DE719100C - Verfahren und Vorrichtung zum Schleifen von Flaechen an Diamanten - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Schleifen von Flächen an Diamanten Das Schleifen von Diamauten wind allgemein so ausgehührt, daß der Diamant in einem entsprechend geformten Halter mit einem bestimmten Druck auf eine mit hoher Unidrehungszahl laufende Schleifscheibe gepreßt wird.. Die Schleifscheibe besteht dabei in den meisten Fällen aus einem feinporigen Grauguß, die mit einer Diamantölmischung bestrichen ist. Man stellte sich dabei vor, daß die Damantkörner in den feinan Poren der Schleifscheibe testgehalten werden und daß diese Diamantkäiner bei der raschen Umdrehung der Scheibe an den angepreßten zu schleifenden Diamanten eine mechanische Abtragung hervorrufen.
• Diese Arbeitsweise bereitete bei zahlreichen Diamanten erhebliche Schwierigkeiten, weil der mechanische Abschliff von dem kristallographischen Zustand des Diamanten abhängig ist. Es gibt Diamanten, die derartige Verwachsungserscheinungen zeigen, daß sie auf diese Wise so gut wie nicht schleifbar sind. Bei anderen Diamanten wiederum sind einzelne Flächen kristallographisch so ausgerichtet, daß sie ebenfalls einen sehr hohen Widerstand gegen das mechanische Abschleifen unter den geschilderten Bedingungen zeigen. Der Schleifer mußte daher über ein sehr hohes 'Maß an Erfahrungen verfügen, um an einem Diamanten die Flächen zu erkennen, die sich leicht schleifen lassen, wenn es sich darum handelt, für Industriediamanten nur einzelne Flächen anzuschleifen. Bei der Herstelltung von Schmuckdiamanten, die allseitig geschliffen werden, mußte ein sehr hoher Zeitaufwand für das Schleifen der besonders schwer bearbeitbaren Flächen in Kauf genommen werden.
• Durch eingehende Untersuchuhgen konnte nun erkannt werden, daß bei dem in üblicher Weise ausgeführten SchleIfvoxgang außer der mechanischen Abtragung auch, wenn - auch nur in kleinem Umfange, eine chemische Abtragung durch Verbrennwig des Diamanten mit Luftsauerstoff an der Berührungsfläche zwischen zu schleifiendem Diamant und Schleifscheibe, wo die größte Reibungswärme auftritt, zu beobachten ist.
• Auf der Erkenn. der Mitwirkung eine... chemischen Abtragung auch bei' dem normalen Schleifvorgang beruht der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung. Bei dem üblichen Schleifvorgang genügt die Konzentration des Sauerstoffes in der umgebenden Luft nicht, um eine chemische Abtragung in nennenswertem Umfange eintreten zu lassen. Es hat sich nun gezeigt, -daß diese chemische Abtragung stark gesteigert werden kann, wenn .der Schleifvorgang nicht in Luft, sondern in stärker ,als Luft oxydierend wirkenden Gasen vorgenommen wird. Als solche stärker oxydierend wirkenden Gase kommt beispielsweise mit Sauerstoff angereicherte Luft oder auch reiner Sauerstoff in Betracht. Aber auch andere Gase, die leicht aktiven Sauerstoff abspalten, wie z. B. Ozon oder Stickoxydul, können angewendet werden.
• Das Verfahren kann so ausgeübt werden, daß das stärker als Luft oxydierend wirkende Gas mit Hilfe eines Röhrchens in die Nähe des zu schleifenden Diamanten geleitet wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß durch die große Umdrehungsgeschwindigkeit der Schleifscheibe eine so rasche Verdünnung des oxydierend wirkenden Gases durch Luft eintritt, daß die Wirkung zwar feststellbar, aber doch für technische Zwecke nur verhältnismäßig gering bleibt. Uni 'die Konzentration des oxydierenden Gases so hoch wie möglich zu wählen, verfährt man daher zweckmäßig so, daß die Schleifscheibe in einem Gehäuse, das gasdicht geschlossen werden kann, eingesetzt wird. In dieses Gehäuse wird nun das oxydierend wirkende Gas eingeleitet bzw. durchgeleitet. Eine besonders große Beschleunigung tritt 'dann ein, wenn das oxydierend wirkende Gas unter einem Überdruck von einigen Atmosphären in das Gehäuse eingeführt wird. Da der chemische Vorgang in einer Verbrennung 'des Diamanten an der zu schleifenden Fläche, an der infolge der Reibungswärme die höchste Temperatur herrscht, eintritt, bleiben die übrigen. Flächen des Diamanten von dem oxydierend wirkenden Gas unangegriffen, weil ihre Temperatur infolge der schlechten Wärmeleitfähigkeit des Diamanten zur Einleitung des Verbrennungsvorganges nicht hoch genug liegt. Andererseits kann man jedoch den Verbrennungsvorgang an der zu schleifenden Fläche dadurch begünstigen, daß die Schleifscheibe zusätzlich geheizt wird, z. B. durch Einbau- von elektrischen stromdurchflossenen Heizkörpern. Die Temperatur muß jedoch so gewählt werden, daß die nicht mit des Schleifscheibe in Berührung stehenden Teile des Diamanten kalt genug bleiben, um vom. dem oxydierend wirkenden Gas unangegruffen zu ble'i'ben. Zweckmäßig soll die . Temperatur 'der Schleifscbeibe nicht über 5oo° liegen.
• Es ist zwar bereits bekannt, das Schleifen von Metallen unter Zuführung von Sauerstoff zu bewirken, jedoch handelte es sich hierbei nicht uni eine Beeinflussung und insbesondere Beschleunigung .des Schleifvorganges, sondern nur 'darum, -die beiseitegedrückten Metallmassen 'des Schleifgrates zu verbrennen. Beim flächenhaften Anschleifen von Diamanten entsteht nun aber, wie bekannt, kein besonders zu entfernender Grat, weshalb man das Schleifen von Diamanten bisher auch ausschließlich auf rein mechanischem Wege unter Verwendung von Diamantpulver bewirkte. Bekannt - ist ferner auch schon 'die zur Bearbeitung von Metallen 'dienenden Werkzeuge zu erhitzen, um den Werkstoff weicher und damit leichter verformbar zu machen. Gemäß der Erfindung hat die zusätzliche Erhitzung der Schleifscheibe jedoch, da Diamanten auch bei der Erhitzung ihre Härte nicht ändern, einen ganz anderen Zweck, nämlich, den zur Diamantbearbeitung mit herangezogenen, durch den zugeführten Sauerstoff bewirkten chemi'sch'en Verbrennungsvorgang zu unterstützen.
• Durch das vorstehend beschriebene Verfahren werden die bisher bestehenden Schwierigkeiten im Anschleifen von Flächen an Diamanten völlig behoben. Bei dem chemischen Angriff wirkt sich die kristallographische Struktur des Diamanten nicht in der Art störend aus, wie es bei der mechanischen Bearbeitung der Fall ist. Dadurch, daß neben der mechanischen Abtragung der chemischen Einwirkung ein größerer Anteil bei dem Verfahren gemäß der Erfindung übertragen wird, lassen sich beliebige Flächen auch an stark verwachsenen Diamanten in Arbeitszeiten herstellen, die wesentlich kürzer sind, als sie bei den bisher üblichen Schleifverfahren, bei denen überwiegend mechanisch abgetragen wurde, angewendet werden mußten.
• Die Vorrichtung zum Schleifen der Diamanten kann dabei in üblicher Weise so gestaltet sein, 'daß der Diamant in einem geeigneten Halter eingespannt ruht, während die Schleifscheibe selbst in Umdrehung versetzt wird. Es,kann aber auch, wenn in. an sich bekannter Weise eine in Form eines Ringes ausgebildete Schleifscheibe verwendet wird, der Diamant um die Achse des Ringes gedreht und an diesen angepreßt werden. Eine Vorrichtung dieser Art ist auf der Zeichnung schematisch kn Schnitt dargestellt: Innerhalb eines mit einem Abschlußdeckel t versehenen geschlossenen Gehäuses z, das mit einem Gaseinlaßstutzen 3 und einem Gasauslaßstutzeu ¢ versehen ist, befindet sich ein Schleifring 5, dessen Innenfläche mit Diamantpulver und Öl, bestrichen ist. Dieser trägt eine Heizdralitwicklvng 6 und ist zweckmäßig in der Höhe verstellbar. Axial. zu diesem Ring 5 ist in der Gehäusewandung eine vorn einem- nicht dargestellten Motor in Umdrehung versetzte Welle 7 drehbar gelagert, an der eine Tragscheibe 8 für einen Diannainthalter und außerdem ein diametral zu diesem angeordnetes Gegengewicht 9 befestigt ist. Der Diamanthalter besteht aus einem Stab i o, der' in einen Führungsblock i i der Tragscheibe 8 radial verstellbar eingesetzt ist. Am vorderen Ende des Stabes Io ist der zu schleifende Diamant 12 hart eingelötet. Zwischen einer am rückwärtigen Ende des Stabes Io verstellbar befestigten Schraubenmutter 13 und dem Führungsblock i i ist eine Feder 14 eingespannt zum teilweisen Ausgleich dies bei dein Umdrehung der Welle auftretenden Fliehkraftdruckes, so daß der Diamant 12 Mit nicht zu hartem Druck an :den Schleifring 5 angepreßt wird.
• Bei fest gelagertem Schleifring 5 kann die Tragscheibe 8 oder die Welle 7 in der Höhe verstellbar eingerichtet werden. Es können aber auch sowohl der Schleifring als auch -die Tragscheibe bzw. die Welle 7 in der Höhe verstellbar eingerichtet werden. Die nachgiebige Lagerung ,des Diamanten und die Beheizung des Ringes 5 können auch in anderer Weise ausgeführt wenden. Wenngleich es im allgemeinen genügt, nur den Diamanten in Umdrehung zu setzen, kann es -gegebenenfalls aber auch vartellhaft sein, den Schleifring zusätzlich finit abweichender Geschwindigkeit in gleicher Richtung oder auch in entgegengesetzter Richtung zu drehen.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Schleifen von Flächen an Diamanten, dadurch gekenuzeich;net, daß der Schleifvorgang in einer Atmosphäre von Sauerstoff oder mit Sauerstoff angereicherter Luft -oder anderen stärker als Luft oxydierend wirkenden Gasen. vorgenommen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch ,gekennzeichnet, daß der Sauerstoff oder ,die mit Sauerstoff angereicherte Luft oder .die stärker als. Luft oxydierend wirkenden Gase unter einem. i Atm. übersteigenden Druck angewendet werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifscheibe zusätzlich auf Temperaturen bis zu 5oo° erhitzt wird. q.
4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i biss 3 unter Verwendung einer ringförmigen Schleifscheibe, gekennzeichnet durch ein mit einem Gaseintritts- und einem Gasaustrittsstutzen versehenes Gehäuse (2), das außer der ringförmigen Schleifscheibe (5) eine axial zu ,dieser drehbar gelagerte Welle (7) enthält, an dar der zu schleifende Diamant (12) derart beweglich befestigt ist, daß er bei der Umdrehung der Welle (7) durch Fliehkraftwirkung an die Scheibe (5) angepreßt wird.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch q., gekennzeichnet durch eine an diel Welle (7) befestigte Scheibe (8), einen in einem Führungsblock (i i) derselben radial beweglich gelagerten,federbeeinflußten Diaraanthalter (i o) und ein diametral zum Diamanthalter auf der Scheibe (8) angebrachtes Gegengewicht (9)-
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch q. und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Schleifscheibe (5) mit einer Heizdrahtwicklung (6) bekleidet ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch q. bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförznige Schleifscheibe (5) und die Tragscheibe (8) für den Diamanthalter (io) bzw. die Welle (7) der Tragscheibe (8) relativ zueinander in Höhenrichtung verstellbar sind.