Muelas abrasivas con característica de visión de la pieza de trabajo.

Una muela abrasiva (110, 310, 410, etc.) para rotación operacional alrededor de su eje (116,

316, 416, etc.) a finde retirar material de una pieza de trabajo, comprendiendo dicha muela abrasiva:

una abertura de montaje (111);

una matriz que contiene granos abrasivos;

una periferia que define un cilindro nocional durante la rotación operacional;

al menos un hueco (112, 312, 412, etc., 322, 622, 722, etc.) que se extiende axialmente a través de la matriz, endonde, durante la rotación operacional, el hueco define una ventana nocional a través de la cual puede verse lapieza de trabajo;

siendo la muela sustancialmente monolítica; y

teniendo la muela una flexibilidad en el rango de aproximadamente 1-5 mm en la dirección axial en respuesta a unacarga axial aplicada de 20 N.

Muelas abrasivas con característica de visión de la pieza de trabajo.

Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud provisional US número de serie 60/254, 478, presentada el 9 de diciembre de 2000.

Esta invención se refiere al campo de las muelas abrasivas o rectificadoras y, en particular, esta invención se refiere a muelas rectificadoras que facilitan la observación de una pieza de trabajo durante su rectificado.

Las muelas abrasivas (es decir, rectificadoras) se utilizan ampliamente en máquinas rectificadoras convencionales y en rectificadoras angulares manuales. Cuando se utiliza en estas máquinas, la muela se mantiene sujeta por su centro y es hecha girar a una velocidad relativamente alta mientras es presionada contra el trabajo (es decir, la pieza de trabajo) . La superficie abrasiva de la muela rectificadora desgasta la superficie del trabajo por la acción de corte colectiva de granos abrasivos de la muela rectificadora.

Las muelas rectificadoras se utilizan en operaciones tanto de rectificado de desbaste como de rectificado de precisión. El rectificado de desbaste se utiliza para realizar una rápida retirada de material sin ninguna preocupación particular por el acabado y quemado de la superficie. Ejemplos de rectificado de desbaste incluyen una rápida retirada de impurezas de tochos, la preparación de costuras de soldadura y el corte de supresión de acero. El rectificado de precisión se ocupa de controlar la cantidad de material retirado para conseguir tolerancias dimensionales deseadas y/o un acabado superficial deseado. Ejemplos de rectificado de precisión incluyen la retirada de cantidades precisas de material, el afilado, el perfilado y operaciones de acabado general de superficies, tal como el pulido, y el igualado (es decir, el alisado de cordones de soldadura) .

Las muelas rectificadoras frontales convencionales o las muelas rectificadoras superficiales convencionales, en las que se aplica la cara generalmente planar de la muela rectificadora a la pieza de trabajo, pueden utilizarse tanto para rectificado de desbaste como para rectificado de precisión, utilizando una rectificadora superficial convencional o una rectificadora angular con la cara planar orientada en un ángulo de hasta aproximadamente 6 grados con relación a la pieza de trabajo. Un ejemplo de una operación de rectificado superficial es el rectificado de una cubierta de fuego de un bloque motor bimetálico, tal como se revela en la patente US No. 5, 951, 378. Las muelas rectificadoras frontales convencionales o las muelas rectificadoras superficiales convencionales se fabrican a menudo moldeando una mezcla de partículas abrasivas y aglomerante, con o sin refuerzos de fibras, para formar una muela abrasiva monolítica rígida aglomerada. Un ejemplo de abrasivo aglomerado adecuado incluye grano de alúmina en una matriz aglomerante de resina. Otros ejemplos de abrasivos aglomerados incluyen grano de diamante, CBN, alúmina o carburo de silicio en un aglomerante vitrificado o metálico. En las operaciones de rectificado frontal o superficial se utilizan comúnmente diversas formas de muela clasificadas por ANSI (American National Standards Institute) . Estos tipos de muela incluyen muelas rectas (Tipo 1 ANSI) , muelas cilíndricas (Tipo 2) , muelas embutidas (Tipos 5 y 7) , muelas de copa recta y abocinada (Tipos 10 y 11) , muelas de plato y cazuela (Tipos 12 y 13) , muelas rebajadas y/o embutidas (Tipos 20 a 26) y muelas de centro hundido (Tipos 27, 27A y 28) . Variaciones de las muelas anteriores, tales como las muelas de Tipo 29 ANSI, pueden ser adecuadas también para rectificado frontal o superficial.

Un inconveniente asociado con las muelas rectificadoras frontales o rectificadoras superficiales convencionales es que el operador no puede ver la superficie de la pieza que se está rectificando durante la operación real; el operador solamente puede ver material que no está cubierto por la muela. A menudo, es difícil realizar una operación precisa sin inspeccionar repetidamente el trabajo en progreso para alcanzar más exactamente una aproximación al resultado deseado. Las herramientas manuales, tales como las rectificadoras angulares, no pueden ser reaplicadas con precisión, por lo que una inspección repetida no es una buena opción para realizar un trabajo cuidadoso.

Una muela que tenga perforaciones se convierte en semitransparente cuando se la hace girar a una velocidad de moderada a alta debido a la persistencia de la imagen en la retina del ojo humano; éste es el efecto de “persistencia de visión”. La imagen vista a través de una muela perforada en rotación es realzada adicionalmente si existe un contraste en luz y/o color entre la muela en rotación y su plano de fondo y/o su primer plano. Para aumentar la anchura de la “ventana” o el efecto de visión al través cuando se hace girar una muela, las perforaciones se diseñan usualmente de modo que se superpongan una a otra. Muelas lijadoras abrasivas que hacen uso de este fenómeno se muestran, por ejemplo, en las patentes US Nos. 6, 159, 089, 6, 077, 156, 6, 062, 965 y 6, 007, 415.

Debido a las presuntas consecuencias catastróficas de la rotura de muelas monolíticas de material compuesto de resina/grano y/o de la penetración de salientes en aberturas grandes, el uso de tales “ventanas” ha estado limitado hasta la fecha a cuchillas de corte de cuerpo metálico de múltiples componentes y/o a muelas lijadoras flexibles.

Por tanto, existe la necesidad de una herramienta y/o un método mejorados para el rectificado superficial.

Según una realización de esta invención definida en la reivindicación 1, se proporciona una muela abrasiva para rotación operacional alrededor de su eje a fin de retirar material de una pieza de trabajo. La muela abrasiva incluye

una abertura de montaje, una matriz que contiene grano abrasivo y una periferia que define un cilindro nocional durante la rotación operacional. La muela incluye al menos un hueco que se extiende axialmente a través de la matriz, de modo que, durante la rotación operacional, el hueco define una ventana nocional a través de la cual puede verse la pieza de trabajo. La muela es también sustancialmente monolítica y tiene una flexibilidad en el rango de aproximadamente 1-5 mm en la dirección axial en respuesta a una carga axial aplicada de 20 N.

Otro aspecto de la presente invención incluye un método de fabricación de una muela abrasiva de la reivindicación 1 que es operacionalmente rotativa alrededor de su eje para retirar material de una pieza de trabajo. El método incluye proporcionar una matriz que contiene grano abrasivo y transformar la matriz en una muela. El método incluye también formar al menos un hueco que se extiende axialmente a través de la matriz, de modo que, durante la rotación operacional, el hueco defina una ventana nocional a través de la cual puede verse la pieza de trabajo. La muela se conforma como un monolítico y se dimensiona, perfila y conforma de modo que tenga una flexibilidad en el rango de aproximadamente 1-5 mm en la dirección axial en respuesta a una carga axial aplicada de 20 N.

Las anteriores y otras características y ventajas de esta invención resultarán más fácilmente evidentes por la lectura de la siguiente descripción detallada de diversos aspectos de la invención tomada en unión de los dibujos que se acompañan.

La figura 1 es una vista en planta desde abajo (lado de la cara rectificadora) de una muela rectificadora de perímetro perfilado de la presente invención;

La figura 2 es una vista en alzado lateral tomada a lo largo de 2-2 de la figura 1;

Las figuras 3-9 son vistas similares a la de la figura 1 ilustrando diversas realizaciones alternativas de una muela rectificadora según la presente invención, con agujeros pasantes opcionales mostrados en línea de trazos;

La figura 10 es una vista similar a la de la figura 2, aunque en una orientación invertida y a escala ampliada;

Las figuras 11-14 son gráficos y un diagrama de barras que muestran las prestaciones esperadas de diversas muelas de la técnica anterior en comparación con la presente invención;

Las figuras 15 y 16 son vistas en planta y en alzado lateral, respectivamente, de una realización alternativa de la presente invención;

Las figuras 17 y 18 son vistas en planta y en alzado lateral, respectivamente, de otra realización de la presente invención;

Las figuras 19-21 son vistas en alzado lateral de realizaciones... [Seguir leyendo]

1. Una muela abrasiva (110, 310, 410, etc.) para rotación operacional alrededor de su eje (116, 316, 416, etc.) a fin de retirar material de una pieza de trabajo, comprendiendo dicha muela abrasiva: una abertura de montaje (111) ; una matriz que contiene granos abrasivos;

una periferia que define un cilindro nocional durante la rotación operacional; al menos un hueco (112, 312, 412, etc., 322, 622, 722, etc.) que se extiende axialmente a través de la matriz, en donde, durante la rotación operacional, el hueco define una ventana nocional a través de la cual puede verse la pieza de trabajo;

siendo la muela sustancialmente monolítica; y teniendo la muela una flexibilidad en el rango de aproximadamente 1-5 mm en la dirección axial en respuesta a una carga axial aplicada de 20 N.

2. La muela abrasiva de la reivindicación 1, en la que la flexibilidad está en el rango de aproximadamente 2-5 mm.

3. La muela abrasiva de la reivindicación 1, que comprende, además, un volumen de huecos de menos de aproximadamente un 25 por ciento del volumen del cilindro nocional.

4. La muela abrasiva de la reivindicación 3, en la que el volumen de huecos está en el rango de aproximadamente 320 por ciento.

5. La muela abrasiva de la reivindicación 1, en la que el hueco comprende al menos un intersticio no obstruido (112, 312, 412, etc.) que se extiende radialmente hacia dentro desde el perímetro del cilindro nocional.

6. La muela abrasiva de la reivindicación 5, en la que el hueco comprende al menos un agujero de visión (322, 622, 722, etc.) .

7. La muela abrasiva de la reivindicación 6, en la que el agujero de visión está dispuesto dentro de un área definida por al menos aproximadamente un 60 por ciento del radio del cilindro nocional y al menos aproximadamente 2 mm respecto del margen de la muela.

8. La muela abrasiva de la reivindicación 1, que comprende un cubo (34) dispuesto integralmente dentro de dicha matriz que contiene granos.

9. La muela abrasiva de la reivindicación 1, en la que dicha matriz que contiene granos abrasivos es un material aglomerante orgánico.

10. La muela abrasiva de la reivindicación 9, en la que dicha matriz que contiene granos abrasivos es un material aglomerante inorgánico.

11. La muela abrasiva de la reivindicación 1, en la que dicha matriz que contiene granos abrasivos comprende, además, un refuerzo integrado.

12. La muela abrasiva de la reivindicación 11, en la que dicho refuerzo comprende un material de fibras disperso dentro de dicha matriz que contiene granos abrasivos.

13. La muela abrasiva de la reivindicación 11, en la que el material de fibras comprende una capa de tela.

14. La muela abrasiva de la reivindicación 13, en la que el material de fibras comprende una pluralidad de capas de tela.

15. La muela abrasiva de la reivindicación 13, que comprende, además, un cubo fijado a la capa de tela.

16. La muela abrasiva de la reivindicación 13, en la que la capa de tela se extiende a través del hueco.

17. La muela abrasiva de la reivindicación 13, en la que dicha capa de tela comprende una capa de fibra de vidrio que tiene un peso crudo dentro de un rango de aproximadament.

16. 500 gramos por metro cuadrado.

18. La muela abrasiva de la reivindicación 11, en la que dicho refuerzo comprende una placa de soporte (28) .

19. La muela abrasiva de la reivindicación 5, en la que dicho intersticio es simétrico.

20. La muela abrasiva de la reivindicación 19, en la que dicho intersticio tiene forma de U.

21. La muela abrasiva de la reivindicación 19, en la que dicho intersticio es semicircular.

22. La muela abrasiva de la reivindicación 5, en la que dicho intersticio es asimétrico.

23. La muela abrasiva de la reivindicación 22, en la que dicho intersticio comprende un borde trasero (120, 320, 420) dispuesto bajo un ángulo, con relación a la tangente más próxima (319) de dicho círculo nocional, más pequeño que el de un borde delantero (118, 318, 418) de dicho intersticio.

24. La muela abrasiva de la reivindicación 1, en la que dicho hueco está destalonado con relación a la dirección axial.

25. La muela abrasiva de la reivindicación 24, en la que un borde delantero (118, 318, 418) de dicho hueco está dispuesto bajo un ángulo agudo con relación a una porción adyacente de una superficie de apoyo de dicha matriz que contiene granos abrasivos.

26. La muela abrasiva de la reivindicación 24, en la que un borde trasero (120, 320, 420) de dicho intersticio está dispuesto bajo un ángulo obtuso con relación a una porción adyacente de la superficie de apoyo.

27. La muela abrasiva de la reivindicación 5, en la que dicho intersticio comprende un segmento de dicho círculo nocional.

28. La muela abrasiva de la reivindicación 27, en la que el segmento está sustancialmente curvado a lo largo de un borde del mismo distinto del borde correspondiente del cilindro nocional.

29. La muela abrasiva de la reivindicación 27, en la que el segmento es sustancialmente recto a lo largo de un borde del mismo.

30. La muela abrasiva de la reivindicación 29, en la que un borde de dicho segmento está definido por una cuerda de dicho círculo nocional.

31. La muela abrasiva de la reivindicación 5, que comprende, además, una pluralidad de intersticios dispuestos en relación espaciada a lo largo del margen del cilindro nocional.

32. La muela abrasiva de la reivindicación 1, en la que dicha matriz que contiene granos abrasivos comprende una cara rectificadora plana.

33. La muela abrasiva de la reivindicación 1, en la que el hueco comprende al menos un agujero de visión (322, 622, 722, etc.) que se extiende a su través.

34. La muela abrasiva de la reivindicación 33, en la que dicho agujero es circular en una sección recta transversal (322, 922, 2222, etc.)

35. La muela abrasiva de la reivindicación 33, en la que dicho agujero está destalonado con relación a la dirección axial.

36. La muela abrasiva de la reivindicación 33, que comprende, además, una pluralidad de agujeros dispuestos en relación espaciada alrededor de dicha muela.

37. La muela abrasiva de la reivindicación 33, en la que dicho agujero está dispuesto dentro de un área definida por al menos un 60 por ciento del radio del cilindro nocional y al menos aproximadamente 2 mm con respecto al margen de la muela.

38. La muela abrasiva de la reivindicación 33, en la que dicho agujero (2322, 2422) es oblongo en una sección recta transversal, teniendo dicho agujero un eje longitudinal.

39. La muela abrasiva de la reivindicación 38, en la que dicho eje longitudinal se extiende a lo largo del radio de dicha muela.

40. La muela abrasiva de la reivindicación 38, en la que dicho eje longitudinal está dispuesto oblicuamente con relación al radio de dicha muela.

41. La muela abrasiva de la reivindicación 40, en la que dicho eje longitudinal está dispuesto bajo un ángulo de aproximadamente 45 grados con relación al radio de dicha muela.

42. La muela abrasiva de la reivindicación 1, que se ha fabricado como una muela seleccionada del grupo constituido por muelas de Tipo 27, Tipo 27A, Tipo 28, Tipo híbrido 27/28 y Tipo 29.

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43. La muela abrasiva de la reivindicación 1, que tiene una velocidad de reventamiento de al menos aproximadamente 27500 pies de superficie por minuto (140 metros de superficie por segundo) .

44. Un método para fabricar una muela abrasiva de la reivindicación 1 que es operacionalmente rotativa alrededor de su eje para retirar material de una pieza de trabajo, comprendiendo dicho método:

a. proporcionar una matriz que contiene granos abrasivos;

b. transformar la matriz en una muela;

c. formar al menos un hueco que se extiende axialmente a través de la matriz, definiendo el hueco, durante la rotación operacional, una ventana nocional a través de la cual se puede ver la pieza de trabajo;

d. conformar la muela como un monolito; y

e. dimensionar, configurar y conformar la muela para que tenga una flexibilidad en el rango de aproximadamente 1-5 mm en la dirección axial en respuesta a una carga axial aplicada de 20 N.

45. La muela abrasiva de la reivindicación 1, en la que hay una pluralidad de huecos que se extienden axialmente a través de la matriz, incluyendo la pluralidad de huecos al menos un agujero de visión (322, 622, 722, etc.) y al menos un intersticio no obstruido (112, 312, 412, etc.) que se extiende radialmente hacia dentro desde el perímetro del cilindro nocional.

46. La muela abrasiva de la reivindicación 45, en la que la flexibilidad está en el rango de aproximadamente 2-5 mm.

47. La muela abrasiva de la reivindicación 45, que comprende además un volumen de huecos de menos de aproximadamente un 25 por ciento del volumen del cilindro nocional.

48. La muela abrasiva de la reivindicación 47, en la que el volumen de huecos está en el rango de aproximadamente 20 3-20 por ciento.

49. La muela abrasiva de la reivindicación 1, en la que el cilindro nocional tiene un espesor en la dirección axial que es menor o igual que aproximadamente un 18 por ciento del radio del mismo.