ES2320255T3 - Herramienta en bloque para operaciones de acabado de superficie y metodo para obtener la misma. - Google Patents
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Abstract
Método para producir una herramienta en bloque, caracterizado porque comprende las etapas siguientes de manera sucesiva: - disponer al menos un elemento de soporte en un molde, comprendiendo dicho elemento de soporte una pared o membrana (23) que tiene al menos una parte con un grosor reducido; - cargar el molde con al menos un material abrasivo granular sobre dicha pared o membrana (23); - alimentar por inyección al menos una resina termoplástica sobre dicha pared o membrana (23) y sobre el lado opuesto con respecto a dicho al menos un material abrasivo; - provocar la disolución o ruptura de dicha pared, permitiendo así la dispersión de dicho al menos un material abrasivo en dicha al menos una resina termoplástica.
Description
Herramienta en bloque para operaciones de
acabado de superficie y método para obtener la misma.
La presente invención se refiere a un método
para obtener una herramienta en forma de bloque para operaciones de
acabado, por ejemplo alisado o pulido de superficies trabajables,
particularmente superficies de materiales pétreos, gres vidriado,
aglomerados de cemento-mármol,
cemento-granito, cemento-cuarzo,
resina-cemento, resina-mármol,
resina-granito, resina-cuarzo, y
similares.
Un ejemplo de un método de este tipo se da a
conocer en el documento GB-A-2
304071.
Las herramientas en bloque convencionales se
obtienen según diversos métodos de fabricación. Según un primer
método se hace uso de una prensa con (un) molde(s) y (un)
contramolde(s) que deben calentarse hasta una temperatura
superior a aquélla a la que puede moldearse una resina
termoendurecible específica. Por otra parte, es difícil obtener una
propagación térmica uniforme hacia el núcleo de la herramienta, lo
que da como resultado que partes internas y externas del bloque se
mantengan durante diferentes tiempos de "mantenimiento" a la
temperatura de moldeo ideal, y así la herramienta resultante podría
tener partes con diferentes características mecánicas. Por otra
parte, con un método de molde y contramolde calentados, es muy
arriesgado moldear una herramienta en bloque dotada de un elemento
de acoplamiento separado para su unión a la máquina puesto que un
elemento de este tipo evitaría, o impediría de otro modo, la
propagación térmica en el conjunto de molde y contramolde.
Un segundo método comprende colar cargas inertes
pastosas o semilíquidas y resinas termoendurecibles. Sin embargo, un
método de este tipo se enfrenta a problemas en relación con la
sedimentación y separación de los diversos componentes ya que los
líquidos y resinas tienen diferentes pesos específicos, y obviamente
se depositan componentes más pesados, lo que da como resultado una
gran irregularidad en la composición de la herramienta en bloque.
Por otra parte, cuando se usa un método de este tipo puede
producirse una reacción química exotérmica entre resinas epoxídicas
o de poliéster y los catalizadores usados (por ejemplo peróxidos,
aminas), que, entre otros, es difícil de controlar puesto que
depende en gran parte de la temperatura ambiente que con frecuencia
provoca fisuras o deformaciones en la herramienta en bloque.
Finalmente, con este método el porcentaje en resina debe ser
suficiente para garantizar la obtención de una mezcla lo
suficientemente fluida para permitir llevar a cabo la colada sin
defectos, y este requisito es una limitación de las características
mecánicas de las herramientas así obtenidas.
Por otra parte, las resinas termoendurecibles
que pueden usarse requieren habitualmente un tratamiento térmico de
postpolimerización (postcurado), habitualmente de desde
aproximadamente 100º hasta 150ºC, aumentando así la temperatura de
distorsión TG y por consiguiente las características mecánicas,
hasta valores aceptables. Preferiblemente, tras un tratamiento de
postcurado, se reduce la temperatura de distorsión hasta
aproximadamente 60º-120ºC.
Otro método para producir herramientas en bloque
comprende el uso de material abrasivo granular (normalmente
diamantes industriales) aglutinado mediante un aglutinante
"sinterizado de metal". En un método de este tipo se usan
polvos de metal que tienen un tamaño granular del orden de algunas
micras, que se mezclan en diversas proporciones, y a continuación se
cargan en una prensa o máquina de sinterización, y finalmente se
someten a un proceso de sinterización.
Las partículas que tienen un tamaño del orden de
micras sufren el riesgo de oxidarse por el aire, lo que sería
perjudicial para la eficacia de la operación de sinterización. Por
consiguiente, un método de este tipo para producir herramientas en
bloque requiere el control permanente y la conservación correcta de
polvos (habitualmente en un recipiente dotado de cartuchos de resina
deshumidificantes o a vacío). Este método implica por tanto costes
elevados para llevarlo a cabo y para materiales en bruto, así como
problemas de contaminación de metal en agua de trabajo de desechos,
además de cualquier problema relacionado con choque térmico del
diamante industrial durante la sinterización con el grave riesgo de
obtener una estructura permanentemente debilitada.
Según la presente invención, se prevé un método
alternativo para producir una herramienta en bloque, según la
reivindicación 1.
Características y ventajas adicionales de la
presente invención se harán evidentes de mejor manera a partir de la
siguiente descripción detallada, dada a modo de ejemplos no
limitativos con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
las figuras 1 a 4 son vistas frontales, en
alzado lateral y vistas desde la parte de arriba de la figura 2 y
desde la parte de debajo de la figura 1, respectivamente, de una
herramienta en bloque convencional;
la figura 5 es una vista en sección transversal
de un elemento de soporte para una herramienta en bloque usada en el
método según la presente invención; y
la figura 6 es una vista en sección transversal
de un molde dotado del elemento de soporte de la figura 5.
En los dibujos adjuntos los componentes o partes
similares o iguales se indican con los mismos números de
referencia.
En primer lugar, con referencia a las figuras 1
a 4, se ilustra una herramienta convencional, designada en general
con el número 1 de referencia, que tiene un elemento 2 de soporte
dotado de un cabezal 2a de destalonamiento dispuesta para su
acoplamiento y fijación a una unidad de trabajo de una máquina de
pulir o alisar, que tiene un asiento respectivo de recepción de cola
de milano, como bien se conoce en la técnica. A un lado opuesto al
cabeza 2a de destalonamiento del elemento 2 de soporte está anclado
un bloque 3 abrasivo real, que tiene una forma sustancialmente
paralelepípeda y se obtiene a partir de una disolución o emulsión de
uno o más materiales abrasivos granulares en una matriz que
comprende una o más resinas termoplásticas, tal como se describirá
adicionalmente a continuación.
La matriz comprende al menos un material de
relleno, que se selecciona del grupo que comprende bolas o fibras de
vidrio, talco, sílice, cuarzo, acero inoxidable, cobre, polvos de
bronce, carbonatos, hierro, zirconio, estaño, aluminio, óxidos de
magnesio. Los polvos de metal ayudan en la disipación térmica
durante cualquier etapa de trabajo de la herramienta.
En su lado opuesto al elemento 2 de soporte, el
bloque 3 abrasivo tiene una superficie 3a de trabajo, que es
sustancialmente plana y tiene preferiblemente una parte 3a con un
radio amplio cerca de y que se extiende por dos esquinas no
adyacentes, habitualmente aquéllas que, en uso, se colocarán
transversalmente a la dirección de movimiento (trabajo) de la
herramienta en bloque para llevar a cabo operaciones óptimas de
alisado y pulido de materiales planos, por ejemplo materiales
pétreos.
El elemento 2 de soporte se obtiene moldeando un
material moldeable adecuado, por ejemplo una poliamida
comercialmente disponible bajo la marca comercial nylon® 6/6.6. La
configuración del elemento de soporte puede ser cualquiera, por
ejemplo una configuración sustancialmente tetraédrica,
paralelepípeda, cilíndrica, de segmento cilíndrico, y similares.
Materiales adecuados para la matriz de la
herramienta en bloque 3 se seleccionan de entre: polímeros de
olefina, estireno, cloruro de vinilo, o copolímeros de acetato de
vinilo, poli(vinil éter), resinas de poliacrilato, poliamidas
lineales, poliamidas mixtas y productos de poliamina, poliamidas
(PA), polimetacrilamida, poliamida-imida,
poliéter-imida, polímeros de poliuretano
termoplástico, poliamidas amorfas,
poli(1-butileno), polimetilpenteno, polímeros
de estireno, polímeros de cloruro de vinilo (por ejemplo PVC),
polímeros fluorados, plásticos poli(met)acrílicos,
masas de PMMA (poli(metacrilato de metilo)) de moldeo,
policarbonato, tereftalatos de polialquileno (PTP), polarilatos,
óxidos-sulfuros(PPS)-composiciones
poliacrílicas sulfúricas lineales, poli(óxido de fenileno) (PPO)
modificado, poliariléter (cetona, PEEK polisulfonas).
El material abrasivo comprende gránulos de al
menos un componente seleccionado del grupo que comprende diamante
industrial, carburo de tungsteno, carburo de silicio, corindón rojo
oscuro, nitruro de boro, carburo de
boro.
boro.
La matriz adecuada para solubilizar o emulsionar
el material abrasivo comprende preferiblemente una resina
termoplástica, por ejemplo, poliamida (nailon) 6/6.6, o una mezcla
de resinas termoplásticas, y poliestireno.
Un método convencional para producir una
herramienta en bloque para trabajar superficies pétreas planas
comprende en primer lugar disponer el elemento 2 de soporte en un
molde, a continuación cargar el molde con el elemento de soporte
alojado en su interior con una disolución o emulsión de uno o más
materiales abrasivos granulares, posiblemente de una o más cargas o
materiales de relleno, por ejemplo en forma de fibras similares, en
uno o más materiales termoplásticos diseñados para formar, tras la
polimerización, una matriz de cohesión para el material abrasivo.
Preferiblemente, la disolución o emulsión se carga por inyección en
el molde.
Después de haberla cargado, la disolución o
emulsión se somete a una polimerización y así el endurecimiento de
la mezcla. La polimerización del material o materiales
termoplástico/s puede producirse de cualquier manera adecuada, tal
como es evidente para un experto en la técnica, por ejemplo de una
manera espontánea o mediante el uso de agentes catalizadores de
polimerización.
Cuando ha tenido lugar la polimerización o
curado de la matriz de resina, se obtiene un bloque que ahora está
solidario a su elemento 2 de soporte respectivo formando de este
modo una herramienta 1 en bloque acabada. Obviamente, tras el
endurecimiento, el bloque 1 acabado se retira o extrae del molde
listo para usar.
Por otra parte, puede obtenerse una herramienta
en bloque de una manera convencional disponiendo un elemento de
soporte en un molde, cargando el molde de manera controlada con el
elemento de soporte en el mismo con material abrasivo granular o en
polvo por separado de una resina o resinas termoplástica/s
adecuada/s en estado fluido o mezclando entre sí material abrasivo y
resina o resinas inmediatamente antes de cargarlas en el molde
minimizando así la acción de desgaste debida al material abrasivo en
conductos de alimentación a presión para la resina o resinas. Los
parámetros de alimentación de resina, la velocidad de flujo de
resina, el tipo de boquillas y dosificación de material abrasivo
deben ser tal que garanticen una distribución uniforme del abrasivo
en la resina. Además, en caso de cargar el material abrasivo y las
resinas por separado o de una forma casi por separado, se termina la
herramienta en bloque cuando finaliza el endurecimiento de la
resina.
Con referencia a las figuras 5 y 6, se ilustra
un elemento 20 de soporte, en el que se ha formado un canal 21 en el
lado de acoplamiento del mismo para su fijación a una máquina
herramienta, mientras que se ha formado un asiento 22 para recibir
material abrasivo. El canal 21 y el asiento 22 están separados uno
de otro por una pared, preferiblemente una pared muy delgada, o
membrana 23.
En el método para producir una herramienta en
bloque según la presente invención, el elemento 20 de soporte está
dispuesto en una cavidad de molde de modo que el canal 21 está en
comunicación de fluido con el canal de inyección del molde. A
continuación se carga un material abrasivo adecuado o mezclas de
materiales abrasivos adecuadas en el asiento 22. En este punto, se
inyecta una resina termoplástica o mezcla de resinas en el mismo,
preferiblemente a una temperatura que oscila entre desde
aproximadamente 250ºC hasta 400ºC. A tal temperatura, se disuelve o
rompe la membrana 23 y así se inyecta la mezcla de resinas en la
cavidad de molde por lo que dispersa el material o materiales
abrasivo/s en su interior. Preferiblemente, para obtener una
disolución o rotura rápida de la membrana 23 en contacto con la
resina o resinas, el elemento de soporte está fabricado de un
material que tiene un punto de fusión que oscila entre desde
aproximadamente 230ºC hasta aproximadamente 260ºC.
Para garantizar una buena uniformidad de
materiales abrasivos en las resinas termoplásticas, pueden preverse
en la cavidad de molde, uno o más salientes, situados
preferiblemente en el asiento 22, que están diseñados para generar
torbellinos de mezclado en la disolución que comprende resina o
resinas y materiales abrasivos.
Claims (6)
1. Método para producir una herramienta en
bloque, caracterizado porque comprende las etapas siguientes
de manera sucesiva:
- disponer al menos un elemento de soporte en un
molde, comprendiendo dicho elemento de soporte una pared o membrana
(23) que tiene al menos una parte con un grosor reducido;
- cargar el molde con al menos un material
abrasivo granular sobre dicha pared o membrana (23);
- alimentar por inyección al menos una resina
termoplástica sobre dicha pared o membrana (23) y sobre el lado
opuesto con respecto a dicho al menos un material abrasivo;
- provocar la disolución o ruptura de dicha
pared, permitiendo así la dispersión de dicho al menos un material
abrasivo en dicha al menos una resina termoplástica.
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque dicha al menos una resina termoplástica
se suministra a una temperatura de aproximadamente
250-400ºC.
3. Método según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque dicho elemento (2) de soporte está
fabricado de un material que tiene un punto de fusión de
aproximadamente 230º-260ºC.
4. Método según cualquier reivindicación
anterior, caracterizado porque dicho soporte comprende un
asiento (22) formado para recibir dicho material abrasivo, y al
menos un canal (21), estando separados dicho al menos un canal (21)
y dicho asiento (22) uno de otro por dicha al menos una parte con un
grosor reducido de dicha pared o membrana (23).
5. Método según cualquier reivindicación
anterior, caracterizado porque en dicha cavidad de molde está
previsto al menos un saliente diseñado para generar torbellinos de
mezclado en dicha resina inyectada.
6. Método según la reivindicación 5,
caracterizado porque dicho soporte (20) en dicho asiento (22)
comprende dicho al menos un saliente.
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