[0001] Die Erfindung betrifft eine Abrichtrolle, bestehend aus einem scheibenförmigen Grundkörper
und einem in einer Seitenfläche des Grundkörpers vorgesehenen ringförmig umlaufenden
Aussparung angeordneten, eine Vielzahl von Abrichtkörpern, wie z. B. Diamanten oder
dergleichen aufweisenden Abrichtbelag. Die Diamanten können dabei u.a. Naturdiamanten
oder synthetische, mono- oder polykristalline Diamanten oder dergleichen sein.
[0002] Aus der Praxis sind derartige Abrichtrollen bekannt, bei denen der Grundkörper, auch
Kern genannt, bei der Herstellung von einer Negativform aus Grafit umgeben wird, und
die Abrichtkörper, üblicherweise Diamanten, durch Klebung oder galvanische Verfahren
an der Negativform befestigt werden. Der Freiraum zwischen Grundkörper und Negativform
wird mit einem Bindungspulver, auch Matrixpulver genannt, ausgefüllt und die Zwischenräume
im Matrixpulver werden mit einem im Schutzgas oder Vakuum erschmolzenen Lot, auch
Infiltrant genannt, durch die Kapillarwirkung aufgefüllt. Gleichzeitig wird auch die
Verbindung zum Grundkörper, sofern er nicht aus Grafit besteht, hergestellt. Insofern
besteht bei solchen Abrichtrollen der äußere Bereich vollständig aus Matrixpulver
und Lot sowie den Abrichtkörpern.
[0003] Nachteilig hierbei ist, dass derartige Abrichtrollen aufgrund des vorgenannten Herstellverfahrens
mit einer Negativform aus Grafit nur sehr kostenintensiv hergestellt werden können.
Somit soll durch die Erfindung eine einfach und kostengünstig herzustellende Abrichtrolle
geschaffen werden.
[0004] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Abrichtrolle, bestehend aus einem scheibenförmigen
Grundkörper und einem in einer Seitenfläche des Grundkörpers vorgesehenen ringförmig
umlaufenden Aussparung angeordneten, eine Vielzahl von Abrichtkörpern, wie z. B. Diamanten
oder dergleichen aufweisenden Abrichtbelag, wobei die Abrichtkörper zumindest teilweise
direkt an einer Wandung der Aussparung und/oder dem Boden der Aussparung anliegend
angeordnet sind, die Freiräume zwischen den Abrichtkörpern untereinander und zwischen
den Abrichtkörpern und einer angrenzenden Wandung und/oder dem Boden mit einem schüttfähigen
oder fließfähigen Matrixpulver ausgefüllt sind und die Zwischenräume im Matrixpulver
mit einem Infiltrant, insbesondere Lot, aufgefüllt sind.
[0005] Hierdurch wird vor allem eine deutliche Kostenreduzierung bei der Herstellung erreicht,
da zum einen die auszufüllenden Freiräume zwischen den Abrichtkörpern untereinander
und zwischen den Abrichtkörpern und den Nutwandungen sehr gering und somit wesentlich
geringer als zwischen einer Negativform und dem Kern ausgebildet sein können und insofern
nur wenig Matrixpulver und Infiltrant benötigt werden. Zum anderen ist auch die Bearbeitung
kostengünstiger, da der üblicherweise aus Stahl bestehende Grundkörper einfacher bearbeitet
werden kann als das ansonsten zumindest einen wesentlichen Teil der zu bearbeiteten
Abrichtrolle bildende Bindungsmaterial aus Matrixpulver und Infiltrant.
[0006] Besonders aber der Entfall der Grafitform selbst und des Entfernens der Grafitform
nach dem Infiltrationsvorgang senken die Herstellkosten deutlich. Auch wird eine höhere
Genauigkeit und eine bessere Präzision der fertigen Abrichtrolle erreicht, da die
Abrichtkörper direkt auf dem Grundkörper angeordnet sind. Weitere Vorteile werden
nachstehend noch im Einzelnen ausgeführt.
[0007] Vorzugsweise kann der Infiltrant ein Standardlot, insbesondere ein nicht aktiviertes
Kupferbasislot sein, so dass der Bedarf an kostenintensivem Herstellmaterial gering
ist.
[0008] Erfindungsgemäß können das Matrixpulver und/oder der Infiltrant die Verschleißfestigkeit
der Bindung des Abrichtbelages steigernde Beimischungen, insbesondere Karbid-, Nitrid-,
Oxid- und/oder Keramikpulver oder -granulate enthalten, so dass ein Bindungsverschleiß
reduziert wird.
[0009] Eine Verbindung der Diamant-Abrichtkörper mit der Bindung wird durch im Matrixpulver
und/oder Infiltranten enthaltene Karbidbildner, insbesondere Wolfram, durch chemische
Reaktion während des Infiltrationsvorganges, hergestellt. Somit können die Verschleißfestigkeit
der Bindung und die Bindungsfestigkeit, z. B. durch die Wahl der entsprechenden Materialien,
auf die Erfordernisse abgestimmt werden und der Standfestigkeit der Abrichtkörper
angepasst werden.
[0010] Die Ausrichtung der Abrichtkörper und des Abrichtbelages kann entsprechend der Anordnung
und Ausführung der Nut in beliebigem Winkel in Bezug zur Drehachse der Abrichtrolle
gestaltet sein. Bei geometrisch definierten Abrichtkörpern können diese entsprechend
der Anordnung und Ausführung der Nut in einer senkrechten oder parallelen Ausrichtung
zur Drehachse der Abrichtrolle positioniert sein, es sind aber auch beliebige Winkelpositionen
zwischen den vorgenannten Ausrichtungen möglich.
[0011] Dabei können wenigstens einige Abrichtkörper zumindest teilweise senkrecht zur Drehachse
der Abrichtrolle ausgerichtet sein, wenigstens einige Abrichtkörper zumindest teilweise
geneigt zur Drehachse der Abrichtrolle ausgerichtet sein und/oder wenigstens einige
Abrichtkörper zumindest teilweise parallel zur Drehachse der Abrichtrolle ausgerichtet
sein, so dass die Ausrichtung der Abrichtkörper ganz speziell auf den jeweiligen Verwendungszweck
abstimmbar ist, was bei konventionellen Abrichtrollen aufgrund der Bindungsmechanismen
nicht möglich war.
[0012] Ferner können die Abrichtkörper zumindest teilweise sowohl stochachstisch verteilt
und/oder geordnet eingesetzt sein, es sind aber auch andere, insbesondere unregelmäßige
und/oder zufällige Verteilungen möglich.
[0013] Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung einer Abrichtrolle,
bestehend aus einem scheibenförmigen Grundkörper und einem ringförmig umlaufenden,
eine Vielzahl von Abrichtkörpern, wie z. B. Diamanten oder dergleichen aufweisenden
Abrichtbelag. Die Diamanten können dabei u.a. Naturdiamanten oder synthetische, monooder
polykristalline Diamanten oder dergleichen sein.
[0014] Aus der Praxis sind Verfahren zur Herstellung derartiger Abrichtrollen bekannt, bei
denen der Grundkörper, auch Kern genannt, von einer Negativform aus Grafit umgeben
wird, und die Abrichtkörper, üblicherweise Diamanten, durch Klebung oder galvanische
Verfahren an der Negativform befestigt werden. Der Freiraum zwischen Grundkörper und
Negativform wird mit einem Matrixpulver, auch Matrixpulver genannt, ausgefüllt und
die Zwischenräume im Matrixpulver werden mit einem im Schutzgas oder Vakuum erschmolzenen
Lot, auch Infiltrant genannt, durch die Kapillarwirkung aufgefüllt. Gleichzeitig wird
auch die Verbindung zum Grundkörper, sofern er nicht aus Graphit besteht, hergestellt.
[0015] Nachteilig hierbei ist, dass jeweils eine entsprechende Negativform erforderlich
ist und diese in der Regel eine verlorene Form ist, da sie nach Beendigung des Infiltrationsvorganges
in den meisten Fällen durch Zerstörung entfernt werden muss.
[0016] Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und eine einfache,
weniger aufwendige und kostengünstigere Möglichkeit anzugeben, Abrichtrollen der vorgenannten
Art herzustellen.
[0017] Diese Aufgabe wird gelöst: durch ein Verfahren zur Herstellung einer Abrichtrolle,
bestehend aus einem scheibenförmigen Grundkörper und einem in einer Seitenfläche des
Grundkörpers vorgesehenen ringförmig umlaufenden Nut angeordneten, eine Vielzahl von
Abrichtkörpern, wie z. B. Diamanten oder dergleichen aufweisenden Abrichtbelag, mit
folgenden Verfahrensschritten:
- die Abrichtkörper werden entlang der Nut verteilt in diese eingesetzt und mittels
Klebstoff und/oder galvanischer Verfahren in ihrer Position fixiert,
- die Freiräume zwischen den Abrichtkörpern untereinander und zwischen den Abrichtkörpern
und den angrenzenden Nutwandungen werden mit einem schütt- und/oder fließfähigen Matrixpulver
ausgefüllt,
- die Zwischenräume im Matrixpulver werden mit einem flüssigen Infiltrant, insbesondere
Lot aufgefüllt, und
- der aus Abrichtkörpern, Matrixpulver und erstarrtem Infiltrant erzeugte Abrichtbelag
wird zumindest teilweise durch Materialabtrag des Grundkörpers im Bereich der äußeren
Nutwandung und/oder des Nutgrundes und/oder der oberen Seitenfläche des Grundkörpers
freigelegt.
[0018] Hierdurch wird vor allem eine deutliche Kostenreduzierung bei der Herstellung erreicht,
da zum einen die auszufüllenden Freiräume zwischen den Abrichtkörpern untereinander
und zwischen den Abrichtkörpern und den Nutwandungen sehr gering und somit wesentlich
geringer als zwischen einer Negativform und dem Kern ausgebildet sein können und insofern
nur wenig Matrixpulver und Infiltrant benötigt werden.
[0019] Zum anderen ist auch die Bearbeitung kostengünstiger, da der üblicherweise aus Stahl
bestehende Grundkörper einfacher bearbeitet werden kann als das ansonsten zumindest
einen wesentlichen Teil der zu bearbeiteten Abrichtrolle bildende Bindungsmaterial
aus Matrixpulver und Infiltrant.
[0020] Besonders aber der Entfall der Grafitform selbst und des Entfernens der Grafitform
nach dem Infiltrationsvorgang senken die Herstellkosten deutlich. Zudem wird eine
höhere Genauigkeit und eine bessere Präzision der fertigen Abrichtrolle erreicht,
da die Abrichtkörper direkt auf dem Grundkörper angeordnet sind. Weitere Vorteile
werden nachstehend noch im Einzelnen ausgeführt.
[0021] Vorzugsweise kann die Abrichtrolle auch durch weiteren Materialabtrag von Grundkörper
und/oder Abrichtbelag in eine gewünschte Form gebracht werden.
[0022] Erfindungsgemäß kann das Matrixpulver vor Auffüllen mit dem Infiltranten, insbesondere
durch Rütteln und/oder Schleudern und/oder Vibrieren verdichtet werden, so dass die
aufzufüllenden Zwischenräume verringert werden und der zum Auffüllen erforderliche
Bedarf an Infiltrant verringert wird, wodurch die Herstellkosten nochmals reduziert
werden. Auch werden aufgrund der so erzeugten hohen Dichte die Abrichtkörper selbst
bei Wegfall der Klebewirkung des Klebstoffes in ihrer Position gehalten, so dass keine
schwierig zu verarbeitenden und aufwändig aufzubringenden Hochtemperaturklebstoffe
erforderlich sind.
[0023] Bei einem bevorzugten Verfahren kann als Infiltrant ein Standardlot, insbesondere
ein nicht aktiviertes Kupferbasislot verwendet werden, so dass die Materialkosten
gering gehalten werden. Weiterhin ist ein preisgünstiges Formiergas zur Abschirmung
der Luftatmosphäre ausreichend, und die Herstellung muss nicht in einer hochreinen
Schutzgas, insbesondere Inertgasatmosphäre oder in einem Hochvakuum erfolgen, wodurch
ebenfalls die Herstellkosten deutlich verringert werden können.
[0024] Dabei können das Matrixpulver und/oder der Infiltrant die Verschleißfestigkeit der
Bindung des Abrichtbelages steigernde Beimischungen, insbesondere Karbid-, Nitrid-,Oxidund/oder
Keramikpulver oder -granulate enthalten, so dass ein Bindungsverschleiß minimiert
werden kann. Die Verbindung zwischen den Diamant-Abrichtkörpern und der Bindung wird
durch im Matrixpulver und/oder Infiltranten enthaltene Karbidbildner, insbesondere
Wolfram, durch chemische Reaktion während des Infiltrationsvorganges hergestellt.
Somit können die Verschleißfestigkeit der Bindung und die Bindungsfestigkeit, z. B.
durch die Wahl der entsprechenden Materialien, gesteigert und/oder den Erfordernissen
der Anwendung und der Standfestigkeit der Abrichtkörper angepasst werden.
[0025] Erfindungsgemäß kann als Klebstoff ein gegebenenfalls elektrisch leitfähiger Ein-
oder Zweikomponentenkleber mit langer Verarbeitungszeit verwendet werden, so dass
problemlos eine sorgfältige Vorfixierung der Abrichtkörper erfolgen kann.
[0026] Vorzugsweise können wenigstens einige Abrichtkörper zumindest teilweise senkrecht
zur Drehachse der Abrichtrolle ausgerichtet sein, es können aber auch wenigstens einige
Abrichtkörper zumindest teilweise geneigt zur Drehachse der Abrichtrolle ausgerichtet
sein und/oder wenigstens einige Abrichtkörper zumindest teilweise parallel zur Drehachse
der Abrichtrolle ausgerichtet sein, was bei konventionellen Abrichtrollen aufgrund
der Bindungsmechanismen nicht möglich war. Somit kann die Ausrichtung der Abrichtkörper
ganz speziell auf den jeweiligen Verwendungszweck abgestimmt werden.
[0027] Ferner können die Abrichtkörper zumindest teilweise sowohl stochachstisch verteilt
als auch geordnet oder in Kombination dieser Anordnungen eingesetzt sein.
[0028] Im Folgenden werden in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung
erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen
Abrichtrolle (noch nicht endbearbeitet),
- Fig. 2 bis 4
- das Detail "Z" des Gegenstandes nach Fig. 1 in verschiedenen Herstellphasen und
- Fig. 5 bis 7
- Detailansichten verschiedener Herstellphasen eines zweiten Ausführungsbeispieles einer
erfindungsgemäßen Abrichtrolle (noch nicht endbearbeitet).
[0029] In allen Figuren werden für gleiche bzw. gleichartige Bauteile übereinstimmende Bezugszeichen
verwendet.
[0030] Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abrichtrolle
1, die aus einem Grundkörper 2 besteht, der eine ringförmig umlaufende Nut 3 für den
Abrichtbelag 4 aufweist.
[0031] Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind in der Nut 3 Abrichtkörper 5, wie z.B. Diamanten
in Form von Naturdiamanten, synthetischen, poly- oder monokristallinen Diamanten,
angeordnet, die durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Klebstoff vorfixiert
sind.
[0032] Die Freiräume 6 zwischen den Abrichtkörpern 5 untereinander und zwischen den Abrichtkörpern
5 und den angrenzenden Wandungen 7 der Nut 3 sind mit einem schütt- oder fließfähigen
Matrixpulver 8 ausgefüllt. Oberseitig auf dem z.B. durch Rütteln, Schleudern oder
Vibrieren verdichteten Matrixpulver 8 liegt ein verflüssigbarer Infiltrant 9, insbesondere
als Lot in Form von Granulat, Pulver, Paste oder Stücken ausgebildet, auf. Dieser
wird aufgeschmolzen und füllt insbesondere auch aufgrund seiner Kapillarität die Zwischenräume
im Matrixpulver 8 auf (vgl. Fig. 3). Gleichzeitig werden Grundkörper 2 und Matrixpulver
8 miteinander stoffschlüssig verbunden und die Abrichtkörper 5 werden zusätzlich zur
chemischen Verbindung formschlüssig eingebunden. Nach Erstarren des Infiltranten 9
werden die Abrichtkörper 5 auf mechanische Weise durch Materialabtrag des Grundkörpers
2 freigelegt. Somit wird die Nut 3 durch Entfall eine Nutwandung 7 zu einer Aussparung
3a mit Aussparungswandung 7a und Aussparungsboden 10a reduziert.
[0033] Anschließend kann die Abrichtrolle 1 durch weiteren Materialabtrag vom Grundkörper
2 und/oder Abrichtbelag 4 in eine gewünschte, auf den speziellen Anwendungsfall abgestimmte
Form gebracht werden.
[0034] Die Fig. 5 bis 7 zeigen verschiedene Herstellphasen eines weiteren Ausführungsbeispieles
einer erfindungsgemäßen Abrichtrolle 1, bei der die Nut 3 einen vorgearbeiteten Profilradius
11 aufweist.
1. Verfahren zur Herstellung einer Abrichtrolle (1), bestehend aus einem scheibenförmigen
Grundkörper (2) und einem in einer Seitenfläche des Grundkörpers (2) vorgesehenen
ringförmig umlaufenden Nut (3) angeordneten, eine Vielzahl von Abrichtkörpern (5),
wie z. B. Diamanten oder dergleichen aufweisenden Abrichtbelag (4), mit folgenden
Verfahrensschritten:
- die Abrichtkörper (5) werden entlang der Nut (3) verteilt in diese eingesetzt oder
gestreut und mittels Klebstoff und/oder galvanischer Verfahren in ihrer Position fixiert,
- die Freiräume (6) zwischen den Abrichtkörpern (5) untereinander und zwischen den
Abrichtkörpern (5) und den angrenzenden Nutwandungen (7) werden mit einem schütt-
oder fließfähigen Matrixpulver (8) ausgefüllt,
- die Zwischenräume im Matrixpulver (8) werden mit einem flüssigen Infiltrant (9),
insbesondere Lot aufgefüllt, und
- der aus Abrichtkörpern (5), Matrixpulver (8) und erstarrtem Infiltrant (9) erzeugte
Abrichtbelag (4) wird zumindest teilweise durch Materialabtrag des Grundkörpers (2)
im Bereich der äußeren Nutwandung (7) und/oder des Nutgrundes und/oder der oberen
Seitenfläche des Grundkörpers (2) freigelegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrichtrolle (1) durch weiteren Materialabtrag von Grundkörper (2) und/oder Abrichtbelag
(4) in eine gewünschte Form gebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixpulver (8) vor Auffüllen mit dem Infiltrant (9), insbesondere durch Rütteln,
Klopfen, Schleudern und/oder Vibrieren verdichtet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Infiltrant (9) ein Standardlot, insbesondere ein nicht aktiviertes Kupferbasislot
verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixpulver und/oder der Infiltrant (9) eine die Verschleißfestigkeit des Abrichtbelages
und/oder der Bindung steigernde Beimischung, insbesondere Karbid-, Nitrid-, Oxid--
und/oder Keramikpulver oder - granulate enthält.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Klebstoff ein Ein- oder Zweikomponentenkleber, insbesondere mit langer Verarbeitungszeit
verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige Abrichtkörper (5) zumindest teilweise senkrecht zur Drehachse der
Abrichtrolle (1) ausgerichtet sind.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige Abrichtkörper (5) zumindest teilweise parallel zur Drehachse der
Abrichtrolle (1) ausgerichtet sind.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige Abrichtkörper (5) zumindest teilweise geneigt zur Drehachse der
Abrichtrolle (1) ausgerichtet sind.
10. Abrichtrolle (1), bestehend aus einem scheibenförmigen Grundkörper (2) und einem in
einer Seitenfläche des Grundkörpers vorgesehenen ringförmig umlaufenden Aussparung
(3a) angeordneten, eine Vielzahl von Abrichtkörpern (5), wie z. B. Diamanten oder
dergleichen aufweisenden Abrichtbelag (4), insbesondere nach einem der Verfahren der
Ansprüche 1 bis 9 hergestellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Abrichtkörper (5) zumindest teilweise direkt an einer Wandung (7a) der Aussparung
(3a) und/oder dem Boden (10a) der Aussparung (3a) anliegend angeordnet sind, die Freiräume
(6) zwischen den Abrichtkörpern (5) untereinander und zwischen den Abrichtkörpern
(5) und einer angrenzenden Wandung (7a) und/oder dem Boden (10a) mit einem schütt-
und/oder fließfähigen Matrixpulver (8) ausgefüllt sind und die Zwischenräume im Matrixpulver
(8) mit einem flüssigen Infiltrant (9), insbesondere Lot aufgefüllt sind.
11. Abrichtrolle (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Infiltrant (9) ein Standardlot, insbesondere ein nicht aktiviertes Kupferbasislot
ist.
12. Abrichtrolle (1) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Matrixpulver und/oder der Infiltrant (9) eine die Verschleißfestigkeit des Abrichtbelages
und/oder der Bindung steigernde Beimischung, insbesondere Karbid-, Nitrid-, Oxid-
und/oder Keramikpulver oder -granulate enthält.
13. Abrichtrolle (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige Abrichtkörper (5) zumindest teilweise senkrecht zur Drehachse der
Abrichtrolle (1) ausgerichtet sind.
14. Abrichtrolle (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige Abrichtkörper (5) zumindest teilweise parallel zur Drehachse der
Abrichtrolle (1) ausgerichtet sind.
15. Abrichtrolle (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige Abrichtkörper (5) zumindest teilweise geneigt zur Drehachse der
Abrichtrolle (1) ausgerichtet sind.