[0001] Die Erfindung betrifft ein mehrschneidiges hin-und hergehendes oder rotierendes Abrichtwerkzeug,
insbesondere zum Abrichten von Schleifscheiben, mit einer Vielzahl von geometrisch
verteilt angeordneten gleichförmigen Schneid-. elementen, die aus einem polykristallinen
Diamantmaterial oder kubisch kristallinen Bornitridmaterial bestehen.
[0002] Bekannt sind Abrichtwerkzeuge, bei denen einzelne natürliche Diamanten in gleichmäßiger
geometrischer Verteilung angeordnet sind.
[0003] Diese einzelnen natürlichen Diamanten haben entsprechend ihres Wuchses und ihrer
Struktur unterschiedliche geometrische Abmessungen in Länge und Breite. Soll mit einem
solchen Abrichtwerkzeug eine Schleifscheibe abgerichtet werden, so hinterläßt jeder
einzelne Diamant auf der Schleifscheibe seine eigene Spur.
[0004] Diese Spuren sind unterschiedlich, da die natürlichen Diamanten selber in ihrer Form
unterschiedlich sind. Weil sich die Form der einzelnen Diamanten nicht voraussehen
läßt und sich ihre Eingriffslänge über ihre Lebensdauer ändert, lassen sich die Spuren
in der Schleifscheibe nur statistisch voraussehen. Hinzu kommt, daß die einzelnen
Diamanten häufig von unterschiedlicher Härte sind, so daß sich ein unterschiedlicher
Verschleiß zwischen den einzelnen natürlichen Diamanten ergibt. Das führt dazu, daß
die weniger abgenutzten Diamanten tiefere Spuren in der Schleifscheibe hinterlassen,
als die stärker abgenutzten Diamanten. Daraus ergibt sich, daß die Schleifscheibe
bei einer nachfolgenden Bearbeitung eines Werk-stückes einen unterschiedlichen Abtrag
hervorruft und damit eine Welligkeit in der Oberflä- ! che des Werkstückes. Es ist
zwar versucht worden, dem abzuhelfen durch Verwendung von Plättchen aus polykristallinem
Diamantmaterial (DE-PS 22 38 387), die jeweils auf einem Träger beispielsweise durch
Löten, Kleben oder andere Verfahren freiliegend befestigt sind, das heißt ohne Verwendung
eines Bindemittels. Beim Versuch der Herstellung derartiger Werkzeuge hat sich aber
gezeigt, daß der damit verbundene Aufwand erheblich ist und die mögliche Standzeit
relativ kurz ist. Das ist auch darauf zurückzuführen, daß die Wärmeabfuhr unzureichend
ist.
[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Abrichtwerkzeug zu schaffen, bei dem die wirksame
Schneidenlänge der Schneidelemente über die gesamte Lebensdauer des Werkzeuges hinaus
die gleiche ist, darüber hinaus jedoch das Werkzeug auch bei äußerst geringen Herstellungskosten
mit langer Lebensdauer einzusetzen ist. Gemäß der Erfindung wird als Lösung dafür
vorgeschlagen, daß die in einer Bindung gehaltenen Schneidelemente stabförmig ausgebildet
sind und senkrecht zu der Arbeitsfläche ausgerichtet in mindestens zwei Reihen derart
versetzt zueinander stehen, daß ihre einzelnen Schneidkaten gemeinsam eine in Projektion
auf die Schnittrichtung durchgehende, bei der Abnutzung des Werkzeuges fortlaufend
gleich lang bleibende Schneidkante bilden. Der Einsatz solcher stabförmiger Schneidelemente
aus multikristallinen Diamantmaterial in senkrechter Ausrichtung zu der Arbeitsfläche
des Werkzeuges verspricht eine besonders lange Standzeit. Das Werkzeug läßt sich unter
relativ geringen Herstellungskosten fertigen, indem die einzelnen, nach der bekannten
Hochdruck-Hochtemperatur Synthese hergestellten Schneidelemente sich in eine Bindung,
die beispielsweise aus Metall wie Bronze oder Stahl oder Hartmetall besteht, einsintern
lassen. Diese Bindung umschließt die Schneidelemente allseitig, abgesehen von der
eingreifenden Stirnfläche der Schneidelemente. Durch die allseitige Umschließung wird
die Wärme optimal von der Wirkstelle abgeführt, so daß der durch die Wärme entstehende
Verschleiß minimiert wird und damit die Lebensdauer verlängert wird.
[0006] Darüber hinaus läßt sich bei der erfindungsgemäßen Lösung die Lebensdauer des Werkzeuges
noch dadurch erhöhen, daß die einzelnen stabförmigen Schneidelemente-Reihen höhenmäßig
versetzt zueinander angeordnet werden, so daß bei Verbrauch von Schneidelementen einer
davorliegenden Reihenschicht die Schneidelemente einer dahinterliegenden Reihenschicht
zum Ersatz kommen, und zwar wiederum dergestalt, daß die vorgewählte Gesamtschneidenlänge
die gleiche bleibt. Diese sowie weitere Merkmale der Erfindung sind nachstehend an
Ausführungsbeispielen erläutert unter Bezugnahme auf eine Zeichnung.
[0007] In der Zeichnung zeigen:
Figur 1: Ein Abrichtwerkzeug in der Seitenansicht, teilweise im Schnitt;
Figur 2: Die Draufsicht auf das Abrichtwerkzeug von Figur 1 in vergrößertem Maßstab;
Figur 3: Zwei höhenmäßig zueinander versetzt angeordnete Schneidelemente;
Figur 4: Zwei achsial hintereinander stehende Schneidelemente mit abgeschrägtem Kopf
und Fuß;
Figur 5: Ein Abrichtwerkzeug mit profilierter Umfangsfläche und
Figur 6: eine zylinderische Abrichtrolle.
[0008] Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Abrichtwerkzeug zum Abrichten einer Schleifscheibe
8 besitzt einen Grundkörper 1, dessen zylindrischer Kopf aus Stahl eine Vielzahl von
Schneidelementen 2 umfaßt, die in einer Bindung 3 gehalten sind. Die Schneidelemente
2 sind quaderförmig ausgebildet und besitzen einen quadratischen Querschnitt. Ihre
Länge ist mehr als das dreifache größer wie die Länge L1ihrer Schneidkante. Die einzelnen
Schneidelemente 2 bestehen aus einem multikristallinen Diamantmaterial, das nach der
Hochdruck-Hochtemperatur Synthese unter Anwendung eines Katalysators hergestellt ist
und einen Diamantanteil von mehr als 80 Volumenprozent enthält. Für die Halterung
der Schneidelemente ist eine Bindung 3 aus einem Aus Figur 2, welche die Anordnung
in vergrössertem Maßstab zeigt, ist zu entnehmen, daß die einzelnen Schneidelemente
2 in mehreren parallel zueinander verlaufenden Reihen jeweils im Abstand zueinander
stehend.angeordnet sind, und zwar stehen in der ersten Reihe 4 drei Schneidelemente
2 im Abstand zueinander und in einer dahinterliegenden Reihe 5 vier Schneidelemente
2 im Abstand zueinander und auf Lücke stehend zu den Schneidelementen der ersten Reihe
4. Ausgehend davon, daß alle sieben gleichförmigen Schneidelemente 2 eine gleich breite
wirksame Schneidkante L
1 besitzen, ist die wirksame Gesamtschneidbreite der Summe aus L
1, das heißt 7 x L
1 und bildet in der Projektion in Schnittrichtung gesehen eine gerade durchgehende
Linie.
[0009] Um die Standzeit zu vergrößern, sind zwei weitere Reihen 4' und 5' hinter den vorgenannten
Reihen angeordnet, die jeweils die gleiche Verteilung der Schneidelemente erkennen
lassen, wobei jedoch zu berücksichtigen ist, daß diese beiden Reihen 4' und 5' um
etwa das Maß tiefer liegen, das der Länge eines einzelnen Schneidelementes 2 entspricht,
wobei jedoch eine gewisse Überlappung entsprechend Figur 3 vorgesehen werden kann,
damit bei einem Ausbruch des Restes eines nahezu verbrauchten Schneidelementes 2
[0010] e ein nachfolgendes Schneidelement mit seiner Schneidkante bereits zum Einsatz zur
Verfügung stehto Das setzt allerdings einen Versatz der erst nachfolgend wirksamen
Schneidelemente zu den vorausgegangenen voraus. Stattdessen können auch einzelne Schneidelemente
entsprechend Figur 4 in achsialer Ausrichtung unmittelbar hintereinander stehen, wobei
vorzugsweise der Kopfbereich und der Fußbereich abgeschrägt ist, damit auch bei einem
teilweisen Ausbruch des Fußes eines obenstehenden Schneidelementes fortlaufend der
Einsatz einer Schneidkante von der Breite L
1 gesichert ist.
[0011] Beim Abrichten einer Schleifscheibe 8, die eine relativ hohe Umfangsgeschwindigkeit
hat, wird das Werkzeug entsprechend Pfeil 12, das seine Vorschubrichtung angibt, an
der Umfangsfläche der Schleifscheibe 8 entlanggefahren. Da die Umfangsgeschwindigkeit
der Schleifscheibe erheblich höher ist als die Vorschubgeschwindigkeit entsprechend
dem Pfeil 12, kommen diejenigen Teile der Schneidelemente 2 als Schneidkanten zum
Einsatz, die quer zur Schnittrichtung, das heißt parallel zur Vorschubrichtung Pfeil
12 verlaufen.
[0012] Die Lösung nach der Erfindung läßt sich auch anwenden auf rotierende
Abrichtwerkzeuge, wie die Figuren 5 und 6 zeigen.
[0013] In der Figur 5 ist eine Abrichtrolle 6 zum Abrichten einer Schleifscheibe 8 mit profilierter
Umfangsfläche vorgesehen. Dafür stehen die einzelnen stabförmigen Schneidelemente
2 radial ausgerichtet zu der Umfangsfläche des Abrichtwerkzeuges, und zwar wiederum
in mehreren Reihen hintereinanderstehend auf Lücke gesetzt. Derartiges veranschaulicht
auch die Figur 6 mit einer Darstellung von drei aufeinanderfolgenden Reihen von auf
Lücke gesetzten stabförmigen Schneidelementen an einer Abrichtrolle mit zylindrischer
Umfangsfläche.
[0014] Es versteht sich, daß die stabförmigen Schneidelemente auch beispielsweise einen
kreisrunden Querschnitt haben können, da ihre wirksame Schnittbreite ihrem Durchmesser
entspricht.
[0015] Es besteht darüber hinaus die Möglichkeit, Schneidelemente von unterschiedlicher
Länge oder in unterschiedlicher höhenmäßiger Versetzung anzuordnen, damit nicht periodisch
ein Ausbruch oder Verbrauch einer Reihe von Stäben erfolgt.
1. Mehrschneidiges, hin- und hergehendes oder rotierendes Abrichtwerkzeug, insbesondere
zum Abrichten von Schleifscheiben, mit einer Vielzahl von geometrisch verteilt angeordneten
gleichförmigen Schneidelementen, die aus einem polykristallinen Diamantmaterial oder
kubisch kristallinen Bornitridmaterial bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die in
einer Bindung (3) gehaltenen Schneidelemente (2) stabförmig ausgebildet sind undsenkrecht
zur Arbeitsfläche ausgerichtet in mindestestens zwei Reihen (4,5) derart versetzt
zueinander stehen, daß ihre einzelnen Schneidkanten (13) gemeinsam eine in der Projektion
auf die Schnittlinie durchgehende, bei der Abnutzung des Werkzeuges fortlaufend gleich
lang bleibende Schneidkante (L) bilden.
2. Abrichtwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmigen Schneidelemente
(2) der einen Reihe (4,5) höher liegen als die stabförmigen Schneidelemente (2) einer
dazwischenliegenden Reihe (5').
3. Abrichtwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmigen Schneidelemente
(2) der einen Reihe (4') um etwa die Länge der stabförmigen Schneidelemente (2) der
anderen Reihe (4) tiefer als diese liegen.
40 Abrichtwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß unter den einzelnen Schneidelementen (2) einer Reihe in achsialer
Verlängerung eine weitere Reihe von Schneidelementen (2) angeordnet ist.
5. Abrichtwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die übereinander stehenden stabförmigen Schneidelemente einen
abgeschrägten Fuß- und Kopfbereich aufweisen, mit dem sie aneinander liegen.
6. Abrichtwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die stabförmigen Schneidelemente (2) in einem rotierenden Abrichtwerkzeug
(6, 7) radial zu der Umfangsfläche ausgerichtet angeordnet sind.
7. Abrichtwerkzeug nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die stabförmigen Schneidelemente (2) einen quadratischen Querschnitt
aufweisen.