MX2014007883A

MX2014007883A - Articulo abrasivo que tiene una distribucion no uniforme de aberturas.

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Publication number: MX2014007883A
Application number: MX2014007883A
Authority: MX
Inventors: Anuj Seth; Julie M Dinh-Ngoc; Vivek Chreruvari Kottieth Raman; Paul A Krupa; James M Garrah
Original assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 2011-12-31
Filing date: 2012-12-31
Publication date: 2014-10-06
Also published as: EP3072639B1; BR112014016015A8; CA2862388C; CH709583B1; BR112014016015B1; US20130260656A1; CA2862388A1; EP3613540A1; KR20140121407A; JP2015503464A; EP3072639A1; EP2797714A4; CN104125876B; BR112014016015A2; CN106002638B; US11504822B2; CH709387B8; KR101671708B1; CH709387B1; CN106002638A

Abstract

La presente invención se refiere a un artículo abrasivo que tiene una pluralidad de aberturas arregladas en un patrón de distribución no uniforme, en donde el patrón es de espiral o filotáctico, y en particular los patrones descritos por la ecuación de Vogel. Además, se proporciona una almohadilla de respaldo que tiene unos patrones de espirales o filotácticos de trayectorias de flujo de aire, tal como en la forma de canales abiertos. La almohadilla de respaldo se puede adaptar específicamente para corresponder con un artículo abrasivo que tiene un patrón de distribución no uniforme. Alternativamente, la almohadilla de respaldo se puede utilizar en conjunción con abrasivos recubiertos perforados convencionales. Los artículos abrasivos que tienen un patrón de distribución no uniforme de aberturas y las almohadillas de respaldo se pueden utilizar juntos como un sistema abrasivo.

Description

ARTICULO ABRASIVO QUE TIENE UNA DISTRIBUCION NO UNIFORME DE ABERTURAS CAMPO DE LA INVENCION La presente descripción se refiere generalmente a abrasivos, y más particularmente a artículos abrasivos que tienen un patrón de aberturas, en donde el patrón es un patrón de distribución no uniforme.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Los artículos abrasivos, tales como los artículos abrasivos recubiertos, se utilizan en diversas industrias para abradir las piezas de trabajo por procesos manuales o por máquinas, tales como por lapeado, rectificado o pulido. El maquinado que utiliza artículos abrasivos abarca un amplio campo de aplicación industrial y de consumo de las industrias ópticas, industrias de reparación de pintura de automóviles, e industrias de fabricación de metal para la construcción y carpintería. El maquinado, tal como manual o con el uso de herramientas comúnmente disponibles tales como pulidoras orbitales (de eje tanto aleatorio como fijo), y lijadoras de banda y vibratorias, también se realiza comúnmente por los consumidores en aplicaciones domésticas. En cada uno de estos ejemplos, se utilizan abrasivos para remover material de la superficie y afectar a las características de la superficie (por ejemplo, planeidad, rugosidad de la superficie, brillo) Ref . :249659 de la superficie abradida. Adicionalmente , se han desarrollado diversos tipos de sistemas de procesamiento automatizados para artículos de proceso abrasivo de diversas composiciones y configuraciones.

Las características de la superficie incluyen, entre otras, lustre, textura, brillo, rugosidad de la superficie, y uniformidad. En particular, las características de la superficie, tales como rugosidad y brillo, se miden para determinar la calidad. Por ejemplo, cuando se recubre o pinta una superficie, ciertas imperfecciones o defectos en la superficie pueden ocurrir durante la aplicación o el proceso de curado. Tales imperfecciones en la superficie o defectos en la superficie pueden incluir marcas de picadura, textura de "piel de naranja", "ojos de pescado", o burbuja encapsulada y defectos de polvo. Típicamente, tales defectos en una superficie pintada se remueven primero lijando con un abrasivo de grano grueso, seguido de lijado subsecuente con abrasivos de granos progresivamente más finos, e incluso pulido con almohadillas de lana o espuma hasta que se logra una lisura deseada. Por lo tanto, las propiedades del artículo abrasivo utilizado generalmente influyen en la calidad de la superficie.

Además de las características de la superficie, las industrias son sensibles al costo relacionado con las operaciones abrasivas. Los factores que influyen en los costos de operación incluyen la velocidad a la cual una superficie se puede preparar y el costo de los materiales utilizados para preparar esta superficie. Típicamente, la industria busca materiales rentables que tienen altas tasas de remoción de material .

Sin embargo, los abrasivos que exhiben altas tasas de remoción a menudo exhiben pobre rendimiento para lograr las características de la superficie deseables. Por el contrario, los abrasivos que producen características de la superficie deseables a menudo tienen bajas tasas de remoción de material. Por esta razón, la preparación de una superficie es a menudo un proceso de múltiples etapas que utiliza diversos grados de hojas abrasivas. Típicamente, las imperfecciones en la superficie (por ejemplo, rayaduras) introducidas por una etapa se reparan (por ejemplo, remueven) utilizando abrasivos de granos progresivamente más finos en una o más etapas subsecuentes. Por lo tanto, los abrasivos que introducen rayaduras e imperfecciones de la superficie resultan en un aumento de tiempo, esfuerzo y gastos de materiales en etapas de procesamiento subsecuentes y un aumento general en los costos totales de procesamiento.

Un factor adicional que afecta a la tasa de remoción de material y la calidad de la superficie es la "carga" del abrasivo con "virutas", es decir, el material que es abradido de la superficie de la pieza de trabajo, el cual tiende a acumularse en la superficie de, y entre, las partículas abrasivas. La carga es indeseable debido a que típicamente reduce la efectividad del producto abrasivo y también puede afectar negativamente a las características de la superficie aumentando la probabilidad de defectos de rayado .

Aunque se han hecho varios esfuerzos para reducir la acumulación de viruta, tal como la introducción de fluidos sobre la superficie de la pieza de trabajo para quitar las virutas, así como la aplicación de sistemas de vacío para llevarse las virutas cuando se generan, sigue habiendo una demanda de artículos abrasivos rentables mejorados, procesos y sistemas que promuevan la abrasión eficiente y características de la superficie mejoradas.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La presente descripción se puede entender mejor, y sus numerosas características y ventajas se hacen evidentes para los expertos en la técnica por referencia a las figuras acompañantes .

La FIG. 1 es una modalidad ejemplar de un disco abrasivo recubierto que tiene un patrón de abertura con una distribución no uniforme controlada de las aberturas de acuerdo con la presente invención.

La FIG. 2 es una ilustración de un patrón de espiral filotáctico que tiene parastiquia en el sentido horario y en el sentido antihorario de acuerdo con la presente invención.

La FIG. 3 es otra ilustración de un patrón de espiral filotáctico que tiene parastiquia en el sentido horario y en el sentido antihorario de acuerdo con la presente invención.

La FIG. 4 es una ilustración del modelo de Vogel de acuerdo con la presente invención.

Las FIGs . 5A - 5C son ilustraciones de patrones de espiral filotácticos conforme al modelo de Vogel que tienen diferentes ángulos de divergencia de acuerdo con la presente invención .

Las FIGs. 6A-6F son ilustraciones de modalidades ejemplares de formas de ranura de abertura de acuerdo con la presente invención.

La FIG. 7 es una ilustración de una sección transversal de una modalidad ejemplar de un artículo abrasivo recubierto de acuerdo con la presente invención.

La FIG. 8 es una imagen gráfica de una modalidad ejemplar de un patrón de abertura que tiene 148 aberturas de acuerdo con la presente invención.

La FIG. 9 es una ilustración de una modalidad ejemplar de acuerdo con la presente invención de una transposición del patrón de abertura de la FIG. 8.

La FIG. 10 es una ilustración de una modalidad ejemplar de acuerdo con la presente invención de una almohadilla de respaldo que es cooperativa con el patrón de abertura de la FIG. 8.

La FIG. 11 es una imagen gráfica de una modalidad ejemplar de un patrón de abertura que tiene 246 aberturas de acuerdo con la presente invención.

La FIG. 12 es una ilustración de una modalidad ejemplar de acuerdo con la presente invención de una transposición del patrón de abertura de la FIG. 11.

La FIG. 13 es una ilustración de una modalidad ejemplar de acuerdo con la presente invención de una almohadilla de respaldo que es cooperativa con el patrón de abertura de la FIG. 11.

La FIG. 14 es una imagen gráfica de una modalidad ejemplar de un patrón de abertura que tiene 344 aberturas de acuerdo con la presente invención.

La FIG. 15 es una ilustración de una modalidad ejemplar de acuerdo con la presente invención de una transposición del patrón de abertura de la FIG. 14.

La FIG. 16 es una ilustración de una modalidad ejemplar de acuerdo con la presente invención de una almohadilla de respaldo que es cooperativa con el patrón de abertura de la FIG. 14.

Las FIGs . 17A - 17D son representaciones gráficas de la cobertura de abertura durante la rotación orbital de los patrones de abertura dados, de las cuales las 17B - 17D son modalidades ejemplares de acuerdo con la presente invención.

Las FIGs. 18A - 18D son representaciones gráficas de la cobertura de abertura durante la rotación orbital de los patrones de abertura dados, de las cuales las 18B - 18D son modalidades ejemplares de acuerdo con la presente invención.

La FIG. 19 es un diagrama que compara el rendimiento abrasivo de los patrones de abertura ejemplares de acuerdo con la presente invención con un patrón de abertura del estado de la técnica.

La FIG. 20 es un diagrama que compara el rendimiento abrasivo de los patrones de abertura ejemplares de acuerdo con la presente invención con un patrón de abertura del estado de la técnica.

La FIG. 21 es un diagrama que compara el rendimiento abrasivo de los patrones de abertura ejemplares de acuerdo con la presente invención con un patrón de abertura del estado de la técnica.

La FIG. 22 es un diagrama que compara el rendimiento abrasivo de los patrones de abertura ejemplares de acuerdo con la presente invención con un patrón de abertura del estado de la técnica.

La FIG. 23 es una gráfica que compara el rendimiento abrasivo de los patrones de abertura ejemplares y las almohadillas de respaldo cooperativas de acuerdo con la presente invención con un patrón de abertura del estado de la técnica y almohadilla de respaldo del estado de la técnica.

La FIG. 24 es una gráfica que compara el rendimiento abrasivo de emparejamientos de discos abrasivos recubiertos ejemplares y las almohadillas de respaldo de acuerdo con la presente invención con combinaciones de abrasivos recubiertos y almohadillas de respaldo del estado de la técnica.

La FIG. 25 es una gráfica que compara los tiempos calculados para abradir 10,000 pies cuadrados (929.03 m2) de paneles de vehículo utilizando discos abrasivos recubiertos ejemplares y almohadillas de respaldo de acuerdo con la presente invención con combinaciones de abrasivos recubiertos y almohadillas de respaldo del estado de la técnica.

La FIG. 26 es una gráfica que compara la eficiencia de corte en los paneles de vehículo utilizando discos abrasivos recubiertos ejemplares y almohadillas de respaldo de acuerdo con la presente invención con combinaciones de abrasivos recubiertos y almohadillas de respaldo del estado de la técnica.

La FIG. 27 es otra gráfica que compara la eficiencia de corte en paneles de vehículo utilizando otros discos abrasivos recubiertos ejemplares y almohadillas de respaldo de acuerdo con la presente invención con combinaciones de abrasivos recubiertos y almohadillas de respaldo del estado de la técnica.

La FIG. 28 es una ilustración de una modalidad de una almohadilla de respaldo que tiene un patrón de trayectorias de espiral; 34 trayectorias de espirales externas y 8 trayectorias de espirales internas, de acuerdo con la presente invención. El patrón de la almohadilla de respaldo corresponde a un patrón de ecuación de Vogel que tiene 151 aberturas.

La FIG. 29 es una ilustración de otra modalidad de una almohadilla de respaldo que tiene un patrón de trayectorias de espiral; 34 trayectorias de espirales externas y 8 trayectorias de espirales internas, de acuerdo con la presente invención. El patrón de la almohadilla de respaldo corresponde a un patrón de ecuación de Vogel que tiene 251 aberturas.

La FIG. 30 es una ilustración de otra modalidad de una almohadilla de respaldo que tiene un patrón de trayectorias de espiral; 34 trayectorias de espirales externas y 8 trayectorias de espirales internas, de acuerdo con la presente invención. El patrón de la almohadilla de respaldo corresponde a un patrón de ecuación de Vogel que tiene 351 aberturas.

La FIG. 31 es una ilustración de la modalidad de una almohadilla de respaldo que tiene un patrón de trayectorias de espiral; 34 trayectorias de espirales externas y 8 trayectorias de espirales internas, de acuerdo con la presente invención. El patrón de la almohadilla de respaldo corresponde a un patrón de ecuación de Vogel que tiene 247 aberturas.

La FIG. 32 es una ilustración de la modalidad de una almohadilla de respaldo que tiene un patrón de trayectorias de espiral; 34 trayectorias de espirales externas y 8 trayectorias de espirales internas, de acuerdo con la presente invención. El patrón de la almohadilla de respaldo corresponde a un patrón de ecuación de Vogel que tiene 346 aberturas.

La FIG. 33 es una ilustración de la modalidad de una almohadilla de respaldo que tiene un patrón de trayectorias de espiral; 34 trayectorias de espirales externas y 8 trayectorias de espirales internas, de acuerdo con la presente invención. El patrón de la almohadilla de respaldo corresponde a un patrón de ecuación de Vogel que tiene 442 aberturas.

La FIG. 34 es una ilustración del lado abrasivo de una modalidad de un abrasivo recubierto que tiene 151 aberturas, 150 aberturas aproximadamente una abertura central, de acuerdo con la presente invención.

La FIG. 35 es una ilustración del lado inverso de la misma modalidad mostrada en la FIG. 34.

La FIG. 36 es una ilustración del lado abrasivo de una modalidad de un abrasivo recubierto que tiene 247 aberturas, 246 aberturas aproximadamente una abertura central, de acuerdo con la presente invención.

La FIG. 37 es una ilustración del lado inverso de la misma modalidad mostrada en la FIG. 36.

La FIG. 38 es una ilustración del lado abrasivo de una modalidad de un abrasivo recubierto que tiene 251 aberturas, 250 aberturas aproximadamente una abertura central, de acuerdo con la presente invención.

La FIG. 39 es una ilustración del lado inverso de la misma modalidad mostrada en la FIG. 38.

La FIG. 40 es una ilustración del lado abrasivo de una modalidad de un abrasivo recubierto que tiene 346 aberturas, 345 aberturas aproximadamente una abertura central, de acuerdo con la presente invención.

La FIG. 41 es una ilustración del lado inverso de la misma modalidad mostrada en la Fig. 40.

La FIG. 42 es una ilustración del lado abrasivo de una modalidad de un abrasivo recubierto que tiene 351 aberturas, 350 aberturas aproximadamente una abertura central, de acuerdo con la presente invención.

La FIG. 43 es una ilustración del lado inverso de la misma modalidad mostrada en la FIG. 42.

La FIG. 44 es una ilustración del lado abrasivo de una modalidad de un abrasivo recubierto que tiene 442 aberturas, 441 aberturas aproximadamente una abertura central, de acuerdo con la presente invención.

La FIG. 45 es una ilustración del lado inverso de la misma modalidad mostrada en la FIG. 44.

La FIG. 46 es una ilustración de una modalidad de una almohadilla de respaldo de alineación única (también llamada una alineación de 2 veces) que tiene 34 trayectorias de espirales externas y 8 trayectorias de espirales internas de acuerdo con la presente invención.

La FIG. 47 es una ilustración de una modalidad de una almohadilla de respaldo de alineación doble (también llamada una alineación de 4 veces) que tiene 68 trayectorias de espirales externas y 8 trayectorias de espirales internas de acuerdo con la presente invención.

La FIG. 48 es una ilustración de una modalidad de un abrasivo recubierto que tiene 442 aberturas (441 rodean una abertura central) de acuerdo con la ecuación de Vogel que superpone la almohadilla de respaldo de alineación única de la FIG. 46, en donde el abrasivo recubierto se gira 90 grados fuera de la fase con el respaldo de tal manera que ninguna de las aberturas del abrasivo recubierto corresponde con cualquiera de las espirales externas de la almohadilla de respaldo.

La FIG. 49 es una ilustración de una modalidad de un abrasivo recubierto que tiene 442 aberturas (441 rodean una abertura central) de acuerdo con la ecuación de Vogel que superpone la almohadilla de respaldo de alineación única de la FIG. 46, en donde el abrasivo recubierto se gira 180 grados fuera de la fase con el respaldo de tal manera que casi todas las aberturas del abrasivo recubierto corresponden a al menos una de las espirales externas de la almohadilla de respaldo .

La FIG. 50 es una ilustración de una modalidad de un abrasivo recubierto que tiene 442 aberturas (441 rodean una abertura central) de acuerdo con la ecuación de Vogel que superpone la almohadilla de respaldo de alineación única de la FIG. 46, en donde el abrasivo recubierto se gira 270 grados fuera de la fase con el respaldo de tal manera que ninguna de las aberturas del abrasivo recubierto corresponde con cualquiera de las espirales externas de la almohadilla de respaldo .

La FIG. 51 es una ilustración de una modalidad de un abrasivo recubierto que tiene 442 aberturas (441 rodean una abertura central) de acuerdo con la ecuación de Vogel que superpone la almohadilla de respaldo de alineación única de la FIG. 46, en donde el abrasivo recubierto se gira 0 grados fuera de la fase con el respaldo de tal manera que casi todas las aberturas del abrasivo recubierto corresponden a al menos una de las espirales externas de la almohadilla de respaldo.

La FIG. 52 es una ilustración de una modalidad de un abrasivo recubierto que tiene 442 aberturas (441 rodean una abertura central) de acuerdo con la ecuación de Vogel que superpone la almohadilla de respaldo de alineación doble de la FIG. 47, en donde el abrasivo recubierto se gira 45 grados fuera de la fase con el respaldo de tal manera que ninguna de las aberturas del abrasivo recubierto corresponde con cualquiera de las espirales externas de la almohadilla de respaldo.

La FIG. 53 es una ilustración de una modalidad de un abrasivo recubierto que tiene 442 aberturas (441 rodean una abertura central) de acuerdo con la ecuación de Vogel que superpone la almohadilla de respaldo de alineación doble de la FIG. 47, en donde el abrasivo recubierto se gira 90 grados fuera de la fase con el respaldo de tal manera que casi todas las aberturas del abrasivo recubierto corresponden a al menos una de las espirales externas de la almohadilla de respaldo.

La FIG. 54 es una ilustración de una modalidad de un abrasivo recubierto que tiene 442 aberturas (441 rodean una abertura central) de acuerdo con la ecuación de Vogel que superpone la almohadilla de respaldo de alineación doble de la FIG. 47, en donde el abrasivo recubierto se gira 135 grados fuera de la fase con el respaldo de tal manera que ninguna de las aberturas del abrasivo recubierto corresponde con cualquiera de las espirales externas de la almohadilla de respaldo .

La FIG. 55 es una ilustración de una modalidad de un abrasivo recubierto que tiene 442 aberturas (441 rodean una abertura central) de acuerdo con la ecuación de Vogel que superpone la almohadilla de respaldo de alineación doble de la FIG. 47, en donde el abrasivo recubierto se gira 180 grados fuera de la fase con el respaldo de tal manera que casi todas las aberturas del abrasivo recubierto corresponden a al menos una de las espirales externas de la almohadilla de respaldo .

La FIG. 56 es una ilustración de una modalidad de un abrasivo recubierto que tiene 442 aberturas (441 rodean una abertura central) de acuerdo con la ecuación de Vogel que superpone la almohadilla de respaldo de alineación doble de la FIG.47, en donde el abrasivo recubierto se gira 225 grados fuera de la fase con el respaldo de tal manera que ninguna de las aberturas del abrasivo recubierto corresponde con cualquiera de las espirales externas de la almohadilla de respaldo.

La FIG. 57 es una ilustración de una modalidad de un abrasivo recubierto que tiene 442 aberturas (441 rodean una abertura central) de acuerdo con la ecuación de Vogel que superpone la almohadilla de respaldo de alineación doble de la FIG.47, en donde el abrasivo recubierto se gira 270 grados fuera de la fase con el respaldo de tal manera que casi todas las aberturas del abrasivo recubierto corresponden a al menos una de las espirales externas de la almohadilla de respaldo.

La FIG. 58 es una ilustración de una modalidad de un abrasivo recubierto que tiene 442 aberturas (441 rodean una abertura central) de acuerdo con la ecuación de Vogel que superpone la almohadilla de respaldo de alineación doble de la FIG.47, en donde el abrasivo recubierto se gira 315 grados fuera de la fase con el respaldo de tal manera que ninguna de las aberturas del abrasivo recubierto corresponde con cualquiera de las espirales externas de la almohadilla de respaldo .

La FIG. 59 es una ilustración de una modalidad de un abrasivo recubierto que tiene 442 aberturas (441 rodean una abertura central) de acuerdo con la ecuación de Vogel que superpone la almohadilla de respaldo de alineación doble de la FIG. 47, en donde el abrasivo recubierto se gira 0 grados fuera de la fase con el respaldo de tal manera que casi todas las aberturas del abrasivo recubierto corresponden a al menos una de las espirales externas de la almohadilla de respaldo.

El uso de los mismos símbolos de referencia en diferentes figuras indica elementos similares o idénticos.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION En una modalidad, un artículo abrasivo comprende un abrasivo recubierto que tiene una pluralidad de agujeros (después igualmente referidos como "perforaciones" o "aberturas") arreglados en un patrón que tiene una distribución no uniforme controlada. El patrón de abertura puede ser cualquier patrón que tiene una distribución no uniforme controlada, incluyendo un patrón radial, un patrón de espiral, un patrón filotáctico, un patrón asimétrico, o combinaciones de los mismos. El patrón puede ser parcial, sustancial o totalmente asimétrico. El patrón puede cubrir (es decir, se distribuye sobre) el artículo abrasivo completo, puede cubrir sustancialmente el artículo abrasivo completo (es decir, mayor que 50% pero menor que 100%) , puede cubrir múltiples porciones del artículo abrasivo, o puede cubrir sólo una porción del artículo abrasivo.

Una "distribución no uniforme" controlada significa que el patrón de abertura tiene una asimetría controlada (es decir, una aleatoriedad controlada) , de tal manera que aunque la distribución de aberturas se puede describir por o predecir por, por ejemplo, una ecuación radial, de espiral o filotáctica, el patrón de abertura todavía exhibe al menos una asimetría parcial a completa.

La asimetría controlada puede ser una asimetría de reflexión controlada (también llamada simetría de espejo, simetría lineal, y simetría bilateral), una asimetría de rotación controlada, una simetría de traslación controlada, simetría de reflexión de deslizamiento controlada, o combinaciones de las mismas. Un ejemplo de una distribución no uniforme se puede demostrar por un patrón de abertura radial, de espiral, o filotáctico que tiene una simetría rotacional de un orden de uno, lo que significa que tal patrón de abertura no tiene simetría de rotación debido a que el patrón de abertura se repite por sí mismo sólo una vez durante una rotación de 360° aproximadamente su centro. En otras palabras, si dos copias del mismo patrón exacto se colocan directamente una sobre la otra y una copia se mantiene constante, mientras que la segunda copia se gira 360° aproximadamente su centro, todas las aberturas de ambas copias llegarán a estar en alineación sólo una vez durante la rotación de 360°.

Típicamente, todas las aberturas de un patrón de abertura (es decir, el patrón completo) poseerán una asimetría controlada. Sin embargo, se contempla que los patrones de abertura de acuerdo con las presentes modalidades también incluye los patrones de abertura donde sólo una porción del número total de aberturas del patrón de abertura (es decir, una porción del patrón) posee una asimetría controlada. Tal puede ocurrir, por ejemplo, combinando, o sustituyendo, una porción de un patrón distribuido uniformemente, o un patrón completamente aleatorio, con un patrón que tiene controlada una distribución no uniforme controlada de tal manera que sólo una porción de las aberturas del patrón de abertura resultante tiene una distribución no uniforme controlada. La porción de las aberturas totales que tienen una distribución no uniforme controlada se puede cuantificar como un número discreto, o como una fracción, porcentaje, o relación del número total de aberturas del patrón de abertura. En una modalidad, al menos 50%, al menos 55%, al menos 60%, al menos 65%, al menos 70%, al menos 80%, al menos 85%, al menos 90%, al menos 95%, al menos 96%, al menos 97%, al menos 98%, al menos 99%, al menos 99.5%, al menos 99.9% de las aberturas del patrón de abertura posee una asimetría controlada. La porción de aberturas del patrón de abertura que posee una asimetría controlada puede estar dentro de un intervalo que comprende cualquier par de los límites superiores e inferiores anteriores. En una modalidad particular, desde aproximadamente 50% a aproximadamente 99.9%, desde aproximadamente 60% a aproximadamente 99.5%, de aproximadamente 75% a aproximadamente 99%% del patrón de abertura posee una distribución no uniforme controlada.

En otra modalidad, el patrón de abertura posee asimetría controlada sobre al menos aproximadamente 5 aberturas, al menos aproximadamente 10 aberturas, al menos aproximadamente 15 aberturas, al menos aproximadamente 20 aberturas, al menos aproximadamente 25 aberturas, o al menos aproximadamente 50 aberturas. En otra modalidad, el patrón de abertura posee asimetría controlada sobre no más que aproximadamente 100,000 aberturas, no más que aproximadamente 10,000, no más que aproximadamente 5,000 aberturas, no más que aproximadamente 2,500 aberturas, no más que aproximadamente 1,000 aberturas, no más que aproximadamente 750 aberturas, o no más que aproximadamente 500 aberturas. El número de aberturas que poseen asimetría puede estar dentro de un intervalo que comprende cualquier par de los límites superiores e inferiores anteriores .

Como se indicó anteriormente, un patrón de abertura de las presentes modalidades puede ser -cualquier patrón que tiene una distribución no uniforme controlada, incluyendo un patrón radial, un patrón de espiral, un patrón filotáctico, un patrón asimétrico, o combinaciones de los mismos. Un patrón radial puede ser cualquier patrón que parece irradiarse desde un punto central, tales como rayos desde el eje de una rueda.

En una modalidad, un patrón de espiral puede ser cualquier curva, o conjunto de curvas, que emana desde un punto central en el artículo abrasivo y se extiende progresivamente más lejos, ya que gira aproximadamentel punto central. El punto central puede estar ubicado en o cerca del centro del artículo abrasivo, o alternativamente, lejos del centro del artículo abrasivo. Puede haber un espiral único o múltiples espirales (es decir, una pluralidad de espirales) .

Las espirales pueden ser discretas o continuas, separadas o unidas. Las espirales separadas pueden emanar desde diferentes puntos centrales (es decir, cada espiral tiene su propio punto central) , pueden emanar desde un punto central común (es decir, cada espiral comparte un punto central) , o combinaciones de las mismas. Los patrones de espiral pueden incluir: una espiral de Arquímedes; una espiral de Euler, espiral de Cornu, o clotoide,- una espiral de Fermat; una espiral hiperbólica; un lituus; una espiral logarítmica; una espiral de Fibonacci; una espiral áurea; o combinaciones de los mismos.

En una modalidad, el patrón puede ser un patrón filotáctico. Como se utiliza en la presente, "un patrón filotáctico" significa un patrón relacionado con la filotaxis. La filotaxis es el arreglo de los órganos laterales tales como hojas, flores, escamas, floretes, y semillas en muchas clases de plantas. Muchos patrones filotácticos son marcados por el fenómeno de origen natural de los patrones conspicuos que tienen arcos, espirales y verticilios. El patrón de las semillas en la cabeza de un girasol es un ejemplo de este fenómeno. Como se muestra en la FIG. 2 y FIG. 3, múltiples arcos o espirales, también llamados parastiquia, pueden tener su origen en un punto central (C) y viajar hacia fuera, mientras que otras espirales se originan para llenar las aberturas dejadas por las espirales internas. Ver Jean's Phyllotaxis A Systemic Study in Plant Morphogenesis en p.17. Frecuentemente, los arreglos de patrón de espiral se pueden ver irradiados hacia fuera tanto en las direcciones de sentido horario como de sentido antihorario. Como se muestra en la FIG. 3, este tipo de patrones tienen pares de parastiquia visiblemente opuestos que pueden ser indicados por (m, n) donde el número de espirales o arcos a una distancia desde el punto central que se irradia en una dirección de sentido horario es "m" y el número de espirales o arcos que se irradian en el sentido antihorario es "n" . Además, el ángulo entre dos espirales o arcos consecutivos en su centro se llama el ángulo de divergencia "d" . Se ha descubierto sorprendentemente por los inventores que los patrones filotácticos son útiles en la creación de nuevos patrones de abertura para artículos abrasivos, en particular, artículos abrasivos recubiertos.

En una modalidad, el patrón de abertura tiene un número de espirales en sentido horario y un número de espirales en sentido antihorario, en donde el número de espirales en sentido horario y el número de espirales en sentido antihorario son números de Fibonacci o múltiplos de los números de Fibonacci. En una modalidad particular, el número de espirales en sentido horario y el número de espirales en sentido antihorario es, como un par (m, n) : (3, 5), (5, 8), (8, 13), (13, 21), (21, 34), (34, 55), (55, 89), (89, 144) o un múltiplos de tales pares. En otra modalidad, el número de espirales en sentido horario y el número de espirales en sentido antihorario son números de Lucas o múltiplos de los números de Lucas. En una modalidad particular, el número de espirales en sentido horario y el número de espirales en sentido antihorario es, como un par (m, n) : (3, 4), (4, 7), (7, 11), (11, 18), (18, 29), (29, 47) , (47, 76) , o (76, 123) , o un múltiplo de tales pares. En otra modalidad, el número de espirales en sentido horario y el número de espirales en sentido antihorario son cualquiera de los números en una relación que converge en la relación áurea, en donde la relación áurea es igual a la suma de uno más la raíz cuadrada de cinco, dividido por dos (1 + V5)/2, que es aproximadamente igual a 1.6180339887. En una modalidad particular, la relación de las espirales en sentido horario a las espirales en sentido antihorario es aproximadamente igual a la relación áurea.

Como ya se mencionó anteriormente, se ha observado en la naturaleza que las semillas de la planta de girasol están arregladas en un patrón de espiral filotáctico. En una modalidad, el patrón de abertura es un patrón de girasol.

El patrón de girasol se ha descrito por el modelo de Vogel, el cual es un tipo de "espiral de Fibonacci" , o una espiral en la cual el ángulo de divergencia entre los puntos sucesivos es un ángulo de Fibonacci fijo que se aproxima al ángulo áureo, el cual es igual a 137.508°.

La FIG. 4 ilustra el modelo de Vogel, el cual es: f = n * a, r = cVn (Ec. 1) donde : n es el número de ordenamiento de un florete, contando hacia fuera desde el centro; f es el ángulo entre una dirección de referencia y el vector de posición del n-ésimo florete en un sistema de coordenadas polares originado en el centro del capítulo, de tal manera que el ángulo de divergencia, a, entre los vectores de posición de cualquiera de dos floretes sucesivos es constante, y con respecto al patrón de girasol, a 137.508°; r es la distancia desde el centro del capítulo y el centro del n-ésimo florete; y c es un factor de escala constante.

En una modalidad, el patrón de abertura se describe por el modelo de Vogel o una variación del modelo de Vogel. En una modalidad particular, el patrón de abertura se describe por el modelo de Vogel donde: n es el número de ordenamiento de una abertura, contando hacia fuera desde el centro del patrón de abertura; f es el ángulo entre una dirección de referencia y un vector de posición de la n-ésima abertura en un sistema de coordenadas polares originado en el centro del patrón de abertura, de tal manera que el ángulo de divergencia entre los vectores de posición de cualquiera de dos aberturas sucesivas es un ángulo constante OÍ; r es la distancia desde el centro del patrón de abertura al centro de la n-ésima abertura; y c es un factor de escala constante.

Como se indicó anteriormente, todas, sustancialmente todas, o una porción de las aberturas del patrón de abertura se describirá por (es decir, conforme a) el modelo de Vogel. En una modalidad, todas las aberturas del patrón de abertura se describen por el modelo de Vogel. En otra modalidad, al menos 50%, al menos 60%, al menos 70%, al menos 80%, al menos 90%, al menos 95%, al menos el 99% de las aberturas se describen por el modelo de Vogel.

Los inventores han encontrado sorprendentemente que los patrones filotácticos son útiles en la creación de nuevos patrones de abertura que mejoran el rendimiento de los artículos abrasivos, incluyendo artículos abrasivos fijos, tales como los artículos abrasivos unidos y artículos abrasivos recubiertos. En particular, los patrones filotácticos son útiles en la creación de nuevos patrones de abertura para artículos abrasivos recubiertos. Los patrones de abertura filotácticos ayudan a resolver los problemas de competencia de lograr una alta tasa de remoción de material de la superficie mientras aún se logra una calidad de superficie aceptable, reducir la cantidad de carga de virutas en la superficie abrasiva, y mantener una alta durabilidad y larga vida útil del abrasivo. Esto es sorprendente, en parte, al menos en los siguientes aspectos. En primer lugar, los patrones de abertura filotácticos de las presentes modalidades proporcionan inesperadamente una cobertura de remoción de virutas superior y tienen una distribución más completa de los sitios de extracción de virutas (es decir, aberturas) sobre la cara del abrasivo en comparación con los patrones de abertura abrasivos del estado de la técnica, incluso cuando tienen un área de abertura total que es menor que el área de abertura total de un patrón de abertura del estado de la técnica. En segundo lugar, los patrones de abertura filotácticos de las presentes modalidades proporcionan inesperadamente rendimiento al menos comparable con el rendimiento superior del abrasivo (por ejemplo, corte de material acumulativo) en comparación con los patrones de abertura del estado de la técnica, con y sin la aplicación de vacío, incluso cuando el área abrasiva total es menor que la de los patrones de abertura del estado de la técnica. En tercer lugar, los patrones filotácticos de las presentes modalidades pueden proporcionar inesperadamente un área abrasiva aumentada en comparación con los patrones de abertura del estado de la técnica incluso mientras se proporciona cobertura de abertura que es más completa que la de los patrones de abertura del estado de la técnica. Además, como se discute con más detalle más adelante en la solicitud, la efectividad y rendimiento de las presentes modalidades pueden ser incluso mejorados cuando se combinan con una almohadilla de respaldo cooperativa y sistema de vacio.

Se apreciará que los aspectos importantes del diseño de patrón de abertura para artículos abrasivos recubiertos incluyen el porcentaje de área de superficie abrasiva total, el porcentaje de área total dedicada a las aberturas (es decir, el área de abertura) ; la relación de área de superficie abrasiva al área de abertura, la cobertura de área de abertura predicha cuando el artículo abrasivo está en uso (por ejemplo, rotación en una lij adora orbital, oscilación en una lijadora de hoja, movimiento lateral continuo en una lijadora de banda) , el factor de escala, el número de aberturas, el ángulo de divergencia entre las aberturas, el tamaño de las aberturas, la distancia entre las aberturas adyacentes, y la distancia entre las aberturas más externas y el borde, o bordes, del artículo abrasivo recubierto .

Tamaños de los Discos Abrasivos Hay varios tamaños de abrasivos que se utilizan comúnmente en la industria y por los consumidores comerciales que típicamente varían desde aproximadamente fracciones de una pulgada de diámetro hasta un pie de diámetro. Los presentes patrones de abertura son adecuados para uso en abrasivos de la mayoría de cualquier tamaño, incluyendo diversos tamaños estándar de discos abrasivos (por ejemplo, 3 pulgadas a 20 pulgadas (50.8 cm) (7.62 cm a 50.8 cm) ) . En una modalidad, el artículo abrasivo es un disco circular que tiene un diámetro de al menos aproximadamente 0.25 pulgadas (0.63 cm) , al menos aproximadamente 0.5 pulgadas (1.27 cm) , al menos aproximadamente 1.0 pulgadas (2.54 cm) , al menos aproximadamente 1.5 pulgadas (3.81 cm) , al menos aproximadamente 2.0 pulgadas (5.08 cm) , al menos aproximadamente 2.2 pulgadas (6.35 cm) , o al menos aproximadamente 3.0 pulgadas (7.62 cm) . En otra modalidad, el artículo abrasivo es un disco circular que tiene un diámetro de no más de aproximadamente 72 pulgadas (182.8 cm) , no más de aproximadamente 72 pulgadas (152. .4 cm) , no más de aproximadamente 48 pulgadas (121.92 cm) , no más de aproximadamente 36 pulgadas (91.44 cm) , no más de aproximadamente 24 pulgadas (60.96 cm) , no más de aproximadamente 20 pulgadas (50.8 cm) , no más de aproximadamente 18 pulgadas (45.72 cm) , no más de aproximadamente 12 pulgadas (30.48 cm) , no más de aproximadamente 10 pulgadas (25.4 cm) , no más de aproximadamente 9 pulgadas (22.86 cm) , no más de aproximadamente 8 pulgadas (20.32 cm) , no más de aproximadamente 7 pulgadas (17.78 cm) , o no más de aproximadamente 6 pulgadas (15.24 cm) . En otra modalidad, el artículo abrasivo tiene un tamaño en el intervalo de aproximadamente 0.5 pulgadas (1.27 cm) de diámetro a aproximadamente 48 pulgadas (121.92 cm) de diámetro, aproximadamente 1.0 pulgadas (2.54 cm) de diámetro a aproximadamente 20 pulgadas (50.8 cm) de diámetro, aproximadamente 1.5 pulgadas (3.81 cm) de diámetro a aproximadamente 12 pulgadas (30.48 cm) de diámetro. Área de Superficie Potencial Total El tamaño y la forma del artículo abrasivo determina el área de superficie potencial total del artículo abrasivo. Por ejemplo, un disco abrasivo que tiene un diámetro de 1 pulgada (2.54 cm) tiene un área de superficie potencial total de 0.7854 in2 (5.07 cm2) . Como otro ejemplo, una hoja abrasiva rectangular que mide 2 pulgadas (5.08 cm) por 3 pulgadas (7.62 cm) tendría un área de superficie potencial total de 6 in2 (38.71 cm2) . Área de Abertura Total El área de abertura total afecta la cantidad de extracción de virutas. Típicamente, como la cantidad de área de abertura aumenta, la cantidad de extracción de virutas aumenta, lo cual tiende a mantener, o algunas veces mejorar la tasa de remoción de material del artículo abrasivo (es decir, la tasa de "corte") durante el uso. Sin embargo, el aumento de la cantidad de área de abertura también reduce directamente la cantidad de área abrasiva disponible, que en un cierto punto reducirá la tasa de remoción de material. En una modalidad, el área de abertura total es igual a la suma del área de todas las aberturas en la cara del artículo abrasivo. En una modalidad, el área de abertura total es a lo mucho aproximadamente 0.5% del área de superficie potencial total para el artículo abrasivo, al menos aproximadamente 0.75%, al menos aproximadamente 1.0%, al menos aproximadamente 1.25%, al menos aproximadamente 1.5%, en menos aproximadamente 1.75%, al menos aproximadamente 2.0%, al menos aproximadamente 2.25%, al menos aproximadamente 2.5%, o al menos aproximadamente 3.0%. En otra modalidad, el área de abertura total no es mayor que aproximadamente 50%, no mayor que aproximadamente 45%, no mayor que aproximadamente 40%, no mayor que aproximadamente 35%, no mayor que aproximadamente 30%, no mayor que aproximadamente 25%, no mayor que aproximadamente 20%, no mayor que aproximadamente 15%, o no mayor que aproximadamente 12%. La cantidad del área de abertura total puede estar dentro de un intervalo que comprende cualquier par de los límites superiores e inferiores anteriores. En otra modalidad, el área de abertura total varía desde aproximadamente 0.5% a aproximadamente 35%, aproximadamente 1.0% a aproximadamente 25%, aproximadamente 1.5% a aproximadamente 15%, o aproximadamente 2.0% a aproximadamente 10%. En una modalidad particular, la cantidad de área de abertura total está en el intervalo de aproximadamente 2.5% a aproximadamente 10%. Las aberturas totales se pueden considerar como una cantidad discreta en lugar de un porcentaje. Por ejemplo, un disco abrasivo de cinco pulgadas (12.7 cm) puede tener un área de abertura total que varía desde aproximadamente 0.0982 in2 (0.63 cm2) a aproximadamente 9.8175 in2 (63.34 cm2) . Área de Superficie Abrasiva Total El área de superficie abrasiva total afecta la cantidad de material de superficie removido. Típicamente, cuando la cantidad de área de superficie abrasiva total aumenta, la cantidad de material de superficie removido se aumenta. También típicamente, cuando la cantidad de material de superficie removido se aumenta, tanto la tendencia de acumulación de virutas se aumenta como la rugosidad de la superficie tiende a aumentar. En una modalidad, el área de superficie abrasiva total del abrasivo recubierto es igual a la superficie potencial total del artículo abrasivo (es decir, el área de superficie abrasiva si no hubiera aberturas) menos el área de abertura total (es decir, la suma del área de todas las aberturas) . Por lo tanto, la cantidad de área de superficie abrasiva total puede variar desde aproximadamente 50% a aproximadamente 99.5% del área de superficie potencial total, dependiendo de la cantidad de área de abertura deseada. Por ejemplo, un disco de 5 pulgadas (12.7 cm) puede tener un área de superficie abrasiva total que varía desde aproximadamente 9.8175 in2 (63.34 cm2) a aproximadamente 19.5368 in2 (126.04 cm2) .

Relación del Área de Abertura Total al Área de Superficie Abrasiva Total En una modalidad, la relación del área de abertura total al área de superficie abrasiva total es al menos aproximadamente 1:199, al menos aproximadamente 1:99, al menos aproximadamente 1:65.7; al menos aproximadamente 1:49, o al menos aproximadamente 1:39. En otra modalidad, la relación del área de abertura total al área abrasiva total no es mayor que aproximadamente 1:1.9, no mayor que aproximadamente 1:2.0, no mayor que aproximadamente 1:2.3, no mayor que aproximadamente 1:3.0, no mayor que aproximadamente 1:3.5, no mayor que aproximadamente 1:4.0, no mayor que aproximadamente 1:5.7, o no mayor que aproximadamente 1:9.0. La relación del área de abertura total al área abrasiva total puede estar dentro de un intervalo que comprende cualquier par de los límites superiores e inferiores anteriores. En otra modalidad, la relación del área de abertura total al área abrasiva total varía desde aproximadamente 1:99 a aproximadamente 1:1.9, aproximadamente 1:65.7 a aproximadamente 1:2.0, aproximadamente 1:39.0 a aproximadamente 1:3.0, o aproximadamente 1:32.3 a aproximadamente 1:5.7. En una modalidad particular, la relación del área de abertura total al área de superficie abrasiva total está en el intervalo de aproximadamente 1:65.7 a 1:9.0.

Número de Aberturas El número de aberturas influye en la cantidad total de área de abertura y la cantidad de área abrasiva total. Además, el número de aberturas afecta a la densidad y distribución de la cobertura de abertura en la superficie del artículo abrasivo, que a su vez afecta directamente a la eficiencia de la extracción de virutas del artículo abrasivo. En una modalidad, el número de aberturas es de al menos aproximadamente 5, al menos aproximadamente 10, al menos aproximadamente 15, al menos aproximadamente 18, o al menos aproximadamente 21. En otra modalidad, el número de aberturas no es mayor que aproximadamente 100,000; no mayor que aproximadamente 50,000; no mayor que aproximadamente 10,000; no mayor que aproximadamente 1,000; no mayor que aproximadamente 800; no mayor que aproximadamente 750; no mayor que aproximadamente 600; o no mayor que aproximadamente 550. El número de aberturas puede estar dentro de un intervalo que comprende cualquier par de los límites superiores e inferiores anteriores. En otra modalidad, el número de aberturas varía desde aproximadamente 21 a aproximadamente 10,000; aproximadamente 25 a aproximadamente 1,000; aproximadamente 30 a aproximadamente 750; o aproximadamente 35 a aproximadamente 550. En una modalidad particular, el número de aberturas está en el intervalo de aproximadamente 21 a aproximadamente 550. Ángulo de Divergencia El aumento o disminución del ángulo de divergencia a afecta cómo se colocan las aberturas dentro del patrón y la forma de las espirales en sentido horario y sentido antihorario. El ángulo de divergencia es igual a 360° dividido por un valor constante o variable, por lo tanto el ángulo de divergencia puede ser un valor constante o puede variar. Se ha observado que los pequeños cambios en el ángulo de divergencia pueden alterar significativamente el patrón de abertura. La Fig. 5A, FIG. 5B, y Fig. 5C muestran patrones filotácticos que difieren sólo en el valor del ángulo de divergencia. El ángulo de divergencia para la FIG. 5A es 137.3°. El ángulo de divergencia para la FIG. 5B es 137.5°. El ángulo de divergencia para la Fig. 5C es 137.6°. En una modalidad, el ángulo de divergencia es al menos aproximadamente 30°, al menos aproximadamente 45°, al menos aproximadamente 60°, al menos aproximadamente 90°, o al menos aproximadamente 120°. En otra modalidad, el ángulo de divergencia es menor que 180°, tal como no mayor que aproximadamente 150° . El ángulo de divergencia puede estar dentro de un intervalo que comprende cualquier par de los límites superiores e inferiores anteriores. En otra modalidad, el ángulo de divergencia varía desde aproximadamente 90° a aproximadamente 179°, aproximadamente 120° a aproximadamente 150°, aproximadamente 130° a aproximadamente 140°, o aproximadamente 135° a aproximadamente 139°. En una modalidad, el ángulo de divergencia se determina dividiendo 360° por un número irracional. En una modalidad particular, el ángulo de divergencia se determina dividiendo 360° por la relación áurea. En una modalidad particular, el ángulo de divergencia está en el intervalo de aproximadamente 137° a aproximadamente 138°, tal como aproximadamente 137.5° a aproximadamente 137.6°, tal como aproximadamente 137.50° a aproximadamente 137.51°. En una modalidad particular, el ángulo de divergencia es 137.508°.

Distancia hasta el Borde del Abrasivo Dependiendo de la geometría del artículo abrasivo y su uso previsto, se pueden determinar las dimensiones generales del patrón de abertura. La distancia desde el centro del patrón a las aberturas más externas se puede extender a una distancia colindante con el borde del artículo abrasivo. Por lo tanto, los bordes de las aberturas más externas se pueden extender o intersecar con el borde del artículo abrasivo. Alternativamente, la distancia desde el centro del patrón a las aberturas más externas se puede extender a una distancia que permite que una cierta cantidad de espacio entre los bordes de las aberturas más externas y el borde del artículo abrasivo esté libre de aberturas. La distancia mínima de los bordes de las aberturas más externas se puede especificar como se desee. En una modalidad, la distancia mínima desde los bordes de las aberturas más externas al borde externo del artículo abrasivo es una distancia específica, identificada como una longitud discreta o como un porcentaje de la longitud de la cara del artículo abrasivo sobre la cual aparece el patrón de abertura. En una modalidad, la distancia mínima desde los bordes de las aberturas más externas al borde externo del artículo abrasivo puede ser al menos aproximadamente cero (es decir, el borde de las aberturas más externas se interseca o son co-terminales con el borde del artículo abrasivo) variando a aproximadamente 15% de la longitud de la cara del artículo abrasivo .

Tamaño de las Aberturas El tamaño de las aberturas se determina, al menos en parte, por la cantidad total deseada del área de abertura del artículo abrasivo. El tamaño de las aberturas puede ser constante en todo el patrón o puede variar dentro del patrón. En una modalidad, el tamaño de las aberturas es constante. En otra modalidad, el tamaño de las aberturas varía con la distancia de las aberturas desde el centro del patrón.

Factor de escala El factor de escala influye el tamaño y dimensiones generales del patrón de abertura. El factor de escala se puede ajustar de manera que los bordes de las aberturas más externas están dentro de una distancia deseada del borde externo del artículo abrasivo.

Distancia Entre las Aberturas Adyacentes Más Cercanas Junto con la consideración del número y tamaño de las aberturas, se puede determinar la distancia entre los centros de las aberturas adyacentes más cercanas. La distancia entre los centros de cualquiera de las dos aberturas es una función de las otras consideraciones de diseño de abertura. En una modalidad, la distancia más corta entre el centro de cualquiera de las dos aberturas nunca se repite (es decir, el espacio de agujero a agujero nunca es la misma distancia exacta) . Este tipo de espacio también es un ejemplo de asimetría controlada.

Cobertura del Patrón de Abertura - Cantidades Aceptables de Anomalías Será evidente que un patrón de abertura no necesita ser aplicado a un artículo abrasivo en su totalidad o de una manera continua. Las porciones de un patrón de abertura se pueden aplicar u omitir de manera que las diversas divisiones o sectores de la cara del artículo abrasivo no llevan el patrón de abertura completa. En una modalidad, una mitad, un tercio, un cuarto, un quinto, un sexto, un octavo, un décimo del patrón de abertura se puede omitir. En otra modalidad, el patrón de abertura se puede aplicar a solamente una o más regiones anulares concéntricas del artículo abrasivo. En otra modalidad, es posible omitir una o más de las aberturas que normalmente aparecerían en la serie de aberturas a lo largo de los arcos o brazos de espirales individuales del patrón de abertura. En una modalidad, cada n-ésima abertura, o múltiplo de cada n-ésima abertura podrían ser omitidos. En otra modalidad, se pueden saltar las aberturas individuales, grupos de aberturas o aberturas de acuerdo con una serie numérica específica. A la inversa, también es posible incluir una cierta cantidad de aberturas adicionales al patrón de abertura. La adición o sustracción de aberturas se pueden considerar como anomalías en el patrón de abertura, y una cierta cantidad de anomalías en el patrón, más o menos, pueden ser aceptables. En una modalidad, una cantidad aceptable de anomalías en el patrón de abertura puede variar desde 0.1% a 10% del área de abertura total del artículo abrasivo .

Forma de las Aberturas La cantidad de cobertura puede ser influenciada por la forma de las aberturas. La forma de las aberturas puede ser regular o irregular. En una modalidad, la forma de las aberturas puede ser en la forma de ranuras, polígonos regulares, polígonos irregulares, elipsoides, círculos, arcos, espirales, canales, o combinaciones de los mismos. En una modalidad particular, las aberturas tienen la forma de un círculo. En otra modalidad, la forma de la abertura puede ser en la forma de una o más ranuras, en donde múltiples ranuras se intersecan. Las FIG. 6A-6F muestran ejemplos de tales aberturas en forma de ranura. Las ranuras se configuran de tal manera que si se aplica un vacío a la parte posterior del artículo abrasivo, las solapas creadas por las ranuras se doblarán hacia atrás, creando de este modo aberturas abiertas que se asemejan a polígonos, que pueden tener bordes ligeramente precisos. Se cree que la remoción de virutas será promovida por la flexión hacia atrás de las solapas, debido a que guiará las virutas directamente en el sistema de vacío y evitará el arrastre de las virutas en cualquiera de las capas fibrosas abiertas, tales como capas de material de gancho y bucle, que se pueden unir a la parte trasera del artículo abrasivo.

Método de Producción - Aberturas Las aberturas se pueden crear por técnicas de conversión estándar, incluyendo estampado, troquelado, corte por láser, o combinaciones de los mismos. En una modalidad, las aberturas son troqueladas. En otra modalidad, las aberturas son cortadas con láser.

Forma del Artículo Abrasivo La forma del artículo abrasivo puede ser cualquier forma que acomodará el patrón de abertura deseado y será dictada por el proceso abrasivo previsto y materiales de construcción. En una modalidad, el artículo abrasivo es un artículo abrasivo unido. En otra modalidad, el artículo abrasivo es un artículo abrasivo recubierto. En una modalidad particular, el artículo abrasivo es uno de una hoja, banda, o disco circular.

La FIG. 1 muestra una vista superior de una modalidad de un artículo abrasivo recubierto 100 que tiene una pluralidad de aberturas 101 arregladas en un patrón que tiene una distribución no uniforme. El abrasivo recubierto está en la forma de un disco circular sustancialmente plano (es decir, generalmente plano) .

La FIG. 7 muestra una vista lateral de un artículo abrasivo recubierto 700 que incluye un respaldo 701 que tiene una primera superficie principal 703 y una segunda superficie principal 705. Una capa abrasiva 707 se coloca en la primera superficie principal del respaldo. La capa abrasiva puede comprender múltiples capas, incluyendo una capa de aglutinante 709, también llamada una primera capa resinosa. Una pluralidad de granos abrasivos 711 se pueden dispersar dentro, penetrando en, o descansando sobre la capa de aglutinante, o combinaciones de los mismos. Un patrón de aberturas 713 (es decir, agujeros) perfora todas las capas del artículo abrasivo. Una capa intermedia 715 opcionalmente se puede colocar sobre la capa de aglutinante. Una capa superior (no mostrada) se puede colocar sobre la capa intermedia. Una capa posterior 717 se puede colocar sobre la segunda superficie principal (es decir, la parte posterior) de la capa de respaldo. Una capa de fijación 719 se puede colocar sobre la capa posterior, o, alternativamente, se puede colocar directamente sobre el segundo lado principal del respaldo. En una modalidad particular, el artículo abrasivo recubierto 700 opcionalmente se puede unir a una almohadilla de respaldo (no mostrada) o un sistema de vacío.

Respaldo El respaldo 701 puede ser flexible o rígido. El respaldo se puede hacer de cualquier número de diversos materiales, incluyendo los usados convencionalmente como respaldos en la manufactura de abrasivos recubiertos. Un respaldo flexible ejemplar incluye una película polimérica (por ejemplo, una película imprimada) , tal como película de poliolefina (por ejemplo, polipropileno, incluyendo polipropileno orientado biaxialmente) , película de poliéster (por ejemplo, tereftalato de polietileno) , película de poliamida, o película de éster de celulosa; chapa metálica; malla; espuma (por ejemplo, material de esponja natural o espuma de poliuretano) ; tela (por ejemplo, tela hecha de fibras o hilos que comprenden poliéster, nilón, seda, algodón, poli-algodón o rayón); papel; papel vulcanizado; caucho vulcanizado; fibra vulcanizada; materiales no tejidos; una combinación de los mismos; o una versión tratada de los mismos. Los respaldos de tela pueden ser tejidos o cosidos. En ejemplos particulares, el respaldo se selecciona del grupo que consiste de papel, película polimérica, tela, algodón, poli -algodón, rayón, poliéster, poli-nilón, caucho vulcanizado, fibra vulcanizada, chapa metálica y una combinación de los mismos. En otros ejemplos, el respaldo incluye película de polipropileno o película de tereftalato de polietileno (PET) .

El respaldo 701 puede tener opcionalmente al menos uno de un saturante, una capa imprimante o una capa posterior. El propósito de estas capas es típicamente sellar el respaldo o proteger los hilos o fibras en el respaldo. Si el respaldo es un material de tela, al menos una de estas capas se utiliza típicamente. La adición de la capa imprimante o capa posterior puede resultar adicionalmente en una superficie "más lisa" ya sea en el lado frontal o posterior del respaldo. Otras capas opcionales conocidas en la técnica también se pueden utilizar (por ejemplo, una capa de unión; ver Patente de Estados Unidos No. 5,700,302 (Stoetzel et al) , la descripción de la cual se incorpora para referencia) .

Se puede incluir un material antiestático en un material de tratamiento de tela. La adición de un material antiestático puede reducir la tendencia del artículo abrasivo recubierto a acumular electricidad estática cuando se lija madera o materiales similares a la madera. Los detalles adicionales con respecto a los respaldos antiestáticos y tratamientos de respaldo se pueden encontrar en, por ejemplo, las Patentes de Estados Unidos Nos. 5,108,463 (Buchanan et al.); 5,137,542 (Buchanan et al.); 5,328,716 (Buchanan); y 5,560,753 (Buchanan et al.), las descripciones de las cuales se incorporan en la presente para referencia.

El respaldo puede ser un termoplástico reforzado fibroso, tal como se describe, por ejemplo, en la Patente de Estados Unidos No. 5,417,726 (Stout et al.), o una banda sin empalmes sin fin, como se describe, por ejemplo, en la Patente de Estados Unidos No. 5,573,619 (Benedict et al.), las descripciones de las cuales se incorporan en la presente para referencia. Igualmente, el respaldo puede ser un sustrato polimérico que tiene vástagos de enganche proyectados desde este tal como se describe, por ejemplo, en la Patente de Estados Unidos No 5,505,747 (Chesley et al.), la descripción de la cual se incorpora en la presente para referencia. De manera similar, el respaldo puede ser un tejido de bucle tal como el descrito, por ejemplo, en la Patente de Estados Unidos No. 5,565,011 (Follett et al . ) , la descripción de la cual se incorpora en la presente para referencia .

Capa Abrasiva La capa abrasiva 707 se puede formar de una o más capas y una pluralidad de granos abrasivos. Por ejemplo, la capa abrasiva incluye una primera capa resinosa 709 y puede incluir opcionalmente una capa intermedia 715 o una capa superior. Las capas abrasivas generalmente incluyen granos abrasivos 711 colocados en, incrustados dentro, dispersados, o combinaciones de los mismos, en un aglutinante.

Granos Abrasivos Los granos abrasivos 711 pueden incluir materiales inorgánicos esencialmente de fase única, tales como alúmina, carburo de silicio, sílice, ceria, y, granos superabrasivos de alto rendimiento duros tales como nitruro de boro cúbico y diamante. Además, los granos abrasivos pueden incluir materiales particulados compuestos. Tales materiales pueden incluir agregados, que se pueden formar a través de las trayectorias de procesamiento de pasta aguada que incluyen la remoción del portador líquido a través de volatilización o evaporación, dejando atrás agregados verdes, opcionalmente seguido por tratamiento de alta temperatura (es decir, cocción) para formar agregados cocidos utilizables. Además, las regiones abrasivas pueden incluir abrasivos diseñados por ingeniería incluyendo macroestructuras y estructuras tridimensionales particulares.

En una modalidad ejemplar, los granos abrasivos se mezclan con la formulación del aglutinante para formar una pasta aguada de abrasivo. Alternativamente, los granos abrasivos se aplican sobre la formulación del aglutinante después de que la formulación del aglutinante se recubre sobre el respaldo. Opcionalmente, un polvo funcional se puede aplicar sobre las regiones abrasivos para prevenir que las regiones abrasivas se adhieran a una herramienta de patrones. Alternativamente, los patrones se pueden formar en las regiones abrasivos ausentes del polvo funcional.

Los granos abrasivos se pueden formar de cualquiera de o una combinación de granos abrasivos, incluyendo sílice, alúmina (fusionada o sinterizada) , circonia, óxidos de circonia/alúmina, carburo de silicio, granate, diamante, nitruro de boro cúbico, nitruro de silicio, ceria, dióxido de titanio, diboruro de titanio, carburo de boro, óxido de estaño, carburo de tungsteno, carburo de titanio, óxido de hierro, cromia, sílex, esmeril. Por ejemplo, los granos abrasivos se pueden seleccionar de un grupo que consiste en sílice, alúmina, circonia, carburo de silicio, nitruro de silicio, nitruro de boro, granate, diamante, alúmina co-fusionada, circonia, ceria, diboruro de titanio, carburo de boro, sílex, esmeril, nitruro de alúmina, y una mezcla de los mismos. Se han creado modalidades particulares por el uso de granos abrasivos densos comprendidos principalmente de alfa-alúmina.

El grano abrasivo también puede tener una forma particular. Un ejemplo de tal forma incluye una varilla, un triángulo, una pirámide, un cono, una esfera sólida, una esfera hueca, o similares. Alternativamente, el grano abrasivo se puede conformar de forma aleatoria.

En una modalidad, los granos abrasivos pueden tener un tamaño de grano promedio no mayor que 800 mieras, tal como no mayor que aproximadamente 700 mieras, no mayor que 500 mieras, no mayor que 200 mieras, o no mayor que 100 mieras. En otra modalidad, el tamaño de grano abrasivo es al menos 0.1 mieras, al menos 0.25 mieras, o al menos 0.5 mieras. En otra modalidad, el tamaño de los granos abrasivos es desde aproximadamente 0.1 mieras a aproximadamente 200 mieras y más típicamente desde aproximadamente 0.1 mieras a aproximadamente 150 mieras o desde aproximadamente 1 miera a aproximadamente 100 mieras. El tamaño de grano de los granos abrasivos se especifica típicamente que es la dimensión más larga del grano abrasivo. Generalmente, hay una distribución de intervalo de tamaños de grano. En algunos casos, la distribución del tamaño de grano está estrechamente controlada .

Primera Capa Resinosa - Aglutinante El aglutinante de la primera capa resinosa o la capa intermedia se puede formar de un polímero único o una mezcla de polímeros. Por ejemplo, el aglutinante se puede formar a partir de epoxi, polímero acrílico, o una combinación de los mismos. Además, el aglutinante puede incluir rellenador, tal como rellenador nano dimensionado o una combinación de rellenador nano dimensionado y rellenador micro dimensionado. En una modalidad particular, el aglutinante es un aglutinante coloidal, en donde la formulación que se cura para formar el aglutinante es una suspensión coloidal que incluye rellenador particulado. Alternativamente, o además, el aglutinante puede ser un aglutinante nanocompuesto que incluye rellenador particulado submicrométrico .

El aglutinante incluye generalmente una matriz polimérica, la cual une los granos abrasivos al respaldo o capa compatible, si está presente. Típicamente, el aglutinante se forma de formulación del aglutinante curado. En una modalidad ejemplar, la formulación del aglutinante incluye un componente polimérico y una fase dispersa.

La formulación del aglutinante puede incluir uno o más constituyentes de reacción o constituyentes poliméricos para la preparación de un polímero. Un constituyente polimérico puede incluir una molécula monomérica, una molécula polimérica, o una combinación de las mismas. La formulación del aglutinante puede comprender además componentes seleccionados del grupo que consiste de solventes, plastificantes , agentes de transferencia de cadena, catalizadores, estabilizantes, dispersantes, agentes de curado, mediadores de reacción y agentes para influir en la fluidez de la dispersión.

Los constituyentes poliméricos pueden formar termoplásticos o termoendurecibles . A modo de ejemplo, los constituyentes poliméricos pueden incluir monómeros y resinas para la formación de poliuretano, poliurea, epoxi polimerizado, poliéster, poliimida, polisiloxanos (siliconas) , alquídico polimerizado, caucho de estireno-butadieno, caucho de acrilonitrilo-butadieno, polibutadieno, o, en general, resinas reactivas para la producción de polímeros termoendurecibles. Otro ejemplo incluye un constituyente polimérico de acrilato o metacrilato. Los constituyentes poliméricos precursores son típicamente material orgánico curable (es decir, un monómero de polímero o material capaz de polimerizarse o reticularse en la exposición al calor u otras fuentes de energía, tal como haz de electrones, luz ultravioleta, luz visible, etc., o con el tiempo en la adición de un catalizador químico, humedad, u otro agente que causa que el polímero se cure o polimerice) . Un ejemplo de constituyente polimérico precursor incluye un constituyente reactivo para la formación de un polímero de amino o un polímero aminoplástico, tal como un polímero de urea-formaldehído alquilado, polímero de melamina-formaldehído, y polímero de benzoguanamina-formaldehído alquilado; polímero de acrilato incluyendo polímero de acrilato y metacrilato, acrilato de alquilo, epoxi acrilado, uretano acrilado, poliéster acrilado, poliéter acrilado, éter vinílico, aceite acrilado, o silicona acrilada; polímero alquídico tal como polímero alquídico de uretano; polímero de poliéster; polímero de uretano reactivo; polímero fenólico tal como resol y polímero de novolac; polímero fenólico/látex; polímero epoxi tal como polímero de epoxi bisfenol; isocianato; isocianurato ; polímero de polisiloxano incluyendo polímero alquilalcoxisilano; o polímero de vinilo reactivo. La formulación del aglutinante puede incluir un monómero, un oligómero, un polímero, o una combinación de los mismos. En una modalidad particular, la formulación del aglutinante incluye monómeros de al menos dos tipos de polímeros que cuando se curan pueden reticularse. Por ejemplo, la formulación del aglutinante puede incluir constituyentes epoxídicos y constituyentes acrílicos que cuando se curan forman un polímero epoxídico/acrxlico.

Aditivos - Auxiliar de Molienda La capa abrasiva puede incluir además un auxiliar de molienda para aumentar la eficiencia de molienda y la velocidad de corte. Un auxiliar de molienda útil puede ser de base inorgánica, tal como sal de haluro, por ejemplo, criolita de sodio, y tetrafluoroborato de potasio; o de base orgánica, tal como una cera clorada, por ejemplo, cloruro de polivinilo. Una modalidad particular incluye criolita y tetrafluoroborato de potasio con tamaño de partícula que varía desde 1 miera a 80 mieras, y muy típicamente desde 5 mieras a 30 mieras. La capa superior puede ser una capa de polímero aplicada sobre los granos abrasivos para proporcionar propiedades anti-acristalamiento y anti-carga.

Capa Posterior - Capa Compatible El artículo abrasivo recubierto puede incluir opcionalmente capas compatibles y posteriores (no mostradas) . Estas capas pueden funcionar como se describe anteriormente y se pueden formar de composiciones aglutinantes.

Almohadilla de Respaldo En una modalidad, una almohadilla de respaldo puede comprender una pluralidad de trayectorias de flujo de aire colocadas en un patrón. El patrón de trayectorias de flujo de aire puede comprender polígonos regulares, polígonos irregulares, elipsoides, arcos, espirales, patrones filotácticos , o combinaciones de los mismos. El patrón de trayectorias de flujo de aire puede comprender trayectorias arqueadas radiantes, trayectorias de espirales radiantes, o combinaciones de las mismas. El patrón de trayectorias de flujo de aire puede comprender una combinación de trayectorias de espirales radiantes internas y trayectorias de espirales radiantes externas. El patrón de trayectorias de flujo de aire puede comprender una combinación de trayectorias de espirales radiantes en sentido horario y trayectorias de espirales radiantes en sentido antihorario. Las trayectorias de flujo de aire pueden ser discretas, o discontinuas, una de la otra. Alternativamente, una o más de las trayectorias de flujo de aire se pueden conectar fluidamente.

El número de trayectorias arqueadas radiantes ("arcos"), trayectorias de espirales radiantes, o combinaciones de las mismas puede variar. En una modalidad, el número de trayectorias arqueadas radiantes, trayectorias de espirales radiantes, o combinaciones de las mismas puede ser no mayor que 1000, tal como no mayor que 750, no mayor que 500, no mayor que 250, no mayor que 100, no mayor que 90, no mayor que 80, o no mayor que 75. En una modalidad, el número de trayectorias arqueadas radiantes, trayectorias de espirales radiantes, o combinaciones de las mismas puede ser no menor que 2, tal como no menor que 3, no menor que 5, no menor que 7, no menor que 9, no menor que 11, no menor que 15, o no menor que 20. En una modalidad, el número de trayectorias arqueadas radiantes, trayectorias de espirales radiantes, o combinaciones de las mismas puede estar entre 2 y 500, tal como 2 a 100.

En otra modalidad, una almohadilla de respaldo puede tener un patrón de trayectorias de flujo de aire que comprende además una trayectoria de flujo de aire anular que interseca las trayectorias de flujo de aire. En una modalidad específica, una trayectoria de flujo de aire anular puede intersectar las trayectorias arqueadas radiantes o trayectorias de espirales radiantes, o combinaciones de las mismas .

Las trayectorias de flujo de aire pueden variar en anchura. La anchura de las trayectorias de flujo de aire puede ser constante o variable, o combinaciones de las mismas. En una modalidad, la anchura de las trayectorias de flujo de aire puede estar dentro de un intervalo de longitudes fijas. En una modalidad, la anchura de las trayectorias de flujo de aire puede variar desde 0.1 mm a 10 cm. En otra modalidad, la anchura de las trayectorias de flujo de aire estará relacionada con el tamaño de las aberturas de un abrasivo recubierto con el cual se está utilizando la almohadilla de respaldo. En una modalidad, la anchura de las trayectorias de flujo de aire no es menor que 1/10 del tamaño de las aberturas del abrasivo recubierto, tal como no menor que 1/8, 1/6, 1/5, 1/4, 1/ 3, o 1/2 del tamaño de las aberturas del abrasivo recubierto. En una modalidad, la anchura de las trayectorias de flujo de aire no es mayor que 10 veces el tamaño de las aberturas del abrasivo recubierto, tal como no mayor que 8 veces, no mayor que 6 veces, no mayor que 5 veces, no mayor que 4 veces, no mayor que 3 veces, no mayor que 2 veces el tamaño de las aberturas del abrasivo recubierto. En una modalidad, la anchura de las trayectorias de flujo de aire es aproximadamente igual al tamaño de las aberturas del abrasivo recubierto.

Las trayectorias de flujo de aire pueden tener una o más cavidades, orificios, pasajes, agujeros, aberturas, o combinaciones de los mismos colocados a lo largo o dentro de las trayectorias de flujo de aire, tal como una ramificación de la trayectoria de flujo de aire, que se extienden a través del cuerpo de la almohadilla de respaldo. En una modalidad, cada trayectoria de flujo de aire tendrá al menos un agujero colocado dentro de la trayectoria de flujo de aire que se extiende a través del cuerpo de la almohadilla de respaldo.

Se apreciará que las almohadillas de respaldo diseñadas para corresponder con los abrasivos recubiertos que tienen distribuciones no uniformes controladas de aberturas se pueden utilizar con éxito en conjunto con abrasivos recubiertos convencionales, así como abrasivo recubierto particular que tiene distribuciones no uniformes controladas de aberturas. Los inventores han descubierto sorprendentemente que las modalidades de almohadilla de respaldo pueden proporcionar remoción de virutas superior y promover un rendimiento abrasivo mejorado para abrasivos convencionales .

En una modalidad, la almohadilla de respaldo puede tener un patrón de trayectorias de flujo de aire que se adapta cooperativamente para operar con los abrasivos recubiertos que tienen un patrón de distribución no uniforme controlada. Como se estableció anteriormente, tal respaldo se puede utilizar en conjunción con un abrasivo recubierto perforado convencional para promover la remoción de virutas y rendimiento del abrasivo.

En una modalidad, una almohadilla de respaldo puede comprender un patrón de trayectorias de flujo de aire, en donde el patrón de trayectorias de flujo de aire se genera de las coordenadas x e y de un patrón de distribución no uniforme controlada. El patrón de distribución no uniforme controlada utilizado para generar el patrón de flujo de aire de almohadilla de respaldo puede ser el mismo o diferente que el patrón de abertura del abrasivo recubierto que se utiliza con la almohadilla de respaldo. En una modalidad, el patrón de distribución no uniforme controlada es el mismo que el patrón de abertura del abrasivo recubierto que se utiliza con la almohadilla de respaldo. En otra modalidad, el patrón de distribución no uniforme controlada es diferente del patrón de abertura del abrasivo recubierto que se utiliza con la almohadilla de respaldo.

En una modalidad, una almohadilla de respaldo se puede adaptar cooperativamente para operar con los abrasivos recubiertos que tienen patrones filotácticos de acuerdo con las modalidades de abrasivo recubierto descritas en la presente. Una almohadilla de respaldo es cooperativa con un abrasivo recubierto que tiene patrones filotácticos cuando la almohadilla de respaldo incluye una pluralidad de aberturas, una pluralidad de cavidades, una pluralidad de canales, pluralidad de pasajes, o combinaciones de los mismos, que se configuran en un patrón diseñado para promover la succión y remoción de virutas de la superficie de trabajo durante el proceso de abrasión a través de las aberturas de un abrasivo recubierto que tiene un patrón filotáctico. Las aberturas, cavidades, canales, pasajes, o combinaciones de los mismos pueden definir trayectorias de flujo de aire que se ubican a lo largo de, dentro de, o a través de la almohadilla de respaldo, o combinaciones de los mismos. Las trayectorias de flujo de aire promueven la succión y remoción de virutas mejoradas a través de las aberturas de un abrasivo recubierto y de la superficie de trabajo durante el proceso de abrasión. En una modalidad, el patrón de aberturas, cavidades, canales, pasajes o combinaciones de los mismos puede estar en la forma de polígonos regulares, polígonos irregulares, elipsoides, arcos, espirales, patrones filotácticos, o combinaciones de los mismos. En otra modalidad, las trayectorias de flujo de aire pueden estar en la forma de polígonos regulares, polígonos irregulares, elipsoides, arcos, espirales, patrones filotácticos , o combinaciones de los mismos.

En una modalidad, un patrón filotáctico o de espiral adecuado se puede generar a partir de las coordenadas x e y de cualquier patrón de abertura filotáctico de las modalidades de artículo abrasivo descritas anteriormente. En una modalidad, las coordenadas x e y de un patrón filotáctico o de espiral se transponen y giran para determinar las coordenadas x' e y' del patrón de flujo de aire de respaldo filotáctico o espiral, en donde T es igual a n/n en radianes y n es cualquier número entero de acuerdo con la siguiente ecuación : G?'? Tcos T - sen T? G?? Ly'J L sen T eos &] LyJ Las coordenadas transpuestas y giradas producidas (?' e y') se pueden graficar, tal como mediante el uso de software de dibujo asistido por computadora (CAD, por sus siglas en inglés) , para generar un patrón de flujo de aire adecuado, tal como un patrón filotáctico o de espiral. Las modalidades particulares de patrones filotácticos transpuestos se muestran en la FIG. 9, 12, 15.

Los patrones entonces se pueden utilizar para definir canales de espiral y arqueados radiantes, así como, canales anulares que pueden intersectar los canales de espiral y arqueados, o combinaciones de los mismos. Los canales anulares, arqueados, de espiral, o combinados entonces se pueden cortar en un material adecuado, tal como en la forma de ranuras, cavidades, orificios, pasajes, u otras trayectorias para formar una almohadilla de respaldo cooperativa. Las modalidades particulares de patrones de canal que se basan en patrones filotácticos transpuestos se muestran en la FIG. 10, 13, 16. Las modalidades adicionales de almohadillas de respaldo con base en los patrones filotácticos transpuestos se muestran en las FIGs . 28, 29, 30, 31, 32, 33, 46 y 47.

En ciertas modalidades, las trayectorias de flujo de aire de la almohadilla de respaldo serán parcial, a completamente, emparejadas con las aberturas del abrasivo recubierto. Se entenderá que una trayectoria de flujo de aire emparejada con una abertura cuando al menos una porción del área de una abertura coincide con, o está alineada con, una porción de la trayectoria del flujo de aire. En una modalidad, las trayectorias de flujo de aire de la almohadilla de respaldo correspondiente se emparejarán con al menos 5%, al menos 10%, al menos 15%, al menos 20%, al menos 25% de las aberturas. En una modalidad, las trayectorias de flujo de aire de la almohadilla de respaldo correspondiente pueden emparejarse con al menos 5%, al menos 10%, al menos 15%, al menos 20%, al menos 25%, al menos 30%, al menos 35%, al menos 40%, al menos 55%, al menos 50%, al menos 55%, al menos 60%, al menos 65%, al menos 70%, al menos 75%, al menos 80%, al menos 85%, al menos 90%, al menos 95%, o al menos 100% de las aberturas del abrasivo recubierto.

Se apreciará que ciertos patrones de flujo de aire filotácticos y de espiral de la almohadilla de respaldo exhibirán una cierta calidad de la alineación con un patrón de abertura de un abrasivo recubierto, particularmente cuando el patrón de flujo de aire se basa en una transposición y rotación de las coordenadas de las aberturas del abrasivo recubierto. En una modalidad, el patrón de flujo de aire de la almohadilla de respaldo se emparejará con una mayoría, a casi todas, las aberturas de abrasivo recubierto cuando la almohadilla de respaldo está en una fase particular, o grados de rotación, con respecto al abrasivo recubierto. Una almohadilla de respaldo se dice que es una almohadilla de respaldo de alineación única (también llamada alineación de 2 veces) cuando las trayectorias de flujo de aire de la almohadilla de respaldo se emparejan con las aberturas del abrasivo recubierto, cuando el respaldo se gira 90° o 180° en comparación con el abrasivo recubierto y una mayoría a casi todas las aberturas del abrasivo recubierto emparejadas con al menos uno de las trayectorias de flujo de aire de la almohadilla de respaldo. La FIG. 46 ilustra una modalidad de una almohadilla de respaldo de alineación única. Las FIGs . 48-51 muestran una ilustración de una modalidad de un abrasivo recubierto que tiene 442 aberturas (441 rodean una abertura central) de acuerdo con la ecuación de Vogel que superpone una almohadilla de respaldo de alineación única de la FIG. 46, en donde el abrasivo recubierto se gira 90° fuera de la fase, 180° fuera de la fase, 270° fuera de la fase, y 0o fuera de la fase con la almohadilla de respaldo, de tal manera que las aberturas del abrasivo recubierto alternan entre ninguna de las aberturas del abrasivo recubierto correspondiente a cualquiera de las espirales externas de la almohadilla de respaldo para tener casi todas las aberturas del abrasivo recubierto correspondientes con al menos una de las espirales externas de la almohadilla de respaldo. Una almohadilla de respaldo de alineación doble (también llamada una alineación de 4 veces) se ilustra en la FIG. 47. Las FIGs. 52-59 muestran una ilustración de una modalidad de un abrasivo recubierto que tiene 442 aberturas (441 rodean una abertura central) de acuerdo con la ecuación de Vogel que superpone la almohadilla de respaldo de alineación doble de la FIG. 47, en donde el abrasivo recubierto se gira 45°, 90°, 135°, 180°, 225°, 270°, 315°, y 0° fuera de la fase con la almohadilla de respaldo. Se muestra de nuevo que las aberturas del abrasivo recubierto alternan entre tener ninguna de las aberturas del abrasivo recubierto correspondiente con cualquiera de las espirales externas de la almohadilla de respaldo (45°, 135°, 225°, y 315°) a tener tiene casi todas las aberturas del abrasivo recubierto correspondientes con al menos una de las espirales externas de la almohadilla de respaldo (90°, 180°, 270°, y 0o).

En una modalidad, la almohadilla de respaldo puede incluir o ser adaptada para incluir un indicador de alineación. Un indicador de alineación puede ser una marcación, dispositivo, muesca, unión, collar, protrusión, o combinación de los mismos para indicar el grado de alineación de la almohadilla de respaldo con el abrasivo recubierto. En una modalidad específica, el indicador de alineación puede ser marcación.

Aunque se describen como cooperativas con las modalidades de los artículos abrasivos descritos en la presente, tales almohadillas de respaldo también se pueden utilizar con abrasivos recubiertos perforados estándar del estado de la técnica. Se ha encontrado inesperadamente que las almohadillas de respaldo que tienen una pluralidad de aberturas, una pluralidad de cavidades, una pluralidad de canales, o combinaciones de los mismos que forma trayectorias de flujo de aire de patrón filotáctico o de espiral adecuadas tienen remoción de virutas mejorada, pueden promover el rendimiento de corte abrasivo, y vida útil del abrasivo tanto para los abrasivos recubiertos perforados estándar del estado de la técnica como los abrasivos recubiertos que tienen patrones filotácticos de perforaciones.

Una almohadilla de respaldo puede ser flexible o rígida. La almohadilla de respaldo se puede hacer de cualquier número de diversos materiales, o combinaciones de materiales, incluyendo los usados convencionalmente en la manufactura de almohadillas de respaldo. La almohadilla de respaldo se puede hacer de pieza única, construcción unitaria, o construcción de múltiples piezas, tales como construcción de múltiples capas o construcción de capas concéntricas. La almohadilla de respaldo es preferiblemente un material resiliente, tal como una espuma flexible. Las espumas adecuadas pueden ser de poliuretano, poliéster, poliéster-uretano, polieteruretano; un caucho natural o artificial, tal como un polibutadieno, poliisopreno, polímero de EPDM, cloruro de polivinilo (PVC) , policrolopreno, o copolímero de estireno/butadieno; o combinaciones de los mismos. La espuma puede ser de celda abierta o cerrada. Los aditivos, tales como agentes de acoplamiento, agentes de endurecimiento, agentes de curado, antioxidantes, materiales de refuerzo, y similares se pueden añadir a la formulación de espuma para lograr las características deseadas. Los tintes, pigmentos, rellenadores , agentes antiestáticos, retardadores de fuego, y entelado también se pueden añadir a la espuma u otro material resiliente utilizado para hacer la almohadilla de respaldo.

Las espumas particularmente útiles incluyen espumas de TDI (diisocianato de tolueno)/ poliéster y de MDI (diisocianato de metilen difenilo) /poliéster . En una modalidad, la almohadilla de respaldo se hace de espuma de poliuretano resiliente de celda abierta formada como el producto de reacción de un poliéter poliol y un poliisocianato aromático. En otra modalidad, la almohadilla de respaldo puede ser una espuma, un caucho vulcanizado, o cualquier combinación de los mismos.

Método de Producción - Artículo Abrasivo Recubierto Regresando a un método de producción de un artículo abrasivo recubierto que tiene un patrón de abertura, se puede distribuir un respaldo desde un rollo, el respaldo se puede recubrir con una formulación del aglutinante dispensada desde un aparato de recubrimiento. Un aparato de recubrimiento ejemplar incluye un recubridor de troquel por goteo, un recubridor de navaja, un recubridor de cortina, un recubridor de troquel de vacío o un recubridor de troquel . Las metodologías de recubrimiento pueden incluir métodos ya sea de contacto o sin contacto. Tales métodos incluyen dos rollos, tres rollos inversos, navaja sobre rodillo, troquel de ranuras, grabado, extrusión o aplicaciones de recubrimiento por pulverización.

En una modalidad, la formulación del aglutinante se puede proporcionar en una pasta aguada que incluye la formulación y granos abrasivos. En una modalidad alternativa, la formulación del aglutinante se puede dispensar separada de los granos abrasivos. Los granos abrasivos se pueden proporcionar después del recubrimiento del respaldo con el aglutinante, después del curado parcial de la formulación del aglutinante, después del patrón de la formulación del aglutinante, si lo hay, o después de curar completamente la formulación del aglutinante. Los granos abrasivos, por ejemplo, se pueden aplicar por una técnica, tal como recubrimiento electrostático, recubrimiento por goteo, o proyección mecánica.

En otra modalidad, el respaldo, recubierto con el aglutinante y granos abrasivos, puede ser estampado, troquelado, cortado por láser, o combinaciones de los mismos para formar el patrón de aberturas. Las aberturas pueden estar sustancialmente libres de material de respaldo, aglutinante, y granos abrasivos.

En otra modalidad, el respaldo se puede recubrir selectivamente con el aglutinante para dejar regiones no recubiertas que luego se cortan para formar las aberturas. Por ejemplo, el aglutinante se puede imprimir sobre el respaldo, tal como mediante serigrafía, impresión offset, o impresión flexográfica . En otro ejemplo, el aglutinante se puede recubrir selectivamente utilizando recubrimiento por grabado, recubrimiento por troquel de ranuras, recubrimiento por pulverización enmascarada, o similares. Alternativamente, una máscara fotorresistente o curable por UV se puede aplicar al respaldo y desarrollar, tal como mediante fotolitografía, para enmascarar las porciones del respaldo. En otro ejemplo, se puede aplicar un compuesto de deshumectación al respaldo antes de aplicar el aglutinante.

Regresando a un método para abradir una pieza de trabajo, la pieza de trabajo se puede poner en contacto con un abrasivo recubierto. El abrasivo recubierto se puede girar con relación a la pieza de trabajo. Por ejemplo, el abrasivo recubierto se puede montar en una lij adora orbital y hacer contacto con la pieza de trabajo. Mientras se abrade la pieza de trabajo, el material abradido de la pieza de trabajo se puede acumularse en las aberturas. El material acumulado se puede expulsar desde las aberturas por el movimiento del abrasivo recubierto durante su uso. Alternativamente, un sistema de vacío se puede equipar al artículo abrasivo, que puede incluir una almohadilla de respaldo que se configura para funcionar cooperativamente con el artículo abrasivo.

EJEMPLOS Ejemplo 1 - Eficiencia de la Extracción de Virutas La eficiencia de extracción de virutas potencial de un patrón de abertura de disco abrasivo se puede cuantificar determinando la distancia promedio desde una abertura para cualquier punto en una superficie nocional definida por la rotación del disco abrasivo en un orbital seleccionado. Las superficies abrasivas (por ejemplo, los patrones de disco abrasivo) para la Muestra Comparativa 1 (FIG. 20A) y Muestras de la invención 1 a 3 (FIGs. 20B-D) se muestran en las porciones superiores de las FIGs. 20A-D. La distancia promedio desde una abertura para cualquier punto en la superficie nocional definida por la rotación del disco abrasivo se determinó utilizando el software de simulación. Se utilizó un orbital correspondiente a un orbital estándar para una lijadora orbital portátil accionada. Las distancias promedio para cada patrón de abrasivo se graficaron como se muestra en las porciones centrales de las FIGs. 20A-D. Las distancias promedio desde una abertura se graficaron como una función del radio en la porción inferior de las FIGs. 20A-D y el área bajo la curva se integró y los valores para cada patrón de abertura se compararon. Un valor integrado inferior indica una mejor cobertura de abertura y por lo tanto una mejor eficiencia de extracción de virutas. Todos los patrones de abertura de la invención tuvieron un valor integrado inferior, y por lo tanto una eficiencia de extracción de virutas superior a la de la muestra comparativa. Esto fue sorprendente considerando que todas las muestras tienen una cantidad casi igual de área de abertura. Esto indica que la distribución de las aberturas alrededor de la superficie del disco abrasivo es superior. La muestra de la invención 3 tuvo una disminución particularmente dramática (una reducción del 93%) del valor integrado.

La Muestra Comparativa 1 fue un patrón de disco abrasivo MultiAir de 5" (12.7 cm) con 125 agujeros, y un área de abertura (es decir, el área removida) de 10.5% La distancia promedio máxima de cualquier punto dado de una abertura estuvo en un intervalo de 3-4 mm. La distancia promedio integrada de una abertura fue de 49 mm2.

La Muestra 1 fue un patrón de disco abrasivo Vogel Sunflower de 5" (12.7 cm) con 150 agujeros y un área de abertura (es decir, el área removida) de 10.7%. La distancia promedio máxima de cualquier punto dado de una abertura estuvo en un intervalo de 2-3 mm. La distancia promedio integrada de una abertura fue de 33 mm2 (una reducción del 32%) .

La Muestra 2 fue un patrón de disco abrasivo Vogel Sunflower de 5" (12.7 cm) con 250 agujeros y un área de abertura (es decir, el área removida) de 10.8%. La distancia promedio máxima de cualquier punto dado de una abertura estuvo en un intervalo de 1-2 mm. La distancia promedio integrada de una abertura fue de 11 mm2 (una reducción del 77%) .

La Muestra 3 fue un patrón de disco abrasivo Vogel Sunflower de 5" (12.7 cm) con los 350 agujeros y un área de abertura (es decir, el área removida) de LO.7%. La distancia promedio máxima de cualquier punto dado de una abertura estuvo en un intervalo de 1-2 mm. La distancia promedio integrada de una abertura fue de 3 mm2 (una reducción del 93%) .

Tabla 1 - Distancia Promedio Integrada De Una Abertura Ejemplo 2 - Eficiencia de extracción mejorada con Área Abrasiva Mejorada Los patrones de abertura de abrasivos de la invención adicionales se examinaron con respecto a la eficiencia de extracción de virutas potencial utilizando el mismo procedimiento que el anterior. Los patrones de disco abrasivo para la Muestra Comparativa 1 (FIG. 21A) y Muestras de la invención 1 a 3 (FIGs. 21B-D) se muestran en las porciones superiores de las FIGs. 21A-D. Las distancias promedio de cada patrón de abrasivo se graficaron como se muestra en las porciones centrales de las FIGs. 21A-D. Las distancias promedio de una abertura graficada como una función del radio mostrado en la porción inferior de las FIGs. 20A-D. El área bajo la curva se integró y los valores de cada patrón de abertura se compararon. Sorprendentemente, todas las muestras de la invención lograron un valor comparable a mejor integrado a pesar de tener un área de abertura que fue desde 2.7% a 6.3% menor que la muestra comparativa. Esto indica que la distribución de las aberturas alrededor de la superficie de los discos abrasivos de la invención es deseable debido a que una eficiencia de extracción de virutas muy alta se puede mantener mientras se aumenta la cantidad de área abrasiva disponible. La muestra de la invención 3 tuvo la disminución más dramática del valor integrado, aún también tuvo el aumento más grande del área abrasiva disponible.

La Muestra Comparativa 1 fue un patrón de disco abrasivo MultiAir de 5" (12.7 cm) con 125 agujeros y un área de abertura (es decir, el área removida) de 10.5%. La distancia promedio máxima de cualquier punto dado de una abertura estuvo en un intervalo de 3-4 mm. La distancia promedio integrada de una abertura fue de 49 mm2.

La Muestra 1 fue un patrón de disco abrasivo Vogel Sunflower de 5" (12.7 cm) con 148 agujeros y un área de abertura (es decir, el área removida) de 7.8% (2.7% de área abrasiva aumentada). La distancia promedio máxima de cualquier punto dado de una abertura estuvo en un intervalo de 2-3 mm. La distancia promedio integrada de una abertura fue de 51 mm2 (un aumento del 4%) .

La Muestra 2 fue un patrón de disco abrasivo Vogel Sunflower de 5" (12.7 cm) con 246 agujeros y un área de abertura (es decir, el área removida) de 5.0% (5.5% de área abrasiva aumentada) . La distancia promedio máxima de cualquier punto dado de una abertura estuvo en un intervalo de 2-3 mm. La distancia promedio integrada de una abertura fue de 32 mm2 (una reducción del 34%) .

La Muestra 3 fue un patrón de disco abrasivo Vogel Sunflower de 5" (12.7 cm) con 344 agujeros y un área de abertura (es decir, el área removida) de 3.7%. La distancia promedio máxima de cualquier punto dado de una abertura estuvo en un intervalo de 1-2 mm. La distancia promedio integrada de una abertura fue de 22 mm2 (una reducción del 55%) .

Tabla 2 - Distancia Promedio Integrada De Una Abertura Ejemplo 3 - Rendimiento Abrasivo - Con Vacío, Almohadilla de Respaldo No Específica Los discos abrasivos recubiertos de 5 pulgadas (12.7 cm) fueron probados abradiendo un panel acrílico fundido utilizando una lijadora orbital portátil. Cada disco abrasivo recubierto se movió en una línea recta a través de la longitud del panel de acrílico fundido. La cantidad de material removido se determinó midiendo el peso del panel acrílico fundido antes y después de cada ciclo de rectificado utilizando una escala. El material removido promedio se determinó sumando la pérdida de peso durante seis rectificaciones. La remoción de material promedio fue determinada por promediando durante tres ensayos.

El acabado de superficie (Rz) del panel de acrílico fundido se midió después de la primera rectificación en tres puntos a lo largo de la longitud del corte. El Rz promedio se tomó durante tres ensayos.

La FIG. 22 muestra una gráfica que compara el corte acumulativo y el acabado de superficie de la Muestra Comparativa 1 y tres muestras de la invención.

Se realizó una comparación de discos abrasivos recubiertos que tienen un tamaño de grano de P1500 (tamaño de grano abrasivo promedio de aproximadamente 12.6 mieras). Cada rectificación de la prueba se realizó por una duración de 30 segundos con un vacío aplicado a menos que se especifique lo contrario. Una almohadilla de respaldo Dynabrade de 54 agujeros (almohadilla "dura") se utilizó con todas las muestras .

La Muestra Comparativa 1 fue un disco Norton MultiAir de 5" (12.7 cm) de diámetro con un tamaño de grano de P1500 con 125 agujeros distribuidos en un patrón de rejilla. La cantidad total de área de abertura fue de 10.5% del disco.

La Muestra 1 fue un disco abrasivo de 5" (12.7 cm) de diámetro con tamaño de grano de P1500 y un patrón de abertura filotáctico basado en la ecuación de Vogel . El número de aberturas fue de 150. La cantidad total de área de abertura fue de 10.5%.

La Muestra 2 fue la misma que la Muestra 1, excepto que el número de aberturas fue de 250. La cantidad total de área de abertura fue de 10.8%.

La Muestra 3 fue la misma que la Muestra 1, excepto que el número de aberturas fue de 350. La cantidad total de área de abertura fue de 10.7%.

Tabla 3 - Rendimiento Abrasivo Ejemplo 4 - Rendimiento Abrasivo - Con Vacío, Almohadilla de Respaldo No Específica La FIG. 23 muestra una gráfica que compara el corte acumulativo y el acabado de superficie de la Muestra Comparativa 1 y tres muestras de la invención.

La prueba de rendimiento abrasivo se realizó igual como anteriormente en el Ejemplo 3, excepto que se utilizó una almohadilla de respaldo Norton Multi-Air de 125 agujeros (almohadilla "suave") con todas las muestras.

La Muestra Comparativa 1 y las muestras de la invención 1-3 fueron las mismas como anteriormente en el Ejemplo 3.

Tabla 4 - Rendimiento Abrasivo Ejemplo 5 - Rendimiento Abrasivo - Con Vacío, Almohadilla de Respaldo No Específica La FIG. 24 muestra una gráfica que compara el corte acumulativo y el acabado de superficie de la Muestra Comparativa 1 y tres muestras de la invención.

La prueba de rendimiento abrasivo se realizó igual como anteriormente en el Ejemplo 3, excepto que cada uno de los seis ciclos de rectificación fue de 2 minutos.

La Muestra Comparativa 1 y las muestras de la invención 1-3 fueron las mismas como anteriormente en el Ejemplo 3, excepto que se utilizó un tamaño de grano abrasivo de P80 (tamaño de grano abrasivo promedio de aproximadamente 201 mieras) para todas las muestras.

Tabla 5 - Rendimiento Abrasivo Ejemplo 6 - Rendimiento Abrasivo - Con Vacío, Almohadilla de Respaldo No Específica La FIG. 25 muestra una gráfica que compara el corte acumulativo y el acabado de superficie de la Muestra Comparativa 1 y tres muestras de la invención.

La prueba de rendimiento abrasivo se realizó igual como anteriormente en el Ejemplo 4, excepto que cada uno de los seis ciclos de rectificación fue de 2 minutos.

La Muestra Comparativa 1 y las muestras de la invención 1-3 fueron las mismas como anteriormente en el Ejemplo 4, excepto que se utilizó un tamaño de grano abrasivo de P80 (tamaño de grano abrasivo promedio de aproximadamente 201 mieras) para todas las muestras.

Tabla 6 - Rendimiento Abrasivo Ejemplo 7 - Rendimiento Abrasivo - Con Vacío, Almohadilla de Respaldo Cooperativa La FIG. 26 muestra una gráfica de material cortado a intervalos de tiempo progresivos para la Muestra Comparativa 1 y dos muestras de la invención.

La prueba de rendimiento abrasivo se realizó igual como anteriormente en el Ejemplo 1, utilizando seis ciclos de rectificación de 30 segundos cada uno. Se realizaron tres repeticiones y se registró el valor promedio .

La Muestra Comparativa 1 fue un disco Norton MultiAir 5" (12.7 cm) de diámetro con un tamaño de grano de P1500 y 125 agujeros distribuidos en un patrón de rejilla. Se utilizó en conjunción una almohadilla de respaldo cooperativa MultiAir (almohadilla "suave"). La cantidad total de área de abertura fue de 10.5% del disco.

La Muestra 1 fue un disco abrasivo de 5" (12.7 cm) de diámetro con tamaño de grano de P1500 y un patrón de abertura filotáctico basado en la ecuación de Vogel . El número de aberturas fue de 246 y también se utilizó en conjunción una almohadilla de respaldo cooperativa (almohadilla "suave") basada en la imagen transpuesta del patrón de abertura 246 Vogel. La cantidad total de área de abertura del disco abrasivo fue de 5%.

La Muestra 2 fue un disco abrasivo de 5" (12.7 cm) de diámetro con tamaño de grano de P1500 y un patrón de abertura filotáctico basado en la ecuación de Vogel. El número de aberturas fue de 344 y se utilizó en conjunción una almohadilla de respaldo cooperativa (almohadilla "suave") basada en la imagen transpuesta del patrón de abertura 344 Vogel. La cantidad total de área de abertura del disco abrasivo fue de 3.7%.

Como se puede ver en la gráfica, el corte inicial (para el primer ciclo) fue marginalmente bajo, pero la velocidad de deterioro del corte se mejoró significativamente en comparación con el patrón de control Multi-Aire. La velocidad de deterioro es una indicación de la carga del disco. Cuanto mayor sea la carga, tanto más rápido disminuirá la velocidad de corte. La mejora en la mitigación de la velocidad de pérdida de corte es una clara indicación de que los patrones de abertura de las muestras de la invención son una mejora sobre el patrón de abertura comparativo. Además, las muestras de la invención tienen una mayor velocidad de corte acumulativo que la muestra comparativa. El porcentaje de aumento en el corte acumulativo para la Muestra 1 (+14.75%) y para la Muestra 2 (+27.81) excede de manera desproporcionada la cantidad de área abrasiva mayor para la Muestra 1 (+5%) y la Muestra 2 ( +6.8) , lo que parece indicar un efecto sinérgico del rendimiento abrasivo debido a la eficiencia aumentada de remoción de virutas de los patrones de abertura de la invención y el uso de una almohadilla de respaldo cooperativa. Además, el acabado de superficie de las muestras de la invención es el mismo o mejor (los valores inferiores indican menor rugosidad promedio) que para las muestras comparativas.

Tabla 7 - Rendimiento Abrasivo Tabla 8 - Rendimiento Abrasivo Ejemplo 8 - Prueba de Rendimiento Abrasivo - Con Vacío y Almohadilla de Respaldo Correspondiente Una prueba de rendimiento abrasivo se realizó en los paneles laterales de vehículo. Los paneles laterales fueron de fibra de vidrio y recubiertos por electro- deposición con imprimador. Los paneles laterales de vehículo fueron abradidos utilizando una lij adora orbital portátil equipada con un disco abrasivo de 6 pulgadas (15.24 era) , una almohadilla de respaldo, y un accesorio de vacío. Se probaron dos muestras de control y tres muestras de la invención. Las combinaciones de discos abrasivos y almohadillas de respaldo para las muestras de control y muestras de la invención se proporcionan en la Tabla _ y se describen en mayor detalle a continuación .

Para todas las pruebas, los paneles laterales de vehículo fueron abradidos utilizando un movimiento lado a otro que cubre filas sucesivas a través de la superficie del panel lateral de vehículo. Múltiples pruebas se realizaron para cada emparejamiento de los discos abrasivos y almohadillas de respaldo. Se midieron la vida útil promedio de los discos abrasivos y el área de superficie promedio abradida durante la vida útil de los discos abrasivos. La FIG. 24 muestra un diagrama que compara la vida útil promedio y el área promedio abradida durante la vida útil de cada una de las Muestras de Control y de la Invención.

Se utilizó la vida útil promedio y el área promedio abradida durante la duración devida de cada muestra para estimar y comparar el tiempo requerido para abradir 10,000 pies cuadrados (929.03 m2) de panel de vehículo. El cálculo supone un tiempo de 45 segundos para cambiar un disco abrasivo. La FIG. 25 muestra un diagrama que compara el tiempo en horas necesario para abradir 10,000 pies cuadrados (929.03 m2) de panel de vehículo para las Muestras de Control y de la Invención.

La Muestra de Control 1 utilizó un disco abrasivo recubierto Norton MultiAir de 6" (15.24 cm) de diámetro con grano de óxido de aluminio de tamaño de P320 y tuvo 181 aberturas troqueladas distribuidas en un patrón de rejilla (una abertura de radio de 7.8 mm en el centro del disco más 180 aberturas de 1.65 mm que rodean la abertura central) (referido después como "Disco Troquelado MultiAir"). La cantidad total de área de abertura fue de aproximadamente 10% del área total del disco. Una almohadilla de respaldo correspondiente Norton MultiAir de 6" (15.24 cm) de diámetro (referida después como "Almohadilla de Respaldo MultiAir") hecha de espuma de poliuretano y que tiene 181 aberturas en el mismo patrón como el Disco Troquelado MultiAir se utilizó durante la prueba.

La Muestra de Control 2 utilizó un disco abrasivo recubierto Norton MultiAir de 6" (15.24 cm) el mismo como la Muestra de Control 1, excepto que las aberturas del disco abrasivo recubierto fueron aberturas cortadas por láser (referidas después como "Disco Cortado por Láser MultiAir"). Se utilizó una Almohadilla de Respaldo MultiAir la misma como en la Muestra de Control 1.

La Muestra de la Invención 1 utilizó un disco abrasivo Cortado por Láser MultiAir el mismo como en la Muestra de Control 2. Se utilizó una almohadilla de respaldo de 6" (15.24 cm) de diámetro de la invención que tiene canales de flujo de aire en espiral basado en una transposición de la ecuación de Vogel (referida después como "almohadilla de respaldo Sunflower") . La almohadilla de respaldo Sunflower tuvo una simetría doble y un patrón de espiral adaptado para corresponder con un patrón de ecuación de Vogel que tiene 247 aberturas totales. El patrón de espiral comprendió 34 espirales externas y 8 espirales internas que tienen cada una una anchura de 1.3 mm. Las espirales internas y espirales externas fueron discretas entre sí. Cada una de las espirales comprendió un canal para el flujo de aire hacia arriba a través de las aberturas del disco abrasivo, a lo largo del canal, y a través del cuerpo de la almohadilla de respaldo a través de al menos una abertura colocada dentro del canal. Ver FIG. 36 y FIG. 46.

La Muestra de la Invención 2 fue un disco abrasivo de 6" (15.24 cm) de diámetro con grano abrasivo de óxido de aluminio de P320 y un patrón de abertura filotáctico de acuerdo con la ecuación de Vogel que tiene un número total de 247 aberturas (una abertura de radio de 7.8 mm en el centro del disco más 246 aberturas de 1.3 mm que rodean la abertura central) (referido después como un disco abrasivo Sunflower) . La cantidad total de área de abertura del disco Sunflower fue de aproximadamente 8% del área de disco total. Se utilizó una almohadilla de respaldo MultiAir la misma como en la Muestra de Control 1.

La Muestra de la Invención 3 fue un disco abrasivo de 6" (15.24 cm) de diámetro con grano abrasivo de óxido de aluminio de P320 y un patrón de abertura filotáctico de acuerdo con la ecuación de Vogel que tiene un número total de 247 aberturas (una abertura de radio de 7.8 mm en el centro del disco más 246 aberturas de 1.3 mm que rodean la abertura central) (referido después como un disco abrasivo Sunflower) . La cantidad total de área de abertura del disco Sunflower fue de aproximadamente 8% del área del disco total. Se utilizó una almohadilla de respaldo Sunflower correspondiente como en la Muestra de la Invención.

Tabla 9 - Rendimiento Abrasivo La Muestra 1 demuestra que la almohadilla de respaldo Sunflower fue utilizable con el disco MultiAir del estado de la técnica y el emparejamiento de la almohadilla de respaldo Sunflower contribuyó a una mayor área de superficie total abradida y una vida útil de disco abrasivo más larga en comparación con el Control 1 y Control 2. La cantidad de tiempo requerido para abradir 10,000 pies cuadrados (929.03m2) del panel se redujo por 13%.

La Muestra 2 demuestra que el disco abrasivo Sunflower fue utilizable con la almohadilla de respaldo MultiAir del estado de la técnica y el emparejamiento del disco abrasivo Sunflower contribuyó a una mayor área de superficie total abradida y una vida útil de disco abrasivo más larga en comparación con el Control 1 y Control 2. La cantidad de tiempo requerido para abradir 10,000 pies cuadrados (929.03 m2) de panel se redujo por 3%.

La Muestra 3 demuestra que el emparejamiento del disco abrasivo Sunflower y la almohadilla de respaldo Sunflower contribuyó a una mayor área de superficie total abradida y una vida útil de disco abrasivo más larga en comparación con el emparejamiento del disco MultiAir y la almohadilla de respaldo MultiAir. Además, el emparejamiento del disco abrasivo Sunflower y la almohadilla de respaldo Sunflower proporcionó el área de superficie total más alta abradida de todas las combinaciones de prueba. La cantidad de tiempo requerido para abradir 10,000 pies cuadrados (929.03 m2) de panel se redujo por 24%. Se señala que la reducción de 24% parece sinérgica, ya que la reducción es mayor que la suma de la reducción para la Muestra 1 (almohadilla de respaldo - reducción de 13%) más la reducción de la muestra 2 (disco abrasivo Sunflower - reducción de 3%) . También se señala que el disco abrasivo Sunflower logra un mayor rendimiento abrasivo incluso mientras tiene un área de abertura menor de la remoción de virutas.

Ejemplo 9 - Prueba de Eficiencia de Corte Una prueba de rendimiento abrasivo se realizó en los paneles laterales de vehículo para estimar la eficiencia de corte de varias combinaciones de discos abrasivos y almohadillas de respaldo. Los paneles laterales de vehículo fueron de fibra de vidrio y recubiertos por electro-deposición con imprimador como anteriormente en el Ejemplo 8. Los paneles laterales de vehículo fueron abradidos utilizando una lij adora orbital portátil equipada con un disco abrasivo de 6 pulgadas (15.24 cm) , una almohadilla de respaldo, y un accesorio de vacío como en el Ejemplo 8. Se probaron tres muestras de la invención y una muestra de control . Los discos abrasivos MultiAir y Sunflower fueron los mismos como anteriormente para el Ejemplo 8, excepto que el grano abrasivo fue de óxido de aluminio de tamaño de p80. Las combinaciones de discos abrasivos y las almohadillas de respaldo para la muestra de control y las muestras de la invención se proporcionan en la Tabla 10 y se describen con mayor detalle a continuación.

Para todas las pruebas, los paneles laterales de vehículo fueron abradidos utilizando un movimiento de lado a otro que cubre las filas sucesivas a través de la superficie del panel, el mismo como anteriormente en el Ejemplo 8. Se utilizó un disco abrasivo único para proporcionar la abrasión controlada sobre el panel hasta que se alcanzó el final de la vida del disco. Se registraron el tiempo para alcanzar el fin de la vida del disco abrasivo y el área total abradida. Se calculó la eficiencia de corte (área total abradida/vida útil) . La FIG. 26 muestra un diagrama que compara las eficiencias de corte calculadas de las muestras de control y de la invención.

Tabla 10 - Rendimiento Abrasivo La Muestra 1 y Muestra 2 demostraron una mejora en la eficiencia de corte y una mejora en el área total abradida en comparación con el Control 1. La Muestra 1 tuvo una mejora de 12% en la eficiencia de corte en comparación con el Control 1 y la Muestra 2 tuvo una mejora de 9% en la eficiencia de corte en el Control 1.

Ejemplo 10 - Prueba de Eficiencia de Corte Se realizó una prueba de rendimiento abrasivo en los paneles laterales de vehículo para estimar la eficiencia de corte de varias combinaciones de discos abrasivos y almohadillas de respaldo. Los paneles laterales de vehículo fueron de fibra de vidrio y recubiertos por electro- deposición con imprimador como anteriormente en el Ejemplo 9. Los paneles laterales de vehículo fueron abradidos utilizando una lij adora orbital portátil equipada con un disco abrasivo de 6 pulgadas (15.24 cm) , una almohadilla de respaldo, y un accesorio de vacío como en el Ejemplo 9. Se probaron tres muestras de la invención y una muestra de control . Los discos abrasivos MultiAir y Sunflower fueron los mismos como anteriormente para el Ejemplo 9, excepto que el grano abrasivo fue una mezcla de óxido de aluminio cerámico de tamaño de p80 y óxido de aluminio de sol-gel. Las combinaciones de discos abrasivos y almohadillas de respaldo para la muestra de control y las muestras de la invención se proporcionan en la Tabla 6 y se describen con mayor detalle a continuación.

Para todas las pruebas, los paneles laterales de vehículo fueron abradidos utilizando un movimiento de lado a otro que cubre las filas sucesivas a través de la superficie del panel, el mismo como anteriormente en el Ejemplo 9. Se utilizó un disco abrasivo único para proporcionar la abrasión controlada sobre el panel hasta que se alcanzó el final de la vida del disco. Se registraron el tiempo para alcanzar el fin de la vida del disco abrasivo y el área total abradida. Se calculó la eficiencia de corte (área total abradida/vida útil) . La FIG. 27 muestra un diagrama que compara las eficiencias de corte calculadas de las muestras de control y de la invención.

Tabla 11 - Rendimiento Abrasivo La Muestra 1 y Muestra 2 demostraron una mejora en la eficiencia de corte y una mejora en el área total abradida en comparación con el control 1. La Muestra 1 tuvo una mejora de 16% en la eficiencia de corte en comparación con el Control 1 y la Muestra 2 tuvo una mejora de 55% en la eficiencia de corte en el Control 1.

Nótese que no se requieren todas las actividades descritas anteriormente en la descripción general o los ejemplos, que una porción de una actividad específica puede no ser requerida, y que uno o más actividades se pueden realizar además de las descritas. Aún además, el orden en el cual se enumeran las actividades no es necesariamente el orden en el cual se realizan.

En la descripción anterior, los conceptos se han descrito con referencia a las modalidades específicas. Sin embargo, un experto ordinario en la técnica aprecia que diversas modificaciones y cambios se pueden hacer sin apartarse del alcance de la invención como se describe en las reivindicaciones a continuación. Por consiguiente, la descripción y figuras serán consideradas en un sentido ilustrativo antes que en un sentido restrictivo, y todas las modificaciones están destinadas a ser incluidas dentro del alcance de la invención.

Como se usa en la presente, los términos "comprende", "que comprende", "incluye" "que incluye", "tiene" , "que tiene" o cualquier otra variación de los mismos, se pretende que cubran una inclusión no exclusiva. Por ejemplo, un proceso, método, artículo o aparato que comprende una lista de características no se limita necesariamente sólo a las características, sino puede incluir otras características no enumeradas expresamente o inherentes a tal proceso, método, artículo o aparato. Además, a menos que se indique expresamente lo contrario, "o" se refiere a un o incluyente y no a un o excluyente. Por ejemplo, una condición A o B se satisface por cualquiera de los siguientes: A es verdadero (o está presente) y B es falso (o no está presente) , A es falso (o no está presente) y B es verdadero (o está presente) , y tanto A como B son verdaderos (o están presentes) .

Además, el uso de "un" o "uno" se emplea para describir elementos y componentes descritos en la presente. Esto se hace solamente por conveniencia y para dar un sentido general del alcance de la invención. Esta descripción se debe leer para incluir uno o al menos uno y el singular también incluye el plural a menos que sea obvio que se entiende lo contrario.

Los beneficios, otras ventajas, y soluciones a los problemas se han descrito anteriormente con respecto a las modalidades específicas. Sin embargo, los beneficios, ventajas, soluciones a los problemas, y cualquiera de las características que pueden causar cualquier beneficio, ventaja, o solución que se produzca o se vuelva más pronunciada no será interpretada como una característica crítica, requerida o esencial de cualquiera o todas las reivindicaciones.

Después de leer la descripción, los artesanos expertos apreciarán que ciertas características, por claridad, se describen en la presente en el contexto de las modalidades separadas, también se pueden proporcionar en combinación en una modalidad única. A la inversa, diversas características que, por brevedad, se describen en el contexto de una modalidad única, también se pueden proporcionar separadamente o en cualquier subcombinación . Además, las referencias a los valores indicados en intervalos incluyen todos y cada uno de los valores dentro de este intervalo.

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

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Un artículo abrasivo, caracterizado porque comprende : un abrasivo recubierto que tiene una pluralidad de aberturas arregladas en un patrón de abertura, en donde el patrón de abertura tiene una distribución no uniforme controlada .

2. El artículo abrasivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el patrón de abertura es al menos uno de un patrón radial, un patrón de espiral, un patrón filotáctico, un patrón asimétrico, o combinaciones de los mismos.

3. El artículo abrasivo de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el patrón de espiral es uno de una espiral de Arquímedes, una espiral de Euler, una espiral de Fermat, una espiral hiperbólica, un lituus, una espiral logarítmica, una espiral de Fibonacci, una espiral áurea, o combinaciones de los mismos.

4. El artículo abrasivo de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el patrón de abertura tiene una asimetría controlada.

5. El artículo abrasivo de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la asimetría controlada es una asimetría de rotación al menos parcial alrededor del centro del patrón.

6. El artículo abrasivo de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la asimetría rotacional al menos parcial se extiende al menos 51% de las aberturas del patrón.

7. El artículo abrasivo de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el patrón de abertura es un patrón filotáctico.

8. El artículo abrasivo de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el patrón de abertura es un patrón filotáctico de espiral.

9. El artículo abrasivo de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el patrón de abertura tiene un número de espirales en sentido horario y un número de espirales en sentido antihorario, en donde el número de espirales en sentido horario y el número de espirales en sentido antihorario son números de Fibonacci o múltiplos de los números de Fibonacci.

10. El artículo abrasivo de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el número de espirales en sentido horario y el número de espirales en sentido antihorario están en una relación que converge en la relación áurea .

11. El artículo abrasivo de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el patrón de abertura es un patrón filotáctico de espiral que tiene una asimetría controlada .

12. El artículo abrasivo de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el patrón de abertura es un patrón de girasol .

13. El artículo abrasivo de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el patrón de abertura se describe en coordenadas polares por la siguiente ecuación: f = n * , r = cVn (Ec. 1) donde : n es el número de ordenamiento de una abertura, contando hacia fuera desde el centro del patrón de abertura; f es el ángulo entre una dirección de referencia y un vector de posición de la n-ésima abertura en un sistema de coordenadas polares originado en el centro del patrón de la abertura, de tal manera que el ángulo de divergencia entre los vectores de posición de cualquiera de las dos aberturas sucesivas es un ángulo constante a; r es la distancia desde el centro del patrón de abertura al centro de la n-ésima abertura; y c es un factor de escala constante.

14. El artículo abrasivo de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque al menos aproximadamente 51%, al menos aproximadamente 70%, al menos aproximadamente 85% de las aberturas es conforme con la Ec . 1.

15. El artículo abrasivo de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el patrón de abertura tiene un ángulo de divergencia en coordenadas polares que varía desde aproximadamente 100° a aproximadamente 170°.

16. El artículo abrasivo de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el patrón de abertura tiene un ángulo de divergencia que es 137.508°.

17. El artículo abrasivo de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque al menos aproximadamente 80%, al menos aproximadamente 85%, al menos aproximadamente 90% del área de abertura total es conforme con la Ec. 1.

18. El artículo abrasivo de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque las aberturas tienen un tamaño que varía desde aproximadamente 0.25% a aproximadamente 5% de la dimensión más larga de la superficie abrasiva .

19. Un artículo abrasivo recubierto, caracterizado porque comprende: una capa de respaldo que tiene un primer lado principal y un segundo lado principal; una capa abrasiva colocada sobre el primer lado principal, en donde la capa abrasiva comprende un aglutinante y una pluralidad de granos abrasivos; una pluralidad de aberturas que perforan la capa de respaldo y la capa abrasivo, en donde la pluralidad de aberturas se arreglan en un patrón de abertura, y en donde el patrón de abertura tiene una distribución no uniforme controlada y es al menos uno de un patrón radial, una patrón de espiral, un patrón filotáctico, un patrón asimétrico, o combinaciones de los mismos.

20. Un método para producir un artículo abrasivo, caracterizado porque comprende: colocar una capa abrasiva sobre un respaldo; perforar la capa abrasivo y el respaldo para crear una pluralidad de aberturas, en donde las aberturas se arreglan en un patrón de abertura que tiene una distribución no uniforme controlada que es al menos uno de un patrón radial, un patrón de espiral, un patrón filotáctico, un patrón asimétrico, o combinaciones de los mismos.

21. La almohadilla de respaldo que comprende un patrón de trayectorias de flujo de aire, caracterizada porque el patrón de trayectorias de flujo de aire se genera de las coordenadas x e y de un patrón de distribución no uniforme controlada .

22. La almohadilla de respaldo de conformidad con la reivindicación 21, caracterizada porque las coordenadas x e y del patrón de distribución no uniforme controlada se transponen y se giran de acuerdo con la ecuación (II) a continuación, para determinar las coordenadas x' e y' del patrón de trayectorias de flujo de aire, en donde T es igual a p/n en radianes y n es cualquier número entero: G? '? |~cos9 - sen©l G?? (II) Ly'J L sen0 cos©J LyJ

23. La almohadilla de respaldo de conformidad con la reivindicación 22, caracterizada porque el patrón de distribución no uniforme controlada es un patrón filotáctico.

24. La almohadilla de respaldo de conformidad con la reivindicación 23, caracterizada porque el patrón de distribución no uniforme controlada es la ecuación de Vogel .

25. La almohadilla de respaldo de conformidad con la reivindicación 22, caracterizada porque n es cualquier número entero desde 1 a 10.

26. Un sistema de abrasivo, caracterizado porque comprende : un abrasivo recubierto; y una almohadilla de respaldo, en donde el abrasivo recubierto comprende un patrón de distribución no uniforme controlada de aberturas, y en donde la almohadilla de respaldo comprende una pluralidad de trayectorias de flujo de aire colocadas en un patrón adaptado para corresponder con las aberturas del abrasivo recubierto.

27. El sistema de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el patrón de distribución no uniforme controlada de aberturas es la ecuación de Vogel .

28. El sistema de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el patrón de trayectorias de flujo de aire se genera de las coordenadas x e y del patrón de abertura .

29. Sistema de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque las coordenadas x e y del patrón de abertura se transponen y giran de acuerdo con la ecuación (II) , a continuación, para determinar las coordenadas x' e y' del patrón de trayectorias de flujo de aire, en donde T es igual a p/n en radianes y n es cualquier número entero: G?' 1 [~cos9 - sen .el G?? (II) Ly' J L senQ eosej LyJ.