Herramienta multi-abrasivo.

Una herramienta abrasiva, que en la cara de trabajo incluye más de dos elementos abrasivos con diferente rugosidad (50,

64, 78, 86, 96, 104, 114, 140, 170, 180, 210, 218, 230, 262, 271) dispuestos de una manera como para formar, a lo largo de por lo menos un recorrido entre elementos abrasivos adyacentes, una secuencia que está ordenada por valores de rugosidad crecientes y decrecientes, teniendo la herramienta abrasiva una forma circular o cualquier forma poligonal regular (50, 64, 78, 86, 96, 104, 114, 140, 170, 180), implicando la disposición de dichos elementos abrasivos una distribución de masa abrasiva con respecto al centro de la herramienta tal que los elementos abrasivos m1, m2 cuyos centros de masa están alineados en lados opuestos con respecto al centro de la herramienta, respectivamente a distancias r1, r2 desde el mismo, generan unas contribuciones equivalentes m1.r12 y m2.r22 al momento de inercia de la herramienta, caracterizada porque la distancia de cada elemento abrasivo desde el centro de la herramienta aumenta o disminuye de un elemento abrasivo a otro adyacente, dependiendo de la dirección dextrógira o levógira que sigue dicha por lo menos una secuencia.

Herramienta multi-abrasivo

Campo de aplicación de la invención

La presente invención se aplica a la fabricación de herramientas abrasivas para el pulido de superficies de diversos materiales con superficies rugosas, tales como por ejemplo: piedra, hormigón, metal, madera y, más precisamente, a una herramienta multi-abrasivo. La invención es aplicable al desarrollo de herramientas abrasivas planas para máquinas pulidoras de cualquier tipo, así como para herramientas con simetría cilíndrica para esmeril. Unas máquinas pulidoras que potencialmente podría utilizar la herramienta abrasiva de la presente invención son, por ejemplo las que utilizan una cinta de papel abrasivo rotando en dos ejes; las que utilizan un abrasivo vibrando en una línea recta; las que tiene un solo disco abrasivo con rotación simple; las máquinas pulidoras orbitales que utilizan un abrasivo al que se imparte un movimiento vibratorio orbital con respecto a su propio eje (que no rota sobre sí mismo) ; máquinas pulidoras rotatorio-orbitales en la que, a diferencia de las máquinas orbitales, el eje también rota sobre sí mismo; máquinas pulidoras planetarias en las que múltiples herramientas circulares ruedan alrededor de una circunferencia que rota sobre sí misma. Los esmeriles que potencialmente podrían utilizar la herramienta abrasiva de la presente invención son, por ejemplo, esmeriladoras de banco, esmeriladoras angulares (también llamadas "flexibles") y esmeriladoras de plataforma con mandril para herramientas equipadas con vástago.

Revisión de la técnica anterior

La rugosidad o grado de acabado de una superficie se puede indicar por la raíz cuadrática media (RMS, del inglés root mean square) , en µm, entre las mediciones de la altura de la superficie real con respecto a una superficie lisa ideal. El pulido, o pulverización, es un proceso de acabado mecánico para materiales adaptado para eliminar, o por lo menos reducir, la rugosidad superficial por medio de abrasivos de diversa naturaleza según el material a pulir o proceso utilizado.

Los abrasivos se caracterizan por su dureza, por su baja fragilidad y por el hecho de que tienen naturaleza cristalina. Unos abrasivos naturales bien conocidos son: diamante, corindón, cuarzo, sílice, piedra pómez, arenisca, esmeril, granate, etc. Unos abrasivos artificiales son: óxidos de aluminio, óxidos de cromo, óxidos de hierro, nitruro de boro, carburo de silicio, vidrio, carburo de boro, etc. En la fabricación de herramientas abrasivas, un material que tiene las propiedades anteriores en primer lugar es molido hasta que se obtiene un tamaño de grano predeterminado, y el polvo obtenido de esa manera se puede tratar de diferentes maneras, por ejemplo: mezclar con aglutinante 35 adecuado e insertar en moldes con la forma deseada, con el fin de ser calentados en un horno; mezclar con resinas y aplicar a substratos planos (discos planos o flexibles) ; sinterizar en la forma de la herramienta o la de los elementos a aplicar a una placa soporte de los mismos; posar electroquímicamente en un sustrato con una forma adecuada, como ocurre para el polvo de diamante en un sustrato de latón, aluminio, níquel, etc. Durante la abrasión, se producen virutas y polvos, procedentes del abrasivo y del material raspado. El rozamiento desarrollado por la abrasión también produce mucho calor, que facilita reacciones químicas no deseadas. En el pulido de materiales duros, por lo tanto se utilizan lubricantes a base de agua, como mezclas de agua y aceites minerales que disminuyen el calor y eliminan las virutas y los polvos. En el pulido de materiales blandos, la obstrucción del abrasivo, es decir la superficie abrasiva se cubre con material raspado para formar una capa que impide el contacto con los gránulos abrasivos y el material que se está trabajando, se evita con el uso de lubricantes con ceras y 45 grasas sólidas. El grado de acabado de la superficie que se está puliendo depende estrictamente del grano del abrasivo, es decir del diámetro medio de sus partículas o granos. Los granos de los abrasivos se clasifican por medio de cribado, y se asume un número de reconocimiento que corresponde al número de malla por pulgada lineal de tal tamiz, que retiene la mayor parte del grano en un análisis de tamaño de grano fraccionado secuencial de una muestra del mismo. El valor de clasificación del grano es por lo tanto en proporción inversa al diámetro medio de los granos; de este modo, cuanto mayor es el valor de identificación del grano, más finos son los granos. Las tablas que por ahora son aceptadas universalmente para controlar los granos abrasivos del corindón artificial y de carburo de silicio, en la serie que va de grano 8 a grano 240 incluido, se definen en el documento: "Simplified Practice Recommendation 118-50", publicado por el Departamento de Comercio Americano (American Department of Commerce) y adoptado totalmente por la UNI en la Tabla 3898 de abril de 1957.

Subsiguientes desarrollos de tales tablas tienen en consideración los valores de grano expresados en miles, relativos a granos mucho más finos seleccionados por medio de sedimentación. Los granos abrasivos utilizados en la fabricación de abrasivos flexibles, tales como papel de lija, se recopilan en el archivo: "Commercial Standard CS217-59" una vez más publicado por el Departamento de Comercio Americano, y también adoptado por la Federación de Fabricantes Europeos de Productos Abrasivos (FEPA) .

Los abrasivos clasificados como se indica arriba son aplicados a las herramientas utilizadas en las máquinas pulidoras mencionadas en la introducción, máquinas tanto portátiles como de banco.

Las primeras, generalmente manuales, están disponibles en el mercado en tamaño pequeño, mediano y grande. En el pulido de suelos, son capaces de suavizar las irregularidades debido a la proyección entre una hoja y las otras

después de la configuración, restituir la horizontalidad perdida debido a posibles deterioros o ajustes de superficies, o bajar la superficie hasta obtener el diseño final deseado. Las máquinas pulidoras de banco incluyen las máquinas pequeñas para trabajos usualmente artesanales y las máquinas industriales automatizadas grandes, constituidas por múltiples unidades autónomamente motorizadas dispuestas en cascada, cada una con un cabezal equipado con una o más herramientas abrasivas del mismo grano, el tamaño de los granos disminuye gradualmente desde un cabezal al siguiente. En estas máquinas grandes, la hoja rugosa se posa en una cinta transportadora que la lleva debajo de cada cabezal, empezando con el de abrasivo más basto, con el fin de ser suavizada y pulida gradualmente.

La figura 1 muestra una máquina pulidora portátil típica de tipo planetario con un peso superior a 300 kg, impulsada por un motor eléctrico de 10 HP y tres fases dispuesto verticalmente 2, cuyo árbol impulsor está acoplado con el mecanismo de engranajes de tipo planetario incluido en un cabezal impulsor de herramienta 3, mostrado en la figura 2. El cabezal 3 está encerrado en una carcasa circular 4 limitada por una banda de caucho tipo rasqueta 5. El cuerpo de motor-planetario está anclado de una manera que se puede volcar en el bastidor 6 equipado con dos ruedas 7 y un asidero 8 con unos botones de control. El bastidor 6 aloja un tanque 9 del agua para refrigerar y lubricar los abrasivos, y una carcasa 10 para los componentes eléctricos. El cabezal 3 comprende tres placas 11, 12, 13 que rotan de una manera epicicloide a una velocidad que se puede variar de 300 a 1300 rpm (revoluciones por minuto) . Un sistema de acoplamiento rápido permite montar las herramientas abrasivas más adecuadas 14 en las placas individuales 11, 12, 13. Las posibles aplicaciones de esta máquina son las siguientes: eliminación de irregularidades en hormigón; eliminación de resinas y pegamentos; preparación de superficies; abrillantado de mármoles y granitos; acabado de espejo de hormigón, etc.

Las subsiguientes figuras 3-9 muestran un subconjunto limitado del inmenso mundo de herramientas abrasivas montables en las placas 11, 12, 13 del cabezal 3 o utilizables en máquinas pulidoras de otro tipo. Dichas herramientas generalmente adoptan la forma de una placa circular rígida constituida por un sustrato de material capaz de unirse al abrasivo presente en relieves de geometría particular en la cara de trabajo; o de un disco flexible fijado a una plaquita de apoyo por medio de adhesivo o velcro. Independiente del tipo de abrasivo seleccionado, la configuración del mismo sobre la placa o el disco de soporte tendrán que ser simétricas en forma y peso, para mantener el cabezal en la máquina pulidora perfectamente equilibrado durante la rotación, y de este modo sin oscilaciones transversas dañinas debido al desequilibrio... [Seguir leyendo]

1. Una herramienta abrasiva, que en la cara de trabajo incluye más de dos elementos abrasivos con diferente rugosidad (50, 64, 78, 86, 96, 104, 114, 140, 170, 180, 210, 218, 230, 262, 271) dispuestos de una manera como 5 para formar, a lo largo de por lo menos un recorrido entre elementos abrasivos adyacentes, una secuencia que está ordenada por valores de rugosidad crecientes y decrecientes, teniendo la herramienta abrasiva una forma circular o cualquier forma poligonal regular (50, 64, 78, 86, 96, 104, 114, 140, 170, 180) , implicando la disposición de dichos elementos abrasivos una distribución de masa abrasiva con respecto al centro de la herramienta tal que los elementos abrasivos m1, m2 cuyos centros de masa están alineados en lados opuestos con respecto al centro de la herramienta, respectivamente a distancias r1, r2 desde el mismo, generan unas contribuciones equivalentes m1.r12 y m2.r22 al momento de inercia de la herramienta, caracterizada porque la distancia de cada elemento abrasivo desde el centro de la herramienta aumenta o disminuye de un elemento abrasivo a otro adyacente, dependiendo de la dirección dextrógira o levógira que sigue dicha por lo menos una secuencia.

2. La herramienta abrasiva de la reivindicación 1, caracterizada porque dichos elementos abrasivos ocupan totalmente unos respectivos anillos circulares concéntricos (52-61.

6. 75) que están contiguos o espaciados arbitrariamente.

3. La herramienta abrasiva de la reivindicación 2, caracterizada porque el tamaño de grano de los elementos 20 abrasivos varía casi continuamente en una dirección radial.

4. La herramienta abrasiva de la reivindicación 1, caracterizada porque dichos elementos abrasivos ocupan parcialmente unos respectivos anillos circulares concéntricos que están contiguos o espaciados arbitrariamente.

5. La herramienta abrasiva (96, 104) de la reivindicación 1, caracterizada porque dichos elementos abrasivos están dispuestos a lo largo de un recorrido espiral de aproximadamente 360° empezando desde la orilla periférica de la herramienta.

6. La herramienta abrasiva (114, 140) de la reivindicación 1, caracterizada porque los elementos abrasivos que pertenecen a grupos de igual número están espaciados a lo largo de dos o más recorridos espirales con abertura angular equivalente, submúltiplo de 360°, y empezando desde la orilla periférica de la herramienta.

7. La herramienta abrasiva (114, 140) de la reivindicación 6, caracterizada porque:

-un primer grupo de elementos abrasivos dispuestos en un recorrido espiral (116-125) o varios primeros grupos de elementos abrasivos dispuestos en recorridos espirales adyacentes (142-146.

14. 151) están ordenados por tamaño de grano creciente desde la periferia hacia el interior;

- un segundo grupo del mismo número de elementos abrasivos dispuestos en un recorrido espiral (135-127) o varios segundos grupos del mismo número de elementos abrasivos dispuestos en un número igual de recorridos espirales adyacentes (152-156.

15. 161) están ordenados por tamaño de grano decreciente desde la periferia hacia el interior.

8. La herramienta abrasiva (96, 104, 78, 86, 114, 140) según cualquier reivindicación 4 a 7, caracterizada porque 45 dichos elementos abrasivos tienen una forma obtenida por extrusión, hasta la misma altura, de un sector de anillo circular ortogonal a la cara de trabajo.

9. La herramienta abrasiva (180) de la reivindicación 1, caracterizada porque se obtiene directamente sobre la placa (181) de una máquina pulidora por medio de relieves (183, 188) dispuestos en un círculo con el fin de anclar los 50 elementos abrasivos (190, 192, 194; 196, 199, 202) bajo presión contra la orilla periférica proyectada (182) , tanto directamente como por medio de unos espaciadores (198, 201, 204) .