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WO2013078487A1 - Schleifwerkzeug sowie verfahren zur herstellung desselben - Google Patents

Schleifwerkzeug sowie verfahren zur herstellung desselben Download PDF

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WO2013078487A1
WO2013078487A1 PCT/AT2012/000299 AT2012000299W WO2013078487A1 WO 2013078487 A1 WO2013078487 A1 WO 2013078487A1 AT 2012000299 W AT2012000299 W AT 2012000299W WO 2013078487 A1 WO2013078487 A1 WO 2013078487A1
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WO
WIPO (PCT)
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wear
grinding tool
particle
matrix
promoting
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/AT2012/000299
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Franz Egger
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.)
Tyrolit-Schleifmittelwerke Swarovski KG
Original Assignee
Tyrolit-Schleifmittelwerke Swarovski KG
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 Tyrolit-Schleifmittelwerke Swarovski KG filed Critical Tyrolit-Schleifmittelwerke Swarovski KG
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Priority to AU2012344710A priority patent/AU2012344710B2/en
Publication of WO2013078487A1 publication Critical patent/WO2013078487A1/de
Priority to US14/288,785 priority patent/US9579774B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Priority to US15/405,533 priority patent/US9751191B2/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • B24D5/00—Bonded abrasive wheels, or wheels with inserted abrasive blocks, designed for acting only by their periphery; Bushings or mountings therefor
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    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D1/00—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor
    • B28D1/02—Working stone or stone-like materials, e.g. brick, concrete or glass, not provided for elsewhere; Machines, devices, tools therefor by sawing
    • B28D1/12—Saw-blades or saw-discs specially adapted for working stone
    • B28D1/121—Circular saw blades

Definitions

  • the invention relates to a grinding tool, in particular a cutting disk, with a matrix, in particular with a sintered metal matrix, and diamonds embedded in the matrix. Furthermore, a method for producing the grinding tool according to the invention is to be specified.
  • Such grinding tools are state of the art and are described, for example, in AT 506 578 B1.
  • the abrasive action of these tools is based on the diamonds sticking out of the matrix a little and in contact with the object to be ground.
  • the abrasive effect can be adversely affected essentially by two effects: First, it can lead to premature breaking out of the diamond from the matrix. On the other hand, the effect was observed that the areas - viewed in the direction of grinding - "clog up" in front of the diamonds during the grinding process and thus the possibility of intervention of the diamonds is lost.
  • the object of the present invention is to avoid these disadvantages and to provide a comparison with the prior art improved grinding tool of the type mentioned, and a method for producing the same, wherein the grinding tool according to the invention is characterized in particular by an improved grinding action and increased life.
  • At least the majority of the diamonds are each assigned at least one wear-promoting particle and / or at least one wear-inhibiting particle, wherein the at least one wear-promoting particle or the at least one wear-inhibiting particle is likewise embedded in the matrix.
  • the grinding tool has a preferred grinding direction, it is advantageous if in each case the at least one wear-promoting particle is embedded in the matrix in the direction of the grinding in front of the diamond assigned to it, or if in each case the at least one wear-inhibiting particle behind the grinding direction Diamonds, which it is assigned, embedded in the matrix.
  • the at least one wear-promoting particle then ensures that the region of the bond of the diamond in the matrix-seen in the grinding direction of the grinding tool-wears out sufficiently in front of the diamond, thus preserving the possibility of engagement of the diamond.
  • the at least one wear-inhibiting particle in each case causes the wear of the rear region, seen in the grinding direction of the grinding tool, to reduce the binding of the diamond in the matrix and thereby prevent premature break-out of the diamond from the matrix.
  • the described effect of the respective at least one wear-promoting particle or of the at least one wear-inhibiting particle can furthermore be increased by the fact that the at least one wear-promoting particle has a smaller distance from the grinding contact surface of the grinding tool than the diamond to which it is assigned , or in each case the at least one wear-resistant particles with respect to the diamond to which it is associated, has a greater distance from the sliding contact surface.
  • the at least one wear-promoting particle initially comes into contact with the object to be ground, thereby breaks out and releases the diamond arranged slightly below. If this diamond is additionally assigned a wear-inhibiting particle which is arranged somewhat below the diamond, then this anti-wear particle causes a stabilization of the bond of the diamond in the matrix.
  • the at least one wear-promoting particle at least partially, preferably entirely, from pre-sintered granules, preferably from a binder phase and embedded Mölybdändisulfid and / or graphite powder exists.
  • the binder phase may consist at least partially, preferably entirely, of copper, cobalt, iron, bronze or nickel.
  • the at least one wear-promoting particle consists at least partially, preferably entirely, of glass spheres, mineral granules (ceramics or ceramic fracture) or mineral fracture (eg soapstone, limestone, chamotte, silicates, carbonates, nitrides, sulfides).
  • the at least one wear-inhibiting particle is preferably at least partially, preferably entirely, of hard metal grit, corundum, silicon carbide and / or boron nitride.
  • the at least one wear-promoting particle and / or the at least one wear-inhibiting particle has a particle size between 250 ⁇ m and 600 ⁇ m. It is thus slightly smaller than the preferred grain size of diamonds from 350 pm to 700 pm.
  • the grinding tool comprises at least one grinding segment, wherein the at least one grinding segment is arranged on at least one carrier body, preferably made of steel.
  • the at least one abrasive segment can be attached to the at least one carrier body, e.g. welded or soldered.
  • Protection is also desired for a method for producing the grinding tool according to the invention, the method being characterized in that
  • a matrix layer is formed from a pulverulent, sinterable material
  • diamonds are placed in a predetermined setting pattern on the matrix layer,
  • At least one wear-promoting particle and / or at least one wear-inhibiting particle is placed on the matrix layer at a predetermined distance relative to at least the majority of the diamonds
  • a fourth process step the matrix layer which is provided with the diamonds and the respectively at least one wear-promoting particle or the respectively at least one wear-resistant particle is pressed, and - In a final process step, a sintering process is performed.
  • recesses for receiving the diamonds and / or the respectively at least one wear-promoting particle or the respectively at least one wear-inhibiting particle are formed in the matrix layer.
  • Fig. 1 is a schematically illustrated plan view of a preferred embodiment
  • Fig. 2a is a schematically illustrated plan view of a first preferred embodiment
  • Fig. 4 is a schematically illustrated plan view of a third preferred embodiment
  • FIG. 5 is a schematically illustrated plan view of a fourth preferred embodiment
  • Fig. 6 is a schematically illustrated flowchart for illustrating a
  • FIGS. 7a-7d show a schematically illustrated sequence of two method steps
  • Particles are placed on a matrix layer.
  • Fig. 1 shows a preferred embodiment of a grinding tool 1 according to the invention in the form of a cutting disc.
  • This is generally a circular, flat disc, which is usually used as part of an angle or cutting grinder for workpiece machining.
  • cutting discs are also used in wall and floor cutting machines.
  • a distinction is made between different types of cutting discs, which in the case shown is a so-called diamond cutting disc, which is used in particular for the processing of natural stone, concrete or asphalt.
  • the cutting disc 1 consists of a support body 7 in the form of a steel disc (disc blade), on the outer circumference of a series of abrasive segments 6 are arranged. The abrasive segments 6 are welded to the outer edge 11 of the carrier body 7.
  • the support body 7 further comprises receiving or mounting holes 10 for installation of the cutting wheel 1 in an angle or cut grinder or in a wall or joint cutting machine.
  • the individual abrasive segments 6 are separated by slots 12.
  • the blade 1 is rotated, wherein the blade 1 has a preferred grinding direction D.
  • Cutting discs are usually used for separating material sections and therefore have a very narrow sliding contact surface S, which extends over the end face of the cutting wheel 1.
  • abrasive segments 6 is shown enlarged in a first preferred embodiment.
  • the basic component of the grinding segment 6 is a sintered metal matrix 2, in which a plurality of diamonds 3 are embedded.
  • the Diamonds 3 have a grain size K d of 350 pm to 700 pm.
  • the distance between the centers of the diamonds 3 is 1 to 2 mm.
  • the majority of the diamonds 3 are each assigned a wear-promoting particle 4, the wear-promoting particles 4 being embedded in the matrix 2 before the diamonds 3, as seen in the grinding direction D.
  • they have a smaller distance A f to the sliding contact surface S with respect to the diamonds 3 to which they are associated.
  • the grain size K f of the wear-promoting particles 4 is 250 ⁇ m to 600 ⁇ m. It should also be pointed out that individual diamonds 3, in particular in the edge region of the grinding segment 6, are each assigned no wear-promoting particle 4. The distance of the center point of the diamonds 3 to the center of the respectively assigned wear-promoting particles 4 corresponds approximately to the grain size K f of the wear-promoting particles 4th
  • FIG. 2b schematically shows a perspective view of the grinding segment 6 from FIG. 2a.
  • the abrasive segment 6 in this case consists of four layers 2 ', which are arranged one above the other and constructed in much the same way as the upper layer facing the observer.
  • the layer structure is indicated by the three dashed dividing lines.
  • the width of the grinding segment 6 is provided with the reference symbol b.
  • FIGS. 3, 4 and 5 show three further preferred embodiments of the grinding segment 6.
  • the embodiment to be seen in FIG. 3 is characterized in that the plurality of diamonds 3 are each assigned two wear-promoting particles 4. In this way, the wear-promoting effect of these particles 4 (see introduction to the description) is increased even further.
  • each of the two wear-promoting particles 4 - seen in the grinding direction D of the grinding tool - are embedded in the matrix 2 in front of the diamond to which they are associated, and that one of the two particles 4 opposite the diamond 3 a smaller distance A f to the sliding contact surface S and the other of the two particles 4 has a greater distance A f to the sliding contact surface S.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 4 is characterized in that the diamonds 3 are each assigned a wear-inhibiting particle 5, wherein these wear-inhibiting particles 5 each - seen in the grinding direction D - behind the diamond 3, which they are assigned, in the matrix. 2 are embedded. In addition, they have a greater distance A h to the sliding contact surface S with respect to the diamonds to which they are associated.
  • the grain size K h of the wear-inhibiting particles 5 is in turn between 250 ⁇ and 600 pm.
  • the fourth exemplary embodiment of the grinding segment 6, which can be seen in FIG. 5, is finally characterized in that the plurality of diamonds 3 are each assigned at least one wear-promoting particle 4 and a wear-inhibiting particle 5, wherein the wear-promoting particle 4 in each case in the grinding direction D before Diamonds 3, with which it is associated, is embedded in the matrix 2 and the wear-inhibiting particles 5 are each embedded in the matrix 2 in the grinding direction D behind the diamond 3 to which it is associated.
  • a matrix layer of a pulverulent, sinterable material is formed.
  • diamonds are placed in a predetermined setting pattern on the matrix layer.
  • at least one wear-promoting particle and / or at least one wear-inhibiting particle are placed on the matrix layer at a predetermined distance relative to at least the majority of the diamonds.
  • the matrix layer provided with the diamonds and the respectively at least one wear-promoting particle or the respectively at least one wear-resistant particle is pressed and finally sintered in a concluding process step v.
  • further matrix layers are successively applied before the concluding process step v, and in each case the second, third and fourth process steps ii, iii and iv repeatedly until a predetermined width b is reached (see also Fig. 2b).
  • recesses for receiving the diamonds and the respective at least one wear-promoting particle or the respectively at least one wear-inhibiting particle are formed in the matrix layer.
  • the matrix layer is formed by first pouring the powder-form sinterable material into a segment mold via a portioning device. After pouring, the surface is scraped to obtain a flat surface. Subsequently, the metal powder layer is slightly pressed. In the course of this pressing, the recesses for receiving the diamonds and the respectively at least one wear-promoting particle or each a wear-inhibiting particle in the matrix layer are formed at the same time, said recesses being e.g. have the shape of conical or truncated pyramids.
  • the diamonds and the wear-promoting particles or the wear-inhibiting particles are easily pressed into the metal powder when placed on the matrix layer.
  • the second and third method steps ii and iii are also carried out simultaneously.
  • preference is given to using either two different setting devices, one for the diamonds and the other for the wear-promoting and / or wear-inhibiting particles, or there is only a single setting device which can handle both the diamonds and the wear-promoting and / or or in the latter case, the setting of the diamonds and the wear-promoting and / or wear-inhibiting particles is carried out successively or simultaneously.
  • FIGS. 7a to 7d schematically show an exemplary implementation of the second and the third method step. Not shown is the preceding first method step, in which the metal matrix layer 2 is formed and then recesses 8 and 9 are formed for receiving the diamonds 3 and their associated wear-promoting particles 4.
  • the illustrated setting device 13 is substantially a perforated plate 14 which is provided with holes 15, wherein the bores 15 are penetrated by pins 17 which are connected to a die plate 16.
  • a negative pressure is generated, which propagates to the mouths of the bores 15, so that there each one diamond 3, a wear-promoting particle 4 or a wear-inhibiting particles 5 (not shown) can be recorded.
  • the perforated plate 14 is moved so close to the metal powder layer 2, that there is still no suction of powder.
  • the diamonds 3, the wear-promoting particles 4 or the wear-inhibiting particles 5 were simply dropped from the height thus caused, the diamonds 3, the wear-promoting particles 4 or the wear-inhibiting particles 5 would not be uniform 3, the wear-promoting particles 4 and the wear-inhibiting particles 5 are ejected by moving the die plate 14 in a suitable guide 18 by means of the pins 17. In the illustrated setting device 13, the diamonds 3, the wear-promoting particles 4 or the wear-inhibiting particles 5 are therefore not pressed into the metal powder, as may also be provided (see above).
  • the diamonds 3 and the wear-promoting particles 4 are provided Metal powder layer 2 pressed, if necessary, another Metal powder layer 2 applied and the second, third and fourth process step is repeated and finally completed the grinding segment in a sintering process.

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Abstract

Schleifwerkzeug (1), insbesondere Trennscheibe, mit einer Matrix (2), insbesondere mit einer gesinterten Metallmatrix, und in die Matrix (2) eingebetteten Diamanten (3), wobei wenigstens der Mehrzahl der Diamanten (3) jeweils wenigstens ein verschleißfördendes Partikel (4) und/oder wenigstens ein verschleißhemmendes Partikel (5) zugeordnet ist, wobei das wenigstens eine verschleißfördende Partikel (4) bzw. das wenigstens eine verschleißhemmende Partikel (5) ebenfalls in die Matrix (2) eingebettet ist.

Description

Schleifwerkzeug sowie Verfahren zur Herstellung desselben
Die Erfindung betrifft ein Schleifwerkzeug, insbesondere eine Trennscheibe, mit einer Matrix, insbesondere mit einer gesinterten Metallmatrix, und in die Matrix eingebetteten Diamanten. Weiters soll ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schleifwerkzeugs angegeben werden.
Derartige Schleifwerkzeuge zählen zum Stand der Technik und werden beispielsweise in der AT 506 578 B1 beschrieben. Die Schleifwirkung dieser Werkzeuge beruht darauf, dass die Diamanten ein Stück aus der Matrix herausragen und in Kontakt mit dem zu schleifenden Gegenstand stehen.
Die Schleifwirkung kann im Wesentlichen durch zwei Effekte nachteilig beeinträchtigt werden: Zum einen kann es zu einem vorzeitigen Herausbrechen der Diamanten aus der Matrix kommen. Zum anderen wurde der Effekt beobachtet, dass sich die Bereiche - in Schleifrichtung gesehen - vor den Diamanten während des Schleifprozesses„zusetzen" und dadurch die Eingriffsmöglichkeit der Diamanten verloren geht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Schleifwerkzeug der eingangs erwähnten Art, sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben anzugeben, wobei sich das erfindungsgemäße Schleifwerkzeug insbesondere durch eine verbesserte Schleifwirkung und eine erhöhte Lebensdauer auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der beiden unabhängigen Ansprüche 1 bzw. 11 gelöst.
Es ist also erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens der Mehrzahl der Diamanten jeweils wenigstens ein verschleißförderndes Partikel und/oder wenigstens ein verschleißhemmendes Partikel zugeordnet ist, wobei das wenigstens eine verschleißfördernde Partikel bzw. das wenigstens eine verschleißhemmende Partikel ebenfalls in die Matrix eingebettet ist. Weist das Schleifwerkzeug eine bevorzugte Schleifrichtung auf, so ist es vorteilhaft, wenn jeweils das wenigstens eine verschleißfördernde Partikel in Schleifrichtung vor dem Diamanten, welchem des zugeordnet ist, in die Matrix eingebettet ist, bzw. wenn jeweils das wenigstens eine verschleißhemmende Partikel in Schleifrichtung hinter dem Diamanten, welchem es zugeordnet ist, in die Matrix eingebettet ist. Das wenigstens eine verschleißfördernde Partikel sorgt dann nämlich jeweils dafür, dass der Bereich der Bindung des Diamanten in der Matrix - in Schleifrichtung des Schleifwerkzeugs gesehen - vor dem Diamanten ausreichend verschleißt und so die Eingriffsmöglichkeit des Diamanten erhalten bleibt. Umgekehrt bewirkt jeweils das wenigstens eine verschleißhemmende Partikel, dass der Verschleiß des - in Schleifrichtung des Schleifwerkzeugs gesehen - hinteren Bereichs der Bindung des Diamanten in der Matrix reduziert und dadurch ein vorzeitiges Herausbrechen des Diamanten aus der Matrix verhindern wird.
Die beschriebene Wirkung des jeweils wenigstens einen verschleißfördernden Partikels bzw. des jeweils wenigstens einen verschleißhemmenden Partikels kann darüber hinaus auch noch dadurch erhöht werden, dass jeweils das wenigstens eine verschleißfördernde Partikel gegenüber dem Diamanten, welchem es zugeordnet ist, einen kleineren Abstand zur Schleifkontaktfläche des Schleifwerkzeugs aufweist, bzw. jeweils das wenigstens eine verschleißhemmende Partikel gegenüber dem Diamanten, welchem es zugeordnet ist, einen größeren Abstand zur Schleifkontaktfläche aufweist. Auf diese Weise tritt bei der während des Schleifprozesses stattfindenden Abtragung des Schleifwerkzeugs zunächst jeweils das wenigstens eine verschleißfördernde Partikel in Kontakt mit dem zu schleifenden Gegenstand, bricht dadurch heraus und gibt den etwas unterhalb angeordneten Diamanten frei. Ist diesem Diamanten zusätzlich auch noch ein verschleißhemmendes Partikel zugeordnet, das etwas unterhalb von dem Diamanten angeordnet ist, so bewirkt dieses verschleißhemmende Partikel eine Stabilisierung der Bindung des Diamanten in der Matrix.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann es vorgesehen sein, dass das wenigstens eine verschleißfördernde Partikel zumindest teilweise, vorzugsweise ganz, aus vorgesintertem Granulat, vorzugsweise aus einer Bindephase und eingelagertem Mölybdändisulfid und/oder Graphitpulver, besteht. Dabei kann die Bindephase zumindest teilweise, vorzugsweise ganz, aus Kupfer, Cobalt, Eisen, Bronze oder Nickel bestehen. In alternativen Ausführungsformen besteht das wenigstens eine verschleißfördernde Partikel zumindest teilweise, vorzugsweise ganz, aus Glaskugeln, mineralischen Granulaten (Keramiken bzw. Keramikbruch) oder mineralischem Bruch (z.B. Speckstein, Kalkstein, Schamotte, Silikate, Karbonate, Nitride, Sulfide).
Das wenigstens eine verschleißhemmende Partikel besteht bevorzugt zumindest teilweise, vorzugsweise ganz, aus Hartmetall-Grit, Korund, Siliciumcarbid und/oder Bornitrid.
Des Weiteren hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn das wenigstens eine verschleißfördernde Partikel und/oder das wenigstens eine verschleißhemmende Partikel eine Korngröße zwischen 250 pm und 600 pm aufweist. Sie ist damit etwas kleiner als die bei den Diamanten bevorzugt verwendete Korngröße von 350 pm bis 700 pm.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Schleifwerkzeug wenigstens ein Schleifsegment umfasst, wobei das wenigstens eine Schleifsegment an wenigstens einem Trägerkörper, vorzugsweise aus Stahl, angeordnet ist. Dabei kann das wenigstens eine Schleifsegment an den wenigstens einen Trägerkörper z.B. angeschweißt oder angelötet sein.
Schutz wird auch begehrt für ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schleifwerkzeugs, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass
- in einem ersten Verfahrensschritt eine Matrixschicht aus einem pulverförmigen, sinterbaren Material gebildet wird,
- in einem zweiten Verfahrensschritt Diamanten in einem vorbestimmten Setzmuster auf die Matrixschicht gesetzt werden,
- in einem dritten Verfahrensschritt jeweils wenigstens ein verschleißförderndes Partikel und/oder wenigstens ein verschleißhemmendes Partikel in einem vorbestimmten Abstand relativ zu wenigstens der Mehrzahl der Diamanten auf die Matrixschicht gesetzt wird,
- in einem vierten Verfahrensschritt die mit den Diamanten und dem jeweils wenigstens einen verschleißfördernden Partikel bzw. dem jeweils wenigstens einen verschleißhemmenden Partikel versehene Matrixschicht verpresst wird, und - in einem abschließenden Verfahrensschritt ein Sinterungsprozess durchgeführt wird.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens werden vor dem abschließenden Verfahrensschritt solange nacheinander weitere Matrixschichten aufgetragen und jeweils der zweite, dritte und vierte Verfahrensschritt wiederholt, bis eine vorbestimmte Breite erreicht ist.
Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass vor dem zweiten Verfahrensschritt Ausnehmungen zur Aufnahme der Diamanten und/oder des jeweils wenigstens einen verschleißfördernden Partikels bzw. des jeweils wenigstens einen verschleißhemmenden Partikels in der Matrixschicht gebildet werden.
Und schließlich hat es sich im Hinblick auf kurze Prozesszeiten als vorteilhaft herausgestellt, wenn zumindest der zweite und dritte Verfahrensschritt gleichzeitig durchgeführt werden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der Figurenbeschreibung unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele im Folgenden näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 eine schematisch dargestellte Draufsicht eines bevorzugten
Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßes Schleifwerkzeugs in
Form einer Trennscheibe,
Fig. 2a eine schematisch dargestellte Draufsicht eines ersten bevorzugten
Ausführungsbeispiels eines Schleifsegments,
Fig. 2b eine schematisch dargestellte perspektivische Ansicht des ersten
bevorzugten Ausführungsbeispiels des Schleifsegments aus Fig. 2a, Fig. 3 eine schematisch dargestellte Draufsicht eines zweiten bevorzugten
Ausführungsbeispiels eines Schleifsegments,
Fig. 4 eine schematisch dargestellte Draufsicht eines dritten bevorzugten
Ausführungsbeispiels eines Schleifsegments, Fig. 5 eine schematisch dargestellte Draufsicht eines vierten bevorzugten
Ausführungsbeispiels eines Schleifsegments,
Fig. 6 ein schematisch dargestelltes Flussdiagramm zur Illustration einer
bevorzugten Ausführungsform des Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schleifwerkzeugs, und
Fig. 7a - 7d eine schematisch dargestellte Abfolge zweier Verfahrensschritte, bei
denen zuerst die Diamanten und anschließend verschleißfördernde
Partikel auf eine Matrixschicht gesetzt werden.
Fig. 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schleifwerkzeugs 1 in Form einer Trennscheibe. Hierbei handelt es sich im Allgemeinen um eine kreisförmige, flache Scheibe, die meist als Bestandteil eines Winkel- oder Trennschleifers zur Werkstückbearbeitung dient. Daneben werden Trennscheiben auch in Wand- und Fugenschneidmaschinen verwendet. Man unterscheidet zwischen verschiedenen Arten von Trennscheiben, wobei es sich im dargestellten Fall um eine sogenannte Diamanttrennscheibe handelt, die insbesondere für die Bearbeitung von Naturstein, Beton oder Asphalt verwendet wird. Im Einzelnen besteht die Trennscheibe 1 aus einem Trägerkörper 7 in Form einer Stahlscheibe (Trennscheibenblatt), an dessen äußeren Umfang eine Reihe von Schleifsegmenten 6 angeordnet sind. Die Schleifsegmente 6 sind an dem äußeren Rand 11 des Trägerkörpers 7 angeschweißt. Der Trägerkörper 7 weist des Weiteren Aufnahme- bzw. Befestigungsbohrungen 10 zum Einbau der Trennscheibe 1 in einen Winkel- oder Trennschleifer bzw. in eine Wand- oder Fugenschneidmaschine auf. Die einzelnen Schleifsegmente 6 sind durch Schlitze 12 voneinander getrennt. Im Gebrauchszustand wird die Trennscheibe 1 in Rotation versetzt, wobei die Trennscheibe 1 eine bevorzugte Schleifrichtung D aufweist. Trennscheiben werden in der Regel zum Abtrennen von Materialabschnitten verwendet und weisen daher eine sehr schmale Schleifkontaktfläche S auf, die sich über die Stirnseite der Trennscheibe 1 erstreckt.
In , der Fig. 2a ist eines der Schleifsegmente 6 in einer ersten bevorzugten Ausführungsform vergrößert dargestellt. Grundbestandteil des Schleifsegments 6 ist eine gesinterte Metallmatrix 2, in die eine Vielzahl von Diamanten 3 eingebettet sind. Die Diamanten 3 weisen eine Korngröße Kd von 350 pm bis 700 pm auf. Der Abstand der Mittelpunkte der Diamanten 3 beträgt 1 bis 2 mm. Bei diesem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel des Schleifsegments 6 ist der Mehrzahl der Diamanten 3 jeweils ein verschleißförderndes Partikel 4 zugeordnet, wobei die verschleißfördernden Partikel 4 jeweils - in Schleifrichtung D gesehen - vor den Diamanten 3, welchen sie zugeordnet sind, in die Matrix 2 eingebettet sind. Außerdem weisen sie gegenüber den Diamanten 3, welchen sie zugeordnet sind, einen kleineren Abstand Af zur Schleifkontaktfläche S auf. Die Korngröße Kf der verschleißfördemden Partikel 4 beträgt 250 pm bis 600 pm. Es sei noch darauf hingewiesen, dass einzelnen Diamanten 3, vor allem im Randbereich des Schleifsegments 6, jeweils kein verschleißförderndes Partikel 4 zugeordnet ist. Der Abstand des Mittelpunkts der Diamanten 3 zum Mittelpunkt der ihnen jeweils zugeordneten verschleißfördernden Partikel 4 entspricht in etwa der Korngröße Kf der verschleißfördernden Partikel 4.
In der Fig. 2b ist schematisch eine perspektivische Ansicht des Schleifsegments 6 aus der Fig. 2a dargestellt. Es ist erkennbar, dass das Schleifsegment 6 in diesem Fall aus vier Schichten 2' besteht, die übereinander angeordnet und in etwa so wie die obere, dem Betrachter zugewandte Schicht aufgebaut sind. Der Schichtaufbau ist durch die drei gestrichelten Trennlinien angedeutet. Die Breite des Schleifsegments 6 ist mit dem Bezugszeichen b versehen.
In den Figuren 3, 4 und 5 sind drei weitere bevorzugte Ausführungsformen des Schleifsegments 6 dargestellt. Im Unterschied zu dem ersten, in den Fig. 2a und 2b zu sehenden Ausführungsbeispiel ist das in der Fig. 3 zu sehende Ausführungsbeispiel dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrzahl der Diamanten 3 jeweils zwei verschleißfördernde Partikel 4 zugeordnet sind. Auf diese Weise wird die verschleißfördernde Wirkung dieser Partikel 4 (vgl. Beschreibungseinleitung) noch weiter erhöht. Es sei noch darauf hingewiesen, dass bei diesem Ausführungsbeispiel jeweils beide verschleißfördernden Partikel 4 - in Schleifrichtung D des Schleifwerkzeugs gesehen - vor dem Diamanten, welchem sie zugeordnet sind, in die Matrix 2 eingebettet sind und dass eines der beiden Partikel 4 gegenüber dem Diamanten 3 einen kleineren Abstand Af zur Schleifkontaktfläche S und das andere der beiden Partikel 4 einen größeren Abstand Af zur Schleifkontaktfläche S aufweist. Das in der Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass den Diamanten 3 jeweils ein verschleißhemmendes Partikel 5 zugeordnet ist, wobei diese verschleißhemmenden Partikel 5 jeweils - in Schleifrichtung D gesehen - hinter den Diamanten 3, welchen sie zugeordnet sind, in die Matrix 2 eingebettet sind. Außerdem weisen sie gegenüber den Diamanten, welchen sie zugeordnet sind, einen größeren Abstand Ah zur Schleifkontaktfläche S auf. Die Korngröße Kh der verschleißhemmenden Partikel 5 liegt wiederum zwischen 250 μιτι und 600 pm.
Das vierte, in der Fig. 5 zu sehende Ausführungsbeispiel des Schleifsegments 6 ist schließlich dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrzahl der Diamanten 3 jeweils wenigstens ein verschleißförderndes Partikel 4 und ein verschleißhemmendes Partikel 5 zugeordnet ist, wobei das verschleißfördernde Partikel 4 jeweils in Schleifrichtung D vor dem Diamanten 3, welchem es zugeordnet ist, in die Matrix 2 eingebettet ist und das verschleißhemmende Partikel 5 jeweils in Schleifrichtung D hinter dem Diamanten 3, welchem es zugeordnet ist, in die Matrix 2 eingebettet ist.
Fig. 6 zeigt in einem schematischen Flussdiagramm die fünf wesentlichen Verfahrensschritte zur Herstellung des erfindungsgemäßen Schleifwerkzeugs. In einem ersten Verfahrensschritt i wird eine Matrixschicht aus einem pulverförmigen, sintbaren Material gebildet. In einem zweiten Verfahrensschritt ii werden Diamanten in einem vorbestimmten Setzmuster auf die Matrixschicht gesetzt. In einem dritten Verfahrensschritt iii werden - je nach Ausführungsbeispiel - wenigstens ein verschleißförderndes Partikel und/oder wenigstens ein verschleißhemmendes Partikel in einem vorbestimmten Abstand relativ zu wenigstens der Mehrzahl der Diamanten auf die Matrixschicht gesetzt. In einem vierten Verfahrensschritt iv wird die mit den Diamanten und dem jeweils wenigstens einen verschleißfördernden Partikel bzw. dem jeweils wenigstens einen verschleißhemmenden Partikel versehene Matrixschicht verpresst und schließlich in einem abschließenden Verfahrensschritt v gesintert.
In der bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens werden des Weiteren vor dem abschließenden Verfahrensschritt v solange nacheinander weitere Matrixschichten aufgetragen und jeweils der zweite, dritte und vierte Verfahrensschritt ii, iii und iv wiederholt, bis eine vorbestimmte Breite b erreicht ist (vgl. auch Fig. 2b). Außerdem werden bei der bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens vor dem zweiten Verfahrensschritt ii Ausnehmungen zur Aufnahme der Diamanten und des jeweils wenigstens einen verschleißfördernden Partikels bzw. des jeweils wenigstens einen verschleißhemmenden Partikels in der Matrixschicht gebildet.
Hinsichtlich des ersten Verfahrensschrittes i sei angemerkt, dass die Matrixschicht dadurch gebildet wird, dass das pulverförmige sinterbare Material zunächst über einen Portionierer in eine Segmentform eingeschüttet wird. Nach dem Einschütten wird die Oberfläche abgestrichen, um eine ebene Fläche zu erhalten. Anschließend wird die Metallpulverschicht leicht angepresst. Im Zuge dieses Anpressens werden gleichzeitig auch schon die Ausnehmungen zur Aufnahme der Diamanten und des jeweils wenigstens einen verschleißfördernden Partikels bzw. des jeweils einen verschleißhemmenden Partikels in der Matrixschicht gebildet, wobei diese Ausnehmungen z.B. die Form von Kegel- oder Pyramidenstümpfen aufweisen.
Bezüglich des zweiten und des dritten Verfahrensschrittes ii und iii sei angemerkt, dass die Diamanten und die verschleißfördernden Partikel bzw. die verschleißhemmenden Partikel beim Setzen auf die Matrixschicht leicht in das Metallpulver eingepresst werden.
Bezüglich der zeitlichen Reihenfolge der beschriebenen Verfahrensschritte sei darauf hingewiesen, dass - je nach Art und Anzahl der zum Einsatz kommenden Setzvorrichtungen - der zweite und dritte Verfahrensschritt ii und iii auch gleichzeitig durchgeführt werden. Grundsätzlich kommen im Zusammenhang mit der Erfindung bevorzugt entweder zwei verschiedene Setzvorrichtungen zum Einsatz, eine für die Diamanten und die andere für die verschleißfördernden und/oder verschleißhemmenden Partikel, oder es wird nur eine einzige Setzvorrichtung, die sowohl die Diamanten, als auch die verschleißfördernden und/oder verschleißhemmenden Partikel auf die Matrixschicht setzt, verwendet, wobei im letzteren Fall das Setzen der Diamanten und der verschleißfördernden und/oder verschleißhemmenden Partikel nacheinander oder gleichzeitig durchgeführt wird. Im Falle der Figuren 7a bis 7b wird das Verfahren mithilfe einer gemeinsamen Setzvorrichtung 13 durchgeführt, wobei die Diamanten 3 und - im dargestellten Fall - die verschleißfördernden Partikel 4 nacheinander auf die Matrixschicht 2 gesetzt werden. In den Figuren 7a bis 7d ist schematisch eine beispielhafte Durchführung des zweiten und des dritten Verfahrensschrittes dargestellt. Nicht dargestellt ist der vorausgehende erste Verfahrensschritt, bei dem die Metallmatrixschicht 2 gebildet und anschließend Ausnehmungen 8 und 9 zur Aufnahme der Diamanten 3 bzw. der ihnen zugeordneten verschleißfördernden Partikel 4 ausgebildet werden.
Bei der dargestellten Setzvorrichtung 13 handelt es sich im Wesentlichen um eine Lochplatte 14, die mit Bohrungen 15 versehen ist, wobei die Bohrungen 15 von Stiften 17 durchsetzt sind, die mit einer Stempelplatte 16 verbunden sind. Im Innenraum 19 der Lochplatte 14 wird ein Unterdruck erzeugt, welcher sich zu den Mündungen der Bohrungen 15 fortpflanzt, sodass dort jeweils ein Diamant 3, ein verschleißförderndes Partikel 4 oder ein verschleißhemmendes Partikel 5 (nicht dargestellt) festgehalten werden kann. Um die angesaugten Diamanten 3, die verschleißfördernden Partikel 4 oder die verschleißhemmenden Partikel 5 auf die vorgeformte Metallpulverschicht 2 zu setzen, wird die Lochplatte 14 so nah an die Metallpulverschicht 2 herangefahren, dass es noch zu keiner Ansaugung von Pulver kommt. Würde man die Diamanten 3, die verschleißfördernden Partikel 4 bzw. die verschleißhemmenden Partikel 5 nun aus der so bedingten Höhe einfach fallen lassen, ergäbe sich keine gleichmäßige Anordnung der Diamanten 3, der verschleißfördernden Partikel 4 bzw. der verschleißhemmenden Partikel 5. Daher werden die Diamanten 3, die verschleißfördernden Partikel 4 bzw. die verschleißhemmenden Partikel 5 durch Verschieben der Stempelplatte 14 in einer geeigneten Führung 18 mittels der Stifte 17 ausgestoßen. Bei der dargestellten Setzvorrichtung 13 werden die Diamanten 3, die verschleißfördernden Partikel 4 bzw. die verschleißhemmenden Partikel 5 also nicht - wie dies auch vorgesehen sein kann (siehe oben) - in das Metallpulver eingepresst.
Im Anschluss an das Setzen der Diamanten 3 (Fig. 7a und 7b) und das Setzen der im dargestellten Fall verschleißfördernden Partikel 4 neben die Mehrzahl der Diamanten 3 (Fig. 7c und 7d) wird die mit den Diamanten 3 und den verschleißfördernden Partikeln 4 versehende Metallpulverschicht 2 verpresst, im Bedarfsfall eine weitere Metallpulverschicht 2 aufgebracht und der zweite, dritte und vierte Verfahrensschritt wiederholt und abschließend das Schleifsegment in einem Sinterungsprozess fertig gestellt.

Claims

Patentansprüche:
1. Schleifwerkzeug (1), insbesondere Trennscheibe, mit einer Matrix (2), insbesondere mit einer gesinterten Metallmatrix, und in die Matrix (2) eingebetteten Diamanten (3), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der Mehrzahl der Diamanten (3) jeweils wenigstens ein verschleißfördendes Partikel (4) und/oder wenigstens ein verschleißhemmendes Partikel (5) zugeordnet ist, wobei das wenigstens eine verschleißfördende Partikel (4) bzw. das wenigstens eine verschleißhemmende Partikel (5) ebenfalls in die Matrix (2) eingebettet ist.
2. Schleifwerkzeug (1) nach Anspruch 1 , wobei das Schleifwerkzeug (1) eine bevorzugte Schleifrichtung (D) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils das wenigstens eine verschleißfördernde Partikel (4) in Schleifrichtung (D) vor dem Diamanten (3), welchem es zugeordnet ist, in die Matrix (2) eingebettet ist.
3. Schleifwerkzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Schleifwerkzeug (1) eine bevorzugte Schleifrichtung (D) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils das wenigstens eine verschleißhemmende Partikel (5) in Schleifrichtung (D) hinter dem Diamanten (3), welchem es zugeordnet ist, in die Matrix (2) eingebettet ist.
4. Schleifwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Schleifwerkzeug (1) eine Schleifkontaktfläche (S) aufweist, welche dem im Gebrauchszustand zu schleifenden Gegenstand zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils das wenigstens eine verschleißfördernde Partikel (4) gegenüber dem Diamanten (3), welchem es zugeordnet ist, einen kleineren Abstand (Af) zur Schleifkontaktfläche (S) aufweist.
5. Schleifwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Schleifwerkzeug (1) eine Schleifkontaktfläche (S) aufweist, welche dem im Gebrauchszustand zu schleifenden Gegenstand zugewandt ist, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils das wenigstens eine verschleißhemmende Partikel (5) gegenüber dem Diamanten (3), welchem es zugeordnet ist, einen größeren Abstand (Ah) zur Schleifkontaktfläche (S) aufweist.
6. Schleifwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine verschleißfördernde Partikel (4) zumindest teilweise, vorzugsweise ganz, aus vorgesintertem Granulat, vorzugsweise aus einer Bindephase und eingelagertem Molybdändisulfid und/oder Graphitpulver, besteht.
7. Schleifwerkzeug (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindephase zumindest teilweise, vorzugsweise ganz, aus Kupfer, Cobalt, Eisen, Bronze oder Nickel besteht.
8. Schleifwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine verschleißhemmende Partikel (5) zumindest teilweise, vorzugsweise ganz, aus Hartmetall-Grit, Korund, Siliciumcarbid und/oder Bornitrid besteht.
9. Schleifwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine verschleißfördernde Partikel (4) und/oder das wenigstens eine verschleißhemmende Partikel (5) eine Korngröße (Kf> Kh) zwischen 250 pm und 600 pm aufweist. 0. Schleifwerkzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifwerkzeug (1) wenigstens ein Schleifsegment (6) umfasst, wobei das wenigstens eine Schleifsegment (6) an wenigstens einem Trägerkörper (7), vorzugsweise aus Stahl, angeordnet ist.
11.Verfahren zur Herstellung eines Schleifwerkzeugs (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Verfahrensschritt (i) eine Matrixschicht (2') aus einem pulverförmigen, sinterbaren Material gebildet wird, in einem zweiten Verfahrensschritt (ii) Diamanten (3) in einem vorbestimmten Setzmuster auf die Matrixschicht (2') gesetzt werden, in einem dritten Verfahrensschritt (iii) jeweils wenigstens ein verschleißfördendes Partikel (4) und/oder wenigstens ein verschleißhemmendes Partikel (5) in einem vorbestimmten Abstand relativ zu wenigstens der Mehrzahl der Diamanten (3) auf die Matrixschicht (2') gesetzt wird, in einem vierten Verfahrensschritt (iv) die mit den Diamanten (3) und dem jeweils wenigstens einen verschleißfördenden Partikel (4) bzw. dem jeweils wenigstens einen verschleißhemmenden Partikel (5) versehene Matrixschicht (2') verpresst wird, und in einem abschließenden Verfahrensschritt (v) ein Sinterungsprozess durchgeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass vor dem abschließenden Verfahrensschritt (v) solange nacheinander weitere Matrixschichten (2') aufgetragen und jeweils der zweite, dritte und vierte Verfahrensschritt (ii, iii, iv) wiederholt werden, bis eine vorbestimmte Breite (b) erreicht ist.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem zweiten Verfahrensschritt (ii) Ausnehmungen (8, 9) zur Aufnahme der Diamanten (3) und/oder des jeweils wenigstens einen verschleißfördenden Partikels (4) bzw. des jeweils wenigstens einen verschleißhemmenden Partikels (5) in der Matrixschicht (2') gebildet werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der zweite und dritte Verfahrensschritt (ii, iii) gleichzeitig durchgeführt werden.
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