ES3004457T3 - Supporting body for a grinding tool and method for producing a supporting body - Google Patents
Supporting body for a grinding tool and method for producing a supporting bodyInfo
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Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Cuerpo de soporte para una herramienta abrasiva y método para la fabricación de un cuerpo de soporte Support body for an abrasive tool and method for manufacturing a support body
La invención se refiere a un cuerpo de soporte para una herramienta abrasiva según el preámbulo de la reivindicación 1, así como a una herramienta abrasiva con dicho cuerpo de soporte y un revestimiento abrasivo, que presenta medios abrasivos, en particular medios super abrasivos, que está dispuesto sobre una superficie de soporte, preferentemente en el lado circunferencial, del cuerpo de soporte, por lo que preferentemente el revestimiento abrasivo está formado por un anillo colector continuo o por segmentos abrasivos individuales. La invención se refiere además a un método para la fabricación de un cuerpo de soporte según el preámbulo de la reivindicación 11, así como a un método para la fabricación de una herramienta abrasiva con dicho cuerpo de soporte. The invention relates to a support body for an abrasive tool according to the preamble of claim 1, as well as to an abrasive tool with said support body and an abrasive coating, which has abrasive media, in particular superabrasive media, which is arranged on a support surface, preferably on the circumferential side, of the support body, whereby the abrasive coating is preferably formed by a continuous slip ring or by individual abrasive segments. The invention further relates to a method for producing a support body according to the preamble of claim 11, as well as to a method for producing an abrasive tool with said support body.
Los cuerpos de soporte para las herramientas abrasivas se deben diseñar lo más estables, ligeros y amortiguadores posible, particularmente en el caso de las llamadas herramientas abrasivas sin centros. Support bodies for abrasive tools should be designed to be as stable, lightweight and shock-absorbing as possible, particularly in the case of so-called centerless abrasive tools.
Por el estado de la técnica se conoce la fabricación de cuerpos de soporte a partir de una masa de moldeo fenólica por prensado en caliente y endurecimiento. A continuación, sobre estos soportes se prensan en caliente mezclas de resina sintética, materiales de relleno y medios super abrasivos, o se pegan revestimientos de medios super abrasivos de cerámica. Un cuerpo de soporte fabricado de esta manera es ligero y amortigua las vibraciones durante el proceso de rectificado, de modo que en comparación con, por ejemplo, revestimientos con soportes de aluminio durante el rectificado, se reduce el desgaste de los revestimientos y se mejora la calidad de la superficie de los componentes rectificados, lo que se refleja en una menor rugosidad, menos roturas y la ausencia de marcas de rasqueta. The prior art provides the production of support bodies from a phenolic molding compound by hot pressing and curing. Mixtures of synthetic resin, fillers, and superabrasive media are then hot-pressed onto these supports, or linings of ceramic superabrasive media are bonded. A support body produced in this manner is lightweight and dampens vibrations during the grinding process. Compared to, for example, linings with aluminum supports during grinding, wear on the linings is reduced and the surface quality of the ground components is improved, resulting in lower roughness, fewer breakages, and the absence of scraper marks.
Sin embargo, la desventaja de estos cuerpos de soporte es que durante la fabricación del soporte se produce una cantidad relativamente grande de desechos incontrolados, y en términos de dimensiones sólo se pueden fabricar una gama limitada de cuerpos de soporte. Además, se pueden formar grietas en la pieza abrasiva. La velocidad máxima de trabajo está limitada a aprox. 63 m/s. However, the disadvantage of these support bodies is that a relatively large amount of uncontrolled waste is generated during support manufacturing, and only a limited range of support bodies can be manufactured in terms of dimensions. Furthermore, cracks can form in the grinding workpiece. The maximum working speed is limited to approximately 63 m/s.
A partir del documento US 2,069,11612, que forma la base de los preámbulos de las reivindicaciones 1 y 11, se conoce una herramienta abrasiva con un cuerpo de soporte, que está formado por capas de un material estratificado fibroso. La herramienta abrasiva se fabrica junto con el cuerpo de soporte en una prensa de dimensiones fijas, por lo que se debe introducir las capas individuales del material estratificado una tras otra en la prensa. Este modo de fabricación requiere mucho tiempo. Además, con la prensa sólo se pueden fabricar herramientas abrasivas con las dimensiones especificadas, por lo que no es posible producir una herramienta abrasiva con dimensiones diferentes. From US Pat. No. 2,069,11612, which forms the basis of the preambles of claims 1 and 11, a grinding tool is known with a support body formed from layers of a fibrous laminated material. The grinding tool is manufactured together with the support body in a press of fixed dimensions, whereby the individual layers of the laminated material must be introduced one after the other into the press. This manufacturing method is very time-consuming. Furthermore, only grinding tools with specified dimensions can be manufactured with the press, whereby it is not possible to produce a grinding tool with different dimensions.
Por el estado de la técnica también se conoce la fabricación de cuerpos de soporte a partir de un plástico reforzado con fibras de carbono. Este material permite la realización de cuerpos de soporte ligeros y al mismo tiempo dimensionalmente estables. Sin embargo, esto conlleva una fabricación muy compleja y unos costes de fabricación muy elevados. The production of support bodies from carbon fiber-reinforced plastic is also known from the state of the art. This material allows for the creation of lightweight yet dimensionally stable support bodies. However, this entails very complex manufacturing and very high manufacturing costs.
El documento US 2015/004891 A1 y el documento US 2069 116 A representan un estado de la técnica general. Document US 2015/004891 A1 and document US 2069 116 A represent a general state of the art.
El objetivo de la presente invención es eliminar, al menos parcialmente, las desventajas del estado de la técnica, y proporcionar un cuerpo de soporte comparativamente mejorado y más ligero, así como una herramienta abrasiva con dicho cuerpo de soporte. Un objetivo adicional es proporcionar un método para la fabricación de un cuerpo soporte o una herramienta abrasiva con un cuerpo de soporte, por lo que el método se caracteriza por que se pueden fabricar cuerpos de soporte o herramientas abrasivas con diferentes dimensiones de manera flexible, es decir, en poco tiempo y con unos costes de producción razonables. The objective of the present invention is to eliminate, at least partially, the disadvantages of the prior art and to provide a comparatively improved and lighter support body and an abrasive tool with such a support body. A further objective is to provide a method for manufacturing a support body or an abrasive tool with a support body, whereby the method is characterized in that support bodies or abrasive tools with different dimensions can be manufactured flexibly, i.e., in a short time and at reasonable production costs.
Estos objetivos se resuelven mediante las características de las reivindicaciones independientes 1, 10, 11 y 15. These objectives are solved by the features of independent claims 1, 10, 11 and 15.
El cuerpo de soporte se compone esencialmente de un material compuesto libre de medios abrasivos, formado por un gran número de capas dispuestas unas sobre otras, de un material de fibras naturales, que están unidas entre sí mediante plástico, preferentemente resina fenólica. The support body is essentially composed of an abrasive-free composite material, consisting of a large number of layers arranged one on top of the other, of a natural fiber material, which are joined together by means of plastic, preferably phenolic resin.
Por medios abrasivos en el contexto de la presente invención se entienden granos de material duro, con los que se consigue la eliminación de material. En este caso, se distingue entre materiales de grano natural (pedernal, cuarzo, corindón, esmeril, granalla, diamante natural) y materiales de grano sintético (corindón, carburos de silicio, óxidos de cromo, nitruro de boro cúbico, diamantes). In the context of the present invention, abrasive media are understood to mean hard material grains with which material removal is achieved. A distinction is made here between natural grain materials (flint, quartz, corundum, emery, shot, natural diamond) and synthetic grain materials (corundum, silicon carbides, chromium oxides, cubic boron nitride, diamonds).
Un experto en la materia entiende por medios super abrasivos el diamante y el nitrito de boro cúbico. A person skilled in the art understands super abrasive media as diamond and cubic boron nitride.
Si un material no contiene medios abrasivos o super abrasivos, estos están diseñados para que estén libres de medios abrasivos en el sentido de la presente invención. If a material does not contain abrasive or super abrasive media, these are designed to be free of abrasive media within the meaning of the present invention.
Los materiales compuestos libres de medios abrasivos, formados por un gran número de capas dispuestas unas sobre otras de un material de fibras naturales, que están unidas entre sí mediante plástico, preferentemente resina fenólica, siendo el material de fibras naturales un tejido de algodón o papel, proceden del campo técnico de la fabricación de componentes aislantes eléctricos y térmicos para la construcción de máquinas e instalaciones, en el caso del tejido de algodón, como tejido de algodón duro y, en el caso del papel, como papel duro. Abrasive-free composite materials, consisting of a large number of layers of natural fiber material arranged one on top of the other and bonded together by means of plastic, preferably phenolic resin, the natural fiber material being a cotton fabric or paper, originate from the technical field of the production of electrically and thermally insulating components for machine and plant construction, in the case of cotton fabric as hard cotton fabric and in the case of paper as hard paper.
En comparación con los cuerpos de soporte de una masa de moldeo fenólica conocidos en el estado de la técnica, el cuerpo de soporte de acuerdo con la invención presenta aproximadamente un 30% más de tensión de rotura por flexión, un alargamiento de rotura aproximadamente tres veces mayor y una mayor elasticidad, y es aproximadamente un 15% más ligero. Son posibles velocidades de funcionamiento más altas, por ejemplo, de 125 m/s y más. Compared to the support bodies made of phenolic molding composition known in the prior art, the support body according to the invention has approximately 30% higher flexural tensile strength, approximately three times greater elongation at break, and greater elasticity, and is approximately 15% lighter. Higher operating speeds are possible, for example, of 125 m/s and more.
Además, en la fabricación del cuerpo de soporte o de una herramienta abrasiva con un cuerpo de soporte de este tipo, no se producen residuos o se reducen considerablemente. Furthermore, in the production of the support body or an abrasive tool with such a support body, no waste is produced or is significantly reduced.
Si se presiona una mezcla de revestimiento abrasivo sobre el cuerpo de soporte para crear un anillo colector, al presionarlo, se requiere menos presión. La herramienta abrasiva es mucho más fácil de moldear porque el cuerpo de soporte no se expande después del prensado en caliente. También es más fácil prensar sin collar, lo que posteriormente se traduce en posibles ahorros en el mecanizado. If an abrasive coating mixture is pressed onto the support body to create a slip ring, less pressure is required during pressing. The abrasive tool is much easier to shape because the support body does not expand after hot pressing. It is also easier to press without a collar, which subsequently translates into potential savings in machining.
Mediante el uso del material compuesto también es posible fabricar cuerpos de soporte en un rango de dimensiones mayor. Por ejemplo, se pueden fabricar fácilmente cuerpos de soporte con un diámetro de hasta 1050 mm y una altura de 100 mm. Using composite materials also makes it possible to manufacture support bodies in a wider range of dimensions. For example, support bodies with a diameter of up to 1050 mm and a height of 100 mm can be easily manufactured.
El material compuesto también tiene la ventaja de que es más fácil de mecanizar con metal duro. En comparación, para el procesamiento de los materiales utilizados en el estado de la técnica, normalmente es necesario utilizar herramientas costosas con filos de corte de PCD. Además, el material compuesto se puede combinar fácilmente con otros materiales, como CFRP, GRP, Al o acero, por ejemplo, mediante pegado o atornillado. Composite material also has the advantage of being easier to machine with carbide. In comparison, processing the materials used in the prior art typically requires expensive tools with PCD cutting edges. Furthermore, composite material can be easily combined with other materials, such as CFRP, GRP, Al, or steel, for example, by gluing or screwing.
Ventajosamente, el material compuesto utilizado en la presente invención es termoestable, es decir, ya no es deformable después de haberse endurecido. Advantageously, the composite material used in the present invention is thermosetting, i.e. it is no longer deformable after it has hardened.
Debido a que el cuerpo de soporte comprende un primer cuerpo, preferentemente cilíndrico o cilíndrico hueco, y al menos un cuerpo adicional, preferentemente cilíndrico o cilíndrico hueco, estando los cuerpos pegados entre sí, se pueden construir de manera flexible cuerpos de soporte ligeros con formas complejas, como entonces sólo se podía realizar en el estado de la técnica con plástico reforzado con fibra de carbono, pero en mucho menos tiempo y con unos costes significativamente inferiores. Because the support body comprises a first, preferably cylindrical or hollow-cylindrical body and at least one further, preferably cylindrical or hollow-cylindrical body, the bodies being glued together, lightweight support bodies with complex shapes can be flexibly constructed, as was then only possible in the prior art using carbon-fibre-reinforced plastic, but in much less time and at significantly lower costs.
Según formas de realización ventajosas, el material de fibras naturales es un tejido de algodón o papel. According to advantageous embodiments, the natural fiber material is a cotton fabric or paper.
En lo que respecta a sus propiedades físicas, ha demostrado ser ventajoso que el material compuesto presente una densidad de 1,0 a 2,0 g/cm33, preferentemente 1,4 g/cm3, (por ejemplo, medido según la norma de prueba ISO 1183) y/o una absorción de agua de 1,5 a 7,5 %, preferentemente 2,4 % o 5,2 %, (por ejemplo, medido según la norma de prueba ISO 62). As regards its physical properties, it has proven to be advantageous if the composite material has a density of 1.0 to 2.0 g/cm3, preferably 1.4 g/cm3, (for example, measured according to the ISO 1183 test standard) and/or a water absorption of 1.5 to 7.5%, preferably 2.4% or 5.2%, (for example, measured according to the ISO 62 test standard).
En lo que respecta a las propiedades térmicas, ha resultado ventajoso que el material compuesto presente un coeficiente de dilatación de longitud de 20 a 40x10'6 K-1, preferentemente 30x10'6 K-1, (por ejemplo, medido según la norma de prueba DIN 51045) y/o una conductividad térmica de 0,1 a 0,3 W/mK, preferentemente 0,2 W/mK (por ejemplo, medido según la norma de prueba DIN 52612). As regards thermal properties, it has been found to be advantageous if the composite material has a coefficient of length expansion of 20 to 40x10'6 K-1, preferably 30x10'6 K-1, (e.g. measured according to test standard DIN 51045) and/or a thermal conductivity of 0.1 to 0.3 W/mK, preferably 0.2 W/mK (e.g. measured according to test standard DIN 52612).
La temperatura de aplicación puede ser de 110°C o 180°C, de manera permanente o breve. The application temperature can be 110°C or 180°C, permanently or briefly.
En lo que respecta a las propiedades mecánicas, se recomienda que el material compuesto presente una resistencia a la compresión a 23°C de 200 a 400 N/mm2, preferentemente 300 N/mm2 o 320 N/mm2, (por ejemplo, medido según la norma de prueba ISO 604) y/o una resistencia a la flexión a 23°C de 50 a 150 N/mm2, preferentemente 100 N/mm2 o 135 N/mm2, (por ejemplo, medido según la norma de prueba ISO 178) y/o un módulo elástico (de una prueba de flexión) de 6000 a 8000 N/mm2, preferentemente 7000 N/mm2, (por ejemplo, medido según la norma de prueba ISO 178) y/o una resistencia a la tracción de 50 a 150 N/mm2, preferentemente 80 N/mm2 o 120 N/mm2, (por ejemplo, medido según la norma de prueba ISO 527) y/o una fuerza de escisión de 1500 a 3500 N, preferentemente 1900 N o 3000 N, (por ejemplo, medido según la norma de prueba DIN 53463). As regards the mechanical properties, it is recommended that the composite material has a compressive strength at 23°C of 200 to 400 N/mm2 , preferably 300 N/mm2 or 320 N/mm2 , (e.g. measured according to test standard ISO 604) and/or a flexural strength at 23°C of 50 to 150 N/mm2 , preferably 100 N/mm2 or 135 N/mm2 , (e.g. measured according to test standard ISO 178) and/or an elastic modulus (from a bending test) of 6000 to 8000 N/mm2 , preferably 7000 N/mm2 , (e.g. measured according to test standard ISO 178) and/or a tensile strength of 50 to 150 N/mm2 , preferably 80 N/mm2 or 120 N/mm2 , (e.g. measured according to test standard ISO 178). example, measured according to test standard ISO 527) and/or a shear force of 1500 to 3500 N, preferably 1900 N or 3000 N, (e.g., measured according to test standard DIN 53463).
En lo que respecta a las propiedades eléctricas, el material compuesto puede presentar una resistencia de continuidad CTI 100 (por ejemplo, medido según la norma de prueba IEC 112) y/o una rigidez dieléctrica eléctrica (vertical) de 1,5 KV/3 mm o 10 KV/3 mm (por ejemplo, medido según la norma de prueba IEC 243-1) y/o una rigidez dieléctrica eléctrica (paralela) de 1,0 KV/25 mm o 10 KV/25 mm (por ejemplo, medido según la norma de prueba IEC 243-1). With regard to electrical properties, the composite material may have a CTI 100 continuity resistance (e.g. measured according to IEC 112 test standard) and/or an electrical dielectric strength (vertical) of 1.5 KV/3 mm or 10 KV/3 mm (e.g. measured according to IEC 243-1 test standard) and/or an electrical dielectric strength (parallel) of 1.0 KV/25 mm or 10 KV/25 mm (e.g. measured according to IEC 243-1 test standard).
Según una forma de realización preferente de la invención, el cuerpo de soporte presenta al menos una superficie lateral separada de la superficie de soporte para el revestimiento abrasivo, sobre la que está dispuesta de manera plana una capa del material compuesto. According to a preferred embodiment of the invention, the support body has at least one side surface separated from the support surface for the abrasive coating, on which a layer of the composite material is arranged planarly.
Además, es aconsejable que el cuerpo de soporte presente una zona de acoplamiento central, preferentemente con un taladro central, para la conexión con un accionamiento giratorio para hacer girar el cuerpo de soporte o una herramienta abrasiva formada con el mismo, alrededor de un eje de rotación que discurre a través de la zona de acoplamiento, y/o que el cuerpo de soporte esté diseñado esencialmente de manera simétrica en rotación. Furthermore, it is advisable that the support body has a central coupling region, preferably with a central bore, for connection to a rotary drive for rotating the support body or an abrasive tool formed therewith, around a rotation axis extending through the coupling region, and/or that the support body is designed to be substantially rotationally symmetrical.
Ha resultado ventajoso que el primer cuerpo y al menos un cuerpo adicional sean cuerpos cilíndricos o cilíndricos huecos, que estén unidos entre sí en superficies laterales, por lo que preferentemente los ejes de simetría de los cuerpos son esencialmente congruentes. Los cuerpos de soporte o herramientas abrasivas realizables de este modo son particularmente adecuados, por ejemplo, para rectificar árboles de levas. It has proven advantageous for the first body and at least one further body to be cylindrical or hollow cylindrical bodies connected to one another at lateral surfaces, so that the axes of symmetry of the bodies are preferably substantially congruent. Support bodies or grinding tools produced in this way are particularly suitable, for example, for grinding camshafts.
Además, se ha demostrado que es ventajoso que el cuerpo de soporte presente un adaptador para conectar el cuerpo de soporte o una herramienta abrasiva formada con el mismo, con un accionamiento giratorio, que esté conectado, preferentemente pegado, con al menos uno de los cuerpos, por lo que preferentemente el adaptador se compone esencialmente de un metal y/o es esencialmente cilíndrico hueco. Furthermore, it has been shown to be advantageous if the support body has an adapter for connecting the support body or an abrasive tool formed therewith, with a rotary drive, which is connected, preferably glued, to at least one of the bodies, whereby the adapter preferably consists essentially of a metal and/or is essentially hollow cylindrical.
En este contexto es aconsejable que el cuerpo de soporte presente un taladro central y que el adaptador esté dispuesto, al menos parcialmente, en el taladro central, preferentemente extendiéndose el adaptador sólo a lo largo de una parte del taladro central, por lo que de manera particularmente preferente el taladro central presenta una abertura de inserción en forma de embudo. Una abertura de inserción en forma de embudo facilita la sujeción del cuerpo de soporte. In this context, it is advisable for the support body to have a central bore and for the adapter to be arranged at least partially in the central bore, preferably with the adapter extending only along part of the central bore. Therefore, the central bore particularly preferably has a funnel-shaped insertion opening. A funnel-shaped insertion opening facilitates the clamping of the support body.
También se reivindica protección para una herramienta abrasiva con un cuerpo de soporte de acuerdo con la invención y un revestimiento abrasivo que presenta medios abrasivos, en particular medios super abrasivos, que está dispuesto en la superficie de soporte, preferentemente en el lado circunferencial, del cuerpo de soporte, por lo que preferentemente el revestimiento abrasivo está formado por un anillo colector continuo o por segmentos abrasivos individuales. Protection is also claimed for an abrasive tool with a support body according to the invention and an abrasive coating comprising abrasive media, in particular super abrasive media, which is arranged on the support surface, preferably on the circumferential side, of the support body, whereby the abrasive coating is preferably formed by a continuous slip ring or by individual abrasive segments.
Además, se busca protección para un método para la fabricación de un cuerpo de soporte para una herramienta abrasiva, en el que el cuerpo de soporte comprenda un revestimiento abrasivo, preferentemente en el lado circunferencial, que presente una superficie de soporte para medios abrasivos, en particular medios super abrasivos, y que se componga esencialmente de un material compuesto libre de medios abrasivos formado por un gran número de capas dispuestas unas sobre otras de un material de fibras naturales, que estén unidas entre sí mediante plástico, preferentemente resina fenólica, por lo que preferentemente el material de fibras naturales es un tejido de algodón o papel, por lo que el material compuesto libre de medios abrasivos se proporciona en un primer paso del método en forma de placa, y en un segundo paso del método se separa de la placa un cuerpo, preferentemente cilíndrico o cilíndrico hueco, con dimensiones predeterminadas, preferentemente mediante corte por chorro de agua o mediante una sierra de cinta, por lo que en el transcurso del segundo paso del método se separa de la placa al menos otro cuerpo, preferentemente cilíndrico o cilíndrico hueco, con dimensiones predeterminadas, y se conecta con el primer cuerpo mediante una unión adhesiva. Furthermore, protection is sought for a method for producing a support body for an abrasive tool, wherein the support body comprises an abrasive coating, preferably on the circumferential side, which has a support surface for abrasive media, in particular superabrasive media, and which consists essentially of an abrasive-media-free composite material formed by a large number of layers of a natural fiber material arranged one on top of the other, which are bonded to one another by means of plastic, preferably phenolic resin, whereby the natural fiber material is preferably a cotton or paper fabric, whereby the abrasive-media-free composite material is provided in a first method step in the form of a plate, and in a second method step a body, preferably cylindrical or hollow cylindrical, with predetermined dimensions is separated from the plate, preferably by water jet cutting or by means of a band saw, whereby in the course of the second method step at least one further body, preferably cylindrical or hollow cylindrical, with predetermined dimensions is separated from the plate, and is connected to the first body by an adhesive joint.
En este contexto es aconsejable que el primer cuerpo y al menos un cuerpo adicional, sean cuerpos cilíndricos o cilíndricos huecos, que estén unidos entre sí en superficies laterales, preferentemente con los ejes de simetría de los cuerpos esencialmente congruentes entre sí. In this context, it is advisable that the first body and at least one additional body be cylindrical or hollow cylindrical bodies, which are connected to each other on lateral surfaces, preferably with the axes of symmetry of the bodies essentially congruent to each other.
Se ha demostrado que es ventajoso que en un tercer paso del método se procesen posteriormente el cuerpo o los cuerpos, preferentemente mecanizando y/o equilibrando y/o realizando un taladro central. It has proven advantageous to further process the body or bodies in a third step of the method, preferably by machining and/or balancing and/or drilling a center hole.
Ha resultado ser favorable que al menos uno de los cuerpos en otro paso del método, que sigue al segundo paso del método o al tercer paso del método, esté conectado con un adaptador para conectar, preferentemente pegando, el cuerpo de soporte o una herramienta abrasiva formada con él, a un accionamiento giratorio, por lo que preferentemente el adaptador se compone esencialmente de un material, y/o es esencialmente cilíndrico hueco. It has proven to be favorable that at least one of the bodies in a further method step, which follows the second method step or the third method step, is connected to an adapter for connecting, preferably by gluing, the support body or an abrasive tool formed therewith, to a rotary drive, whereby the adapter preferably consists essentially of one material, and/or is essentially hollow cylindrical.
Además, se busca protección para un método para la fabricación de una herramienta abrasiva con un cuerpo de soporte, que comprenda un revestimiento abrasivo, preferentemente en el lado circunferencial, que presente una superficie de soporte para medios abrasivos, en particular medios super abrasivos, y se componga esencialmente de un material compuesto, libre de medios abrasivos, formado por un gran número de capas de un material de fibras naturales dispuestas unas sobre otras, que estén unidas entre sí mediante plástico, preferentemente resina fenólica, por lo que preferentemente el material de fibras naturales es un tejido de algodón o papel, y un revestimiento abrasivo que presente medios abrasivos, en particular medios super abrasivos, que esté dispuesto en la superficie de soporte, preferentemente en el lado circunferencial, del cuerpo de soporte, por lo que preferentemente el revestimiento abrasivo se forma a partir de un anillo colector continuo o de segmentos abrasivos individuales, en el que en primer lugar se proporciona un cuerpo de soporte mediante el método de acuerdo con la invención, para la fabricación del cuerpo de soporte, y a continuación se dispone un revestimiento abrasivo, que presenta medios abrasivos, preferentemente medios super abrasivos, sobre una superficie de soporte, preferentemente en el lado circunferencial, del cuerpo de soporte, preferentemente por prensado y/o por unión adhesiva, por lo que preferentemente el revestimiento abrasivo se forma a partir de un anillo colector continuo o de segmentos abrasivos individuales. Furthermore, protection is sought for a method for manufacturing an abrasive tool with a support body, comprising an abrasive lining, preferably on the circumferential side, which has a support surface for abrasive media, in particular super abrasive media, and is essentially composed of a composite material, free of abrasive media, formed by a large number of layers of a natural fiber material arranged one on top of the other, which are connected to each other by means of plastic, preferably phenolic resin, whereby preferably the natural fiber material is a cotton or paper fabric, and an abrasive lining having abrasive media, in particular super abrasive media, which is arranged on the support surface, preferably on the circumferential side, of the support body, whereby preferably the abrasive lining is formed from a continuous slip ring or from individual abrasive segments, in which first a support body is provided by the method according to the invention, for manufacturing the support body, and then an abrasive lining is arranged, which has abrasive media, abrasives, preferably super abrasive media, on a support surface, preferably on the circumferential side, of the support body, preferably by pressing and/or by adhesive bonding, whereby the abrasive lining is preferably formed from a continuous slip ring or from individual abrasive segments.
Otros detalles y ventajas de la invención se explican más detalladamente a continuación basándose en la descripción de las figuras con referencia a los dibujos. Se muestran en: Other details and advantages of the invention are explained in more detail below based on the description of the figures with reference to the drawings. They are shown in:
La Figura 1a), un cuerpo de soporte en una vista lateral esquemática, Figure 1a), a support body in a schematic side view,
la Figura 1b), el cuerpo de soporte según la Figura 1a en una vista esquemática en sección transversal, a lo largo del plano de sección 24, Figure 1b), the support body according to Figure 1a in a schematic cross-sectional view, along the section plane 24,
la Figura 2, una herramienta abrasiva según una primera forma de realización preferente, en una vista lateral esquemática, Figure 2 shows a schematic side view of an abrasive tool according to a first preferred embodiment,
la Figura 3a), una fotografía de una herramienta abrasiva según una segunda forma de realización preferente en una vista lateral, Figure 3a), a photograph of an abrasive tool according to a second preferred embodiment in a side view,
la Figura 3b), una imagen microscópica de una superficie de la sección transversal del material compuesto utilizado en la herramienta abrasiva, según la segunda forma de realización preferente, Figure 3b), a microscopic image of a cross-sectional surface of the composite material used in the abrasive tool, according to the second preferred embodiment,
las Figuras 4a), b), imágenes microscópicas de otro material compuesto preferente de una superficie lateral (Figura 4a) y una superficie de sección transversal, Figures 4a), b), microscopic images of another preferred composite material of a lateral surface (Figure 4a) and a cross-sectional surface,
la Figura 5, un método para la fabricación de un cuerpo de soporte o una herramienta abrasiva en una representación esquemática, usando un diagrama de flujo, y Figure 5, a method for manufacturing a support body or an abrasive tool in a schematic representation, using a flow diagram, and
las Figuras 6a), b), otra herramienta abrasiva en una vista en perspectiva representada esquemáticamente (figura parcial a) y en una vista en sección transversal representada esquemáticamente (figura parcial b). Figures 6a), b), another abrasive tool in a schematically represented perspective view (partial figure a) and in a schematically represented cross-sectional view (partial figure b).
Las Figuras 1a) y 1b) muestran un cuerpo de soporte 1 para una herramienta abrasiva 2 (compare también con la Figura 2), que está diseñado esencialmente de manera simétrica en rotación y comprende una superficie de soporte en el lado circunferencial 3 para un revestimiento abrasivo 5, que presenta medios abrasivos 4, en particular medios super abrasivos. Figures 1a) and 1b) show a support body 1 for an abrasive tool 2 (compare also with Figure 2), which is designed essentially rotationally symmetrical and comprises a support surface on the circumferential side 3 for an abrasive coating 5, which has abrasive media 4, in particular super abrasive media.
El cuerpo de soporte 1 se compone esencialmente de un material compuesto 6 libre de medios abrasivos, formado por un gran número de capas 7 dispuestas unas sobre otras de un material de fibras naturales, que están unidas entre sí mediante plástico 8. Esto se indica esquemáticamente en la sección ampliada de la Figura 1b). El plástico 8 puede ser una resina sintética endurecida, preferentemente resina fenólica. The support body 1 consists essentially of an abrasive-free composite material 6, formed by a large number of layers 7 arranged one on top of the other of a natural fiber material, which are connected to one another by means of plastic 8. This is indicated schematically in the enlarged section of Figure 1b). The plastic 8 can be a hardened synthetic resin, preferably phenolic resin.
Las capas 7 inmediatamente adyacentes pueden presentar una distancia muy pequeña entre sí y al menos en algunas zonas pueden incluso tocarse entre sí. Las capas 7 están alineadas esencialmente paralelas a las superficies laterales. The immediately adjacent layers 7 may be very close together and, at least in some areas, may even touch each other. The layers 7 are aligned essentially parallel to the lateral surfaces.
Dos ejemplos de realización han demostrado ser particularmente ventajosos en relación con el material compuesto 6: Two embodiments have proven to be particularly advantageous in connection with the composite material 6:
En el primer ejemplo de realización, el material de fibras naturales es un tejido de algodón. En este caso, el material compuesto 6 presenta una densidad de 1,4 g/cm3 y una absorción de agua del 2,4%. Además, el material compuesto 6 presenta un coeficiente de dilatación de longitud de 30x10'6 K'1 y una conductividad térmica de 0,2 W/mK. Y finalmente, el material compuesto 6 presenta una resistencia a la compresión a 23°C de 320 N/mm2, una resistencia a la flexión a 23°C de 100 N/mm2, un módulo elástico de 7000 N/mm2, una resistencia a la tracción de 80 N/mm2 y una fuerza de escisión de 3000 N. In the first embodiment, the natural fiber material is a cotton fabric. In this case, the composite material 6 has a density of 1.4 g/cm3 and a water absorption of 2.4%. Furthermore, the composite material 6 has a coefficient of longitudinal expansion of 30x10'6 K'1 and a thermal conductivity of 0.2 W/mK. Finally, the composite material 6 has a compressive strength at 23°C of 320 N/mm2, a flexural strength at 23°C of 100 N/mm2, an elastic modulus of 7000 N/mm2, a tensile strength of 80 N/mm2, and a shear force of 3000 N.
En el segundo ejemplo de realización, el material de fibras naturales es papel. En este caso, el material compuesto 6 presenta una densidad de 1,4 g/cm3 y una absorción de agua del 5,2%. Además, el material compuesto 6 presenta un coeficiente de dilatación de longitud de 30x10'6 K'1 y una conductividad térmica de 0,2 W/mK. Y finalmente, el material compuesto 6 presenta una resistencia a la compresión a 23°C de 300 N/mm2, una resistencia a la flexión a 23°C de 135 N/mm2, un módulo elástico de 7000 N/mm2, una resistencia a la tracción de 120 N/mm2 y una fuerza de escisión de 1900 N. In the second embodiment, the natural fiber material is paper. In this case, the composite material 6 has a density of 1.4 g/cm3 and a water absorption of 5.2%. Furthermore, the composite material 6 has a coefficient of longitudinal expansion of 30x10'6 K'1 and a thermal conductivity of 0.2 W/mK. Finally, the composite material 6 has a compressive strength at 23°C of 300 N/mm2, a flexural strength at 23°C of 135 N/mm2, an elastic modulus of 7000 N/mm2, a tensile strength of 120 N/mm2, and a shear force of 1900 N.
El cuerpo de soporte 1 presenta dos superficies laterales opuestas 9, separadas de la superficie de soporte 3 para el revestimiento abrasivo 5, sobre las cuales está dispuesta de manera plana una capa 7 del material de fibras naturales (compare también con la Figura 3a)). The support body 1 has two opposite side surfaces 9, separated from the support surface 3 for the abrasive coating 5, on which a layer 7 of the natural fiber material is arranged flat (compare also with Figure 3a)).
El cuerpo de soporte 1 comprende una zona de acoplamiento central 10 con un taladro central 11 para la conexión a un accionamiento giratorio para hacer girar el cuerpo de soporte 1 o una herramienta abrasiva 2 formada con el mismo, alrededor de un eje de rotación 12, que discurre a través de la zona de acoplamiento 10. El eje de rotación 12 discurre a través del centro 25 del taladro central 11 y está alineada esencialmente normal a las superficies laterales 9. The support body 1 comprises a central coupling region 10 with a central bore 11 for connection to a rotary drive for rotating the support body 1 or an abrasive tool 2 formed therewith, around a rotation axis 12, which extends through the coupling region 10. The rotation axis 12 extends through the center 25 of the central bore 11 and is aligned substantially normal to the side surfaces 9.
Las dimensiones del cuerpo de soporte 1 se pueden caracterizar por su diámetro 17, su espesor 18 y el diámetro 19 del taladro central 11. The dimensions of the support body 1 can be characterized by its diameter 17, its thickness 18 and the diameter 19 of the central bore 11.
La herramienta abrasiva 2 representada en la Figura 2 comprende un cuerpo de soporte 1 y un revestimiento abrasivo 5, que presenta medios abrasivos 4, en particular medios super abrasivos, que está dispuesto en la superficie de soporte 3, preferentemente en el lado circunferencial, del cuerpo de soporte 1. El medio abrasivo 4 está indicado esquemáticamente en la sección ampliada. El medio abrasivo 4 está incrustado en un aglomerante, por ejemplo, un aglomerante cerámico. The grinding tool 2 shown in Figure 2 comprises a support body 1 and an abrasive coating 5, which has abrasive media 4, in particular super abrasive media, which is arranged on the support surface 3, preferably on the circumferential side, of the support body 1. The abrasive medium 4 is schematically indicated in the enlarged section. The abrasive medium 4 is embedded in a bond, for example a ceramic bond.
El revestimiento abrasivo 5 puede estar formado por un anillo colector continuo o, como se indica en la zona inferior de la herramienta abrasiva 2, por segmentos abrasivos 13 individuales. The abrasive lining 5 can be formed by a continuous slip ring or, as indicated in the lower area of the abrasive tool 2, by individual abrasive segments 13.
En la herramienta abrasiva 2 mostrada en la Figura 3a), el cuerpo de soporte 1 presenta una superficie lateral 9 separada de la superficie de soporte 3 para el revestimiento abrasivo 5, sobre la que está dispuesta de manera plana una capa 7 de un material de fibras naturales en forma de un tejido de algodón. Esto se puede ver particularmente en la vista ampliada, en la que se puede ver la estructura del tejido formada por hilos de tejido, que se cruzan esencialmente perpendicularmente con hilos de trama y de urdimbre 26. In the grinding tool 2 shown in Figure 3a), the support body 1 has a side surface 9 separated from the support surface 3 for the abrasive coating 5, on which a layer 7 of a natural fiber material in the form of a cotton fabric is arranged planarly. This is particularly evident in the enlarged view, in which the fabric structure formed by fabric threads, which intersect essentially perpendicularly with warp and weft threads 26, can be seen.
El cuerpo de soporte 1 puede presentar orificios de equilibrio 22 y/o un escalón 23, para mejorar el comportamiento de rotación de la herramienta abrasiva 2. The support body 1 may have balancing holes 22 and/or a step 23, to improve the rotational behavior of the abrasive tool 2.
La Figura 3b) muestra una imagen microscópica de una superficie de sección transversal del material compuesto utilizado en la herramienta abrasiva 2 según la segunda forma de realización preferente. Se ven claramente las capas 7 del tejido de algodón, que están dispuestas unas sobre otras en la dirección del eje de rotación 12, que están formadas por fibras de algodón 26 individuales. Figure 3b) shows a microscopic image of a cross-sectional surface of the composite material used in the grinding tool 2 according to the second preferred embodiment. The layers 7 of the cotton fabric, arranged one above the other in the direction of the axis of rotation 12, are clearly visible. These layers are formed by individual cotton fibers 26.
Las Figuras 4a) y 4b) muestran imágenes microscópicas de otro material compuesto que se utiliza preferentemente, concretamente una superficie lateral (Figura 4a)) y una superficie de sección transversal (Figura 4b)). En este caso, el material de fibras naturales es papel. En la Figura 4a), se pueden ver fibras de papel individuales 27, que están alineadas estocásticamente dentro de una capa 7. En la Figura 4b) se puede ver una estructura de capas 7 dispuestas unas sobre otras. Figures 4a) and 4b) show microscope images of another preferably used composite material, namely a side surface (Figure 4a) and a cross-sectional surface (Figure 4b)). In this case, the natural fiber material is paper. In Figure 4a), individual paper fibers 27 can be seen, which are stochastically aligned within a layer 7. In Figure 4b), a structure of layers 7 arranged one above the other can be seen.
Formas de realización particularmente preferentes del método para la fabricación de un cuerpo de soporte y del método para la fabricación de una herramienta abrasiva, se ilustran mediante el diagrama de flujo representado en la Figura 5. Particularly preferred embodiments of the method for manufacturing a support body and the method for manufacturing an abrasive tool are illustrated by the flow diagram shown in Figure 5.
En el método 14 para la fabricación de un cuerpo de soporte 1, en un primer paso del método 15 se proporciona el material compuesto 6 libre de medios abrasivos en forma de una placa, a partir de un gran número de capas 7 de un material de fibras naturales, dispuestas unas sobre otras, que están unidas entre sí mediante plástico 8, preferentemente resina fenólica. In the method 14 for manufacturing a support body 1, in a first step of the method 15 the abrasive-free composite material 6 is provided in the form of a plate, from a large number of layers 7 of a natural fiber material, arranged one on top of the other, which are joined together by means of plastic 8, preferably phenolic resin.
En un segundo paso del método 16, se separa de la placa un cuerpo con dimensiones predeterminadas 17, 18, 19 (compare con las Figuras 1a) y 1b)), preferentemente mediante corte por chorro de agua o mediante una sierra de cinta. En el caso del cuerpo de soporte 1 representado en la Figura 1, el cuerpo es una ronde. In a second step of method 16, a body with predetermined dimensions 17, 18, 19 (compare with Figures 1a) and 1b) is separated from the plate, preferably by waterjet cutting or by means of a band saw. In the case of the support body 1 shown in Figure 1, the body is a round.
En un tercer paso del método 20 se procesa posteriormente el cuerpo, preferentemente mediante mecanizado y/o equilibrado. In a third step of method 20, the body is further processed, preferably by machining and/or balancing.
Este método 14 se puede ampliar a un método 21 para la fabricación de una herramienta abrasiva 2 disponiendo, en otro paso del método 28, un revestimiento abrasivo 5 que presenta medios abrasivos 4, preferentemente medios super abrasivos, sobre una superficie de soporte 3, preferentemente en el lado circunferencial, del cuerpo de soporte 1, preferentemente por prensado y/o por unión adhesiva, por lo que preferentemente el revestimiento abrasivo 5 se forma a partir de un anillo colector continuo o de segmentos abrasivos 13 individuales. This method 14 can be extended to a method 21 for manufacturing an abrasive tool 2 by arranging, in a further step of the method 28, an abrasive lining 5 having abrasive media 4, preferably super abrasive media, on a support surface 3, preferably on the circumferential side, of the support body 1, preferably by pressing and/or by adhesive bonding, whereby the abrasive lining 5 is preferably formed from a continuous slip ring or from individual abrasive segments 13.
El tercer paso 20 del método se puede llevar a cabo opcionalmente sólo después de que se haya dispuesto el revestimiento abrasivo 5 sobre la superficie de soporte 3 del cuerpo de soporte 1. The third step 20 of the method may optionally be carried out only after the abrasive coating 5 has been arranged on the support surface 3 of the support body 1.
Las Figuras 6a) y 6b) muestran una herramienta abrasiva 2 con un cuerpo de soporte 1, que se compone de cinco cuerpos cilíndricos huecos 29, 30, 31, 32, 33, estando pegados entre sí los cuerpos 29, 30, 31, 32, 33 en superficies laterales 9. Los ejes de simetría 12 de los cuerpos 29, 30, 31, 32, 33 son esencialmente congruentes. Dependiendo de la forma del cuerpo de soporte 1 también se puede utilizar un número diferente de cuerpos cilíndricos o cilíndricos huecos 29, 30, 31,32, 33. Figures 6a) and 6b) show a grinding tool 2 with a support body 1, which is composed of five hollow cylindrical bodies 29, 30, 31, 32, 33, the bodies 29, 30, 31, 32, 33 being glued to one another at lateral surfaces 9. The axes of symmetry 12 of the bodies 29, 30, 31, 32, 33 are essentially congruent. Depending on the shape of the support body 1, a different number of cylindrical or hollow cylindrical bodies 29, 30, 31, 32, 33 can also be used.
El cuerpo de soporte 1 presenta un adaptador 34 para conectar el cuerpo de soporte 1 o la herramienta abrasiva 2 formada con él, a un accionamiento giratorio, que está pegado con los cuerpos 32 y 33. El adaptador 34 también se puede conectar a más de dos, o sólo a uno, de los cuerpos 29, 30, 31,32, 33, en particular dependiendo de la rigidez que se desea conseguir de la herramienta abrasiva 2. The support body 1 has an adapter 34 for connecting the support body 1 or the abrasive tool 2 formed therewith, to a rotary drive, which is glued to the bodies 32 and 33. The adapter 34 can also be connected to more than two, or only to one, of the bodies 29, 30, 31, 32, 33, in particular depending on the desired rigidity of the abrasive tool 2.
El adaptador 34 se puede componer esencialmente de un metal y, como en el caso representado, puede ser esencialmente cilíndrico hueco. The adapter 34 may be composed essentially of a metal and, as in the case shown, may be essentially hollow cylindrical.
Como en el caso representado, el adaptador 34 puede presentar taladros 37 para alojar medios de fijación, a través de los cuales se puede conectar el adaptador 34 con un husillo de máquina. As in the illustrated case, the adapter 34 can have holes 37 for receiving fixing means, through which the adapter 34 can be connected to a machine spindle.
El cuerpo de soporte 1 presenta un taladro central 11. El adaptador 34 está dispuesto en el taladro central 11, extendiéndose el adaptador 34 sólo a lo largo de una longitud parcial 35 del taladro central 11. El taladro central 11 presenta una abertura de inserción 36 en forma de embudo. The support body 1 has a central bore 11. The adapter 34 is arranged in the central bore 11, the adapter 34 extending only over a partial length 35 of the central bore 11. The central bore 11 has a funnel-shaped insertion opening 36.
En el lado circunferencial de los cuerpos 29 y 31 está dispuesto un revestimiento abrasivo 5. An abrasive coating 5 is arranged on the circumferential side of the bodies 29 and 31.
Para la fabricación del cuerpo de soporte 1, es aconsejable proporcionar en un primer paso del método 15 una placa con un espesor 18 y, en un segundo paso del método 16, separar tres cuerpos cilíndricos o cilíndricos huecos 30, 32 y 33, de la placa con dimensiones predeterminadas 17, 18, 19, preferentemente mediante corte por chorro de agua o mediante una sierra de cinta. For the manufacture of the support body 1, it is advisable to provide in a first step of method 15 a plate with a thickness 18 and, in a second step of method 16, to separate three cylindrical or hollow cylindrical bodies 30, 32 and 33, from the plate with predetermined dimensions 17, 18, 19, preferably by water jet cutting or by means of a band saw.
Además, es aconsejable proporcionar en el trascurso del primer paso del método 15, otra placa con otro espesor 18, y en el transcurso del segundo paso del método 16, separar dos cuerpos cilíndricos o cilíndricos huecos 29 y 31, de la placa con dimensiones predeterminadas 17, 18, 19, preferentemente mediante corte por chorro de agua o mediante una sierra de cinta. Furthermore, it is advisable to provide in the course of the first step of method 15, another plate with another thickness 18, and in the course of the second step of method 16, to separate two cylindrical or hollow cylindrical bodies 29 and 31, from the plate with predetermined dimensions 17, 18, 19, preferably by water jet cutting or by means of a band saw.
En el transcurso del segundo paso del método 16, los cuerpos 29, 30, 31, 32, 33 se unen entre sí en superficies laterales 9 después de su separación de las placas, por lo que los ejes de simetría 12 de los cuerpos 29, 30, 31, 32, 33 son esencialmente congruentes entre sí. In the course of the second step of the method 16, the bodies 29, 30, 31, 32, 33 are joined together at side surfaces 9 after their separation from the plates, whereby the axes of symmetry 12 of the bodies 29, 30, 31, 32, 33 are essentially congruent to each other.
En un tercer paso del método 20 se procesan posteriormente los cuerpos 29, 30, 31,32, 33, mecanizando, en particular para proveer al taladro central 11 de unas dimensiones predeterminadas. In a third step of the method 20, the bodies 29, 30, 31, 32, 33 are subsequently processed by machining, in particular to provide the central bore 11 with predetermined dimensions.
En otro paso del método se conectan los cuerpos 32, 33 con el adaptador 34. In another step of the method, the bodies 32, 33 are connected to the adapter 34.
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