Dodekaeder, oder als Ikosaeder oder als unregelmäßig geformtes Korn vorliegen. Diese Formen ergeben sich entweder bereits beim Herstellungsprozess der Hartstoffe oder können, je nach Notwendigkeit, bei Naturdiamanten oder synthetischen Hartstoffen auch nachträglich durch Schleifen erzeugt werden.
Die Diamanten können MKD,- CVD- oder PKD (polykristalline Diamanten) oder Diamantsplitter sein. Es können auch geschliffene oder ungeschliffene Naturdiamanten sein. Ebenso können, wie bereits oben erwähnt, statt Diamanten auch Bornitrid-(CBN)-Elemente oder jeweils Splitter davon verwendet werden.
Das verwendete Lot kann beispielsweise ein Weichlot oder ein Hartlot sein. Das Lot kann in einem Lötverfahren wie Vakuumlöten oder Schutzgaslöten oder ähnlichem zum Befestigen der Diamanten eingesetzt werden. Das Lot kann ein nickelhaltiges Lot sein, welches mindestens 38 Gewichtsprozent Nickel enthält sowie weitere Metalle, die den Schmelzpunkt gegenüber dem von Nickel herabsetzten.
Beispielsweise Ausführungsformen sind in den beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1: eine Frontansicht eines Abrichtwerkzeugs;
Fig. 2: eine Seitenansicht eines Abrichtwerkzeugs;
Fig. 3: eine Schnittansicht eines Abrichtwerkzeugs im Bereich dessen Umfangs;
Fig. 4: eine schematische Darstellung der Anordnung von Diamanten in Nuten;
Fig. 5: eine schematische Darstellung von spiralförmig verlaufenden Nuten;
Fig. 6: eine Vergrößerung der Umfangskante mit Kantenschutzelementen;
Fig. 7, Fig. 8: eine weitere Ausführungsform eines Abrichtwerkzeugs mit einer Abrichtkante;
Fig. 9: eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein Abrichtwerkzeug 2 mit zwei Abrichtflächen 2 und 3. Die Abrichtflächen 2 und 3 sind kegelmantelförmig ausgebildet, sodass sie in der Vorderansicht von Fig. 1 einen gradlinigen Verlauf in radialer Richtung auf der Oberfläche zum Umfang hin aufweisen. Statt des geradlinigen Verlaufs in radialer Richtung auf der Oberfläche zum Umfang hin kann jedoch auch eine (leicht) konkave oder konvexe Form vorgesehen sein, um beispielsweise entsprechend geformte Schleifwerkzeuge abzurichten.
Zentral in dem Abrichtwerkzeug 1 ist eine Öffnung 6 vorgesehen, die dazu dient, dass Abrichtwerkzeug auf einem rotierenden Antrieb zu fixieren. Es können auch weiter Bohrungen neben der Öffnung hierzu vorgesehen sein. Die Abrichtflächen 2 und 3 sind um einen zentralen Teil 5 herum angeordnet, der die Öffnung 6 umschließt bzw. bildet.
Die Abrichtflächen 2 und 3 werden von einer Abrichtkante 4, die auf dem Umfang des Abrichtwerkzeugs 2 verläuft, getrennt. Die Abrichtflächen 2 und 3 sind auf gegenüberliegenden Seiten des Abrichtwerkzeugs 2 angeordnet.
Zwei oder mehr Abrichtflächen können jedoch auf der gleichen Seite eines Abrichtwerkzeugs vorgesehen sein, sofern dieses eine entsprechende Form aufweist. Auch kann nur eine Abrichtfläche (insbesondere also auf einer Seite des Abrichtwerkzeugs 2 liegend) vorgesehen sein, je nach gewünschter Verwendung des Abrichtwerkzeugs.
Der Grundkörper 1 wird in der Regel durch einen metallischen Grundkörper gebildet. In diesem metallischen Grundkörper sind, wie in Fig. 3 zu erkennen, Nuten 7 eingearbeitet. Diese Nuten sind hier im Bereich der Abrichtflächen 2 und 3 vorgesehen. Die Nuten 7 haben einen rechteckigen Querschnitt (wie in Fig. 3 gezeigt). Sie können jedoch auch einen dreieckigen halbkreisförmigen oder gerundeten Querschnitt aufweisen.
Wie in Fig. 4a) dargestellt, werden Diamantkörner oder Diamantsplitter 8 mittels eines Lotes 9 in den Nuten 7 gehalten.
Es sei an dieser Stelle nochmals ausdrücklich darauf hingewiesen, dass in allen hier beschriebenen Ausführungsformen grundsätzliche Hartstoffelemente zum Einsatz kommen können. Von diesen Hartstoffelementen ist Diamant, insbesondere Diamantsplitter und Diamantkörner, wie hier im vorherigen Absatz erwähnt, nur ein Beispiel und nicht beschränkend zu verstehen. Anstelle der Diamantkörner oder -splitter 8 können auch beliebige andere Hartstoffelemente, wie CNB-Elemente, MKD-, CVD-, PKD (polykristalliner Diamant) sowie insbesondere Naturdiamanten und insbesondere synthetische Diamanten verwendet werden. Ferner kann kubisches Bor-Carbon-Nitrid (cBC2N) als Material genutzt werden.
Die Nuten 7 sind hierbei im Querschnitt (s. Fig. 4a)) vollständig mit Diamant und Lot aufgefüllt. Einige der Diamantkörner oder Diamantsplitter 8 ragen aus den Nuten 7 heraus und stehen somit für einen Abrichtvorgang zur Verfügung. Zwischen zwei Nuten und den entsprechenden aus den Nuten herausstehenden Diamanten 8 ist ein Spanraum 12 gebildet. Dadurch, dass die Diamanten in dem Bereich der Nuten 7 gehalten werden, kann durch die Konfiguration der Nuten bzw. deren Abstand der Spanraum 12 beliebig eingestellt werden.
Es kann vorgesehen sein, dass alle Diamanten aus ihrer Nut herausragen oder nur einige (50% oder weniger). Es können auch mindestens 90% oder mindestens 50% der Diamanten aus ihrer Nut herausragen. Ob die Diamanten aus ihrer Nut herausragen oder nicht, kann durch die Korngröße und die Tiefe der Nut eingestellt werden. Erfindungsgemäß weisen die Nuten eine Tiefe von weniger als der Hälfte der durchschnittlichen verwendeten Korngröße der Hartstoffelemente auf. Dadurch liegen die Diamanten zu einem großen Teil frei und können mit einem großen Teil Ihres Volumens verschleißen und dennoch für einen Abrichtvorgang zur Verfügung stehen.
In Fig. 4b ist gezeigt wie in einem Querschnitt quer zur Erstreckung der Nut immer nur ein Diamant einzeln angeordnet ist. Entlang der Nut sind jedoch eine Mehrzahl solcher Diamanten (im Querschnitt einzeln) vorgesehen. In Fig. 4c sind im Querschnitt mehrere Diamanten nebeneinander vorgesehen. Entlang der Nut wird es eine Vielzahl von Gruppen solcher Diamanten geben. In Fig. 4b und Fig. 4c ragen die Diamanten alle aus der Nut heraus. Es können aber auch nur ein Teil wie z.B. 90% oder 50% aus der Nut herausragen.
In Fig. 4d ist dargestellt, wie Diamanten im Querschnitt in einer Nut auch übereinander liegen können. Ein Diamant ist dabei vollständig in der Nut versenkt und ein anderer Diamant ragt zu einem Teil aus der Nut heraus. In Fig. 4b und 4 c liegen Diamanten nicht übereinander. In Fig. 4a ist die Variante gezeigt, gemäß der Diamanten im Querschnitt sowohl übereinander als auch nebeneinander liegen. Einige der Diamanten (z.B. zwischen 30 % und 70%) ragen aus der Nut heraus, andere nicht.
Auch die Besatzdichte, also die Anzahl von Diamanten, die pro Flächeneinheit für einen Abrichtvorgang zur Verfügung stehen, kann durch die Breite der Nuten 7 und durch den Abstand der Nuten 7 in großen Bereichen beliebig gewählt werden. Dies stellt einen großen Vorteil gegenüber dem galvanischen Verfahren dar, bei denen die Diamanten aus einer Streuung heraus auf einem Grundkörper fixiert werden und eine durch die Korngröße festgelegte Besatzdichte aufweisen.
Die Nuten 7 können hierbei eine Tiefe haben, die kleiner als die Breite der Nuten ist. Sie können aber auch eine Tiefe von weniger als die Hälfte der Breite der Nuten haben.
Die Nuten können einen Abstand zueinander haben, der gleich oder größer als die jeweilige Breite der beiden Nuten an einer jeweiligen Stelle ist. Der Abstand kann aber auch größer als das doppelte oder dreifache der jeweiligen Breite der Nuten an den jeweiligen Stellen der beiden Nuten, zwischen denen der Abstand bestimmt wird sein. Dadurch verringert sich die Besatzdichte, jedoch wird der Spanraum zwischen den Nuten vergrößert.
Auch können die Bereiche zwischen den Nuten kleiner sein, als die Breite der Nuten, so dass sich eine relativ hohe Besatzdichte mit Diamanten ergibt.
In Fig. 5 ist eine vorteilhafte Ausführungsform in Bezug auf die Geometrie der Nuten 7 gezeigt, die, wie in Fig. 5 gezeigt, spiralförmig nach außen verlaufen. Der Abstand 11 zwischen zwei Nuten ist an einem inneren Ende der Abrichtfläche 3 gleich groß wie der Abstand 11 an einem äußeren Ende der Abrichtfläche 3. Um dies zu erreichen, sind die Nuten so vorgesehen, dass sie in einer Seitenansicht krummlinig auf der Abrichtfläche 3 angeordnet sind. Der Abstand 11 wird hier quer zu der jeweiligen Nut gemessen. Die Nuten 7 verlaufen also beispielsweise spiralförmig von den zentralen Teil 5 bis hin zu der Umfangskante 4.
Weiterhin ist es mit der spiralförmigen Geometrie möglich die Besatzdichte, die sich beispielsweise in dem Bereich 10a und in dem Bereich 10b ergibt, gleich zu gestalten, d. h. dass in den jeweiligen Flächen 10a und 10b eine gleiche Anzahl von Diamanten vorgesehen ist, wobei die Flächen 10a und 10b die gleiche Größe haben und jedoch die Fläche 10a radial gesehen weiter innen angeordnet ist, als die Fläche 10b.
In Fig. 6 ist eine Variante eines Abrichtwerkzeuges genauer gezeigt, bei dem in der Umfangskante 4 noch Kantenverstärkungen 15 vorgesehen sind. Die Kantenverstärkungen 15 sind in Nuten vorgesehen, die im Bereich der Umfangskante 4 angeordnet sind. Die Kantenverstärkungen 15 werden durch Diamanten bevorzugt in Gestalt der weiter oben beschriebenen Formplatten in Plattenform oder in Stäbchenform gebildet. Die Nuten sind beispielsweise radial ausgerichtet und erstrecken sich, insbesondere bei einem Abrichtwerkzeug mit zwei Abrichtflächen auf gegenüberliegenden und durch die Umfangskante voneinander getrennten Seiten des Abrichtwerkzeugs, von der einen Seitenfläche (Abrichtfläche 3) durch den Grundkörper hindurch bis zu der gegenüberliegenden Seitenfläche (hier Abrichtfläche 2).
Alternativ zu den Nuten zum Anbringen der Kantenverstärkungen 15, insbesondere bei Abrichtwerkzeugen, die nur auf einer Seite über eine oder mehrere Abrichtflächen verfügen, können auch Taschen auf der mit einer Abrichtfläche versehenen Seite des Abrichtwerkzeugs angeordnet sein, in denen die Kantenverstärkungen 15 vorgesehen sind. Diese Taschen erstrecken sich nicht vollständig von der einen Seitenfläche zur anderen Seitenfläche des Grundkörpers, die durch die Umfangskante getrennt sind. Vielmehr handelt es sich bei den Taschen um Vertiefungen nur auf einer Seite und ggf. entlang der Umfangskante 4.
Eine solche Tasche kann eine konstante Tiefe (gemessen senkrecht zu einer Oberfläche, die durch die Seitenfläche des Abrichtwerkzeugs definiert ist) von beispielsweise 1mm, 2mm oder 3mm aufweisen oder eine variierende Tiefe besitzen. Beispielsweise kann die Tasche in Richtung Mitte des Abrichtwerkzeugs tiefer sein als direkt an der Umfangskante. Im Folgenden wird der Begriff "Nuten" im Zusammenhang mit den Kantenverstärkungen synonym für die Nuten und die Taschen, in denen die Kantenverstärkung vorgesehen sein können, verwendet.
Die Kantenverstärkungen 15 sind in den Nuten ebenfalls mit Lot fixiert. Die Kantenverstärkungen 15 sind beispielsweise mit mindestens zwei gegenüberliegenden Seiten einer Nut verbunden.
Die Nuten (oder Taschen) der Kantenverstärkungen haben eine Tiefe (gemessen ausgehend von der Umfangskante in Richtung Mitte des Abrichtwerkzeugs) 17, die 0,5 mm bis 10 mm, oder 3 mm bis 10 mm betragen kann. Der außen am Umfang gemessene Abstand 16 von zwei Nuten mit jeweils einer Kantenverstärkung kann 0,5 mm bis 10 mm betragen.
Die Kantenverstärkungen können auch aus anderem Hartmaterial wie CBN bestehen. Auch können die Kantenverstärkungen aus Stäbchen, Scheiben oder aus, aus Platten geschnittenen Formen gebildet werden. Hier sind Ausführungsformen der Diamanten in Gestalt der beschriebenen Formplatten bevorzugt. Diese können, wie weiter oben beschrieben, insbesondere plattenförmig oder stäbchenförmig ausgebildet sein. Diese Kantenverstärkungen werden im Bereich der Umfangskante oder der Umfangsfläche in den (metallischen) Grundkörper eingesetzt und dort gehalten, beispielsweise durch Löten. Dazu können im Bereich der Umfangskante oder der Umfangsfläche in den (metallischen) Grundkörper Nuten, Bohrungen, Schlitze oder ähnliches vorgesehen sein.
Die Kantenverstärkungen 15 sind jedoch optional und können auch bei den Werkzeugen wie in Fig. 1, 2 und 3 dargestellt weggelassen werden.
Fig. 7 und Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Nuten 25 in radialer Richtung angeordnet sind und in einer Abrichtkante 21 enden. Die Nuten 25 sind in einer Seitenfläche 24 des Abrichtwerkzeugs vorgesehen, die sich an die Abrichtkante 21 anschließt. Das Abrichtwerkzeug 20 weist ebenfalls einen metallischen Grundkörper auf, in dem eine Öffnung 22 zur Aufnahme des Abrichtwerkzeugs 20 auf einem rotierenden Antrieb vorgesehen ist. Das Abrichtwerkzeug 20 kann auf einer Seite, an der die Abrichtkante 21 vorgesehen ist, eine Ausnehmung 23 aufweisen, sodass die Abrichtkante 21 seitlich sehr dicht an ein abzurichtendes Objekt bzw. Gegenstand herangeführt werden kann.
Statt einer radialen Ausrichtung der Nuten bis zu der Abrichtkante, können die Nuten auch schräg zu der radialen Richtung zur der Abrichtkante hin verlaufen. Die Nuten können beispielsweise bei Blick entlang der Öffnung 22 (bzw. entlang der zentralen Achse) mit einer radialen Richtung einen Winkel von bis zu 30° oder 45° aufweisen.
Die in Fig. 8 dargestellten Nuten 25 verlaufen radial bis zu der Kante 21 (oder aber sie verlaufen schräg zur radialen Richtung; nicht dargestellt). Die Nuten 25 sind in einem metallischen Material des Grundkörpers ausgebildet. Durch die Beabstandungen der Nuten 25 und die Breite der Nuten 25 kann die Besatzdichte mit Diamanten entlang der Abrichtkante 21 definiert werden. Durch die Anordnung der Diamanten in den Nuten kann auch bei Verschleiß des Abrichtwerkzeugs, bei dem sich die Abrichtkante 21 radial nach innen versetzt, solange weitergearbeitet werden, bis der Bereich der Nuten 25 vollkommen verbraucht ist.
Die Nuten 25 können, wie in Fig. 8 dargestellt, einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Sie können jedoch ebenfalls einen dreieckigen halbkreisförmigen oder gerundeten Querschnitt aufweisen.
Die Diamanten können in diesen Nuten wie in Fig. 4 dargestellt und dort beschrieben angeordnet werden.
Es ist für gerade Nuten auch denkbar, in diesen stäbchen- oder plattenförmige Diamanten bzw. wie oben erwähnt auch CBN-Elemente anzuordnen. Auch können aus größeren Platten herausgeschnittene Formen in die Nuten eingesetzt werden. Hier sind Ausführungsformen der Diamanten als Formplatten bevorzugt.
Weiterhin können die Nuten, wie in Fig. 8 dargestellt, eine größere Breite oder auch eine gleiche Breite haben, wie die Bereiche zwischen den Nuten, die die Nuten voneinander beabstanden. Dadurch ergibt sich eine sehr hohe, aber kontrollierte Besatzdichte mit Diamanten. Auch können die Bereiche zwischen den Nuten noch kleiner sein also die Breite der Nuten, so dass sich eine noch höhere Besatzdichte ergibt.
In den Figuren 9a bis 9c ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Das Abrichtwerkzeug 30 weist eine Abrichtfläche 31 auf, die durch einzelne voneinander jeweils beanstandete Diamanten 38 gebildet wird. Die Diamanten 38 sind erfindungsgemäß jeweils in einer einzelnen Vertiefung 32 eingelötet. Das Lot 39 hierzu und der Diamant 38 füllen die Vertiefung 32 vollständig aus. Das Lot 39 reicht jedoch auch über die Vertiefung 32 hinaus und bedeckt auch einen Teil der Oberfläche des metallischen Grundkörpers neben der Vertiefung 32. Auch bedeckt das Lot 39 einen Teil der Oberfläche der Diamanten 38.
Auf der in Figur 9a rückwärtigen Seite des Abrichtwerkzeugs 30 kann eine weitere Abrichtfläche vorgesehen sein. Diese ist im Vergleich zu der vorgenannten Abrichtfläche 31 auf der gegenüberliegenden Seite des Abrichtwerkzeugs 30 vorgesehen. Solche zwei Abrichtflächen sind durch eine Umfangskante 35 voneinander getrennt.
Wie in Figur 9a und 9b besonders gut zu erkennen, sind die Vertiefungen 32 auf Spuren 34 angeordnet, die ihrerseits einen spiralförmigen Lauf von innen nach außen aufweisen. Durch den spiralförmigen Verlauf der Spuren ergibt sich eine konstante Besatzdichte mit Diamanten 38 auf der Abrichtfläche 31. Benachbarte Spuren 34 können entlang ihrer Spur beispielsweise einen konstanten Abstand aufweisen. In einer spiralförmigen Spur 34 sind beispielsweise mindestens 10, 15 oder 20 oder noch mehr Vertiefungen 32 mit jeweils einem Diamanten 38 vorgesehen. Die Vertiefungen sind wie in Figur 9a und 9b zu erkennen, hierbei in einem regelmäßigen Muster angeordnet. Es sind jedoch auch andere regelmäßige Muster als das in Figur 9a und 9b gezeigte möglich.
Die Diamanten 38 haben beispielsweise eine körnige Form. Solche Formen sind besonders gut zum Einsatz in Vertiefungen 32 geeignet. Die Diamanten können auch eine regelmäßige Form aufweisen wie beispielsweise eine Würfelform. Dadurch ergeben sich bei gleichmäßig geformten Vertiefungen auch gleich eine gleichmäßig ausgebildete Abrichtfläche 31.
Die Vertiefungen 32 können beispielsweise durch Körnung mit einem entsprechenden Körner hergestellt werden. Die Vertiefungen weisen beispielsweise geneigte Seitenflächen auf, die sich im tiefsten Punkt der Vertiefung treffen.
In der Umfangskante 35 des Abrichtwerkzeugs 30 können Nuten 33 zur Aufnahme von Kantenverstärkungen vorgesehen sein. Die Kantenverstärkungen sind hierbei plattenförmige oder stabförmige Diamanten (oder CBN-Elemente) (also beispielsweise Stäbchen, Scheiben, Platten oder aus Platten herausgeschnittene Formen, insbesondere Formplatten), die mittels Löten in den Nuten 33 befestigt sind. Derartige Diamanten bzw. CBN-Elemente einer Kantenverstärkung sind dabei mit 3 oder 4 Innenseiten einer Nut 33 mit einem Lot jeweils direkt verbunden.
Das Abrichtwerkzeug 30 weist in seiner Mitte eine Öffnung 36 auf, mit der das Abrichtwerkzeug zum rotierenden Antrieb befestigt werden kann. Abhängig von der Anordnung der Nuten 7 bzw. deren Geometrie relativ zur Drehrichtung, mit der das Abrichtwerkzeug verwendet wird, können mitläufige oder gegenläufige Abrichtverfahren mit Zustellung realisiert werden.

Claims

Abrichtwerkzeug (1) umfassend einen Grundkörper und ein oder mehrere Abrichtflächen (2, 3) oder ein oder mehrere Abrichtkanten (21), wobei die Abrichtflächen oder - kanten mit Hartstoffelementen wie Diamanten oder CBN-Elementen (8) besetzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass Nuten (7) vorgesehen sind, wobei in jede Nut (7) eine Mehrzahl von Hartstoffelementen (8) mit Lot (9) eingelötet ist, wobei die Hartstoffelemente aus der Nut herausragen und die Tiefe der Nut kleiner ist als die Hälfte der durchschnittlichen verwendeten Korngröße der Hartstoffelemente.
Abrichtwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (7) durch eine Vertiefung in der Abrichtfläche (2, 3) oder in einer neben einer Abrichtkante (21) angeordneten Seitenfläche (24) gebildet sind und die Hartstoffelemente und das Lot die Nuten ausfüllen.
Abrichtwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (7) spiralförmig von innen nach außen verlaufen.
Abrichtwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Besatzdichte mit Hartstoffelementen (8) von innen nach außen im Bereich einer Abrichtfläche (2, 3) in zumindest einem Teil der Abrichtfläche (2, 3) konstant bleibt.
Abrichtwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nuten (7) radial oder schräg zur radialen Richtung nach außen zu einer Abrichtkante (21) verlaufen, wie etwa in einer seitlich neben einer Abrichtkante (21) angeordneten Seitenfläche (24).
Abrichtwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Nut mindestens 5 oder 10 oder 40 oder 50 oder 100 Hartstoffelemente (8) angeordnet sind.
Abrichtwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abrichtwerkzeug eine oder zwei Abrichtflächen (2, 3) aufweist.
Abrichtwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abrichtwerkzeug (1) eine am Umfang angeordnete Abrichtkante (21) aufweist.
Abrichtwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abrichtwerkzeug (1) einen Kantenschutz (15) in Form von zusätzlichen Hartstoffelementen im Bereich der Umfangskante (4) oder Umfangsfläche aufweist.
Abrichtwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Hartstoffelemente des Kantenschutzes (15) plattenförmige, stäbchenförmige oder aus Platten herausgeschnittene Hartstoffelemente sind, die in Nuten, Bohrungen oder Schlitzen oder Vertiefungen im Bereich der Umfangskante oder der Umfangsfläche eingelötet sind.
Abrichtwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hartstoffelemente in den Nuten Hartstoffelementsplitter, wie Diamantsplitter oder CBN-Splitter oder kornförmige, stäbchenförmige, plattenförmige oder aus größeren Platten herausgeschnittene Hartstoffelemente (8) sind.
Abrichtwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Nuten (7) beispielsweise mehr als das 10fache oder 20fache oder 30fache der Breite der jeweiligen Nut (7) ist.
Abrichtwerkzeug (30) umfassend einen Grundkörper und ein oder mehrere Abrichtflächen (31), wobei die Abrichtflächen mit Hartstoffelementen (38) besetzt sind, dadurch gekennzeichnet, dass Vertiefungen (32) in einem regelmäßigen Muster in den Abrichtflächen (31) angeordnet sind und in jeder Vertiefung (32) ein einzelnes Hartstoffelement (38) mit Lot eingelötet ist, wobei das Lot und das Hartstoffelement die Vertiefung vollständig ausfüllen und das Lot über die Vertiefung hinausragt und einen Teil der Oberfläche des metallischen Grundkörpers neben der Vertiefung bedeckt, wobei das Lot auch einen Teil der Oberfläche des Hartstoffelements bedeckt.
Abrichtwerkzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (32) in Spuren (34) liegen, die in einer Abrichtfläche (31) des Abrichtwerkzeugs (3) von innen nach außen spiralförmig verlaufen.