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MX2012010763A - Herramienta abrasiva y metodo para acabar formas complejas en piezas de trabajo. - Google Patents

Herramienta abrasiva y metodo para acabar formas complejas en piezas de trabajo.

Info

Publication number
MX2012010763A
MX2012010763A MX2012010763A MX2012010763A MX2012010763A MX 2012010763 A MX2012010763 A MX 2012010763A MX 2012010763 A MX2012010763 A MX 2012010763A MX 2012010763 A MX2012010763 A MX 2012010763A MX 2012010763 A MX2012010763 A MX 2012010763A
Authority
MX
Mexico
Prior art keywords
agglomerated abrasive
agglomerated
abrasive body
finishing
abrasive tool
Prior art date
Application number
MX2012010763A
Other languages
English (en)
Inventor
Srinivasan Ramanath
Krishnamoorthy Subramanian
John R Besse
David C Graham
Marc A Lamoureux
Original Assignee
Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Abrasives Inc filed Critical Saint Gobain Abrasives Inc
Publication of MX2012010763A publication Critical patent/MX2012010763A/es

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    • B24B19/00—Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
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Abstract

Una herramienta abrasiva incluye un cuerpo abrasivo aglomerado que tiene granos abrasivos contenidos en un material aglomerante, en la que el cuerpo abrasivo aglomerado comprende una forma compleja que tiene una profundidad de forma (FD) de al menos alrededor de 0,3. La profundidad de forma se describe mediante la ecuación [(Rl-Rs) /Rl], en la que Rs es el radio más pequeño (Rs) en un punto a lo largo del eje longitudinal del cuerpo abrasivo aglomerado, y Rl es el radio más grande (Rl) en un punto a lo largo del eje longitudinal del cuerpo abrasivo aglomerado. La herramienta abrasiva se puede usar para acabar formas complejas en piezas de trabajo.

Description

HERRAMIENTA ABRASIVA Y METODO PARA ACABAR FORMAS COMPLEJAS EN PIEZAS DE TRABAJO Campo de la Invención Lo siguiente se refiere a herramientas abrasivas y a métodos para acabar formas complejas en piezas de trabajo usando tales herramientas abrasivas, y más particularmente al uso de herramientas abrasivas aglomeradas que tienen formas particulares para el acabado de formas complejas en piezas de trabajo.
Antecedentes de la Invención En la industria del acabado, se pueden emplear diversos procesos para acabar piezas de trabajo. Sin embargo, en el contexto particular del acabado de piezas de trabajo para que tengan formas complejas, existen pocas opciones puesto que tales operaciones de acabado requieren contornos superficiales exactos y tolerancias dimensionales ajustadas. Ciertos enfoques preferidos son molienda o brochado, en el que se usan cuchillas para cortar la forma compleja en la pieza de trabajo. Sin embargo, el brochado puede ser una operación cara, debido a los costes elevados de mecanización, maquinaria cara, costes de montaje, costes de desbastado y velocidades lentas de eliminación de material. Los procesos de molienda son generalmente muy lentos, especialmente en el mecanizado de materiales difíciles de mecanizar, tales como Ref . : 235531 aleaciones de níquel.
Aún así, en el contexto de la formación de ranuras de retención en discos de turbinas, que se usan para mantener o retener palas de turbinas alrededor de la periferia del disco, el brochado es el enfoque preferido a lo largo y ancho de la mayoría de la industria. La práctica actual en la industria aeroespacial es mecanizar ranuras en el disco mediante uso de una brochadora, que es una máquina de corte lineal que guía cortadoras sucesivamente más grandes a través de la ranura del disco, teniendo las cortadoras finales una forma compleja deseada (es decir, una forma reentrante) de la ranura acabada. El brochado se ilustra en la patente U.S. n° 5.430.936 de Yadzik, Jr. et al.
Otro método para producir partes perfiladas se ilustra en la patente U.S. n° 5.330.326 de Kuehne et al. El método implica preformar y desbastar finalmente un blanco en una posición de sujeción de mandril con al menos una muela perfilada. El blanco se mueve y se hace girar con relación a la al menos una muela perfilada durante la etapa de preformado, para dar al blanco aproximadamente un perfil deseado. Sin embargo, el método de Kuehne se puede usar para superficies externas, y no superficies internas, y de este modo no es aplicable a la creación de ranuras internas.
Otros métodos para producir formas complejas en piezas de trabajo se describen en la patente U.S. n° 6.883.234 y en la patente U.S. n° 7.708.619. En la patente U.S. n° 7.708.619 de Subramanian et al., los procesos utilizan el desbastado con una rueda de gran diámetro que funciona perpendicular a la superficie de la parte para la formación inicial de una ranura en la pieza de trabajo. El acabado de la ranura hasta el contorno deseado se completa usando una herramienta electrochapada de una sola capa.
Existe la necesidad de desarrollar nuevos métodos para formar formas complejas en piezas de trabajo y limitar las deficiencias asociadas con procesos convencionales.
Breve Descripción de la Invención Según un primer aspecto, una herramienta abrasiva incluye un cuerpo abrasivo aglomerado que tiene granos abrasivos contenidos en un material aglomerante, en la que el cuerpo abrasivo aglomerado comprende una forma compleja que tiene una profundidad de forma (FD) de al menos alrededor de 0,3, en la que la profundidad de forma se describe mediante la ecuación [(Rl-Rs)/Rl] . De forma notable, Rs es el radio más pequeño (Rs) en un punto a lo largo del eje longitudinal del cuerpo abrasivo aglomerado, y Rl es el radio más grande (Rl) en un punto a lo largo del eje longitudinal del cuerpo abrasivo aglomerado.
Según otro aspecto, un método para acabar una pieza de trabajo incluye hacer girar una herramienta abrasiva aglomerada con relación a una pieza de trabajo para acabar una abertura con forma reentrante en la pieza de trabajo. La herramienta abrasiva aglomerada incluye un cuerpo abrasivo aglomerado que tiene granos abrasivos contenidos en un material aglomerante, y en la que el acabado comprende formar una superficie que define la abertura con forma reentrante que tiene una rugosidad de superficie (Ra) no mayor que alrededor de 2 micrómetros .
En todavía otro aspecto, un método para hacer funcionar una herramienta abrasiva incluye acabar una abertura con forma reentrante en una pieza de trabajo usando una herramienta abrasiva de punto montado que comprende granos abrasivos contenidos en un material aglomerante. El cuerpo tiene una forma compleja que tiene una profundidad de forma (FD, por sus siglas en inglés) de al menos alrededor de 0,3, en la que la profundidad de forma se describe mediante la ecuación [ (Rl-Rs) /Rl] , y Rs es el radio más pequeño (Rs) en un punto a lo largo del eje longitudinal del cuerpo, y Rl es el radio más grande (Rl) en un punto a lo largo del eje longitudinal del cuerpo. De forma notable, Rs no es mayor que alrededor de 10 mm. El método incluye además rectificar en profundidad la herramienta abrasiva de punto montado a lo largo de una longitud de la forma del cuerpo.
Otro aspecto incluye un método para acabar una pieza de trabajo, que incluye proporcionar una pieza de trabajo que tiene una abertura con forma reentrante formada aproximadamente en una superficie de la pieza de trabajo, y acabar la abertura con forma reentrante usando una herramienta abrasiva de punto montado que comprende granos abrasivos contenidos en un aglomerante vitreo. Durante el acabado, se proporciona un material refrigerante soluble en agua en una interfaz de la herramienta abrasiva de punto montado y una superficie de la pieza de trabajo que define la abertura con forma reentrante .
Breve Descripción de las Figuras La presente descripción se puede entender mejor, y sus numerosas características y ventajas serán manifiestas para los expertos en la técnica haciendo referencia a las figuras que se acompañan .
La FIG. 1 incluye una representación esquemática de un procedimiento de formación de ranuras.
Las FIGS . 2A y 2B incluyen representaciones esquemáticas de ranuras que se pueden generar mediante el procedimiento de formación de ranuras.
La FIG. 3A incluye una ilustración de una operación de acabado que usa una herramienta abrasiva aglomerada según una modalidad.
La FIG. 3B incluye una ilustración de una abertura acabada en una pieza de trabajo que tiene una forma compleja, en la que la abertura acabada se forma usando una herramienta abrasiva aglomerada según una modalidad.
La FIG. 4 incluye una ilustración en sección transversal de una herramienta abrasiva aglomerada que tiene una forma compleja según una modalidad.
La FIG. 5 incluye una ilustración de una operación de rectificado en una herramienta abrasiva aglomerada que tiene una forma compleja según una modalidad.
Las FIGS. 6A-6B incluyen gráficas de parámetros de comportamiento medidos durante una operación de acabado llevada a cabo según una modalidad.
El uso de los mismos símbolos de referencia en diferentes figuras indica artículos similares o idénticos.
Descripción Detallada de la Invención Lo siguiente se refiere a herramientas abrasivas, y más particularmente a herramientas abrasivas aglomeradas adecuadas para acabar superficies que tienen formas complejas en piezas de trabajo. Se apreciará que los abrasivos aglomerados son una clase separada y distinta de otros abrasivos (por ejemplo abrasivos revestidos, etc.) por cuanto los abrasivos aglomerados tienen una forma tridimensional que incluye una dispersión de granos abrasivos a lo largo de un volumen tridimensional, que están contenidos en un volumen tridimensional de material aglomerante. Además, los cuerpos abrasivos aglomerados pueden incluir cierta cantidad de porosidad, que puede facilitar la formación de virutas y la exposición de nuevos granos abrasivos. La formación de virutas, la exposición de los granos abrasivos y el rectificado son algunos atributos asociados con abrasivos aglomerados, y que distinguen a los abrasivos aglomerados de otras clases de abrasivos, tales como abrasivos revestidos o herramientas electrochapadas de una sola capa.
Como se usa aquí, la expresión "forma compleja" se refiere a una forma (por ejemplo, de una abertura en una pieza de trabajo) o una forma de una parte (por ejemplo, un cuerpo abrasivo aglomerado) que tiene un contorno que define una forma reentrante. Una forma reentrante no permite que una forma de acoplamiento sea retirada en dirección normal a uno de los tres ejes (es decir, x, y o z) . Una "forma reentrante" puede ser un contorno que reentra o apunta hacia dentro, que es más ancho en una posición axial interna que en una posición axial externa (es decir, una entrada) . Un ejemplo de la forma reentrante es una ranura cola de milano, una forma trapezoidal, y similar.
Los componentes de las turbinas, tales como motor de propulsión, rotores, montaje de palas del compresor, emplean típicamente ranuras con forma reentrante en los discos de las turbinas . La forma reentrante se puede usar para mantener o retener las palas de las turbinas alrededor de la periferia de los discos de las turbinas. Las correderas mecánicas, ranuras en forma de T para sujetar partes en una mesa de sujeción, también usan tales ranuras con forma reentrante.
Con respecto a un procedimiento para formar una forma compleja en una pieza de trabajo, se puede llevar a cabo un procedimiento de formación de ranuras inicial, que forma una abertura en la pieza de trabajo. La abertura o ranura no tiene necesariamente el contorno final (es decir, forma compleja) . El procedimiento de formación de ranuras puede eliminar el grueso del material, minimizando la cantidad de material a eliminar en el procedimiento de acabado de la forma compleja con una herramienta abrasiva aglomerada.
La FIG. 1 incluye una ilustración de un procedimiento 10 de formación de ranuras. Como se ilustra, el procedimiento de formación de ranuras puede utilizar una herramienta abrasiva aglomerada 12, orientada de una manera particular con respecto a la pieza 14 de trabajo, formando de ese modo una ranura o ranuras 16 en la pieza 14 de trabajo. En una modalidad particular, el procedimiento de formación de ranuras de la invención se puede completar usando una herramienta abrasiva aglomerada 12 orientada con respecto a la pieza 14 de trabajo para llevar a cabo un procedimiento de desbastado de alimentación arrastrada. El desbastado de alimentación arrastrada se puede llevar a cabo a una velocidad de desbastado en un intervalo entre alrededor de 30 m/s y alrededor de 150 m/s.
Las FIGS . 2A y 2B incluyen representaciones esquemáticas de ranuras que se pueden generar mediante el procedimiento de formación de ranuras. En particular, las FIGS. 2A y 2B incluyen piezas de trabajo 18A y 18B que se pueden formar mediante los procesos 10 de formación de ranuras de la invención, respectivamente. En una modalidad, la ranura 16 tiene un único diámetro a lo largo de las profundidades de la ranura 16, como se muestra en la FIG. 2A. En otra modalidad, la ranura 16 tiene al menos dos diámetros distintos a diferentes profundidades, como se muestra en la FIG. 2B.
El procedimiento de formación de ranuras puede utilizar una energía de corte específica particular. Por ejemplo, la energía de corte específica puede ser igual a, o menor que, alrededor de 10 Hp/Pulg3 min (alrededor de 27 J/mm3) , tal como entre alrededor de 0,5 Hp/Pulg3 min (alrededor de 1,4 J/mm3) y alrededor de 10 Hp/Pulg3 min (alrededor de 27 J/mm3) , o entre alrededor de 1 Hp/Pulg3 min (alrededor de 2,7 J/mm3) y alrededor de 10 Hp/Pulg3 min (alrededor de 27 J/mm3) .
En otra modalidad, el procedimiento de formación de ranuras se puede llevar a cabo a una velocidad de eliminación de material (MRR, por sus siglas en inglés) particular, tal como en un intervalo entre alrededor de 0,25 Pulg3/min pulg (alrededor de 2,7 mm3/s/mm) y alrededor de 60 Pulg3/min pulg (alrededor de 650 mm3/s/mm) a una energía de corte específica máxima de alrededor de 10 Hp/Pulg3 min (alrededor de 27 J/mm3) . Otros detalles del procedimiento de formación de ranuras, que se puede utilizar conjuntamente con el procedimiento de acabado descrito aquí, se presentan en la patente U.S. n° 7.708.619, cuyas enseñanzas se incorporan aquí como referencia.
El procedimiento de formación de ranuras, y de este modo el procedimiento de acabado de las modalidades aquí, se puede completar en ciertos tipos de materiales, incluyendo materiales difíciles de desbastar. Las piezas de trabajo de la invención pueden ser metálicas, y particularmente aleaciones metálicas tales como titanio, Inconel (por ejemplo, IN-718) , aleaciones de acero-cromo-níquel (por ejemplo 100 Cr6) , acero al carbono (AISI 4340 y AISI 1018), y sus combinaciones. Según una modalidad, la pieza de trabajo puede tener un valor de dureza igual o menor que alrededor de 65 Re, tal como entre alrededor de 4 Re y alrededor de 65 Re (o una dureza de 84 a 111 Rb) . Esto contrasta con los procesos de mecanizado de la técnica anterior, que típicamente sólo se pueden usar para materiales más blandos, es decir, aquellos que tienen un valor de dureza máximo de alrededor de 32 Re. En una modalidad, las piezas de trabajo metálicas para la invención tienen un valor de dureza entre alrededor de 32 Re y alrededor de 65 Re, o entre alrededor de 36 Re y alrededor de 65 Re.
En el procedimiento de formación de ranuras, se puede usar una herramienta abrasiva aglomerada, tal como muelas y ruedas de corte. La herramienta abrasiva aglomerada para uso en el procedimiento de formación de ranuras puede incluir al menos alrededor de 3% en volumen (en una base en volumen de herramienta) de un grano abrasivo de alfa-alúmina de sol-gel filamentoso, incluyendo opcionalmente granos abrasivos secundarios o sus aglomerados . Los métodos adecuados para obtener herramientas abrasivas aglomeradas se describen en las patentes U.S. n03 5.129.919; 5.738.696; 5.738.697; 6.074.278; y 6.679.758 B, y la solicitud de patente U.S. Serie n° 11/240.809 presentada el 28 de septiembre de 2005, cuyas enseñanzas se incorporan aquí como referencia. Los detalles particulares de la herramienta abrasiva aglomerada usada en el procedimiento de formación de ranuras se proporcionan en la patente U.S. n° 7.708.619, cuyas .enseñazas se incorporan aquí como referencia.
Haciendo referencia ahora a las operaciones que siguen al procedimiento de formación de ranuras, se puede llevar a cabo un procedimiento de acabado para cambiar el contorno de la ranura a una forma compleja (por ejemplo, forma reentrante) . Las herramientas usadas para llevar a cabo el procedimiento de formación de ranuras y de acabado pueden ser parte de máquinas de desbastado de eficiencia elevada, incluyendo centros de mecanizado de múltiples ejes. Con un centro de mecanizado de múltiples ejes, se puede llevar a cabo en la misma máquina tanto el procedimiento de formación de ranuras como el procedimiento de acabado de la forma compleja. Las máquinas de desbastar adecuadas incluyen, por ejemplo, una herramienta de máquina de desbastar de eje horizontal Campbell 950H, disponible de Campbell Grinding Company, Spring Lake, Mich., y una máquina de desbastado de alimentación arrastrada CNC de tres ejes Blohm Mont . 408, disponible de Blohm Maschinenbau GmbH, Alemania.
La FIG. 3A incluye una ilustración de una operación de acabado que usa una herramienta abrasiva aglomerada según una modalidad. En particular, la FIG. 3A ilustra una operación de acabado para formar una forma compleja en la ranura 16 de la pieza 14 de trabajo con una herramienta abrasiva aglomerada 301 en forma de una herramienta de punto montado. La herramienta abrasiva aglomerada 301 puede tener una forma compleja adecuada para producir una forma compleja correspondiente en la pieza 14 de trabajo. Esto es, el cuerpo abrasivo aglomerado 303 puede tener una forma que es la inversa de una forma compleja, a ser impartida en la pieza 14 de trabaj o .
Según modalidades aquí, la herramienta abrasiva aglomerada 301 puede tener un cuerpo abrasivo aglomerado 303 que incluye granos abrasivos contenidos en una matriz de material aglomerante. Esto es, la herramienta abrasiva aglomerada incorpora granos abrasivos dispersos a lo largo de una matriz tridimensional de material aglomerante. Según una modalidad, los granos abrasivos pueden incluir materiales superabrasivos . Por ejemplo, los materiales superabrasivos adecuados pueden incluir nitruro de boro cúbico, diamante, y una combinación de los mismos. En ciertos casos, el cuerpo abrasivo aglomerado 303 puede incluir granos abrasivos que consisten esencialmente en diamante. Sin embargo, en otras herramientas, el cuerpo abrasivo aglomerado 303 puede incluir granos abrasivos que consisten esencialmente en nitruro de boro cúbico.
La herramienta abrasiva aglomerada se puede formar de manera que tenga un cuerpo abrasivo que incorpore granos abrasivos que tienen un tamaño medio de grano no mayor que alrededor de 150 micrómetros . En algunas modalidades, los granos abrasivos pueden tener un tamaño medio de grano no mayor que alrededor de 125 micrómetros, tal como no mayor que alrededor de 100 micrómetros, o incluso no mayor que alrededor de 95 micrómetros. En casos particulares, los granos abrasivos tienen un tamaño medio de grano en un intervalo entre alrededor de 10 micrómetros y 150 micrómetros, tal como entre alrededor de 20 micrómetros y 120 micrómetros, o incluso entre alrededor de 20 micrómetros y 100 micrómetros.
Con respecto al material aglomerante en el cuerpo abrasivo aglomerado 303, los materiales adecuados pueden incluir materiales orgánicos, materiales inorgánicos, y una combinación de los mismos. Por ejemplo, los materiales orgánicos adecuados pueden incluir polímeros tales como resinas, epoxis, y similares.
Algunos materiales aglomerantes inorgánicos adecuados pueden incluir metales, aleaciones metálicas, materiales cerámicos, y una combinación de los mismos. Por ejemplo, algunos metales adecuados pueden incluir elementos de metales de transición y aleaciones metálicas que contienen elementos de metales de transición. En otras modalidades, el material aglomerante puede ser un material cerámico, que puede incluir materiales policristalinos y/o vitreos. Los materiales aglomerantes cerámicos adecuados pueden incluir óxidos, incluyendo, por ejemplo, Si02, A1203, B203, MgO, CaO, Li20, K20, Na20 y similares.
Además, se apreciará que el material aglomerante puede ser un material híbrido. Por ejemplo, el material aglomerante puede incluir una combinación de componentes orgánicos e inorgánicos . Algunos materiales aglomerantes híbridos adecuados pueden incluir materiales aglomerantes metálicos e inorgánicos.
Según al menos una modalidad, la herramienta abrasiva aglomerada 301 puede incluir un material compuesto que incluye material aglomerante, granos abrasivos, y cierta porosidad. Por ejemplo, la herramienta abrasiva aglomerada 301 puede tener al menos alrededor de 3% en volumen de granos abrasivos (por ejemplo, granos superabrasivos) del volumen total del cuerpo abrasivo aglomerado. En otros casos, la herramienta abrasiva aglomerada 301 puede incluir al menos alrededor de 6% en volumen, al menos alrededor de 10% en volumen, al menos alrededor de 15% en volumen, al menos alrededor de 20% en volumen, o incluso al menos alrededor de 25% en volumen de granos abrasivos. Se pueden formar herramientas abrasivas aglomeradas 301 particulares para que incluyan entre alrededor de 2% en volumen y alrededor de 60% en volumen, tal como entre alrededor de 4% en volumen y alrededor de 60% en volumen, o incluso entre alrededor de 6% en volumen y alrededor de 54% en volumen de granos superabrasivos .
La herramienta abrasiva aglomerada 301 se puede formar para que tenga al menos alrededor de 3% en volumen de material aglomerante (por ejemplo, material aglomerante vitrificado o material aglomerante metálico) del volumen total del cuerpo abrasivo aglomerado. En otros casos, la herramienta abrasiva aglomerada 301 puede incluir al menos alrededor de 6% en volumen, al menos alrededor de 10% en volumen, al menos alrededor de 15% en volumen, al menos alrededor de 20% en volumen, o incluso al menos alrededor de 25% en volumen de material aglomerante. Las herramientas abrasivas aglomeradas 301 particulares pueden incluir entre alrededor de 2% en volumen y alrededor de 60% en volumen, tal como entre alrededor de 4% en volumen y alrededor de 60% en volumen, o incluso entre alrededor de 6% en volumen y alrededor de 54% en volumen de material aglomerante.
La herramienta abrasiva aglomerada 301 se puede formar para que tenga un cierto contenido de porosidad, y particularmente una cantidad no mayor que alrededor de 60% en volumen del volumen total del cuerpo abrasivo aglomerado. Por ejemplo, el cuerpo abrasivo aglomerado 301 puede tener no más de alrededor de 55% en volumen, tal como no más de alrededor de 50% en volumen, no más de alrededor de 45% en volumen, no más de alrededor de 40% en volumen, no más de alrededor de 35% en volumen, o incluso no más de alrededor de 30% en volumen de porosidad. Las herramientas abrasivas aglomeradas 301 particulares pueden tener un cierto contenido de porosidad, tal como entre alrededor de 0,5% en volumen y alrededor de 60% en volumen, tal como entre alrededor de 1% en volumen y alrededor de 60% en volumen, entre alrededor de 1% en volumen y alrededor de 54% en volumen, entre alrededor de 2% en volumen y alrededor de 50% en volumen, entre alrededor de 2% en volumen y alrededor de 40% en volumen, o incluso entre alrededor de 2% en volumen y alrededor de 30% en volumen de porosidad.
Durante el procedimiento de acabado, una herramienta abrasiva aglomerada 301 se puede colocar en contacto con la pieza 14 de trabajo, y más particularmente en la ranura 16 previamente formada en la pieza 14 de trabajo. Según una modalidad, la herramienta abrasiva aglomerada 301 se puede hacer girar a una velocidad significativamente elevada para acabar y recontornear las superficies 321 y 323 de la ranura 16 para formar una forma compleja en la pieza 14 de trabajo (véase, por ejemplo, 351 de la FIG. 3B) . Por ejemplo, la herramienta abrasiva aglomerada se puede hacer girar a velocidades de al menos alrededor de 10.000 rpm. En otros casos, la herramienta se puede hacer girar a mayores velocidades, tal como al menos alrededor de 20.000 rpm, al menos alrededor de 30.000 rpm, al menos alrededor de 40.000 rpm, o incluso más. No obstante, en ciertos casos, la herramienta abrasiva aglomerada 301 se hace girar con relación a la pieza 14 de trabajo a una velocidad en un intervalo entre alrededor de 10.000 rpm y 125.000 rpm, tal como entre alrededor de 10.000 rpm y 110.000 rpm, o incluso entre alrededor de 10.000 rpm y alrededor de 100.000 rpm.
Durante el acabado, la herramienta abrasiva aglomerada 301 se puede mover a lo largo de un eje con relación a la pieza 14 de trabajo para facilitar el acabado de la superficie 321 hasta una forma compleja adecuada. Por ejemplo, en ciertos casos, la herramienta abrasiva aglomerada 301 puede seguir una ruta alternante, o puede completar un ciclo de caja. Por ejemplo, en una primera pasada de la ruta alternante, la herramienta abrasiva aglomerada 300 se puede mover con relación a la pieza 14 de trabajo a lo largo de una ruta 308. El movimiento de la herramienta abrasiva aglomerada 300 a lo largo de la ruta 308 facilita el acabado del grosor completo de la superficie 321. Según un tipo de ruta alternante, después de completar la primera pasada a lo largo de la ruta 308, la herramienta abrasiva aglomerada 301 se puede desplazar lateralmente a lo largo del eje 375 y se puede mover a lo largo de una ruta 309 en una segunda pasada. Según esta ruta alternante particular, durante la segunda pasada, la superficie de la herramienta abrasiva aglomerada 301 puede contactar con la superficie 323 de la ranura 16 opuesta a la superficie 321, acabando de ese modo la porción de la ranura 16 definida por la superficie 323. Después de que la herramienta abrasiva aglomerada 301 viaja a lo largo del grosor completo de la pieza de trabajo a través de la ranura 16, la herramienta se puede desplazar entonces nuevamente de forma lateral a lo largo del eje 375 y volver a la ruta 308 para otra (es decir, una tercera) pasada a lo largo de la superficie 321. Se apreciará que la herramienta abrasiva aglomerada 301 se puede alternar y mover a lo largo de las rutas 308 y 309 durante un número designado de vueltas hasta que las superficies 321 y 323 estén satisfactoriamente acabadas. Se apreciará además que mientras que las rutas 308 y 309 se ilustran como lineales, ciertos procesos pueden utilizar rutas que son curvas o utilizan una dirección arqueada .
Según una modalidad alternativa, la ruta alternante se puede llevar a cabo de manera que se acabe una superficie de la ranura antes de que se acabe la otra superficie. Por ejemplo, la herramienta abrasiva aglomerada 301 se puede mover a lo largo de una primera superficie 321 durante múltiples pasadas secuenciales (es decir, hacia adelante y hacia atrás a lo largo de la ruta 308) hasta que la primera superficie 321 está acabada con una forma compleja adecuada. Después de acabar la primera superficie 321, la herramienta abrasiva aglomerada se puede desplazar lateralmente a lo largo del eje 375 para contactar con la segunda superficie 323 de la ranura 16, opuesta a la primera superficie 323. La herramienta abrasiva aglomerada 301 se puede mover entonces nuevamente a lo largo del grosor de la ranura 16 (es decir, hacia adelante y hacia atrás a lo largo de la ruta 309) a lo largo de la segunda superficie 323 durante múltiples pasadas secuenciales hasta que la segunda superficie 323 esté acabada .
Según una modalidad, el procedimiento de acabado puede eliminar una cantidad particular de material de la superficie de la ranura en cada pasada. Por ejemplo, durante el acabado, la herramienta abrasiva aglomerada 301 puede eliminar material de la superficie 321 hasta una profundidad no mayor que 100 micrómetros para cada pasada de la herramienta abrasiva aglomerada 301 a través de la ranura 16. En otras modalidades, la operación de acabado se puede llevar a cabo de manera que el material se elimina hasta una profundidad no mayor que alrededor de 75 micrómetros, tal como no mayor que alrededor de 65 micrómetros, tal como no mayor que alrededor de 50 micrómetros, o incluso menos para cada pasada de la herramienta abrasiva aglomerada 301 a través de la ranura 16. En casos particulares, cada pasada de la herramienta abrasiva aglomerada 301 puede eliminar material hasta una profundidad en un intervalo entre 1 micrómetro y alrededor de 100 micrómetros, tal como entre alrededor de 1 micrómetro y alrededor de 75 micrómetros, o incluso entre alrededor de 10 micrómetros y alrededor de 65 micrómetros.
Además, durante el acabado, la velocidad de alimentación de la herramienta abrasiva aglomerada, que es una medida del movimiento lateral de la herramienta abrasiva aglomerada a lo largo del eje 375 entre pasadas secuenciales en la misma superficie, puede ser al menos alrededor de 30 ipm [762 mm/min] . En otras modalidades, la velocidad de alimentación puede ser mayor, tal como al menos alrededor de 50 ipm [1270 mm/min] , al menos alrededor de 75 ipm [1905 mm/min] , al menos alrededor de 100 ipm [2540 mm/min] , o incluso al menos alrededor de 125 ipm [3175 mm/min] . Ciertos procesos de acabado utilizan una velocidad de alimentación en un intervalo entre alrededor de 30 ipm [762 mm/min] y alrededor de 300 ipm [7620 mm/min] , tal como entre alrededor de 50 ipm [1270 mm/min] y alrededor de 250 ipm [6350 mm/min] , o incluso en un intervalo entre alrededor de 50 ipm [1270 mm/min] y alrededor de 200 ipm [5080 mm/min] .
La operación de acabado para formar la forma reentrante en la pieza de trabajo se puede llevar a cabo a velocidades de eliminación de material específicas. Por ejemplo, la velocidad de eliminación de material durante la operación de acabado puede ser al menos alrededor de 0,01 pulgadas3/min/pulgada [0,11 mm3/s/mm] . En otros casos, el procedimiento de acabado se puede llevar a cabo a una velocidad de eliminación de material de al menos alrededor de 0,05 pulgadas3/min/pulgada [0,54 mm3/s/mm] , tal como al menos alrededor de 0,08 pulgadas3/min/pulgada [0,86 mm3/s/mm], al menos alrededor de 0,1 pulgadas3/min/pulgada [1,1 mm3/s/mm] , al menos alrededor de 0,3 pulgadas3/min/pulgada [3,2 mm3/s/mm] , al menos alrededor de 1 pulgada3/min/pulgada [11 mm3/s/mm] , al menos alrededor de 1,5 pulgadas3/min/pulgada [16 mm3/s/mm] , o incluso al menos alrededor de 2 pulgadas3/min/pulgada [22 mm3/s/mm] .
Para ciertas operaciones de acabado, la velocidad de eliminación de material puede no ser mayor que alrededor de 1,5 pulgadas3/min/pulgada [16 mm3/s/mm] . No obstante, ciertos procesos de acabado pueden tener una velocidad de eliminación de material no mayor que alrededor de 1 pulgada3/min/pulgada [11 mm3/s/mm] , no mayor que alrededor de 0,8 pulgadas3/min/pulgada [8,6 mm3/s/mm] , o incluso no mayor que alrededor de 0,3 pulgadas3/min/pulgada [3,2 mm3/s/mm] .
En casos particulares, el procedimiento de acabado se puede llevar a cabo de manera que la velocidad de eliminación de material puede estar en un intervalo entre alrededor de 0,01 pulgadas3/min/pulgada [0,11 mm3/s/mm] y alrededor de 2 pulgadas3/min/pulgada [22 mm3/s/mm] , tal como entre alrededor de 0,03 pulgadas3/min/pulgada [0,32 mm3/s/mm] y alrededor de 1,5 pulgadas3/min/pulgada [16 mm3/s/mm] .
La operación de acabado según modalidades aquí se puede llevar a cabo adicionalmente a una potencia de acabado específica. Por ejemplo, la potencia de acabado usada durante la operación de acabado puede ser no mayor que alrededor de 5Hp [3,75 kw] a una velocidad de alimentación de la herramienta de punto montado en un intervalo entre alrededor de 30 ipm [762 mm/min] y alrededor de 300 ipm [7620 mm/min] . Según otras ciertas modalidades, durante el acabado, la potencia de acabado puede ser no mayor que alrededor de 4 Hp [3,0 kW] , tal como no mayor que alrededor de 3,8 Hp [2,83 kW] , no mayor que alrededor de 3,6 Hp [2,68 kW] , no mayor que alrededor de 3,4 Hp [2,54 kW] , no mayor que alrededor de 3,2 Hp [2,39 kW] , o incluso no mayor que alrededor de 3 Hp [2,25 kW] . Tales potencias de acabado se pueden usar a una velocidad de alimentación en un intervalo entre alrededor de 30 ipm [762 mm/min] y alrededor de 300 ipm [7620 mm/min] .
También se apreciará que la operación de acabado es distinta de otras operaciones de eliminación de material, por cuanto la superficie de la pieza de trabajo al terminar la operación de acabado puede tener características particulares. Por ejemplo, volviendo a la FIG. 3B, se ilustra según una modalidad una ilustración en sección transversal de una porción de una pieza de trabajo que tiene una abertura 351 con forma reentrante acabada. Como se ilustra, la pieza 14 de trabajo puede tener una abertura 351 con forma reentrante formada en ella y definida por las superficies 326 y 327 que tienen contornos sustancialmente similares al de la herramienta abrasiva aglomerada 301. Según una modalidad, el procedimiento de acabado incluye formar una superficie 326 que tiene una rugosidad superficial (Ra) no mayor que alrededor de 2 micrómetros. En otros casos, la rugosidad superficial (Ra) puede ser menor, tal como no mayor que alrededor de 1,8 micrómetros, tal como no mayor que alrededor de 1,5 micrómetros. En casos particulares, la rugosidad superficial (Ra) puede estar en un intervalo entre alrededor de 0,1 micrómetros y alrededor de 2 micrómetros. La rugosidad superficial de las superficies acabadas se puede medir usando un rugosímetro, tal como el rugosímetro modelo MarSurf UD 120/LD 120, disponible normalmente de Mahr-Federal Corporation, y que se hace funcionar usando el software de MarSurf XCR.
Al terminar la operación de acabado, las superficies 326 y 327 que definen la abertura 351 con forma reentrante están esencialmente libres de quemadura. La quemadura puede ser vista como porciones de las superficies 326 ó 327 decoloradas o que tienen un residuo o, después del grabado, que tienen un aspecto blanquecino que indica daño térmico a las superficies durante la operación de acabado. Los procesos de acabado llevados a cabo según las modalidades aquí son capaces de producir superficies finales que muestran poca o ninguna quemadura .
Las operaciones de acabado llevadas a cabo según modalidades aquí pueden utilizar un refrigerante proporcionado en la interfaz de la herramienta abrasiva aglomerada 301 y la superficie 321 ó 323 de la ranura 16. El refrigerante se puede proporcionar en un chorro coherente como se describe en la patente U.S. n° 6.669.118. En otras modalidades, el refrigerante se puede proporcionar inundando el área interfacial. Los cuerpos abrasivos aglomerados de las modalidades aquí pueden facilitar el uso de un refrigerante soluble en agua, que puede ser preferible por razones medioambientales con respecto a otros ciertos refrigerantes (por ejemplo, refrigerantes no solubles en agua) . Otros refrigerantes adecuados pueden incluir el uso de refrigerantes semisintéticos y/o sintéticos. No obstante, se apreciará que para ciertas operaciones, se pueden usar refrigerantes a base de aceites.
La FIG. 4 incluye una ilustración en sección transversal de una herramienta abrasiva según una modalidad. En particular, la herramienta abrasiva puede ser una herramienta abrasiva de punto montado que está configurada para hacerla girar a velocidades elevadas para el acabado de superficies como se describe aquí. De forma notable, la herramienta abrasiva incluye un cuerpo abrasivo aglomerado que incorpora granos abrasivos dispersos a lo largo de un volumen y contenidos en un volumen de material aglomerante como se describe aquí. Más particularmente, como se ilustra en la FIG. 4, el cuerpo abrasivo aglomerado puede tener una forma compleja configurada para acabar formas complejas en una pieza de trabajo (por ejemplo, formas reentrantes) .
Según una modalidad, el cuerpo abrasivo aglomerado 401 puede tener un eje longitudinal 450 que se extiende a lo largo de la longitud del cuerpo 401 (es decir, la dimensión más larga del cuerpo) entre una superficie superior 404 y una superficie inferior 403. Adicionalmente, un eje lateral 451 se puede extender perpendicular al eje longitudinal 450 y definir la anchura del cuerpo 401. Según una modalidad, la forma compleja del cuerpo abrasivo aglomerado 401 se puede definir mediante un primer saliente radial 410 que se extiende desde el cuerpo abrasivo aglomerado en una primera posición axial. Por ejemplo, el primer saliente radial 410 se puede extender lateralmente a lo largo del eje lateral 451 y circunferencialmente alrededor del cuerpo 401. El saliente 410 puede tener una primera superficie 411 que se extiende radialmente desde el cuerpo 401 en un primer ángulo con relación al eje lateral 451. Como se ilustra, la intersección de la primera superficie 411 y el eje lateral 451 puede definir un ángulo agudo 461. Igualmente, el saliente 410 se puede definir adicionalmente mediante una segunda superficie 412 que se extiende radialmente desde el cuerpo abrasivo aglomerado 410. La segunda superficie 412 puede ser adyacente a, e incluso contigua, a la primera superficie 411. La superficie 412 puede definir un ángulo agudo 462 entre el eje lateral 451 y la superficie 412.
Adicionalmente, el cuerpo abrasivo aglomerado 401 se puede formar de manera que incluya un segundo saliente radial 413, que puede ser distinto del primer saliente radial 410. De hecho, como se ilustra en la FIG. 4, el saliente radial 413 puede estar separado espacialmente del saliente radial 410 a lo largo del eje longitudinal 450 en una segunda posición axial, distinta de la posición axial del saliente radial 410. Según una modalidad, el saliente radial 413 puede estar definido por superficies 414 y 415 que se pueden extender radial y circunferencialmente desde el cuerpo abrasivo aglomerado para definir el saliente 413.
En algunos casos, la forma en sección transversal del cuerpo abrasivo aglomerado 401 se puede describir como una forma con un solo saliente, una forma con dos salientes, una forma con tres salientes, y similar. Tales formas pueden incorporar uno o más salientes radiales que se extienden desde el cuerpo para definir una forma reentrante. En otros casos, se puede describir como un cuerpo con forma reentrante de manera que tiene dimensiones adecuadas para el acabado y la formación de una forma reentrante en una pieza de trabajo.
Según una modalidad, la forma compleja del cuerpo abrasivo aglomerado 401 se puede describir mediante una profundidad de forma(FD). La profundidad de forma se puede describir mediante la ecuación [ (Rl-Rs) /Rl] , en la que Rs es un radio más pequeño (Rs) (es decir, la mitad de la dimensión 406) del cuerpo abrasivo aglomerado 401 en un punto a lo largo del eje longitudinal 450, y Rl es un radio más grande (Rl) (es decir, la mitad de la dimensión 408) del cuerpo abrasivo aglomerado 401 en un punto a lo largo del eje longitudinal 450.
En una modalidad, el cuerpo abrasivo aglomerado 401 tiene una profundidad de forma (FD) de al menos alrededor de 0,3. En otras modalidades, el cuerpo abrasivo aglomerado 401 puede tener una profundidad de forma (FD) de al menos alrededor de 0,4, al menos alrededor de 0,5, al menos alrededor de 0,6, al menos alrededor de 0,7, o más. Ciertas modalidades pueden utilizar un cuerpo abrasivo aglomerado 401 que tiene una profundidad de forma (FD) en un intervalo entre alredor de 0,3 y alrededor de 0,95, tal como entre alrededor de 0,4 y alrededor de 0,9, tal como entre alrededor de 0,5 y alrededor de 0,9.
El cuerpo abrasivo aglomerado 401 también se puede describir mediante una relación de forma (FR) , descrita mediante la ecuación [Fl/Fw] . La dimensión Fl es una longitud de la forma medida como una dimensión de la superficie de perfil periférica a lo largo de una dirección del eje longitudinal 450 del cuerpo abrasivo aglomerado 401. En particular, la longitud de forma puede describir la longitud del perfil del cuerpo abrasivo aglomerado 401 entre los puntos A y B ilustrados en la FIG. 4, que definen la porción del perfil acoplado activamente en el procedimiento de acabado de eliminación de material. La dimensión Fw es una anchura de forma, que define realmente la longitud del cuerpo abrasivo aglomerado entre la superficie superior 404 y la superficie inferior 403 a lo largo de una línea recta del eje longitudinal 450.
Según una modalidad, el cuerpo abrasivo aglomerado 401 puede tener una relación de forma [Fl/Fw] de al menos alrededor de 1,1. En otros casos, el cuerpo abrasivo aglomerado 401 puede tener una relación de forma de al menos alrededor de 1,2, tal como al menos alrededor de 1,3, al menos alrededor de 1,4, al menos alrededor de 1,5, o incluso al menos alrededor de 1,7. Modalidades particulares pueden utilizar un cuerpo abrasivo aglomerado que tiene una relación de forma en un intervalo entre alredor de 1,1 y alrededor de 3,0, tal como entre alrededor de 1,2 y alrededor de 2,8, tal como entre alrededor de 1,2 y alrededor de 2,5, tal como entre alrededor de 1,3 y alrededor de 2,2, o incluso entre alrededor de 1,3 y alrededor de 2,0.
Ciertos aspectos dimensionales del cuerpo abrasivo aglomerado 401 se pueden describir además mediante una relación de proyección saliente. La relación de proyección saliente del cuerpo abrasivo aglomerado 401 se puede describir mediante la ecuación [OL/Dm] , en la que Dm es un diámetro mínimo 406 en un punto a lo largo del eje longitudinal 450 del cuerpo abrasivo aglomerado, y OL es la longitud 407 entre la superficie inferior 403 del cuerpo abrasivo aglomerado 401 y el punto a lo largo del eje longitudinal del cuerpo abrasivo aglomerado que define el diámetro mínimo 406.
Según ciertas modalidades, el cuerpo abrasivo aglomerado 401 puede tener una relación de proyección saliente (OR, por sus siglas en inglés) de al menos alrededor de 1,3. En todavía otros casos, el cuerpo abrasivo aglomerado 401 se puede formar de manera que tiene una relación de proyección hacia afuera de al menos alrededor de 1,4, tal como al menos alrededor de 1,5, o incluso al menos alrededor de 1,6. La relación de proyección saliente para el cuerpo abrasivo aglomerado 401 puede estar en un intervalo entre alrededor de 1,3 y alrededor de 2,5, tal como entre alrededor de 1 , 3 y alrededor de 2,2.
Además de las características descritas aquí, las herramientas abrasivas aglomeradas se pueden rectificar in situ con el procedimiento de acabado. La rectificación se entiende la técnica como un método para retallar y reformar un cuerpo abrasivo aglomerado, y es típicamente una operación llevada a cabo sobre artículos abrasivos aglomerados y no una operación adecuada para uso con otros artículos abrasivos, incluyendo, por ejemplo, herramientas abrasivas de una sola capa (por ejemplo, cuerpos abrasivos electrochapados) .
La FIG. 5 incluye una ilustración en sección transversal de una operación de rectificación según una modalidad. En particular, la FIG. 5 incluye una vista en sección transversal de una porción de una herramienta abrasiva aglomerada 400 que incluye un cuerpo abrasivo aglomerado que tiene granos abrasivos contenidos en una matriz de material aglomerante. La herramienta abrasiva aglomerada según modalidades aquí se puede rectificar durante operaciones de acabado para mantener el contorno del cuerpo abrasivo aglomerado, lo que facilita una exactitud mejorada de la operación de acabado y una vida mejorada de la herramienta con respecto a otras herramientas abrasivas de punto montado convencionales.
Durante una operación de rectificación, un material 501 de rectificación, que puede incluir un material significativamente afilado, se puede colocar en contacto con el borde del perfil del cuerpo abrasivo aglomerado 401. El cuerpo abrasivo aglomerado 401 se puede hacer girar con relación al material 501 de rectificación para retallar y recontornear el borde del perfil del cuerpo abrasivo aglomerado. Como alternativa, durante la rectificación, el material 501 de rectificación se puede hacer girar con respecto al cuerpo abrasivo aglomerado 401. O en otra modalidad alternativa, el cuerpo abrasivo aglomerado 401 y el material 501 de rectificación se pueden hacer girar al mismo tiempo, y se pueden hacer girar en la misma dirección o en direcciones opuestas, dependiendo del tipo de rectificación.
En particular, la FIG. 5 ilustra una operación de rectificación por embutición, en el que el material 501 de rectificación se coloca en contacto total con la longitud de la forma del cuerpo abrasivo 401. La rectificación por embutición puede ofrecer una ventaja significativa con respecto a otras operaciones como un mecanismo para mantener el cuerpo abrasivo aglomerado 401 que tiene un contorno particular adecuado para el acabado de las superficies de la pieza de trabajo en una forma compleja y tolerancias dimensionales ajustadas. De forma notable, para llevar a cabo una operación de rectificación por embutición, la superficie del material 501 de rectificación tiene significativamente el mismo contorno complejo que la longitud de la forma del cuerpo abrasivo 401 para el recontorneado apropiado del cuerpo abrasivo 401. Esto es, el material 501 de rectificación se puede conformar para que tenga una forma compleja complementaria, de manera que el material 501 de rectificación se puede acoplar al cuerpo abrasivo aglomerado 401 a lo largo de toda la periferia de la longitud de la forma durante la rectificación. La capacidad para rectificar el cuerpo abrasivo aglomerado 401 durante la operación de acabado puede facilitar una vida más prolongada de la herramienta y una consistencia mejorada de las superficies de acabado, incluyendo dimensiones y geometrías de superficie (por ejemplo, a) .
Mientras que la FIG. 5 ilustra una operación de rectificación por embutición, se pueden utilizar otras operaciones de rectificación, incluyendo, por ejemplo, una operación de rectificación cruzada, con los artículos abrasivos aglomerados de las presentes modalidades. La rectificación cruzada puede incluir colocar un material de rectificación en contacto con el abrasivo aglomerado, particularmente en contacto con una porción del perfil del cuerpo abrasivo aglomerado. De forma notable, la rectificación cruzada difiere de la rectificación por embutición por cuanto sólo una porción de la longitud de la forma es rectificada en cualquier momento, puesto que al material de rectificación no se le da necesariamente una forma compleja para complementar la forma compleja del cuerpo abrasivo aglomerado, como es el caso en la rectificación por embutición. Más bien, las operaciones de rectificación cruzada utilizan un material de rectificación que se mueve, o se cruza, a lo largo de la forma compleja de la longitud de la forma del cuerpo abrasivo aglomerado hasta que sea rectificada toda la longitud de la forma. La rectificación cruzada se puede completar in situ con operaciones de acabado. EJEMPLOS Una pieza de trabajo de Inconel 718, que tiene las dimensiones de 2,85(7,239 cm) x 2,00(5,08 cm) x 1,50 pulgadas (3,81 cm) , se colocó en una máquina de desbastar C C de dos ejes Cinternal ID/OD disponible de Heald Grinders .
Se llevó a cabo una operación de acabado en la pieza de trabajo usando una herramienta de punto montado de cBN vitrificado (B120-2-B5-VCF10) de Saint-Gobain Corporation que tiene una forma compleja como se ilustra en la FIG. 4. El cuerpo abrasivo aglomerado tuvo una profundidad de forma (FD) de 0,8, una relación de forma (FR) de 1,5, y una relación de proyección saliente de 1,57. La herramienta tuvo una anchura de forma de aproximadamente 4,1 cm, una longitud de proyección saliente (OL) de 1,19 cm, un diámetro mínimo de 0,762 cm, y un diámetro máximo de 3,76 cm.
El procedimiento de acabado se llevó a cabo para simular el acabado de un rotor de 2 pulgadas (5,08 cm) de grosor con 60 ranuras hasta la terminación (equivalente a eliminar 1,2 pulgadas (3,048 cm) de material de una pieza de trabajo de 2 pulgadas (5,08 cm) ) . Durante el acabado, la profundidad de corte por pasada fue 0,0005" (0,00127 cm) , de manera que la profundidad total de corte fue 0,010 pulgadas (0,0254 cm) en cada lado de una ranura a una velocidad de la rueda de 40.000 rpm. De forma notable, la velocidad de la rueda de 40.000 rpm produjo un intervalo de velocidades superficiales en la herramienta abrasiva aglomerada que oscila desde un máximo en el diámetro más grande de 16.755 sfpm (85,11 m/s) hasta 3.140 sfpm (15,95 m/s) en el diámetro más pequeño. Se llevaron a cabo dos operaciones de acabado a las velocidades de trabajo de 50 ipm (1,27 m/min) y 100 ipm (2,54 m/min) , y, para cada una de las velocidades de trabajo, se usaron dos piezas de trabajo separadas. Para cada uno de los ensayos, se eliminaron 1,2 pulgadas (3,048 cm) de material de las piezas de trabajo sin rectificación.
En la primera pieza de trabajo de ensayo, se eliminaron 40 pasadas o una profundidad de 0,020" (0,0508 cm)de material desde un extremo de la pieza de trabajo (equivalente a completar una ranura) . En la segunda pieza de trabajo, se eliminaron de cada extremo 0,400 pulgadas (1,016 cm) de material. Finalmente, la primera pieza de trabajo se usó nuevamente, y se eliminaron de un segundo extremo 0,400 pulgadas (1,016 cm) de material. Después del acabado, las piezas de trabajo se enviaron para el análisis de desgaste de las superficies acabadas. Basándose en el análisis, hubo pruebas limitadas de quemadura (es decir, capa blanca de material sobre las superficies) , y pruebas de que las superficies acabadas estaban dentro de las especificaciones comerciales .
Durante el acabado, se proporcionó un refrigerante de aceite (Master Chemical OM-300) en la interfaz de la herramienta abrasiva aglomerada y la superficie de la pieza de trabajo usando una boquilla diseñada para dirigir múltiples chorros a lo largo de la forma a 100 psi(6,89 bares), con un caudal de aproximadamente 29,2 gpm.
El cuerpo abrasivo aglomerado se rectificó en las condiciones expuestas en la Tabla 1 más abajo. El cuerpo abrasivo aglomerado se rectificó dos veces; una primera vez al comienzo del ensayo de 100 ipm (2,54 m/min) , y nuevamente al comienzo del ensayo de 50 ipm (1,27 m/min) .
Tabla 1: Condiciones de rectificación Velocidad de punto montado (rpm) : 40.000 Velocidad del rodillo de rectificación (rpm): 3,650 Alimentación por revolución de punto montado (µ??) : 3, 75 Velocidad de alimentación (ipm) : 0,15 (0,00381 m/min) Intervalo de relación de velocidades (max/min) : 1,83 - ,27 Ciertos parámetros de comportamiento se ilustran en las gráficas de las FIG. 6A y 6B. La FIG. 6A incluye una gráfica de la potencia de acabado (Hp) frente a la longitud de la ranura (es decir, el número de pulgadas de longitud de ranura acabada) para las operaciones de acabado. En particular, la gráfica 601 representa la potencia frente a la longitud de ranura para la operación de acabado llevada a cabo a 50 ipm (1,27 m/min) , y la gráfica 603 representa la potencia frente a la longitud de ranura para la operación de acabado a 100 ipm (2,54 m/min) . Como se señala, la potencia de acabado no superó 2,2 Hp (1640,54 J/s) para el procedimiento de eliminación de material a 50 ipm (1,27 m/min), y la potencia de acabado no superó 2,8 Hp (2087,96 J/s) para la eliminación de material a 100 ipm (2, 54 m/min) . Los resultados demuestran la potencia de acabado significativamente limitada necesaria para muchas ranuras .
La FIG. 6B incluye gráficas de la potencia de acabado (Hp) frente a la velocidad de eliminación de material específica correspondiente a 50 (1,27 m/min)y 100 ipm (2,54 m/min) para diversas longitudes de ranura completada. Como se demuestra mediante la FIG. 6B, la potencia de acabado fue menor que 2,8 Hp (2087,96 J/s) ara velocidades de eliminación de material específicas de hasta 0,5 Pulg3/min/pulg (5,38 mm3/seg/mm). Los resultados demuestran una potencia significativamente limitada necesaria para acabar la superficie con velocidades de eliminación de material comercialmente aceptables.
La herramienta abrasiva y el método para acabar piezas de trabajo usando las herramientas abrasivas de modalidades aquí representan un alejamiento del estado de la técnica. En particular, los mecanismos del estado de la técnica para acabar tales piezas de trabajo y materiales, particularmente para formar formas reentrantes en materiales hasta tolerancias dimensionales ajustadas no han utilizado las herramientas o mecanismos descritos aquí. En particular, las herramientas abrasivas de modalidades aquí utilizan una combinación de características que incluyen, por ejemplo, granos abrasivos distribuidos volumétricamente en una matriz de material aglomerante, formas complejas descritas por la profundidad de forma, relación de proyección saliente, y relación de forma. Además, las herramientas abrasivas aglomeradas de las modalidades aquí se utilizan de manera particular para facilitar operaciones de acabado que tienen características que no se han utilizado antes. En particular, las herramientas abrasivas aglomeradas son capaces de acabar piezas de trabajo en formas reentrantes complejas en condiciones particulares, incluyendo velocidades de localización de la herramienta, velocidades de alimentación, velocidades de eliminación de material, potencia de acabado, y similares. Además, la utilización de las herramientas abrasivas aquí en combinación con los métodos descritos facilita un nuevo procedimiento para acabar piezas de trabajo hasta tolerancias dimensionales ajustadas a la vez que se mantiene la forma de la herramienta, facilitando de ese modo la exactitud de la forma y superficie formada y extendiendo la vida utilizable de la herramienta, mejorando de ese modo la eficiencia de la operación.
Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (15)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :
1. Una herramienta abrasiva caracterizada porque comprende : un cuerpo abrasivo aglomerado que tiene granos abrasivos contenidos en un material aglomerante, en la que el cuerpo abrasivo aglomerado comprende una forma compleja que tiene una profundidad de forma (FD) de al menos alrededor de 0,3, en la que la profundidad de forma se describe mediante la ecuación [ (Rl-Rs) /Rl] , en donde Rs es un radio más pequeño (Rs) en un punto a lo largo del eje longitudinal del cuerpo abrasivo aglomerado, y Rl es un radio más grande (Rl) en un punto a lo largo del eje longitudinal del cuerpo abrasivo aglomerado.
2. La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la forma compleja comprende un primer saliente radial que se extiende desde el cuerpo abrasivo aglomerado en una primera posición axial.
3. La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque el primer saliente radial comprende una primera superficie que se extiende radialmente desde el cuerpo abrasivo aglomerado en un primer ángulo con relación al eje lateral del cuerpo abrasivo aglomerado, y en donde el primer saliente radial comprende una segunda superficie adyacente a la primera superficie y que se extiende radialmente desde el cuerpo abrasivo aglomerado en un segundo ángulo con relación a un eje lateral del cuerpo abrasivo aglomerado.
4. La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque la forma compleja comprende un segundo saliente radial que se extiende radialmente desde el cuerpo abrasivo aglomerado en una segunda posición axial, donde que el primer saliente radial y el segundo saliente radial están separados espacialmente entre sí a lo largo de un eje longitudinal del cuerpo abrasivo aglomerado.
5. La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque el segundo saliente radial comprende una tercera superficie que se extiende radialmente desde el cuerpo abrasivo aglomerado en un ángulo con relación a un eje lateral del cuerpo abrasivo aglomerado, y en donde el segundo saliente radial comprende una cuarta superficie que se extiende radialmente desde el cuerpo abrasivo aglomerado en un ángulo con relación a un eje lateral del cuerpo abrasivo aglomerado.
6. La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porgue la forma compleja comprende una forma con dos salientes.
7. La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el cuerpo abrasivo aglomerado comprende una relación de forma (FR) de al menos alrededor de 1,1, descrita mediante la ecuación Fl/Fw, en la que Fl es una longitud de forma medida como una dimensión de la superficie de perfil periférica a lo largo de una dirección del eje longitudinal del cuerpo abrasivo aglomerado, y Fw es una anchura de forma medida como una dimensión del cuerpo abrasivo aglomerado a lo largo del eje longitudinal entre una superficie superior y una superficie inferior .
8. La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el cuerpo abrasivo aglomerado comprende una relación de proyección hacia afuera (OR) de al menos alrededor de 1,3, al menos alrededor de 1,4, o al menos alrededor de 1,5, en la que la relación de proyección saliente se describe mediante la ecuación [OL/Dm] , en la que Dm es un diámetro mínimo en un punto a lo largo del eje longitudinal del cuerpo abrasivo aglomerado, y OL es la longitud de una porción del cuerpo abrasivo aglomerado entre una superficie inferior y el punto a lo largo del eje longitudinal del cuerpo abrasivo aglomerado que define el diámetro mínimo.
9. La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la forma compleja comprende un canal radial que se extiende entre los salientes radiales primero y segundo que se extienden axialmente desde el cuerpo abrasivo aglomerado.
10. Un método para hacer funcionar una herramienta abrasiva, caracterizado porque comprende: acabar una abertura con forma reentrante en una pieza de trabajo usando una herramienta abrasiva de punto montado que comprende granos abrasivos contenidos en un material aglomerante, en donde el cuerpo comprende una forma compleja que tiene una profundidad de forma (FD) de al menos alrededor de 0,3, en donde la profundidad de forma se describe mediante la ecuación [ (Rl-Rs) /Rl] , en la que Rs es un radio más pequeño (Rs) en un punto a lo largo del eje longitudinal del cuerpo, y Rl es un radio más grande (Rl) en un punto a lo largo del eje longitudinal del cuerpo, y en el que Rs no es mayor que alrededor de 10 mm; y rectificar por embutición la herramienta abrasiva de punto montado a lo largo de una longitud de forma del cuerpo.
11. Un método para acabar una pieza de trabajo, caracterizado porque comprende: hacer girar una herramienta abrasiva aglomerada con relación a una pieza de trabajo para acabar una abertura con forma reentrante en la pieza de trabajo, en donde la herramienta abrasiva aglomerada comprende un cuerpo abrasivo aglomerado que tiene granos abrasivos contenidos en un material aglomerante, y en donde el acabado comprende formar una superficie que define la abertura con forma reentrante que tiene una rugosidad de superficie (Ra) no mayor que alrededor de 2 micrómetros .
12. El método de conformidad con la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque el acabado comprende además: poner en contacto la herramienta abrasiva aglomerada con una primera porción de la superficie que define la abertura con forma reentrante en la pieza de trabajo en una primera pasada; y poner en contacto la herramienta abrasiva aglomerada con una segunda porción de la superficie que define la abertura con forma reentrante en la pieza de trabajo en una segunda pasada, en el que la primera porción y la segunda porción son porciones diferentes de la superficie.
13. El método de conformidad con la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque durante el acabado, una velocidad de alimentación de la herramienta abrasiva aglomerada está en un intervalo entre alrededor de 30 ipm [762 mm/min] y alrededor de 300 ipm [7620 mm/min] .
14. El método de conformidad con la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque durante el acabado, una velocidad de eliminación de material está en un intervalo entre alrededor de 0,01 pulgadas3/min/pulgada [0,11 mm3/s/mm] y alrededor de 2 pulgadas3/min/pulgada [22 mm3/s/mm] .
15. El método de conformidad con la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque durante el acabado, una potencia de acabado usada no es mayor que alrededor de 5 Hp [3,75 kW] a una velocidad de alimentación de la herramienta abrasiva aglomerada en un intervalo entre alrededor de 30 ipm [762 mm/min] y alrededor de 300 ipm [7620 mm/min] .
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