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BREVET D'INVENTION ------------------
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PERFECTIONNEMENTS AUX ROUES DE mEULAGE OU mEULES OOIi1PO;:ITES, ET A LEURS METHODES D'ETABLISSEMENT.
L'invention est relative aux roues de meulage ou meules, et concerne en particulier une roue de meulage ou meule destinée à être employée comme meule à découper, qui comporte une partie meulante annulaire externe formée de grains de diamant réunis par un liant organique, et un corps de support central interne formé d' une composition moulable, faisant prise à chaud, ainsi qu'une mé- thode de,fabrication de ces roues de meulage ou meules.
En établissant une roue de meulage ou meule de ce genre, on a constaté qu'une matière de liaison organique convenant pour les grains de diamant est constituée par une matière résinoide du type faisant prise à chaud, tel qu'un résinoide phénolique du genre connu dans le commerce sous la dénomination de bakélite.
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La disposition usuelle de pareilles roues ou meules comporte une partie formant jante périphérique composée de grains de diamant réunis par un liant résinoide, et un corps de support central intégralement uni à la jante abrasive, formé d'une composition de moulage résinoïde qui comprend essentiellement la masse de l'objet.
Ces matières composantes den zônes ou portions respectives de la roue ou meule peuvent être combinées et conformées en une roue de meulage ou meule par des moyens et des méthodes appropriée - Par exemple, la roue ou meule peut être établie conformément à la méthode (décrite dans le brevet des Etats-Unis 1.981.970 du 27 nover.bre 1934) qui implique le pressage à chaud d'un mélange de crains de diamant et d'un liant résinoide dans un moule,in situ avec un noyau résinoide préalablement formé, pour constituer une masse dense, dura. et la prise à chaud du résinoide.
On a constaté cependant que pareille construction présente certaines difficultés mécaniques lorsqu'elle est appliquée à la fabrica- tion de roues ou meules à découper de faible épaisseur, lesquelles difficultés, qui résultent des faibles dimensions ou minceur de l'objet en même temps que des coefficients de dilatation différents et des contractions inégales des matières traitées des zônes interne et externe du corps, et des caractéristiques différentes de maturation, possédées par chacune des compositions résinoldes uti- lisées, se traduisent par un article ou objet final gauchi.
Conformément, c'est un objet de l'invention de surmonter ces difficultés et de procurer une roue de meulage ou meule composite de ce genre, non gauchie dans une mesure notable ou désavantageuse appès la fabrication et qui peut être produite économiquement et facilement.
Un autre objet de l'invention est de prévoir une roue ou meule abrasive en diamants, d'une structure composite, comportant un cer- tain nombre de zones, ainsi qu'une méthode de fabrication de pareils objets, dans lesquels les contractions et les coefficients de di- latation des différentes sonos peuvent être rendus sensiblement égaux, et de procurer une structure de roue ou meule présentant
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La description qui suit, en référence au dessin annexé fera bien comprendre comment ces objets peuvent âtre pratiquement réalisés.
En se référant au dessin qui illustre une réalisation de l'invention, et dans ¯lequel les mêmes références désignent des parties analogues:
Fig.l est une vue en plan d'une roue de meulage ou meule comportant application de l'invention;
Fig.2 est une vue en coupe transversale, à échelle agrandie, obtenue suivant la ligne 2-2 de la fig.l.
Conformément à l'invention la roue de meulage ou meule composite, du penre défini, comporte un corps annulaire abrasif, périphérique, formé de grains de diamant réunis par un résinoide, et une z8ne interne ou un corps de support central formé d'une composition résinoide, intégralement uni avec la partie périphérique, dans lequel est incorporée une matière granulaire inerte appropri- ée, dans une mesure telle que les contractions relatives entre les zones interne et externe se trouvent sensiblement égalisées.
Ceci veut dire que les ingrédients des zônes interne et externe sont sélectionnés et proportionnés de telle façon, et de préférence avec des pourcentages en volume égaux dans les deux zones, qu'ils puissent être transformés en un corps unitaire ayant sensiblement la même structure et la même contraction dans toute son étendue.
En se référant au dessin, qui représente une réalisation spécifique de l'invention, on y a illustré une roue de meulage ou meule comportant une partie meulante externe, ou jante 10, composée
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du rn.ttUlof.i do din-mn-ut. r-<fiiui:iv pr4r un r6nj f1()l'dG, ot l1nn 'port j on centrale 12 constituée par une composition résinoïde parsemée d' une matière inerte granulaire. Une ouverture centrale 13 est prévue dans la portion 12 pour le montage subséquent de la roue ou meule complète sur un arbre.
Bien que diverses matières résinoïdes peuvent être choisies pour unir les grains de diamant dans la portion périphérique ou jante externe de la roue ou meule, et pour en confectionner la portion centrale et unir la, matière granulaire incorporée dans cette dernière portion, on utilise de préférence
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un résinoide faisant prise à chaud, ayant une faculté potentielle de réaction, fusible, du type phénolique, tel que celui connu usu- ellement dans l'art sous le nom de bakélite, et obtenu sous forme d'un produit de condensation formé par la réaction du phénol et de la formaldéhyde, ou par celle de leurs homologues.
Pour la ma- tière granulaire inerte tie la portion centrale, on peut utiliser toutes substances minérales ou non minérales dont les dimensions ne se modifient pas sensiblement dans les conditions de température employées durant le pressage à chaud; par exemple, on peut employer des matières granulaires telles que du carbure de silicium, de l'alumine cristalline ou du sable de quartz.
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Une airaatérîrtîque essentielle de l'inveritior- dans le fait que les pourcentages en volume de liant et de crains dans les
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doux zônel3 ue la roue ou seule sont suffisamment k:8J:.tlabl±:u pour empêcher une différence appréciable dans les contractions des deux zones. Ceci veut dire que si la zône externe contient 50% en volume de grains de diamant et 50% en volume de liant, or. utilisera 50% en volume de liant et 50% en volume de remplissage granulaire dans la zone interne. Ceci assure des contractions identiques.
Des modifications ou des variations raisonnables da@@ ces rropor- tions sont naturelleent permises.
A titre d'exemple spécifique d'une composition appropriée pour confectionner une roue de meulage ou meule satisfaisante, présentant une contraction sensiblement égale dans toute son étendue, on peut utiliser les ingrédients ci-après dans les proportions suivantes:
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<tb>
<tb> Zône <SEP> externe
<tb> ------------- <SEP> Volume <SEP> %
<tb> Grains <SEP> de <SEP> diamant <SEP> ( <SEP> grosseur <SEP> de <SEP> Granules
<tb> correspondant <SEP> eu <SEP> tamis <SEP> de <SEP> 100 <SEP> mailles) <SEP> 50
<tb> Liant, <SEP> résinoïde <SEP> (résinoide <SEP> phénolique) <SEP> 50
<tb> Zone <SEP> interne
<tb>
<tb> carbure <SEP> de <SEP> silicium <SEP> ('grosseur, <SEP> de <SEP> granules <SEP> correspondant <SEP> au <SEP> tamis <SEP> de <SEP> 100 <SEP> 50
<tb> mailles)
<tb> Liant <SEP> résinoide <SEP> (résinoide <SEP> phénolique)
<SEP> 50
<tb>
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Il est naturellement évident que des dimensions de grains différentes pour les diamants et le remplissage granulaire peuvent être employées et que les différente types de résinoïdespeuvent être utilisés conformément, ainsi qu'il est bien connu dans le métier.
La densité et la structure du produit sont déterminées par lnature des ingrédients employés, de même que par leurs proportions relatives. Toutefois, on préfère constituer une structure de roue dans laquelle les matières des deux portions sont formées en une masse dense, pratiquement pleine, c'est à dire une masse ayant une porosité pratiquement nulle.
Les matières des deux portions ou z8nes sont mélangées séparément et à sec, jusqu'au moment où les grains respectifs de diamant et de remplissage ont été chacun complètement incorporés dans le liant résinoide particulier employé conjointement, qui est à l'état de poudre ou de fine division.
Dans la pratique suivie antérieurement (dans le brevet des Etats Unis 1.981.970) le support central ou zône interne de la
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rouo ont tout d'aborél for-n 1 1)n,r pre rad. 01 l c1rms un moule oyljnrh'iqU8 de la dimension désirée pour le centre de la roue, ce qui donne un corps ayant une structure compacte et raisonnablement dense.
Ainsi par cette méthode, le mélange résinoide sec,tel que préparé plus haut, et comprenant y incorporé le remplissage granulaire, est moulé dans une opération préliminaire pour confectionner un support central résistant. Durant cette opération on prendra soin d'em- pêcher- le liant résinoide de réagir complètement en sorte de ne pas être transformé ou amené à l'état infusible. Ce corps préala- blement formé, 12, est alors placé dans une cavité de moule de la dimension requise pour former la roue complète, et un noyau de fer est introduit dans le trou central 13 pour empêcher la déformation lorsque l'objet est soumis à la pression de moulage.
Le mélange sec'de diamants et de résinoide est alors placé dans le moule et mis en place par pression, à l'aide d'un instru- ment ou dispositif à main approprié, autour de la périphérie exter- ne du centre plein, après quoi toute la masse de la roue est soumise à la chaleur et à la pression conformément à la pratique
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du "pressage à chaud" usuel employée dans le métier, de sorte que les diverses sections sont moulées ensemble et transformées en une structure intégrale, dure, de la densité voulue. Un processus tel que celui du brevet antérieur précité peut également être utilisé.
Il est également possible d'établir une roue ou meule par la méthode ci-après, dans laquelle un anneau de métal mince, ou une bande annulaire métallique mince, est placé dans le moule autour et à distance de l'arbre, le diamètre et la hauteur de cette bande étant les mêmes que les dimensions correspondantes du support central dans la roue ou meule finie. Le corps de support central de la roue est alors établi en remplissant l'espace du moule, entre l'anneau et l'arbre, avec la composition de moulage résinoïde qui comprend la matière granulaire inerte. Le mélange est alors damné ou serré en place. Ensuite l'anneau est enlevé du moule et le restant de la cavité du moule est rempli de la quantité convenable de mélange de diamants et de résinoide pour former une portion périphérique ayant les qualités ou propriétés abrasives désirées.
La matière de la roue est alors soumise à la chaleur et à la pression grâce à quoi la matière est moulée en un corps unitaire intégral, dans lequel le liant résinoide dans les deux portions est transformé et amené à sa condition finale infusible.
On remarquera que cette invention s'applique à une structu- re de roue composite dans laquelle la portion centrale non abrasi- ve se contracte soit plus soit moins que la portion périphérique diamantifère durant le refroidissement du liant dans chacune des portions respectives après qu'il a été transformé par la chaleur.
Si la composition de la zône centrale contenait des Entières qui servaient à prévenir sa contraction autant que se contracte le mélange de diluants et de résinoïde de la jante, la contraction plus importante de cette jante placerait la portion centrale sous compression et provoquerait le gauchissement ou bombement de cette portion centrale. D'une manière similaire , si la portion centrale se contractait plus que la jante externe, cette jante serait ou bien placée sous tension radiale pour produire le gauchissement du centre, ou bien les deux zônes pourraient même se séparer en rai-
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son de tensions internes excessives.
De ce fait, il est désirable lorsqu'on fabrique des roues ou meules comportant plusieurs zones-, de ce type, que les deux sections soient constituées de manière que la contraction différentielle entre-elles se trouve égalisée ou compensée, de sorte que lorsque le résinoide chauffé de chacune des zônes de l'objet moulé se contracte durant le refroidissement, les deux zônes se comporteront de même et se contracteront également du fait qu'elles auront les mêmes coéfficients de contraction.
Cette condition, comme il est indiqué plus haut, est satisfaite en amenant les liants résinoides à avoir, sensiblement les marnes pourcentages en volume dans les deux zônes. Ceci veut dire que chaque liant occupera le môme pourcentage par unité de volume dans chacune des zônes. Pour la facilité de fabrication il est également désirable que les dimensions des grains de diamant et du remplissage granulaire dans les zônes respectives soient sensiblement les mêmes. Il est important toutefois, s'il faut tenir compte de la résistance, que les grains de la matière inerte granulaire de la zône interne soient de faibles dimensions, que les grains de diamant employés dans la portion périphérique ou jante soient où non de petites dimensions.
Néanmoins, chacune des zones doit comporter le même volume total de matières solides par unité de volume. Egalement, si les résinoides différent dans leurs coéfficients de contraction, on en tiendra compte en déterminant les pourcentages en volume de ces matières. Ainsi, l'objet principal de l'invention est réalisé en sélectionnant et en proportionnant les ingrédients de telle façon que les coefficients de contraction des deux zônes dans l'objet terminé soient en substance les mêmes'
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PATENT ------------------
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IMPROVEMENTS TO MOLDING WHEELS OR OOIi1PO;: ITES, AND THEIR METHODS OF ESTABLISHMENT.
The invention relates to grinding wheels or grinding wheels, and relates in particular to a grinding wheel or grinding wheel intended to be used as a cutting wheel, which comprises an outer annular grinding part formed of diamond grains joined by an organic binder, and an internal central support body formed from a moldable, heat-setting composition, as well as a method of making such grinding wheels or grinding wheels.
In establishing such a grinding wheel or grinding wheel, it has been found that an organic bonding material suitable for diamond grains is a hot-setting type resinoid material, such as a phenolic resinoid of the known kind. commercially under the name Bakelite.
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The usual arrangement of such wheels or grinding wheels comprises a peripheral rim part composed of diamond grains joined together by a resinoid binder, and a central support body integrally united to the abrasive rim, formed of a resinoid molding composition which essentially comprises the mass of the object.
These component materials of respective areas or portions of the wheel or grinding wheel can be combined and shaped into a grinding wheel or grinding wheel by suitable means and methods - For example, the wheel or grinding wheel can be established according to the method (described in U.S. Patent 1,981,970 dated Nov. 27, 1934) which involves the hot pressing of a mixture of diamond chips and a resinoid binder in a mold, in situ with a previously formed resinoid core, to constitute a dense mass, dura. and hot setting of the resinoid.
However, it has been observed that such a construction presents certain mechanical difficulties when it is applied to the manufacture of thin cutting wheels or grinding wheels, which difficulties, which result from the small dimensions or thinness of the object at the same time as Different coefficients of expansion and unequal contractions of the processed materials of the internal and external areas of the body, and different maturation characteristics possessed by each of the resin compositions used, result in a warped final article or object.
Accordingly, it is an object of the invention to overcome these difficulties and to provide such a grinding wheel or composite grinding wheel which is not significantly warped or disadvantageous in manufacture and which can be produced economically and easily.
Another object of the invention is to provide an abrasive diamond wheel or grinding wheel, of a composite structure, comprising a certain number of zones, as well as a method of manufacturing such objects, in which the contractions and the expansion coefficients of the different sonos can be made substantially equal, and provide a wheel or grinding wheel structure having
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The following description, with reference to the accompanying drawing, will make it clear how these objects can be practically achieved.
With reference to the drawing which illustrates one embodiment of the invention, and in which the same references designate similar parts:
Fig.l is a plan view of a grinding wheel or grinding wheel comprising application of the invention;
Fig.2 is a cross-sectional view, on an enlarged scale, obtained along the line 2-2 of Fig.l.
In accordance with the invention, the grinding wheel or composite grinding wheel, of the defined penre, comprises an abrasive, peripheral annular body formed of diamond grains joined by a resinoid, and an internal z8ne or a central support body formed of a composition resinoid, integrally united with the peripheral part, in which is incorporated a suitable inert granular material, to such an extent that the relative contractions between the inner and outer zones are found to be substantially equalized.
This means that the ingredients of the inner and outer zones are selected and proportioned in such a way, and preferably with equal volume percentages in the two zones, that they can be made into a unitary body having substantially the same structure and size. same contraction in all its extent.
Referring to the drawing, which represents a specific embodiment of the invention, there is illustrated a grinding wheel or grinding wheel comprising an external grinding part, or rim 10, made up of
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du rn.ttUlof.i do din-mn-ut. r- <fiiui: iv pr4r un r6nj f1 () l'dG, ot l1nn 'port j on central 12 constituted by a resinoid composition sprinkled with a granular inert material. A central opening 13 is provided in the portion 12 for the subsequent mounting of the complete wheel or grinding wheel on a shaft.
Although various resinoid materials can be chosen to unite the diamond grains in the peripheral portion or outer rim of the wheel or grinding wheel, and to make the central portion thereof and unite the granular material incorporated in the latter portion, it is preferably used
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a hot-setting resinoid having a potential reactive capacity, fusible, of the phenolic type, such as that commonly known in the art under the name of bakelite, and obtained in the form of a condensation product formed by reaction of phenol and formaldehyde, or by that of their counterparts.
For the inert granular material in the central portion, it is possible to use any mineral or non-mineral substance, the dimensions of which do not change appreciably under the temperature conditions employed during hot pressing; for example, granular materials such as silicon carbide, crystalline alumina or quartz sand can be employed.
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An essential feature of the invention is that the percentages by volume of binder and fear in the
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soft zônel3 ue the wheel or alone are sufficiently k: 8J: .tlabl ±: u to prevent an appreciable difference in the contractions of the two zones. This means that if the outer zone contains 50% by volume of diamond grains and 50% by volume of binder, gold. will use 50% by volume binder and 50% by volume granular fill in the internal area. This ensures identical contractions.
Reasonable modifications or variations in these proportions are of course permitted.
As a specific example of a composition suitable for making a satisfactory grinding wheel or grinding wheel, exhibiting substantially equal contraction throughout its extent, the following ingredients can be used in the following proportions:
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<tb>
<tb> External <SEP> zone
<tb> ------------- <SEP> Volume <SEP>%
<tb> Grains <SEP> of <SEP> diamond <SEP> (<SEP> size <SEP> of <SEP> Granules
<tb> corresponding <SEP> eu <SEP> sieve <SEP> of <SEP> 100 <SEP> meshes) <SEP> 50
<tb> Binder, <SEP> resinoid <SEP> (phenolic resinoid <SEP>) <SEP> 50
<tb> Internal <SEP> zone
<tb>
<tb> carbide <SEP> of <SEP> silicon <SEP> ('size, <SEP> of <SEP> granules <SEP> corresponding <SEP> to <SEP> sieve <SEP> of <SEP> 100 <SEP> 50
<tb> stitches)
<tb> Binder <SEP> resinoid <SEP> (phenolic resinoid <SEP>)
<SEP> 50
<tb>
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It is of course evident that different grain sizes for diamonds and granular fill can be employed and that different types of resinoids can be used accordingly, as is well known in the art.
The density and structure of the product are determined by the nature of the ingredients employed, as well as their relative proportions. However, it is preferred to constitute a wheel structure in which the materials of the two portions are formed into a dense, practically solid mass, that is to say a mass having practically zero porosity.
The materials of the two portions or z8nes are mixed separately and dry, until such time as the respective diamond and filler grains have each been completely incorporated into the particular resin binder employed together, which is in powder or state form. fine division.
In the practice followed previously (in United States patent 1,981,970) the central support or internal area of the
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rouo have everything first for-n 1 1) n, r pre rad. 01 l c1rms an oyljnrh'iqU8 mold of the desired size for the center of the wheel, resulting in a body having a compact and reasonably dense structure.
Thus by this method, the dry resin mixture, as prepared above, and including incorporated therein the granular filling, is molded in a preliminary operation to make a strong central support. During this operation, care will be taken to prevent the resin binder from reacting completely so as not to be transformed or brought to the infusible state. This pre-formed body, 12, is then placed in a mold cavity of the size required to form the complete wheel, and an iron core is inserted into the central hole 13 to prevent deformation when the object is subjected to pressure. molding pressure.
The dry mixture of diamonds and resinoid is then placed in the mold and placed by pressure, using a suitable instrument or hand device, around the outer periphery of the solid center, after which the entire mass of the wheel is subjected to heat and pressure according to practice
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the usual "hot pressing" employed in the art, so that the various sections are molded together and formed into an integral, hard structure of the desired density. A process such as that of the aforementioned earlier patent can also be used.
It is also possible to establish a wheel or grinding wheel by the following method, in which a thin metal ring, or a thin metal annular strip, is placed in the mold around and away from the shaft, the diameter and the height of this strip being the same as the corresponding dimensions of the central support in the finished wheel or grinding wheel. The central support body of the wheel is then established by filling the mold space, between the ring and the shaft, with the resinoid molding composition which comprises the inert granular material. The mixture is then damned or clamped in place. Then the ring is removed from the mold and the remainder of the mold cavity is filled with the appropriate amount of diamond and resin mixture to form a peripheral portion having the desired abrasive qualities or properties.
The material of the wheel is then subjected to heat and pressure whereby the material is molded into an integral unitary body, in which the resinoid binder in the two portions is transformed and brought to its final infusible condition.
It will be appreciated that this invention applies to a composite wheel structure in which the non-abrasive central portion contracts either more or less than the diamond-bearing peripheral portion during the cooling of the binder in each of the respective portions after it has cooled. has been transformed by heat.
If the composition of the central zone contained integers which served to prevent its contraction as much as the mixture of thinners and resinoid of the rim contracts, the greater contraction of this rim would place the central portion under compression and cause warping or bulging. of this central portion. In a similar fashion, if the central portion contracted more than the outer rim, this rim would either be placed under radial tension to produce the warpage of the center, or the two zones could even separate in reason.
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sound of excessive internal tensions.
Therefore, it is desirable when fabricating wheels or grinding wheels having several zones, of this type, that the two sections be so constructed that the differential contraction between them is equalized or compensated, so that when the The heated resinoid of each of the areas of the molded object contracts during cooling, the two areas will behave the same and will also contract because they have the same contraction coefficients.
This condition, as indicated above, is satisfied by causing the resin binders to have substantially the marls percentages by volume in the two zones. This means that each binder will occupy the same percentage per unit volume in each of the zones. For ease of manufacture it is also desirable that the dimensions of the diamond grains and the granular fill in the respective areas be substantially the same. It is important however, if the resistance must be taken into account, that the grains of the inert granular material of the internal zone are of small dimensions, that the diamond grains used in the peripheral portion or rim are or not of small dimensions .
However, each of the zones should have the same total volume of solids per unit volume. Also, if the resinoids differ in their contraction coefficients, this will be taken into account when determining the volume percentages of these materials. Thus, the main object of the invention is achieved by selecting and proportioning the ingredients in such a way that the contraction coefficients of the two zones in the finished object are substantially the same.