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WO2008101263A1 - Abrichtwerkzeug - Google Patents

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Publication number
WO2008101263A1
WO2008101263A1 PCT/AT2008/000040 AT2008000040W WO2008101263A1 WO 2008101263 A1 WO2008101263 A1 WO 2008101263A1 AT 2008000040 W AT2008000040 W AT 2008000040W WO 2008101263 A1 WO2008101263 A1 WO 2008101263A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
edge protection
protection elements
dressing
polycrystalline
dressing tool
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/AT2008/000040
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Johann Krexner
Edgar Rappold
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3M Precision Grinding GmbH
Original Assignee
Rappold Winterthur Technologie GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rappold Winterthur Technologie GmbH filed Critical Rappold Winterthur Technologie GmbH
Publication of WO2008101263A1 publication Critical patent/WO2008101263A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B24B53/04—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces of cylindrical or conical surfaces on abrasive tools or wheels
    • B24B53/047—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces of cylindrical or conical surfaces on abrasive tools or wheels equipped with one or more diamonds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B24B53/04—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces of cylindrical or conical surfaces on abrasive tools or wheels
    • B24B53/053—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces of cylindrical or conical surfaces on abrasive tools or wheels using a rotary dressing tool
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    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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    • B24B53/06—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces of profiled abrasive wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B24B53/06—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces of profiled abrasive wheels
    • B24B53/062—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces of profiled abrasive wheels using rotary dressing tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B24B53/12—Dressing tools; Holders therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D7/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor
    • B24D7/06—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting otherwise than only by their periphery, e.g. by the front face; Bushings or mountings therefor with inserted abrasive blocks, e.g. segmental

Definitions

  • the invention relates to a dressing tool for the surface treatment of abrasive tools having a base body which has one or more dressing surfaces which are at least partially coated with high-hardness cutting materials, e.g. Diamond single crystal grains are occupied and have a plurality of wells, in which edge protection elements are inserted and fixed.
  • high-hardness cutting materials e.g. Diamond single crystal grains are occupied and have a plurality of wells, in which edge protection elements are inserted and fixed.
  • Dressing tools fulfill a key function in terms of quality and cost-effectiveness of the entire manufacturing process in all grinding processes. Only with properly adapted dressing tools and with correspondingly effective use of grinding processes are inexpensive and efficient controllable and only then the high performance potential of the grinding tools can be retrieved successfully.
  • the grinding tools By dressing and profiling, the grinding tools get their geometric shape, the required, precise concentricity and the desired surface finish of the effective surface of the grinding wheel (Wirkrautiefe), with which the workpiece surface is controlled and reproducibly influenced. Although a rough dressed grinding wheel surface (high effective roughness depth) will work well and aggressively, it will produce a poor tool surface, while a grinding wheel with less effective roughness will remove less efficiently, but will allow workpiece surfaces of higher quality. By choosing the dressing tool correctly, the grinding process can be decisively influenced in terms of performance and cost-effectiveness.
  • Dressing tools of various designs have been known for a long time and are used in dressing tools, e.g. Single- and multi-grain dressers, dressing tiles, etc. and subdivided into rotating dressing tools, which also include the dressing rollers or dressing and profiling discs.
  • the rotary dressing tools are after the negative process and after the Positiwerfahren generated in galvanic and sintered bond.
  • Dressing tools made by electroplating have a metallic base body and are coated on their circumference or on their peripheral surfaces and on the frontally adjacent surfaces, on the peripheral apex and also on the tool flanks with diamond grains, which may be formed from artificial or natural diamonds.
  • the fixation of the high-strength abrasive grains is carried out by applying the electroplating process, wherein the abrasive grain is first attached and then embedded depending on the application at different depths electrochemically.
  • the adhesion or embedding can alternatively be done by means of chemical processes.
  • the dressing tools find their application in giving grinding wheels their required shape after passing through a large number of working processes.
  • the grinding wheel to be dressed and the dressing wheel rotate at different rotational speeds.
  • a disadvantage of the known dressing tools is that the very hard diamond grain is only partially firmly fixed to the base body by the particular metal used, which is used for galvanic embedding. This has the consequence that during the profiling or dressing process, the embedding material is subject to considerable abrasion, which causes the diamond grains protrude further and further out of the embedding until they finally fall out of the metal frame. On the other hand, due to the intensive mechanical stress of the single-ply layer, it is processed rapidly, which leads to very short service lives and thus to high grinding costs.
  • a diamond dressing wheel which is covered on its peripheral surface and / or its end face with randomly shaped diamond grains.
  • an end face of the dressing wheel approximately radially extending grooves are formed, which extend into the peripheral edge, in which elongated diamonds are inserted and fixed. Or these are radially formed in the peripheral edge itself.
  • the elongated diamonds protrude with their end into the peripheral surface and reduce the wear of the dressing wheel, whereby their efficiency can be improved.
  • DE 101 46 952 A1 discloses a diamond dressing wheel whose diamond grains bound with a binder to form an abrasive coating are significantly larger and less splintered than the diamond grains of the diamond grinding wheel to be dressed.
  • Dressing wheels achieve only short service lives, cause idle times and thus high grinding costs when changing the wheel.
  • edge protection elements used so far, which are formed from elongated, acicular diamond with irregular shape, resulting in a poor embedding and a slight diamond eruption and impact and temperature sensitivity.
  • the object of the invention is therefore to provide a dressing tool of the type mentioned specify that prevents the excessive abrasion of the diamond coating, especially on the particularly stressed disc areas, resulting in better removal performance and reduced costs of the dressing tool and the entire grinding process.
  • Another object of the invention is to provide a dressing tool of the type mentioned, which withstands highest loads, without causing a loosening or breaking of the edge protection elements.
  • this is achieved, on the one hand, by inserting polycrystalline edge protection elements with a geometrically defined shape into the multiplicity of depressions, and by embedding the polycrystalline edge protection elements in the basic body in a positive and non-positive manner, wherein the depressions are adapted to the geometric shape of the polycrystalline edge protection elements.
  • the high-precision dressing body of the metal dressing tool according to the invention e.g. Aluminum, steel, etc. are profiled, giving the body the final shape needed for the application.
  • a plurality of recesses (slots) are incorporated in the prepared basic body shape, which correspond to the geometric shape of the polycrystalline edge protection elements, thereby ensuring that they are accurately embedded in the base body and fixed there.
  • edge protection elements With the edge protection elements according to the invention an improved embedding in the dressing body and thus stronger fixation is achieved, whereby impact and temperature sensitivity are reduced.
  • the specific shape of the edge protection elements their wear is extremely reduced and the dressing performance can be increased many times. The resulting,
  • a - Sustainable anchoring has the effect that the forces occurring during dressing are transferred directly to the base body and no steadily increasing loosening of the edge protection elements is more observable.
  • the geometric shape of the edge protection elements according to the invention may be selected differently and the polycrystalline edge protection elements may be formed with a cross-sectional area adapted to the grinding wheel geometry.
  • edge protection elements are so attached to the tool circumference, without projecting about this, that they protect the most extreme stress zones of the grinding or dressing zones of the dressing tool according to the invention, the edge protection elements can be used if necessary even along a pointed conical body.
  • the edge protection elements are in contrast inserted in a geometrically defined shape in the body and the recess is adapted to this geometric shape so that just form and force fit prevails, whereby the best possible fixation and embedding is given in the dressing tool.
  • the absorption of the forces acting on the edge protection elements takes place via the base body.
  • the dressing tool according to the invention can be designed as a dressing tool or as a surface treatment tool, wherein the side surface can be coated on one or both sides with abrasive grain.
  • the dressing tool according to the invention has the possibility to use this rotating or stationary.
  • the geometry of the edge protection elements on the base and on the side surfaces of the wells is tunable, resulting in an optimally adapted embedding of the edge protection elements in the wells and thus a reinforced anchorage.
  • the edge protectors may be configured to fit into depressions that lie along the tool surface, in some cases along an acute-angled dress and flank processing disc.
  • the edge protection elements including the depressions can also be attached to the processing surfaces.
  • a further improvement of the durability and the strength of the dressing tool and thus the achievement of the object of the invention is achieved in that polycrystalline edge protection elements are used with a geometrically defined shape in the plurality of wells, and that the polycrystalline edge protection elements each have a defined orientation of their grain growth planes exhibit.
  • the defined orientation of grain growth levels within the edge protection elements or with respect to the dressing geometry represents a new, Previously not used in this context measure to create a dressing tool that meets the highest requirements. It has been shown that only due to this particular crystallographic orientation, the failure rate of the dressing tools according to the invention is well below the previously achieved values.
  • a development of the invention can therefore be, for example, that the polycrystalline edge protection elements in the form of prisms, truncated pyramids, trapezoidal shapes, cylinders od. Like. Are formed, in particular, the cylindrical edge protection elements in the form of a cylinder with oval, round, rhombic, doppelrhombischer or polygonal Cross-sectional area be formed.
  • the recesses can be adapted to the geometric shape of the polycrystalline edge protection elements.
  • Another feature of the invention may be that the polycrystalline edge protection elements are elongated. This makes them easy to fix in the dressing body.
  • edge protection elements By the correct choice of number, angle of inclination, insertion depth and base area of the edge protection elements according to the invention, the wear of the edge protection elements on the one hand and the entire dressing tool assignment with diamond on the other hand can be reduced and it can be achieved sparing the heavily loaded edge region. If the edge protection elements are set in such a way that the grain growth planes are oriented perpendicular to the longitudinal axis in the polycrystalline edge protection elements, considerable increases in the performance of the dressing tool can be achieved.
  • a favorable range is further that the polycrystalline edge protection elements are oriented such that the grain growth planes enclose an angle in the range of 5 ° to 85 °, preferably an angle ⁇ equal to 45 °, with respect to the operative grinding force vector.
  • PCD-CVD single-crystal crystals can be used, in which the crystal wear can be significantly reduced by the orientation of the grain growth levels.
  • a further increase in dressing tool quality can be achieved when the polycrystalline edge protectors are surface treated, thereby providing an additional hardening layer on the edge protectors which increases the efficiency of the edge protectors.
  • the polycrystalline edge protection elements can be formed with coatings of nitrides and carbides of the elements Ti, Cr, Ni, Si, Al, V, W, Ga and In or combinations thereof. Through the surface of metal carbides or metal nitrides, the edge protection elements can be made more stable.
  • the dressing tool according to the invention can be equipped in its diamond-coated effective area and at its outer edge with the recesses for receiving edge protection elements according to the invention, in which these are fitted and anchored, with anchoring as the galvanic or chemical nickel standard.
  • the polycrystalline edge protection elements be fixed by metallic embedding with Ni, Ni alloys, Cu or Cr.
  • edge protection elements For very large edge protection elements, it may be beneficial to fix them by soldering or gluing.
  • the measures according to the invention are applicable to all types of dressing tools of the type mentioned, in particular rotationally symmetric dressing tools.
  • FIG. 1 shows a section along a diameter through an embodiment of the dressing tool according to the invention.
  • FIG. 2A shows a section through a detail of the dressing tool according to FIG. 1;
  • FIG. 2B is a section through a detail of another embodiment of the
  • FIG. 2C shows a section through a detail of a further embodiment of the dressing tool according to the invention.
  • FIG. 3 shows a section through a detail of a further embodiment of the dressing tool according to the invention.
  • Fig. 4 is a section along a diameter through another
  • FIG. 5 shows a section through a detail of the dressing tool according to FIG. 4;
  • Fig. 6 is a split plan view of four embodiments of the dressing tool according to the invention.
  • Fig. 7 is a plan view of another embodiment of the invention.
  • FIG. 8 is a plan view of a detail "A" of the embodiment of FIG. 7.
  • Fig. 1 and Fig. 2A show a dressing tool 10 for surface treatment of abrasive tools with a rotationally symmetrical base body 1, the Peripheral edge 3 has three annular dressing surfaces 4, 5, 12, the od with a layer 6 of high-hardness cutting materials, such as diamond single crystal grains, CBN, carbides, nitrides or combinations based on the elements Ti, Al, Si, Co, Cr. are occupied and have a plurality of wells, in which edge protection elements 7 are used.
  • high-hardness cutting materials such as diamond single crystal grains, CBN, carbides, nitrides or combinations based on the elements Ti, Al, Si, Co, Cr.
  • the base body 1 has a bore 2 in the center for receiving a drive shaft.
  • a bore 2 in the center for receiving a drive shaft.
  • an annular, planar surface 20 for receiving a machine flange, not shown.
  • the three dressing surfaces 4, 5, 12 are subjected to a heavy load during the dressing process, which is why the edge protection elements 7 are distributed along the circumference of the main body 1 in the recesses provided for them.
  • polycrystalline edge protection elements 7, 8, 9, 14, 15 having a geometrically defined shape are inserted into the multiplicity of depressions, and the polycrystalline edge protection elements 7, 8, 9, 14, 15 are embedded in the basic body in a form-fitting and force-fitting manner, wherein the depressions engage the geometric shape of the polycrystalline edge protection elements 7, 8, 9, 14, 15 are adapted.
  • the edge protection elements according to the invention can also be used in non-rotationally symmetrical dressing tools.
  • shape of the dressing tools in the context of the invention can vary greatly depending on the application requirements.
  • Single-stage and multi-stage dressing tools, as well as multi-sided dressing surfaces can be executed.
  • geometries of the edge protection elements can be different executed and this only be integrated on one side or on several sides in the dressing surfaces.
  • FIG. 1 A cross section through one of the geometrically defined edge protection elements 7 of the dressing tool 10 shown in FIG. 1 is shown in detail in FIG.
  • the edge protection element 7 is inserted in such a way that it is embedded on the dressing surface 4 and protrudes so far forward to the edge of the dressing surface 12 and into the layer 6 present there, in order to protect it against wear.
  • Further variants of the edge protection elements 8, 9 shown by way of example are shown in FIGS. 2B and 2.
  • the edge protection elements 7 can be arranged both on only one side (FIG. 3) or on both sides of the dressing tool, such as in the dressing tool 11 of the embodiment according to FIG. 4 and FIG. 5, in addition to edge protection elements 15 which are in the peripheral area also protrude further edge protection elements 16 are provided, which are further set back to form an edge reinforcement at the transition from an inclined cross-sectional profile.
  • edge protection elements 8, 9 are incorporated into the dressing surface 12 of the circumferential surface 3 itself or inserted therein, for which purpose a special geometry of the edge protection elements 8, 9 is required.
  • the base body 1 In the production of the base body 1 are adapted to attach the edge protection elements adapted to these recesses to allow the best possible fixation and embedding.
  • the so prepared dressing base body 1 is masked in the sequence by covering all unoccupied surfaces of the dressing wheel and are no longer made electrically conductive. Thereafter, the positive and non-positive fitting of the edge protection elements, which are formed with a matched to the grinding wheel geometry cross-sectional area, in the formadäquaten depressions in the main body, which are adapted to the geometric shape of the polycrystalline edge protection elements.
  • the dressing wheel is coated on selected areas with diamond grain 30, as shown schematically in FIG. 8, whereby the sequence of the process can correspond to a galvanic standard program for producing galvanic grinding wheels.
  • the dressing wheel After unmasking, the dressing wheel is profiled and released for final use by the user.
  • the polycrystalline edge protection elements 7, 8, 9, 15, 16 are adapted with their surfaces to the depressions and to the edges to be protected, and preferably in a polyhedral shape, e.g. designed as a prism, truncated pyramids, trapezoidal shapes, cylinders, in particular as a cylinder with an oval, round, rhombic, doppelrhombischer or polygonal cross-sectional area.
  • a polyhedral shape e.g. designed as a prism, truncated pyramids, trapezoidal shapes, cylinders, in particular as a cylinder with an oval, round, rhombic, doppelrhombischer or polygonal cross-sectional area.
  • the edge protection elements are hard material parts intended to prevent the single layer of e.g. Diamond dressing tool 1 is prematurely worn, has a short life and therefore causes high grinding costs.
  • the edge protection elements according to the invention are made of polycrystalline material, e.g. polycrystalline diamond (PCD) or gas phase deposition (CVD) diamond.
  • PCD polycrystalline diamond
  • CVD gas phase deposition
  • Edge protection elements were previously elongated, in their geometric form varying or undefined elements, often diamond-shaped diamonds.
  • the polycrystalline edge protection elements according to the invention are used with a geometrically defined shape in the plurality of wells, wherein the polycrystalline edge protection elements each having a defined orientation of their grain growth planes.
  • edge protection elements is - as shown by the embodiment of FIG. 7 and FIG. 8 - adapted to the growth areas of the polycrystalline edge protection elements by the grain growth planes 25 are preferably oriented perpendicular to the longitudinal axis of the edge protection elements 7. For this choice of orientation of the grain growth planes, the best results could be demonstrated, but other orientations could be made.
  • polycrystalline edge protectors may be surface treated with the polycrystalline edge protectors e.g. coated with coatings of nitrides and carbides of the elements Ti, Cr, Ni, Si, Al, V, W, Ga and In or combinations thereof.
  • polycrystalline edge protection elements are fixed by metallic embedding with Ni, Ni alloys, Cu or Cr or by soldering or gluing.
  • FIG. 6 shows four different dressing tools or rotationally symmetric dressing disks 10, FIG. 10 ', 10 ", 10'", wherein the edge protection elements 7 have a different orientation from the radial orientation.
  • the edge protection elements 7 are arranged in pairs at an angle ⁇ equal to 45 ° relative to the acting grinding force vector, that they are each suitable for use in the one and in the other direction of rotation.
  • edge protection elements By the correct choice of number, angle of inclination, depth of the recess and base of the edge protection elements and the combination of these features is achieved that the wear of the edge protection elements on the one hand and the entire dressing tool assignment, for. on the other hand, with diamond grain is extensively reduced and it comes mainly to a protection of the extremely loaded edge region.
  • the number of edge protection elements used depends, e.g. From the disk diameter, preferably, they can be used at a mutual distance of 1 mm to 15 mm, preferably 3 mm to 5 mm along the circumference.
  • the usual base area of the edge protection elements may be a value of 2 mm 2 and, depending on the application, a value in the millimeter range for their length. All these values can be adapted by the specialist according to the needs.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)

Abstract

Abrichtwerkzeug zur Oberflächenbehandlung von Schleifwerkzeugen mit einem Grundkörper, welcher eine oder mehrere Abrichtflächen aufweist, die zumindest teilweise mit hochharten Schneidstoffen, z.B. Diamant-Einkristallkörnern besetzt sind und eine Vielzahl von Vertiefungen aufweisen, in welche Kantenschutzelemente eingesetzt und fixiert sind, wobei in die Vielzahl von Vertiefungen polykristalline Kantenschutzelemente (7, 8, 9, 14, 15) mit einer geometrisch definierten Form eingesetzt sind, und die polykristallinen Kantenschutzelemente (7, 8, 9, 14, 15) im Grundkörper formschlüssig und kraftschlüssig eingebettet sind, wobei die Vertiefungen an die geometrische Form der polykristallinen Kantenschutzelemente (7, 8, 9, 14, 15) angepasst sind.

Description

Abrichtwerkzeug
Die Erfindung betrifft ein Abrichtwerkzeug zur Oberflächenbehandlung von Schleifwerkzeugen mit einem Grundkörper, welcher eine oder mehrere Abrichtflächen aufweist, die zumindest teilweise mit hochharten Schneidstoffen, z.B. Diamant-Einkristallkörnern besetzt sind und eine Vielzahl von Vertiefungen aufweisen, in welche Kantenschutzelemente eingesetzt und fixiert sind.
Abrichtwerkzeuge erfüllen in allen Schleifprozessen eine Schlüsselfunktion hinsichtlich Qualität und Wirtschaftlichkeit des gesamten Herstellungsvorganges. Nur mit richtig angepassten Abrichtwerkzeugen und bei entsprechend wirksamem Einsatz derselben sind Schleifprozesse kostengünstig und effizient steuerbar und nur dann kann das hohe Leistungspotential der Schleifwerkzeuge erfolgreich abgerufen werden.
Durch das Abrichten und Profilieren erhalten die Schleifwerkzeuge ihre geometrische Form, den geforderten, genauen Rundlauf und die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit der Wirkfläche der Schleifscheibe (Wirkrautiefe), mit der die Werkstückoberfläche kontrolliert und reproduzierbar beeinflussbar ist. Dabei wird eine rau abgerichtete Schleifscheibenoberfläche (hohe Wirkrautiefe) zwar griffig und aggressiv arbeiten, aber eine schlechte Werkzeugoberfläche erzeugen, während eine Schleifscheibe mit geringer Wirkrautiefe weniger effizient abträgt, dafür aber Werkstückoberflächen höherer Qualität ermöglicht. Durch die richtige Wahl des Abrichtwerkzeuges kann also der Schleifprozess in Bezug auf Leistung und Wirtschaftlichkeit entscheidend beeinflusst werden.
Abrichtwerkzeuge unterschiedlichster Bauart sind seit langem bekannt und werden in Abrichtwerkzeuge, z.B. Ein- und Mehrkornabrichter, Abrichtfliesen usw. und in rotierende Abrichtwerkzeuge unterteilt, zu denen auch die Abrichtrollen bzw. Abricht- und Profilierscheiben zählen.
Die rotierenden Abrichtwerkzeuge werden nach dem Negativverfahren und nach dem Positiwerfahren in Galvanik- und Sinterbindung erzeugt.
Nach dem Positiwerfahren hergestellte Abrichtwerkzeuge in Galvanikbindung haben einen metallischen Grundkörper und sind an ihrem Umfang bzw. an ihren Umfangflächen sowie an den stirnseitig benachbarten Flächen, am Umfangscheitel und auch an den Werkzeugflanken mit Diamantkörnungen belegt, die aus künstlichen oder Naturdiamanten gebildet sein können.
Die Fixierung der hochharten Schleifkörnungen erfolgt durch Anwendung des Galvanikverfahrens, wobei das Schleifkorn zuerst angeheftet und anschließend je nach Anwendung unterschiedlich tief elektrochemisch eingebettet wird. Die Anhaftung bzw. Einbettung kann alternativ auch mittels chemischem Verfahren geschehen.
Die so gefertigten Abrichtwerkzeuge finden ihre Anwendung darin, Schleifscheiben nach Durchlaufen einer Vielzahl von Arbeitsprozessen wieder ihre geforderte Form zu geben. Dabei rotieren die abzurichtende Schleifscheibe und die Abrichtscheibe mit unterschiedlichen Umdrehungsgeschwindigkeiten.
Ein Nachteil der bekannten Abrichtwerkzeuge besteht darin, dass das sehr harte Diamantkorn durch das jeweils verwendete Metall, welches zur galvanischen Einbettung verwendet wird, nur bedingt fest am Grundkörper fixiert wird. Dies hat zur Folge, dass während des Profilier- bzw. Abrichtprozesses das Einbettungsmaterial einem erheblichen Abrieb unterliegt, welcher bewirkt, dass die Diamantkörner immer weiter aus der Einbettung herausragen, bis sie schließlich aus der Metallfassung herausfallen. Andererseits wird durch die intensive mechanische Belastung der nur einlagigen Schicht diese rasch abgearbeitet, was zu sehr geringen Standzeiten und somit zu hohen Schleifkosten führt.
Schließlich besteht eine weitere Schwäche des vorgenannten Abrichtwerkzeuges darin, dass die Diamantschicht auf der Abrichtscheibe sich unterschiedlich schnell abnützt und dadurch, insbesondere im hochbelasteten Kantenbereich, ihre Effizienz hinsichtlich der Kornausnutzung verliert. Der Verschleiß tritt vor allem an den Kantenbereichen der Abrichtscheibe auf, da die Diamantkörner an diesen nur wenig Halt finden.
In der DE 298 19 006 U1 ist eine Diamant-Abrichtscheibe beschrieben, die auf ihrer Umfangsfläche und/oder ihrer Stirnfläche mit regellos geformten Diamantkörnern belegt ist. In eine Stirnseite der Abrichtscheibe sind ungefähr radial verlaufende Nuten eingeformt, die sich bis in die Umfangskante erstrecken, in welche längliche Diamanten eingelegt und befestigt sind. Oder diese sind in die Umfangskante selbst radial eingeformt. Die länglichen Diamanten ragen mit ihrem Ende in die Umfangsfläche und verringern den Verschleiß der Abrichtscheibe, wodurch ihre Effizienz verbessert werden kann.
In der DE 101 46 952 A1 ist eine Diamantabrichtscheibe angegeben, deren mit einem Bindemittel zu einem Schleifbelag gebundene Diamantkörner signifikant größer und weniger splitterig sind als die Diamantkörner der abzurichtenden Diamantschleifscheibe.
Alle diese Abrichtsysteme haben den Nachteil, dass sie entweder die besonders belasteten Angriffsflächen der Abrichtscheibe nur unzureichend schützen oder dass das Ausbrechen der Diamantkörner durch unzulängliche Kantenschutzelemente nicht verhindert wird. Vor allem aber werden die äußeren Umlaufkanten der
Abrichtscheiben zu wenig gegen Abrieb gesichert, was zur Folge hat, dass die
Abrichtscheiben nur geringe Standzeiten erreichen, beim Scheibenwechsel Stehzeiten und dadurch hohe Schleifkosten verursachen.
Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus der Undefinierten Form der bisher verwendeten Kantenschutzelemente, die aus länglichen, nadeiförmigen Diamanten mit unregelmäßiger Form gebildet sind, woraus sich eine schlechte Einbettung und ein leichter Diamantausbruch sowie Schlag- und Temperaturempfindlichkeit ergeben.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Abrichtwerkzeug der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem der übermäßige Abrieb des Diamantenbelages, insbesondere an den besonders beanspruchten Scheibenbereichen verhindert, was zu besserer Abtragleistung und zu verminderten Kosten des Abrichtwerkzeugs und des gesamten Schleifprozesses führt.
Weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Abrichtwerkzeug der eingangs genannten Art zu schaffen, welches höchsten Belastungen standhält, ohne dass es dabei zu einer Lockerung oder eines Ausbrechens der Kantenschutzelemente kommt.
Des weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, eine lange Lebensdauer und hohe Verschleißfestigkeit der Kantenschutzelemente zu gewährleisten.
Erfindungsgemäß wird dies einerseits dadurch erreicht, dass in die Vielzahl von Vertiefungen polykristalline Kantenschutzelemente mit einer geometrisch definierten Form eingesetzt sind, und dass die polykristallinen Kantenschutzelemente im Grundkörper formschlüssig und kraftschlüssig eingebettet sind, wobei die Vertiefungen an die geometrische Form der polykristallinen Kantenschutzelemente angepasst sind.
Der hochpräzise Abrichtkörper des erfindungsgemäßen Abrichtwerkzeugs aus Metall, z.B. Aluminium, Stahl usw. wird einer Profilierung unterzogen, bei der der Grundkörper die für die Anwendung benötigte endgültige Form erhält. In einem darauffolgenden Arbeitsgang werden in der vorbereiteten Grundkörperform eine Vielzahl von Vertiefungen (Slots) eingearbeitet, welche der geometrischen Gestalt der polykristallinen Kantenschutzelemente entsprechen, wodurch sichergestellt wird, dass diese passgenau in den Grundkörper eingebettet und dort fixiert sind.
Mit den erfindungsgemäßen Kantenschutzelementen wird eine verbesserte Einbettung im Abrichtkörper und damit stärkere Fixierung erzielt, wodurch Schlag- und Temperaturempfindlichkeit herabgesetzt sind. Durch die spezifische Formgebung der Kantenschutzelemente ist deren Verschleiß extrem reduzierbar und die Abrichtleistung kann um ein Vielfaches gesteigert werden. Die sich ergebende,
- A - nachhaltige Verankerung bewirkt, dass die beim Abrichten auftretenden Kräfte direkt auf den Grundkörper übertragen werden und keine stetig größer werdende Lockerung der Kantenschutzelemente mehr zu beobachten ist.
Je nach Abrichtwerkzeug-Kanten kann die geometrische Form der erfindungsgemäßen Kantenschutzelemente unterschiedlich gewählt werden und die polykristallinen Kantenschutzelemente mit einer an die Schleifscheibengeometrie angepassten Querschnittsfläche ausgebildet sein.
Die Kantenschutzelemente sind dabei so am Werkzeugumfang angebracht, ohne über diesen vorzustehen, dass sie die extremsten Belastungszonen der Schleif- bzw. Abrichtzonen des erfindungsgemäßen Abrichtwerkzeuges schützen, wobei die Kantenschutzelemente bei Bedarf sogar entlang eines spitzkegeligen Grundkörpers eingesetzt werden können.
Bisher war es, so z.B. gemäß DE 35 03 914 A1 üblich, die polykristallinen Kantenschutzelemente beliebiger Gestalt, wie sie sich durch die Produktion ergeben, in vorbereitete Schlitze im Abrichtwerkzeug einzusetzen und dann einen Galvanisierungsvorgang vorzunehmen, in welchem verbleibende Spalte und Leerräume zwischen den Kantenschutzelementen und den Schlitzwänden gefüllt werden. Bei hohen Belastungen während des Abrichtvorganges kommt es nach einiger Zeit zu einer Lockerung des Sitzes der Kantenschutzelemente und damit zu einer drastischen Abnahme der Werkzeugqualität.
Bei der Erfindung sind die Kantenschutzelemente im Gegensatz dazu in geometrisch definierter Form in den Grundkörper eingesetzt und die Ausnehmung ist an diese geometrische Form so angepasst, dass eben Form- und Kraftschlüssigkeit herrscht, wodurch eine bestmögliche Fixierung und Einbettung im Abrichtwerkzeug gegeben ist. Somit erfolgt während des Abrichtvorganges die Aufnahme der auf die Kantenschutzelemente wirkenden Kräfte über den Grundkörper.
Die auf diese Weise erzielbare erhöhte Belastbarkeit und Dauerhaftigkeit des erfindungsgemäßen Abrichtwerkzeuges übertrifft jene Eigenschaften der aus dem Stand der Technik bekannten Werkzeuge um ein Vielfaches.
Das erfindungsgemäße Abrichtwerkzeug ist als Abrichtwerkzeug oder als Flächenbearbeitungswerkzeug auslegbar, wobei die Seitenfläche einseitig oder beidseitig mit Schleifkorn belegt sein kann. Zudem besteht beim erfindungsgemäßen Abrichtwerkzeug die Möglichkeit, dieses rotierend oder feststehend zu verwenden.
Bei dem erfindungsgemäßen Abrichtwerkzeug ist die Geometrie der Kantenschutzelemente auf die Grundfläche sowie auf die Seitenflächen der Vertiefungen abstimmbar, woraus sich eine optimal angepasste Einbettung der Kantenschutzelemente in die Vertiefungen und damit eine verstärkte Verankerung ergibt.
Die Kantenschutzelemente können so ausgebildet sein, dass sie in Vertiefungen passen, die entlang der Werkzeugfläche, im Sonderfall entlang einer spitzwinkeligen Abricht- und Flankenbearbeitungsscheibe liegen. Die Kantenschutzelemente einschließlich der Vertiefungen können auch an den Bearbeitungsflächen angebracht werden.
Es wurde weiters festgestellt, dass sonst übliche Spankammem weggelassen werden können, und sich die Bearbeitungsergebnisse dadurch verbessern lassen.
Eine weitere Verbesserung der Haltbarkeit und der Belastbarkeit des Abrichtwerkzeuges und damit die Lösung der Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass in die Vielzahl von Vertiefungen polykristalline Kantenschutzelemente mit einer geometrisch definierten Form eingesetzt sind, und dass die polykristallinen Kantenschutzelemente jeweils eine definierte Orientierung ihrer Kornwachstumsebenen aufweisen.
Die definierte Orientierung von Kornwachstumsebenen innerhalb der Kantenschutzelemente bzw. in Bezug auf die Abrichtgeometrie stellt eine neue, bisher in diesem Zusammenhang nicht angewandte Maßnahme dar, um ein Abrichtwerkzeug zu schaffen, dass höchsten Anforderungen genügt. Es hat sich gezeigt, dass nur aufgrund dieser besonderen kristallographischen Ausrichtung die Ausfallsrate der erfindungsgemäßen Abrichtwerkzeuge deutlich unter den bisher erreichten Werten liegt.
Eine Weiterbildung der Erfindung kann daher beispielsweise darin bestehen, dass die polykristallinen Kantenschutzelemente in Form von Prismen, Pyramidenstumpfen, Trapezformen, Zylindern od. dgl. ausgebildet sind, insbesondere können die zylindrischen Kantenschutzelemente in Form eines Zylinders mit ovaler, runder, rhombischer, doppelrhombischer oder polygonaler Querschnittsfläche ausgebildet sein.
Da der richtige Sitz der Kantenschutzelemente einen wesentlichen Einfluss auf die Beständigkeit des Abrichtwerkzeuges hat, können die Vertiefungen an die geometrische Form der polykristallinen Kantenschutzelemente angepasst sein.
Für die Verwirklichung der Ziele der Erfindung ist eine exakte Herstellung von geometrischen Formen aus hochharten Materialien erforderlich, was gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dadurch erreicht werden kann, dass die polykristallinen Kantenschutzelemente aus polykristallinen Diamanten (PKD) oder aus Gasphasenabscheidungs-Diamanten (CVD) gebildet sind.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung kann darin bestehen, dass die polykristallinen Kantenschutzelemente länglich ausgebildet sind. Dadurch sind sie im Abrichtkörper gut fixierbar.
Durch die richtige Wahl von Anzahl, Neigungswinkel, Einsetztiefe und Grundfläche der erfindungsgemäßen Kantenschutzelemente kann der Verschleiß der Kantenschutzelemente einerseits und die gesamte Abrichtwerkzeugbelegung mit Diamant andererseits reduziert werden und es kann eine Schonung der stark belasteten Kantenregion erzielt werden. Sind die Kantenschutzelemente so gesetzt, dass in den polykristallinen Kantenschutzelementen die Kornwachstumsebenen senkrecht zur Längsachse orientiert sind, können erhebliche Leistungssteigerungen des Abrichtwerkzeuges erreicht werden.
Ein günstiger Bereich ist weiter, dass die polykristallinen Kantenschutzelemente so ausgerichtet sind, dass die Kornwachstumsebenen gegenüber dem im Betrieb wirkenden Schleifkraftvektor einen Winkel in einem Bereich von 5° bis 85°, vorzugsweise einen Winkel α gleich 45°, einschließen.
Zu diesem Zweck können speziell gezüchtete PKD-CVD-Einkornkristalle verwendet werden, bei denen der Kristallverschleiß durch die Orientierung der Kornwachstumsebenen deutlich herabgesetzt werden kann.
Eine weitere Steigerung der Abrichtwerkzeug-Qualität kann erzielt werden, wenn die polykristallinen Kantenschutzelemente oberflächenbehandelt sind, wodurch eine zusätzliche Härteschicht auf den Kantenschutzelementen entsteht, welche die Effizienz der Kantenschutzelemente erhöht.
So können beispielsweise die polykristallinen Kantenschutzelemente mit Überzügen aus Nitriden und Carbiden der Elemente Ti, Cr, Ni, Si, AI, V, W, Ga und In oder deren Kombinationen ausgebildet sein. Durch die Oberfläche aus Metallcarbiden bzw. Metallnitriden können die Kantenschutzelemente standfester gemacht werden.
Das erfindungsgemäße Abrichtwerkzeug kann in seinem diamantüberzogenen Wirkbereich und an seiner äußeren Kante mit den Vertiefungen zur Aufnahme von erfindungsgemäßen Kantenschutzelementen ausgestattet sein, in welchen diese eingepaßt und verankert werden, wobei als Verankerungstechnik das galvanische oder chemische Vernickeln Standard ist.
Neben der reinen Vernickelung können die polykristallinen Kantenschutzelemente durch metallische Einbettungen mit Ni, Ni-Legierungen, Cu oder Cr fixiert sein.
Bei sehr großen Kantenschutzelementen kann es günstig sein, diese durch Löten oder Kleben zu fixieren.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind auf alle Arten von Abrichtwerkzeugen der eingangs genannten Art, insbesondere rotationssymmetrischen Abrichtwerkzeuge anwendbar.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele eingehend erläutert. Es zeigt dabei
Fig. 1 einen Schnitt entlang eines Durchmessers durch eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abrichtwerkzeuges;
Fig. 2A einen Schnitt durch ein Detail des Abrichtwerkzeuges gemäß Fig. 1; Fig. 2B einen Schnitt durch ein Detail einer weiteren Ausführungsform des
Abrichtwerkzeuges;
Fig. 2C einen Schnitt durch ein Detail einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abrichtwerkzeuges;
Fig. 3 einen Schnitt durch ein Detail einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abrichtwerkzeuges;
Fig. 4 einen Schnitt entlang eines Durchmessers durch eine weitere
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Abrichtwerkzeuges;
Fig. 5 einen Schnitt durch ein Detail des Abrichtwerkzeuges gemäß Fig. 4;
Fig. 6 eine geteilte Draufsicht auf vier Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Abrichtwerkzeuges;
Fig. 7 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Abrichtwerkzeuges und
Fig. 8 eine Draufsicht auf ein Detail „A" der Ausführungsform gemäß Fig. 7.
Fig. 1 und Fig. 2A zeigen ein Abrichtwerkzeug 10 zur Oberflächenbehandlung von Schleifwerkzeugen mit einem rotationssymmetrischen Grundkörper 1 , dessen Umfangskante 3 drei ringförmige Abrichtflächen 4, 5, 12 aufweist, die mit einer Schicht 6 aus hochharten Schneidstoffen, z.B. Diamant-Einkristallkörnern, CBN, Carbiden, Nitriden oder Kombinationen basierend auf den Elementen Ti, AI, Si, Co, Cr od. dgl. besetzt sind und eine Vielzahl von Vertiefungen aufweisen, in welche Kantenschutzelemente 7 eingesetzt sind.
Der Grundkörper 1 weist im Zentrum eine Bohrung 2 zur Aufnahme einer Antriebswelle auf. Um die Bohrung 2 herum erstreckt sich auf beiden Seiten des Grundkörpers 1 eine ringförmige, plane Fläche 20 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Maschinenflansches.
Die drei Abrichtflächen 4, 5, 12 sind während des Abrichtvorganges einer starken Belastung ausgesetzt, weshalb die Kantenschutzelemente 7 entlang des Umfangs des Grundkörpers 1 verteilt in den für sie vorgesehenen Vertiefungen angeordnet sind.
Erfindungsgemäß sind in die Vielzahl von Vertiefungen polykristalline Kantenschutzelemente 7, 8, 9, 14, 15 mit einer geometrisch definierten Form eingesetzt, und die polykristallinen Kantenschutzelemente 7, 8, 9, 14, 15 sind im Grundkörper formschlüssig und kraftschlüssig eingebettet, wobei die Vertiefungen an die geometrische Form der polykristallinen Kantenschutzelemente 7, 8, 9, 14, 15 angepasst sind.
Da die Vertiefungen genau der Form der Kantenschutzelemente 7 entsprechen, ergibt sich eine sichere Verankerung im Grundkörper 1 des Abrichtwerkzeuges 10.
Die erfindungsgemäßen Kantenschutzelemente können auch bei nicht- rotationssymmetrischen Abrichtwerkzeugen Anwendung finden. Grundsätzlich kann die Form der Abrichtwerkzeuge im Rahmen der Erfindung je nach Anwendungsbedarf sehr stark variieren. Einstufige und mehrstufige Abrichtwerkzeuge, ebenso mehrseitig belegte Abrichtflächen können ausgeführt sein. Auch können die Geometrien der Kantenschutzelemente unterschiedlich ausgeführt und diese nur einseitig oder auch mehrseitig in den Abrichtflächen integriert sein.
Ein Querschnitt durch eines der geometrisch definierten Kantenschutzelemente 7 des in Fig.1 gezeigten Abrichtwerkzeuges 10 ist im Detail in Fig.2A gezeigt. Das Kantenschutzelement 7 ist so eingesetzt, dass es auf der Abrichtfläche 4 eingebettet ist und bis zur Kante der Abrichtfläche 12 und in die dort vorhandene Schicht 6 so weit nach vorne ragt, um diese gegen Verschleiß zu schützen. Weitere beispielhaft dargestellte Varianten der Kantenschutzelemente 8, 9 sind in Fig. 2B und 2 gezeigt.
Die Kantenschutzelemente 7 können sowohl nur an einer Seite (Fig.3) oder an beiden Seiten des Abrichtwerkzeuges angeordnet sein, wie etwa in dem Abrichtwerkzeug 11 der Ausführungsform gemäß Fig.4 und Fig.5, in der neben Kantenschutzelementen 15, die in den Umfangsbereich ragen auch weitere Kantenschutzelemente 16 vorgesehen sind, die weiter zurückversetzt sind, um am Übergang von einem schräggestellten Querschnittsverlauf eine Kantenverstärkung auszubilden.
Weiters sind die Kantenschutzelemente 8, 9 (Fig. 2B, Fig. 2C) in die Abrichtfläche 12 der Umfangsfläche 3 selbst eingearbeitet bzw. in diese eingesetzt, wofür eine spezielle Geometrie der Kantenschutzelemente 8, 9 erforderlich ist.
Bei der Herstellung des Grundkörpers 1 werden zur Anbringung der Kantenschutzelemente an diese angepasste Vertiefungen eingearbeitet, um eine bestmögliche Fixierung und Einbettung zu ermöglichen.
Der so vorbereitete Abrichtscheiben-Grundkörper 1 wird in der Folge maskiert, indem alle nicht zu belegenden Flächen der Abrichtscheibe abgedeckt und nicht mehr stromleitend gemacht werden. Danach erfolgt das form- und kraftschlüssige Einpassen der Kantenschutzelemente, die mit einer an die Schleifscheibengeometrie angepassten Querschnittsfläche ausgebildet sind, in die formadäquaten Vertiefungen im Grundkörper, die an die geometrische Form der polykristallinen Kantenschutzelemente angepasst sind.
Sind die Kantenschutzelemente eingesetzt und verankert, so wird die Abrichtscheibe an ausgewählten Bereichen mit Diamantkorn 30, wie es in Fig.8 schematisch eingezeichnet ist, belegt, wobei die Abfolge des Prozesses einem Galvanikstandard- Programm zur Herstellung galvanischer Schleifscheiben entsprechen kann.
Nach der Demaskierung wird die Abrichtscheibe profiliert und nach erfolgter Endkontrolle für den Einsatz beim Anwender freigegeben.
Die erfindungsgemäßen polykristallinen Kantenschutzelemente 7, 8, 9, 15, 16 sind mit ihren Flächen an die Vertiefungen und an die zu schützenden Kanten angepasst und bevorzugt in einer polyedrischen Form, z.B. als Prisma, Pyramidenstumpfe, Trapezformen, Zylinder, insbesondere als Zylinder mit ovaler, runder, rhombischer, doppelrhombischer oder polygonaler Querschnittsfläche ausgebildet.
Ganz allgemein sind die Kantenschutzelemente Hartstoffteile, die verhindern sollen, dass das einlagig mit z.B. Diamantkörnern besetzte Abrichtwerkzeug 1 vorzeitig verschlissen wird, eine kurze Standzeit hat und daher hohe Schleifkosten verursacht.
Im Unterschied zu bisher bekannten monokristallinen Kantenschutzelementen für Abrichtscheiben sind die erfindungsgemäßen Kantenschutzelemente aus polykristallinem Material, z.B. aus polykristallinen Diamanten (PKD) oder aus Gasphasenabscheidungs-Diamanten (CVD) gebildet.
Der Verschleiß ist anwendungsbedingt an der Umlaufkante 3 und in den Abrichtflächen 4, 5, 12 (Fig.1) am größten, weshalb die Kantenschutzelemente 7 auch primär dort angebracht werden, sie können aber auch an anderen Stellen als Schutz eingebaut sein, wie in der Ausführungsform gemäß Fig. 4 und Fig. 5 gezeigt.
Kantenschutzelemente waren bisher längliche, in ihrer geometrischen Form variierende bzw. Undefinierte Elemente, häufig nadeiförmige Diamanten.
Demgegenüber sind die erfindungsgemäßen polykristallinen Kantenschutzelemente mit einer geometrisch definierten Form in die Vielzahl von Vertiefungen eingesetzt, wobei die polykristallinen Kantenschutzelemente jeweils eine definierte Orientierung ihrer Kornwachstumsebenen aufweisen.
Die Geometrie der Kantenschutzelemente ist - wie anhand des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 7 und Fig. 8 gezeigt ist - auf die Wachstumsbereiche der polykristallinen Kantenschutzelemente abgestimmt, indem bevorzugt die Kornwachstumsebenen 25 senkrecht zur Längsachse der Kantenschutzelemente 7 orientiert sind. Für diese Wahl der Orientierung der Kornwachstumsebenen konnten die besten Ergebnisse nachgewiesen werden, es können aber auch andere Orientierungen ausgebildet sein.
Im Abrichtwerkzeug sind die polykristallinen Kantenschutzelemente 7 so ausgerichtet, dass die Kornwachstumsebenen gegenüber dem im Betrieb wirkenden Schleifkraftvektor F einen Winkel α in einem Bereich von 5° bis 85° einschließen, wobei im Ausführungsbeispiel gemäß Fig.8 α = 45° ein bevorzugter Winkel ist.
Zusätzlich können die polykristallinen Kantenschutzelemente oberflächenbehandelt sein, wobei die polykristallinen Kantenschutzelemente z.B. mit Überzügen aus Nitriden und Carbiden der Elemente Ti, Cr, Ni, Si, AI, V, W, Ga und In oder deren Kombinationen beschichtet sind.
Weiters sind die polykristallinen Kantenschutzelemente durch metallische Einbettungen mit Ni, Ni-Legierungen, Cu oder Cr oder durch Löten oder Kleben fixiert sind.
Die Anordnung der Kantenschutzelemente auf der Abrichtscheibe 1 , vor allem deren Lage haben einen wesentlichen Einfluss auf deren Wirksamkeit. In Fig.6 sind vier unterschiedliche Abrichtwerkzeuge bzw. rotationssymmetrische Abrichtscheiben 10, 10', 10", 10'" gezeigt, wobei die Kantenschutzelemente 7 eine von der radialen Ausrichtung abweichende Orientierung aufweisen.
Bei der Abrichtscheibe 10" sind die Kantenschutzelemente 7 paarweise so in einem Winkel α gleich 45° gegenüber dem wirkenden Schleifkraftvektor angeordnet, daß diese jeweils für den Einsatz in die eine und in die andere Drehrichtung geeignet sind.
Durch die richtige Wahl von Anzahl, Neigungswinkel, Tiefe der Vertiefung und Grundfläche der Kantenschutzelemente sowie der Kombination dieser Merkmale wird erreicht, dass der Verschleiß der Kantenschutzelemente einerseits und die gesamte Abrichtwerkzeugbelegung z.B. mit Diamantkorn andererseits umfassend reduziert wird und es vor allem zu einer Schonung der extrem belasteten Kantenregion kommt.
Die Anzahl der eingesetzten Kantenschutzelemente ist abhängig z.B. vom Scheibendurchmesser, bevorzugt können diese in einem gegenseitigen Abstand von 1 mm bis 15 mm, vorzugsweise 3 mm bis 5 mm entlang des Umfanges eingesetzt sein. Als übliche Grundfläche der Kantenschutzelemente kann ein Wert von 2 mm2 und für deren Länge je nach Anwendung ein Wert im Millimeterbereich gewählt sein. Alle diese Werte können vom Fachmann den Bedürfnissen entsprechend angepasst werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Abrichtwerkzeug zur Oberflächenbehandlung von Schleifwerkzeugen mit einem Grundkörper, welcher eine oder mehrere Abrichtflächen aufweist, die zumindest teilweise mit hochharten Schneidstoffen, z.B. Diamant-Einkristallkörnern besetzt sind und eine Vielzahl von Vertiefungen aufweisen, in welche Kantenschutzelemente eingesetzt und fixiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass in die Vielzahl von Vertiefungen polykristalline Kantenschutzelemente (7, 8, 9, 14, 15) mit einer geometrisch definierten Form eingesetzt sind, und dass die polykristallinen Kantenschutzelemente (7, 8, 9, 14, 15) im Grundkörper formschlüssig und kraftschlüssig eingebettet sind, wobei die Vertiefungen an die geometrische Form der polykristallinen Kantenschutzelemente (7, 8, 9, 14, 15) angepasst sind.
2. Abrichtwerkzeug zur Oberflächenbehandlung von Schleifwerkzeugen mit einem Grundkörper, welcher eine oder mehrere Abrichtflächen aufweist, die zumindest teilweise mit hochharten Schneidstoffen, z.B. Diamant-Einkristallkörnern besetzt sind und eine Vielzahl von Vertiefungen aufweisen, in welche Kantenschutzelemente eingesetzt und fixiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass in die Vielzahl von Vertiefungen polykristalline Kantenschutzelemente (7, 8, 9, 14, 15) mit einer geometrisch definierten Form eingesetzt sind, und dass die polykristallinen Kantenschutzelemente (7, 8, 9, 14, 15) jeweils eine definierte Orientierung ihrer Kornwachstumsebenen aufweisen.
3. Abrichtwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die polykristallinen Kantenschutzelemente (7, 8, 9, 14, 15) in Form von Prismen, Pyramidenstumpfen, Trapezformen, Zylindern od. dgl. ausgebildet sind.
4. Abrichtwerkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrischen Kantenschutzelemente (7, 8, 9, 14, 15) in Form eines Zylinders mit ovaler, runder, rhombischer, doppelrhombischer oder polygonaler Querschnittsfläche ausgebildet ist.
5. Abrichtwerkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die polykristallinen Kantenschutzelemente (7, 8, 9, 14, 15) mit einer an die Schleifscheibengeometrie angepassten Querschnittsfläche ausgebildet sind.
6. Abrichtwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die polykristallinen Kantenschutzelemente (7, 8, 9, 14, 15) aus polykristallinen Diamanten (PKD) oder aus Gasphasenabscheidungs-Diamanten (CVD) gebildet sind.
7. Abrichtwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die polykristallinen Kantenschutzelemente länglich ausgebildet sind.
8. Abrichtwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den polykristallinen Kantenschutzelementen (7, 8, 9, 14, 15) die Kornwachstumsebenen senkrecht zur Längsachse orientiert sind.
9. Abrichtwerkzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die polykristallinen Kantenschutzelemente (7, 8, 9, 14, 15) so ausgerichtet sind, dass die Kornwachstumsebenen (25) gegenüber dem im Betrieb wirkenden Schleifkraftvektor (F) einen Winkel in einem Bereich von 5° bis 85°, vorzugsweise einen Winkel α gleich 45° einschließen.
10. Abrichtwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die polykristallinen Kantenschutzelemente (7, 8, 9, 14, 15) oberflächenbehandelt sind.
11. Abrichtwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die polykristallinen Kantenschutzelemente mit Überzügen aus Nitriden und Carbiden der Elemente Ti1 Cr, Ni, Si1 AI, V, W, Ga und In oder deren Kombinationen sind.
12. Abrichtwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die polykristallinen Kantenschutzelemente durch metallische Einbettungen mit Ni, Ni-Legierungen, Cu oder Cr fixiert sind.
13. Abrichtwerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die polykristallinen Kantenschutzelemente durch Löten oder
Kleben fixiert sind.
14. Abrichtwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es rotationssymmetrisch ist.
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