Die Erfindung bezieht sich auf ein Schleifwerkzeug, bestehend aus einer Masse, die in ihrer Zusammensetzung ausser einer Schleifmittelkomponente ein organisches Bindemittel und einen Füllstoff enthält.
Weit bekannt sind SchleiSfwerkzeuge, die aus Diamant oder kubischem Bornitrid als Hauptschleifmittelkomponente, einem organischen Bindemittel und Füllstoffen bestehen.
Als Füllstoffe werden üblicherweise Karbide und Oxyde hochschmelzbarer Metalle wie Kupfer, Silber, Zirkonium sowie weitere Metalle und Mineralien angewandt, die den Schleifmitteiwerkzeugen notwendige physikalisch mechanische Eigenschaften (Wärmeleitf hiXgkeit, Festirgkeit, Gleiteigenschaft) verleihen. Alle diese Füllstoffe sind dem zu bearbeitenden Werkstoff gegenüber inert; das Spezifische des Werkstoffes, für den das Schleifmittelwerkzeug bestimmt war, wurde bei der Einführung solcher Füllstoffe in das Schleif mittelwerkzeug nicht berücksichtigt.
Als Mangel der bekannten Schleifwerkzeuge erweist sich deren ungenügende Leistungsfähigkeit, die modernen Produktionsanforderungen nicht entspricht, sowie deren niedrige Standzeit beim Schleifen. Mit der Vergrösserung der Schleifentiefe mehr als 0,02 mm für je einen Doppelhub des Schleifmaschinentisches bei der Bearbeitung von Hartmetallen und mehr als 0,005 mm bei der Bearbeitung von Stählen nimmt der Verschleiss der Werkzeuge rasch zu. Versuche, die Geschwindigkeit bei der Bearbeitung von Keramik zu erhöhen, führen ebenfalls ein schroffes Ansteigen des Diamantenverbrauches herbei.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Behebung der angeführten Nachteile.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Fällstoff einen Stoff aufweist, der gegenüber dem zu bearbeitenden Werkstoff oberflächenaktiv ist und einen Schmelzpunkt hat, der für dessen Schmelzen unter Einwirkung von bei der Bearbeitung auftretenden hohen Temperaturen ausreicht, und der im Bearbeitungstemperatur- bereich in Form von aktiven Atomen vorhanden ist.
In die Zusammensetzung der Masse für die Fertigung des Schleifwerkzeuges kann als oberflächenaktiver Stoff mindestens ein leichtschmelzendes Metall in einer Menge von bis Y3 des Gesamtmassevolumens eingeführt werden.
Bestandteile des Schleifwerkzeuges können folgende Komponenten (in Vol.%) sein:
Diamant 6 - 50
Kupfer 5 - 30 Phenolformaldehydharz 15 - 50
Wismut 5 30
Das Schleifwerkzeug kann auch folgende Zusammensetzung (in Vol.-%} haben:
Kubisches Bornitrid 6 - 50 Borcarbid 5 - 25
Kupfer 5 - 30
Phenolformaldehydharz 15 - 50
Wismut 5-30
Das Wesen der vorliegenden Erfindung besteht in folgendem.
Es wurde festgestellt, dass das Verfahren der mechanischen Bearbeitung jedes beliebigen Werkstoffes wesentlich erleichtert wird, wenn im Bearbeitungsbereich Atome eines Stoffes vorhanden sind, der gegenüber diesem zu bearbeitenden Werkstoff oberflächenaktiv ist. Der oberflächenaktive Stoff, indem er sich auf juvenilen Oberflächen der zu bear beitenden Werkstoffe adsorbiert, bewirkt eine Herabsetzung der Oberflächenenergie dieses Werkstoffes und eine Verminderung dessen Festigkeit, d.h. eine Erleichterung dessen Bearbeitung. Im Ergebnis schleift das Schleifkorn - der Kri- stall von Diamant oder kubischem Bornitrid - den Werkstoff, bei dem die Festigkeit herabgesetzt ist; infolgedessen kann die Schleiftiefe vergrössert werden, und die Beanspruchung des Kristalls vermindert sich.
Dies führt zu einer Erhöhung der Bearbeitungsleistung und der Verschleissfestigkeit des Schleifwerkzeuges.
Die stärkste Senkung des Festlgkeitsgrades von Festkörpern und folglich eine Erleichterung derer Bearbeitung sind von Stoffschmelzen zu erwarten, die ihrer molekularen Natur nach dem zu bearbeitenden Wertstoff verwandt sind (Rebinder-Effekt). Für Werkzeug- und iLonstruktionswerk- stoffe mit metallischer Bindung (Hartinetalle, Stähle, Gusseisen) sind solche adsorptionsaktiven Stoffe leichtschmelzende Metalle. Für Werkstoffe mit Ionenbindungsart, z.B. Kera mik, sind ionogene Verbindungen, d.h. leichtschmelzende Salze aktiv.
Leichtschmelzende Füllstoffe werden in das Schleifwerkzeug bei seiner Fertigung im feindisperspulverigen Zustand, gleichmässig verteilt, in der Bindung, eingeführt. Die beim Schleifen auftretenden hohen lokalen Temperaturen rufen das Schmelzen des in das Schleifwerkzeug eingeführten leichtschmelzenden Füllstoffes (Metall oder Salz) hervor, so dass im Schleifbereich Atome des oberflächenaktiven Stoffes stetig vorhanden sind, welche die Herabsetzung der Festigkeit des zu bearbeitenden Werkstoffes und die Erleichterung seiner Bearbeitung bewirken.
Die Einführung in das Schleifwerkzeug von leichtschmelzenden metallischen Füllstoffen/Zinn, Wismut, Kadmium, Blei, Zink sowie deren Legierungen - erleichtert erheblich die Bearbeitung jedes beliebigen Metallwerkstoffs. Dennoch kann man für jedes Hartmetall bzw. jede Gruppe von Metallwerkstoffen solch eine Schleifwerkzeugzusammensetzung aussuchen, die optimal sein wird.
So zum Beispiel ist es empfehlenswert, in die Masse für die Fertigung eines Schleifwerkzeuges, das für die Bearbeitung von Hartmetallen und Schnellschnittstählen bestimmt wird, solch ein leichtschmelzendes Metall wie Wismut als Füllstoff einzuführen.
Um das Wesen der Erfindung besser zu erläutern, wird an konkreten Beispielen die Zubereitung der Masse und die Fertigung des Schleifwerkzeuges daraus behandelt.
Für die Zubereitung der Schleifmittelmasse werden vorbehandelte und abgewogene Pulver von Diamant oder kubischem Bornitrid, organischem Bindemittel und Füllstoffen in eine Mischvorrichtung eingebracht und dort bis zur Erreichung des homogenen Zustandes gemischt. Aus der Masse wird das Schleifwerkzeug im Warmpressverfahren gefertigt.
Dabei beträgt die Presstemperatur 215 + 50C und der Pressdruck - 600-800 kp/cm2.
Aus der Schleifmiittelmasse können Schleifwerkzeuge verschiedener Art gefertigt werden: Schleifscheiben von allen Typen, Feinziehschleifsteine usw. Das gefertigte Werkzeug wird auf die Schneidfähigkeit geprüft, indem es, aufgestellt auf einer Schleifmaschine, genormte Probestücke aus Hartmetall bzw. Stahl schleift.
Die Hauptlcennziffern. die von der Leistungsfähigkeit der Schleifscheiben zeugen, sind spezifischer Schleifmittelverbrauch, der als Verhältnis der Masse des verschleissten Schleifmittels (Diamant, kubisches Bornitrid) zur Masse des abgeschliffenen Werkstoffes bestimmt wird, und die maximal zulässige Schleiftiefe, d.h. die Bearbeitungsleistung.
Konkrete Beispiele der Massenzusammensetzung für die Schleifwerkzeuge auf Basis von Diamanten (in Vol. %) sowie des spezifischen Diamantenverbrauches beim Einsatz von daraus gefertigten Topf-Schleifscheiben werden in der Tabelle angeführt. Die Prüfungsbedingungen für die Schleifscheiben sind wie folgt: Geschwindigkeit der Schleifscheibe 20 m/min Längsvorschub 1 m/min Quervorschub 0,008 mm/l:)oppelhub des Schleifmaschinen tisches
Die Schleifscheiben wurden ohne Abkühlung der Prüfung unterzogen. Die Körnung des Diamantpulvers in den Scheiben betrug 80/63 bei der durchschnittlichen Korngrösse 100 die die Diamantenkonzentration - 100%. Es wurde ein Hartmetall-Probestück, bestehend aus 15% Titankarbid, 6% Kobalt und 79% Wolframkarbid geprüft.
TABELLE 1 Ifd Nr. Komponentenverhältnis in % bezogen auf Volumen spezifischer der angeführten Diamant Kupfer Wismut Etadmium Phenolfor- D%arWraanucehn Beispiele maldehydharz in mg/g 1 6 28,9 15,1 - 50 1,5 2 25 25 20 - 30 0,8 3 25 25 10 10 30 1,0 4 45 5 30 - 20 1,7
Wie aus der Tabelle ersichtlich ist, weisen die Massen, die Wismut enthalten, den geringsten spezifischen Diamanten- verbrauch auf.
Eine Erhöhung der Arbeitsfähigkeit der Schleifscheiben tritt auch in Erscheinung, wenn in den Massen andere leichtschmelzende Metalle - Kadmium, Zinn, Zink, Blei - angewendet werden, obwohl hier die Schleif scheibenabautzung etwas höher liegt. Bei den Prüfungen der Schleifscheiben, die keine leichtschmelzenden metallischen Füllstoffe enthalten, ist spezifischer Diamantenverbrauch unter den gleichen Prüfungsbedingungen um das 2-3 fache grösser. Die Erhöhung der Leistungsfähigkeit und Verschleiss- festigkeit der Schleifscheiben ermöglicht deren erfolgreichen Einsatz bei der Bearbeitung der Hartmetalle.
Konkrete Beispiele für die Zusammensetzungen der Schleifwerkzeuge (in Vol.%) auf Basis von kubischem Bornitrid, die für die Bearbeitung von Rahllegierungen bestimmt sind, sowie spezifischer Verbrauch von kubischem Bornitrid beim Einsatz von Topfschleifscheiben sind in der Tabelle 2 angeführt.
Die Prüfungsbedingungen sind wie folgt: Geschwindigkeit der Schleifscheibe - 20 mimin Längsvorschub des Schleifmaschi- - 1 m/min nentisches Quervorschub des Schleifmaschi- - 0,02 mm/lDoppelhub nentisches
Die Schleifscheiben wurden unter Abkühlung geprüft. Die Teilchengrösse des kubischen Bornitrides betrug im Durchschnitt 100 fn, dessen Konzentratin - 100%.
Geprüft wurde Schnellarbeitsstahl.
TABELLE 2 KomponerLtenverhältnis in Vol.-% Spezifischer Verlfd. Nr. Phenol- brauch des kuder angeführten kubisches Borkar- Kupfer Kad- Wismut formal bischen Bonnitri- Beispiele Bornitrid bid Kupfer mium dehydharz des in mg/g 1 6 20 30 14 - 30 1,7 2 25 5 20 25 - 25 1,0 3 25 10 20 15 5 25 1,2 4 50 5 5 10 - 30 2,0 5 25 15 10 - 10 40 1,0
Die obenangeführte Tabelie zeigt, dass sich die Masse für die Fertigung eines Schleifwerkzeuges, welche in ihrer Zu sammensetzung Wismut enthält,
durch einen geringen Verbrauch des kubischen Bornitrides beim Einsatz dieses Schleifwerkzeuges für die Bearbeitung von Stahilegierungen kennzeichnet Im Falle der Ersetzung des Wismut durch ein anderes leichtschmelzendes Metall - Wismut, Zinn, Zink, Blei - wird die Abnutzung des Schleifwerkzeuges etwas höher sein. Trotzdem ist jedoch dessen Verschleissfestigkeit und Leistungsfähigkeit im Vergleich zu einem, das in seiner Masse keine leichtschmelzenden Metalle enthält, bedeutend höher.
The invention relates to a grinding tool consisting of a mass which, in addition to an abrasive component, contains an organic binder and a filler in its composition.
Abrasive tools made of diamond or cubic boron nitride as the main abrasive component, an organic binder and fillers are well known.
Carbides and oxides of refractory metals such as copper, silver, zirconium and other metals and minerals are usually used as fillers, which give the abrasive tools the necessary physical mechanical properties (heat conductivity, strength, sliding property). All of these fillers are inert to the material to be processed; the specifics of the material for which the abrasive tool was intended was not taken into account when introducing such fillers into the abrasive tool.
A shortcoming of the known grinding tools is their inadequate performance, which does not meet modern production requirements, and their short service life during grinding. When the grinding depth is increased by more than 0.02 mm for each double stroke of the grinding machine table when machining hard metals and more than 0.005 mm when machining steel, the wear on the tools increases rapidly. Attempts to increase the speed of processing ceramics also lead to a sharp increase in diamond consumption.
The present invention aims to remedy the stated disadvantages.
The object is achieved according to the invention in that the precipitant has a substance which is surface-active with respect to the material to be processed and has a melting point which is sufficient for its melting under the action of high temperatures occurring during processing, and which is in the processing temperature range in Form of active atoms is present.
At least one easily melting metal in an amount of up to Y3 of the total mass volume can be introduced into the composition of the mass for the manufacture of the grinding tool as a surface-active substance.
The following components (in vol.%) Can be part of the grinding tool:
Diamond 6 - 50
Copper 5 - 30 phenol formaldehyde resin 15 - 50
Bismuth 5 30
The grinding tool can also have the following composition (in% by volume):
Cubic Boron Nitride 6 - 50 Boron Carbide 5 - 25
Copper 5 - 30
Phenol-formaldehyde resin 15 - 50
Bismuth 5-30
The essence of the present invention is as follows.
It has been found that the process of mechanical processing of any material is made much easier if there are atoms of a substance in the processing area that is surface-active with respect to this material to be processed. The surface-active substance, by being adsorbed on juvenile surfaces of the materials to be processed, causes a reduction in the surface energy of this material and a reduction in its strength, i.e. a relief of its processing. As a result, the abrasive grain - the crystal of diamond or cubic boron nitride - grinds the material in which the strength is reduced; as a result, the grinding depth can be increased and the stress on the crystal is reduced.
This leads to an increase in the machining performance and the wear resistance of the grinding tool.
The strongest reduction in the degree of solidity of solids and, consequently, easier processing are to be expected from material melts whose molecular nature is related to the material to be processed (rebinder effect). For tool and construction materials with a metallic bond (hard metals, steels, cast iron), such adsorption-active substances are easily melting metals. For materials with an ionic bond, e.g. Ceramics are ionogenic compounds, i.e. easily melting salts active.
Easily melting fillers are introduced into the grinding tool during its manufacture in a finely dispersed powdery state, evenly distributed in the bond. The high local temperatures that occur during grinding cause the low-melting filler (metal or salt) introduced into the grinding tool to melt, so that atoms of the surface-active substance are constantly present in the grinding area, which reduce the strength of the material to be processed and facilitate its processing cause.
The introduction to the grinding tool of easily melting metallic fillers / tin, bismuth, cadmium, lead, zinc and their alloys - considerably facilitates the processing of any metal material. Nevertheless, for each hard metal or each group of metal materials one can choose a grinding tool composition that will be optimal.
For example, it is advisable to use a high-melting metal such as bismuth as a filler in the mass for the production of a grinding tool that is intended for machining hard metals and high-speed steels.
In order to better explain the essence of the invention, the preparation of the mass and the manufacture of the grinding tool from it are treated using specific examples.
For the preparation of the abrasive mass, pretreated and weighed powders of diamond or cubic boron nitride, organic binder and fillers are introduced into a mixing device and mixed there until the homogeneous state is reached. The grinding tool is manufactured from the mass in a hot pressing process.
The pressing temperature is 215 + 50C and the pressing pressure - 600-800 kp / cm2.
Various types of grinding tools can be made from the abrasive mass: grinding wheels of all types, fine-drawing grinding stones, etc. The finished tool is tested for cutting ability by grinding standardized specimens made of hard metal or steel on a grinding machine.
The main indicators. The specific abrasive consumption, which is determined as the ratio of the mass of the worn abrasive (diamond, cubic boron nitride) to the mass of the ground material, and the maximum permissible grinding depth, i.e. the processing performance.
Specific examples of the mass composition for the grinding tools based on diamonds (in vol.%) As well as the specific diamond consumption when using cup grinding wheels made from them are given in the table. The test conditions for the grinding wheels are as follows: speed of the grinding wheel 20 m / min longitudinal feed 1 m / min transverse feed 0.008 mm / l:) double stroke of the grinding machine table
The grinding wheels were subjected to the test without cooling. The grain size of the diamond powder in the discs was 80/63 with an average grain size of 100, the diamond concentration - 100%. A hard metal test piece consisting of 15% titanium carbide, 6% cobalt and 79% tungsten carbide was tested.
TABLE 1 Ifd No. Component ratio in% based on the specific volume of the listed diamond copper bismuth etadmium phenolfor- D% arWraanucehn examples maldehyde resin in mg / g 1 6 28.9 15.1 - 50 1.5 2 25 25 20 - 30 0, 8 3 25 25 10 10 30 1.0 4 45 5 30 - 20 1.7
As can be seen from the table, the masses that contain bismuth have the lowest specific diamond consumption.
An increase in the working capacity of the grinding wheels also occurs when other easily melting metals - cadmium, tin, zinc, lead - are used, although the grinding wheel wear is somewhat higher here. When testing grinding wheels that do not contain any easily fusing metallic fillers, the specific diamond consumption is 2-3 times greater under the same test conditions. The increase in the performance and wear resistance of the grinding wheels enables them to be used successfully when machining hard metals.
Concrete examples for the compositions of the grinding tools (in vol.%) Based on cubic boron nitride, which are intended for the machining of steel alloys, as well as the specific consumption of cubic boron nitride when using cup grinding wheels are given in Table 2.
The test conditions are as follows: Speed of the grinding wheel - 20 min. Longitudinal feed of the grinding machine - 1 m / min. Transverse feed of the grinding machine - 0.02 mm / l double stroke
The grinding wheels were tested while cooling. The average particle size of the cubic boron nitride was 100 fn, its concentrate - 100%.
High speed steel was tested.
TABLE 2 Component Ratio in Vol .-% Specific Cond. No. Phenol consumption of the cubic Borkar copper Kad bismuth formally bischen Bonnitri examples boron nitride bid copper mium dehyde resin des in mg / g 1 6 20 30 14 - 30 1.7 2 25 5 20 25 - 25 1.0 3 25 10 20 15 5 25 1.2 4 50 5 5 10 - 30 2.0 5 25 15 10 - 10 40 1.0
The above table shows that the mass for the production of a grinding tool, which contains bismuth in its composition,
Characterized by a low consumption of cubic boron nitride when using this grinding tool for machining steel alloys. In the case of replacing bismuth with another easily melting metal - bismuth, tin, zinc, lead - the wear of the grinding tool will be slightly higher. Nevertheless, its wear resistance and performance is significantly higher compared to one that does not contain any easily melting metals in its mass.