MXPA04001601A

MXPA04001601A - Herramienta superabrasiva vitrificada y metodo de fabricacion.

Info

Publication number: MXPA04001601A
Application number: MXPA04001601A
Authority: MX
Inventors: Li Rounan
Original assignee: Saint Gobain Abrasives Inc
Priority date: 2001-08-21
Filing date: 2002-07-24
Publication date: 2004-07-08
Also published as: CA2454829A1; PL204369B1; ES2258395A1; JP5162679B2; AT500868B1; US20030236062A1; CN1545438A; JP2005500177A; GB0405109D0; AU2002319683A1; CA2683100A1; AT500868A1; WO2003018261A8; WO2003018261A3; NL1021276C2; BR0211862A; JP4979997B2; CN100467180C; HUP0401249A2; DE10297124T5

Abstract

Una herramienta abrasiva incluye un componente de grano superabrasivo, un componente llenador que comprende cuerpos huecos y un ligante vitreo; se puede emplear diamante natural y sintetico, nitruro de boro1 cubico y combinaciones de los mismos como el componente de grano superabrasivo, el componente de ligante vitreo incluye oxido de zinc y por lo menos dos oxidos de metal alcalino; el componente de ligante vitreo puede incluir ademas oxido de bario; un metodo para producir una herramienta abrasiva incluye combinar un componente de grano superabrasivo, un componente llenador que incluye cuerpos huecos y un componente de ligante vitreo que incluye oxido de zinc y por lo menos dos oxidos de metal alcalino; los componentes combinados son cocidos a una temperatura en una escala entre aproximadamente 600degree C y aproximadamente 850degree C, de preferencia en una atmosfera de aire ambiental.

Description

HERRAMIENTA SUPERABRASIVA VITRIFICADA Y METODO DE FABRICACION MEMORIA DESCRIPTIVA Los materiales tales como película de diamante obtenida a través de deposición de vapores químicos (diamante CVD), diamante policristalino (PCD), nitruro de boro cristalino (CBN) y nitruro de boro policristalino (PCBN) se encuentran entre los materiales más duros conocidos. Las herramientas de corte hechas con insertos de punta de PCD u otros materiales duros son difíciles de fabricar. Los procedimientos de herramienta de corte típico requieren dos operaciones de esmerilado, un esmerilado áspero y un esmerilado de acabado, realizado con diferentes muelas abrasivas. Muchas de las muelas abrasivas convencionales empleadas en el desbaste y acabado de estos materiales incluyen superabrasivo ligado con metal. Las herramientas abrasivas ligadas con metal generalmente esmerilan menos partes por hora que las herramientas ligadas con vidrio. Las herramientas superabrasivas ligadas con metal tienen características de temperatura atractivas, pero tienden a ser frágiles y a desgastarse más rápidamente que herramientas ligadas con metal. Además, las herramientas de diamantes ligadas con vidrio pueden tener deficiencias de rendimiento causadas por una escasa unión del diamante al vidrio. Además, los métodos actuales para fabricar herramientas de diamante ligadas con vidrio normalmente requieren altas temperaturas, ciclos prolongados y atmósferas no oxidantes o reductoras. Por lo tanto, existe la necesidad de herramientas de esmerilado capaces de desbastar o acabar piezas de trabajo difíciles, así como métodos para fabricar dichas herramientas, que reduzcan o eliminen los problemas antes mencionados. La invención se refiere de manera general a una herramienta abrasiva y un método para hacer una herramienta abrasiva. La herramienta abrasiva incluye un componente de grano superabrasivo, un componente llenador que incluye cuerpos huecos, y un componente de ligante vitreo. El componente de ligante vitreo incluye óxido de zinc y por lo menos dos óxidos de metal alcalino. En una modalidad de la invención, la herramienta abrasiva incluye un núcleo y un reborde abrasivo en el perímetro del núcleo. En otra modalidad, la herramienta abrasiva incluye un componente de ligante vitreo que es cocido a una temperatura inferior a aproximadamente 850°C. El método para hacer una herramienta abrasiva incluye combinar un componente de grano superabrasivo, un componente llenador y un componente de ligante vitreo que incluye óxido de zinc y por lo menos dos óxidos de metal alcalino. Los componentes combinados son cocidos a una temperatura en una escala de entre aproximadamente 600° y aproximadamente 850°C. Los componentes cocidos resultantes se pueden unir a un núcleo.

La herramienta abrasiva de la invención se puede utilizar para esmerilar insertos de herramienta de corte. Un método para esmerilar un inserto de herramienta de corte a base de diamante, incluye seleccionar una herramienta abrasiva tal como la anteriormente descrita, poner en contacto la herramienta abrasiva con el inserto y esmerilar el borde del inserto. El borde de inserto obtenido a través del método de la invención está sustancialmente libre de rebabas y/o irregularidades. La invención tiene numerosas ventajas. Por ejemplo, el ligante vitreo típicamente provee una buena ligazón del vidrio al diamante, dando como resultado una herramienta abrasiva que sea adecuada para desbastar y esmerilar con precisión los materiales duros, tales como diamante policristalino, película de diamante, nitruro de boro, cerámica y metales endurecidos. En uso, la herramienta abrasiva de la invención puede ser montada en un núcleo metálico y generalmente ofrece productividad mejorada, buena calidad de borde y desgaste de muela reducido. La misma herramienta abrasiva puede ser empleada para operaciones de acabado y esmerilado áspero. El método de la invención se puede realizar a temperatura relativamente baja y puede emplear tiempos de remojo (o cocción) relativamente cortos. Además, la necesidad de atmósferas no oxidantes, tales como gas nitrógeno o una fuente de carbono reductor, se puede reducir o eliminar significativamente del procedimiento de fabricación. La invención se refiere de manera general a herramientas abrasivas. Los ejemplos de herramientas abrasivas incluyen muelas, discos, segmentos de muelas, piedras, y tacos abrasivos. La invención también se refiere a un método para hacer herramientas abrasivas. La herramienta abrasiva de la invención incluye un componente de grano superabrasivo, un componente llenador que incluye cuerpos huecos, y un componente de ligante vitreo que incluye óxido de zinc y por lo menos dos óxidos de metal. Generalmente, la herramienta abrasiva es una herramienta abrasiva ligada, a diferencia por ejemplo, de una herramienta abrasiva revestida. "Superabrasivo", como se emplea el término en la presente, se refiere a abrasivos que tienen una dureza, tal como se mide en la escala de dureza de Knoop de por lo menos aquella del nitruro de boro cúbico (CBN), es decir, una K100 de por lo menos 4700. Además del nitruro de boro cúbico, otros ejemplos de materiales superabrasivos incluyen diamante natural o sintético. Los materiales adecuados de diamante o nitruro de boro cúbico pueden ser cristalinos o policristalinos. De preferencia, el material superabrasivo es diamante. El material superabrasivo está en forma de un grano, también conocido como "polvo". El componente de grano superabrasivo de la invención se puede obtener de manera comercial o puede ser producido con alguna especificación. Generalmente, el superabrasivo empleado en la presente invención tiene un tamaño de partícula promedio en la escala de aproximadamente 0.5 micrómetros (mieras, µ?t?) y aproximadamente 500 µ??.

Preferiblemente, el tamaño de partícula está en una escala de entre aproximadamente 2 µ?? y aproximadamente 200 µ??. En una modalidad, el componente de grano superabrasivo está presente en una cantidad de por lo menos aproximadamente 5% en volumen de la herramienta superabrasiva. En otra modalidad, el componente de grano superabrasivo está presente en una cantidad en una escala de entre aproximadamente 5 y aproximadamente 50% en volumen de la herramienta superabrasiva, preferiblemente entre aproximadamente 20 y aproximadamente 40% en volumen de la herramienta superabrasiva. El componente de ligante vitreo incluye óxido de zinc (ZnO) y por lo menos dos óxidos de metal alcalino. Los ligantes vitreos típicamente se forman al fundir materias primas, tales como sílice (Si02), arcilla, feldespato y otros materiales que se pueden combinar y procesar, como se conoce en la técnica. Una vez que se ha hecho un vidrio, éste se puede triturar en un polvo, comúnmente llamado como una "frita". Los ligantes de vidrio con sílice-alúmina comúnmente son utilizados en herramientas abrasivas de ligante vitrificado. En una modalidad, el componente de ligante vitreo está presente en una cantidad de no más de aproximadamente 28% en volumen de la herramienta abrasiva. En otra modalidad, el componente de ligante vitreo está presente en una escala de entre aproximadamente 14 y aproximadamente 28%o en volumen de la herramienta abrasiva, preferiblemente aproximadamente 15 a aproximadamente 22% en volumen de la herramienta superabrasiva. El ligante vitreo en la presente contiene ZnO en una cantidad de aproximadamente 1-6%, en peso del componente de ligante vitreo. En una modalidad preferida, el ZnO está presente en una cantidad de aproximadamente 2-4% en peso del componente de ligante vitreo. Los ejemplos de óxidos de metal alcalino adecuados y cantidades convenientes de metales alcalinos del componente de ligante vitreo incluyen óxido de sodio (Na20, aproximadamente 3-6% en peso), óxido de potasio (K20, aproximadamente 4-7% en peso), y óxido de litio (L¡20, aproximadamente 1 -5% en peso). En una modalidad, los óxidos de metal alcalino del componente de ligante vitreo incluyen óxido de sodio y óxido de potasio. En otra modalidad, el .óxido de metal alcalino del componente de ligante vitreo Incluye además óxido de litio. En una modalidad, la cantidad de óxidos de metal alcalino combinados es de aproximadamente 5-15% en peso, de preferencia 8-12% en peso del componente de ligante vitreo. En otra modalidad, la cantidad de óxidos de metal alcalino combinados es mayor a aproximadamente 9% en peso del componente de ligante vitreo. En otra modalidad incluso, el componente de ligante vitreo incluye adicionalmente óxido de bario (BaO) en una cantidad de 1 -6% en peso. En una modalidad particularmente preferida, el óxido de bario está presente en una cantidad de aproximadamente 2-4% en peso del componente de ligante vitreo. En una modalidad especialmente preferida, la cantidad combinada del óxido de zinc y óxido de bario es por lo menos aproximadamente 5% del componente de ligante vitreo. El componente de ligante vitreo también puede incluir, sílice (SÍO2), alúmina (AI2O3), óxido de boro (B2O3), óxido de calcio (CaO), óxido de magnesio (MgO), y óxido de níquel (NiO), y otros óxidos típicamente presentes en cantidades menores en composiciones de vidrio. En una modalidad, el componente vitreo incluye una frita de un vidrio a base de alúmina de sílice de baja temperatura de cocción. La alúmina puede estar presente en el componente vitreo en una cantidad en una escala de aproximadamente 1 y aproximadamente 10% en peso. Las cantidades totales de sílice y alúmina generalmente varían de aproximadamente 51 a aproximadamente 80% en peso. En un ejemplo, el componente de ligante vitreo incluye entre aproximadamente 50 y aproximadamente 70% en peso, de preferencia entre aproximadamente 55 y aproximadamente 65% en peso de Si02; entre aproximadamente 16 y aproximadamente 25, de preferencia entre aproximadamente 18 y 22% en peso de (B203); entre aproximadamente 5 y aproximadamente 15%, de preferencia entre aproximadamente 8 y aproximadamente 12% de óxidos de metal alcalino; entre aproximadamente 1 y aproximadamente 6% en peso, de preferencia entre aproximadamente 2 y aproximadamente 4% en peso de BaO; y entre aproximadamente 1 y aproximadamente 6% en peso, preferiblemente entre aproximadamente 2 y aproximadamente 4% en peso de ZnO. En una modalidad preferida, el ligante vitreo se funde al grano abrasivo a una temperatura inferior a 850°C. Por fundir, se refiere que el componente de ligante vitreo se fusiona para revestir y adherirse al grano abrasivo resultante, después de enfriamiento, en un artículo abrasivo unido ligado. El componente llenador de la herramienta abrasiva de la invención incluye cuerpos huecos. Como se utiliza en la presente, el término "hueco" significa que tiene un espacio o cavidad vacía dentro de una pared que es esencialmente impermeable a líquidos. Los cuerpos huecos pueden tener cualquier forma. Un ejemplo de una forma adecuada es una forma esférica. En una modalidad, los cuerpos huecos del componente llenador tienen un volumen vacío en una escala de entre aproximadamente 30 y aproximadamente 75%. En una modalidad, la resistencia a la compresión de los cuerpos huecos está en una escala de entre aproximadamente 140.6 kg/cm2 y aproximadamente 351.5 kg/cm2. Ejemplos de materiales adecuados de los cuerpos huecos incluyen mullita de cerámica de vidrio, alúmina, vidrio, burbujas y esferas de cerámica. Se prefieren cuerpos huecos que resistan la compresión durante moldeo y cocción de las herramientas abrasivas. Los cuerpos huecos adecuados son proporcionados por Environsphre Co., Zeeland Industries, 3-M Specialty Materials, y PQ Corp. En un ejemplo, los cuerpos huecos son Microesferas de Cerámica Z-Light Spheres™ producidas por 3-M Specialty Materials.

En una modalidad, los cuerpos huecos tienen un diámetro promedio en una escala de entre aproximadamente 10 µ?? y aproximadamente 150 µ??. Preferiblemente, por lo menos aproximadamente 90% de los cuerpos huecos tienen un tamaño de partícula dentro de una escala de entre aproximadamente 20 µ?? y aproximadamente 120 µ??. En una modalidad, los cuerpos huecos están presentes en la herramienta abrasiva en una cantidad de por lo menos aproximadamente 10% en volumen. En otra modalidad, los cuerpos huecos están presentes en la herramienta abrasiva en una cantidad en una escala de entre aproximadamente 10 y aproximadamente 30% en volumen. Se prefieren herramientas abrasivas que incluyen por lo menos 90% en peso intacto de cuerpos huecos. En una modalidad de la invención, la herramienta abrasiva incluye por lo menos aproximadamente 15% en volumen, de espacio vacío, no incluyendo el espacio vacío de los cuerpos huecos. El espacio vacío puede ser por ejemplo, la porosidad abierta de la herramienta abrasiva. El método de la invención incluye combinar un componente de grano superabrasivo, un componente llenador que tiene cuerpos huecos, y un componente de ligante de frita que incluye óxido de zinc y por lo menos dos óxidos de metal alcalino. Los cuerpos huecos pueden ser tamizados para remover piezas rotas. Los componentes combinados se cuecen a una temperatura máxima en una escala de entre aproximadamente 600° y aproximadamente 850°C. En una modalidad, los componentes combinados se cuecen durante un período en una escala de entre aproximadamente 2 y aproximadamente 7 horas. El ciclo de cocción total es de aproximadamente 12 horas. De manera inesperada a dicha temperatura de cocción de vidrio relativamente baja, el tiempo de ciclo de cocción necesario para un componente de ligante vitreo que comprende sílice, óxido de zinc, óxidos de metal alcalino mezclados y BaO es aproximadamente la mitad del tiempo necesario para ligazones vitrificadas comerciales utilizadas para herramientas que contienen grano de diamante. En una modalidad específica, los componentes combinados se cuecen en una atmósfera de aire ambiental. Como se utiliza en la presente, la frase "atmósfera de aire ambiental" se refiere al aire extraído del medio ambiente sin tratamiento. En una modalidad, los componentes se combinan a través de mezclado mecánico. Se pueden incluir ingredientes adicionales, tales como por ejemplo aglutinante orgánico, como se conoce en la técnica. Los componentes se pueden combinar consecutivamente o en un solo paso. Opcionalmente, la mezcla resultante puede ser tamizada para remover aglomerados que se puedan haber formado durante la combinación. La mezcla se coloca en un molde adecuado para prensado. Se utilizan normalmente émbolos configurados para tapar la mezcla. En un ejemplo, los componentes combinados son moldeados y prensados en una forma adecuada para un reborde de muela de esmerilado. El prensado se puede hacer a través de cualquier medio, tal como prensado en frío y prensado en caliente. Se prefieren métodos de moldeo y prensado que evitan la compresión de los cuerpos huecos. Se prefiere el prensado en frío y generalmente incluye la aplicación, a temperatura ambiente, de una presión inicial suficiente para mantener junto el ensamble de molde. La presión inicial empleada generalmente está en la escala de aproximadamente 50 a aproximadamente 150 toneladas. La forma cruda resultante de la herramienta abrasiva es posteriormente cocida. Como se utiliza en la presente, el término "crudo" se refiere a un cuerpo el cual mantiene su forma durante el siguiente paso de procedimiento pero no tiene la fuerza resistente para mantener su forma de manera permanente. La cocción puede ser por ejemplo, en aire, por una duración de menos de 15 horas, y a una temperatura que es inferior a aproximadamente 850°C, de preferencia en una escala de entre aproximadamente 600°C y aproximadamente 750°C. El prensado en caliente se describe, por ejemplo, en las patentes de E. U. A. Nos. 4,157,897 y 2,986,455, cuyas enseñanzas se incorporan en su totalidad a la presente como referencia. El prensado en caliente también se describe en Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3a Ed., 1979, p. 263; y en la Encyclopedia of Materials Science and Engineering, Vol. 3, Pergamon Press Ltd., 1986, pp. 2205-2208. En una modalidad, se aplica presión antes, así como durante, la cocción. En otra modalidad, la presión solamente se aplica durante cocción. En otra modalidad, referida como "acuñamiento en caliente" se aplica presión al ensamble de molde después de que el artículo es removido del horno. Como se utiliza en la presente, el término "prensado en caliente" incluye procedimientos de "acuñamiento en caliente". La cocción no requiere atmósferas no oxidantes. Generalmente, si se emplea el prensado en caliente, la cocción es a una temperatura de aproximadamente 500°C a aproximadamente 750°C y la presión de moldeo final generalmente está en una escala de entre aproximadamente 1 .10 kg/mm2 y aproximadamente 2.35 kg/mm2. El tiempo de retención dentro del molde bajo condiciones de temperatura y presión final generalmente es inferior a aproximadamente 10 minutos, y de preferencia en una escala de entre aproximadamente 4 y aproximadamente 8 minutos. Los métodos de moldeo y prensado que evitan la compresión de los cuerpos huecos son esenciales. En una modalidad de la invención, por lo menos 90% en peso de los cuerpos huecos permanecen intactos después del moldeo y prensado. El artículo abrasivo es removido del molde y enfriado con aire. En un último paso, la herramienta cocida puede ser ribeteada y acabada de acuerdo con la práctica estándar, y luego ser velociprobada antes de uso. En uso, la herramienta abrasiva de la invención generalmente incluye un reborde abrasivo unido al perímetro de un núcleo. Las herramientas de la invención incluyen configuraciones de muela de tipo 6A2H, 1A1 , 6A1 , 4A2, entre otros. El reborde abrasivo incluye los componentes de grano abrasivo, de ligante vitreo y llenadores antes descritos. Los métodos para fijar grano abrasivo en una ligazón, por ejemplo, segmentos abrasivos moldeados, a un núcleo, se conocen en la técnica e incluyen por ejemplo, cobresoldadura, soldadura con láser, pegamento o cementación. Se prefiere la cementación. Los núcleos de metal, cerámica, resina y de combinación se conocen en la técnica. Un ejemplo de un material de núcleo adecuado para una herramienta abrasiva de la invención es un material mixto de resina de aluminio que generalmente provee buena amortiguación de vibración de herramienta. En una modalidad, el núcleo de resina de aluminio tiene la siguiente' composición porcentual en peso: aproximadamente 8.3% de resina fenólica, aproximadamente 90% de polvo de aluminio, y aproximadamente 1.7% de cal. El núcleo se puede fabricar como se conoce en la técnica al moldear precursores de núcleo en la forma del núcleo y sinterizar a una temperatura inferior a la temperatura de fusión del aluminio. Los núcleos de aluminio también son adecuados para la herramienta abrasiva de la invención y sus aplicaciones. En una modalidad, las herramientas de la invención se utilizan para esmerilar insertos de herramienta de corte fabricados a partir de PCD, CDV u otros materiales superabrasivos duros. Tanto el esmerilado áspero como el acabado de superficie se pueden realizar con la misma herramienta. Aunque los beneficios de esmerilar con las herramientas abrasivas de la invención son más pronunciados en el esmerilado de los bordes de insertos de PCD, la superficie del inserto de herramienta de corte también puede ser esmerilada con estas herramientas. La operación de esmerilado generalmente da como resultado superficies y rebordes de los insertos que e sustancialmente libres de rebabas o irregularidades. La invención se describe adicionalmente a través de siguientes ejemplos los cuales no pretenden ser limitativos.

EJEMPLO 1 Se produjeron barras de pruebas vitrificadas para pruebas de comparación empleando las composiciones A y B. La composición A era un material de ligante de frita empleado como el ligante vitrificado en una muela de diamante comercialmente disponible utilizada para esmerilar materiales de PCD y PCBN, en particular insertos de herramienta de corte a base de diamante, por ejemplo, PCD, CVD y otros. La composición A incluyó 59-72% en peso de Si02/Al203; 20-23% en peso de B203, 1-2% en peso de CaO y aproximadamente 5.0% en peso de Na20. La composición A no incluía ZnO, óxidos de metal alcalino mezclados, o BaO. La composición B era un ligante vitrificado de la invención y se muestra, en por ciento en peso, en el cuadro 1.

CUADRO 1 La composición de barra de prueba (% en volumen), antes de cocción era: 28% de diamante, 15% de esferas huecas de cerámica, 24.5% de ligante de vidrio, y 32.5% de porosidad. Las esferas huecas de cerámica empleadas eran del tipo SL150 (60-100 mieras) obtenidas de Environsphere. El diamante (15/25 mieras) se obtuvo de Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc., Worcester, MA. Para hacer las barras de prueba, los materiales se pesaron y mezclaron al agitar en un tazón y luego se tamizaron dos veces a través de un tamiz de malla 105 (tamaño estándar de E. U. A.). Luego se colocaron en un molde de acero de diseño adecuado para producir muestras de prueba que tienen las siguientes dimensiones: 0.609 cm X 0.645 cm X 6.66 cm Los cuerpos crudos luego se transfirieron en un horno y se cocieron a un ciclo de cocción de 100°C/hora a partir de temperatura ambiente hasta la temperatura deseada y se mantuvieron a esa temperatura durante 4 horas. Las temperaturas de cocción y las atmósferas utilizadas se muestran en el cuadro 2. Las muestras se enfriaron en el horno. Se midió el módulo de ruptura (MOR) en una máquina de prueba mecánica Instron modelo 4204 con una plantilla de flexión de 3 puntos con un tramo externo de 5.08 cm y un índice de carga de 0.127 cm por velocidad de cruceta en minutos. La resistencia a la flexión de las muestras probadas se presenta en el cuadro 2, junto con las condiciones de procedimiento utilizadas para producirlas.

CUADRO 2 Los resultados mostrados en el cuadro 2 indican que se pueden procesar muelas vitrificadas de la invención que requieren temperaturas de cocción inferiores, sin atmósferas no oxidantes y con excelente resistencia a la flexión.

EJEMPLO 2 Se realizaron muelas abrasivas de tipo 6A2HA utilizando la composición de ligante vitreo B mostrada en el cuadro 1 de la siguiente manera. Utilizando un mezclador tubular, se combinaron 162 gramos de cantidades de materias primas en un contenedor de plástico cubierto durante 10 minutos para formar una mezcla de ligante. La mezcla se combinó con grano abrasivo de diamante y esferas de vidrio-cerámica, grado SL150. El grano abrasivo de diamante se obtuvo de S-G Ceramics & Plastics, Inc. y tenía un tamaño en miera nominal de 15/25. Las esferas de vidrio-cerámicas se obtuvieron de Environsphere Co., Australia y tenían un diámetro promedio de 60-100 µ??. La mezcla se tamizó a través de un tamiz de malla 24 (tamaño estándar de E. U. A.) para deshacer cualquier grumo. La mezcla luego se prensó en un anillo moldeado y el anillo se coció en aire al elevar la temperatura 100°C/hora a un máximo de 800°C y manteniendo el anillo a 800°C durante 4 horas. Después de cocción, se enfrió el anillo abrasivo (o reborde), se desprendió del molde y se pegó a un núcleo. Se utilizaron núcleos de aluminio o núcleos mixtos de resina de aluminio (90% en peso de polvo de Al, 8.3% en peso de resina fenólica y 1.7% en peso de cal). La composición del reborde abrasivo cocido de la muela fue de 30% de diamante, 20% de cuerpos huecos, 17.5% de ligante de vidrio y 32.5 de porosidad, todos en volumen.

Las muelas abrasivas de la invención en núcleos mixtos o de aluminio se compararon con una muela comercial, muela comparativa 1 , diseñada para esmerilado de reborde de insertos de PCD para herramientas de máquina. La muela comparativa 1 contenía entre 30-40% en volumen de grano de diamante en un ligante vitrificado desconocido. Las muelas se montaron en una máquina esmeriladora automática Coborn RG6. Todas las muelas eran muelas de tipo 6A2HA de 15.24 cm x 3.81 cm x 40mm. Cada muela se utilizó para esmerilar cuatro herramientas de corte con punta de diamante policristalino que incluían material de PCD designado como GE 500 PCD. Todas las pruebas utilizaron un ajuste de velocidad de muela de 2000 rotaciones por minuto (RPM), un ajuste de presión de esmerilado de 5 y una adhesión de reavivado de 1.90 cm x 1.90 cm x 15.24 cm NMVC600J8VCA provisto por Norton Company, Worcester, MA. Los resultados se muestran en el cuadro.3. Como se ve en el cuadro 3, tanto las muelas de núcleo mixto como de aluminio de la invención se desempeñaron igual que la muela comercial probada.

CUADRO 3 a. d.m./herramienta es el desgaste de muela promedio por herramienta esmerilada.

Las muelas abrasivas de la invención en núcleos mixtos o de aluminio también se compararon con la muela comparativa 2, una muela esmeriladora de PCD comercial montada en una esmeriladora manual Ewag RS12. La muela comparativa 2 contenía entre 30-40% en volumen de grano de diamante en una composición de ligante vitrificado desconocido y se diseñó específicamente para uso en el esmerilado de los bordes de insertos de PCD para herramientas de máquina. Todas las muelas eran muelas del tipo 6A2HA. Cada muela se utilizó para esmerilar cuatro herramientas de corte con punta policristalina que incluían material de PCD de GE y se designaron como GE 1500 PCD. Todas las pruebas utilizaron un ajuste de velocidad de muela de 2400 RPM, una presión de esmerilado constante de 400 Newtons y una adhesión de reavivado de 2.54 cm x 2.54 cm x 15.24 cm NSA800H2VM provista por Norton Company. Los resultados se muestran en el cuadro 4.

CUADRO 4 a. d.m./herramienta es el desgaste de muela promedio por herramienta esmerilada b. tiempo para esmerilar cuatro insertos Como se ve en el cuadro 4, las muelas de la invención tanto en núcleos mixtos como de aluminio, mostraron un rendimiento mejorado en comparación con la muela comercial. Se observó aproximadamente la mitad del desgaste de muela por herramienta y aproximadamente 30% de tiempos más cortos para esmerilar.

Equivalentes Aunque esta invención ha sido particularmente mostrada y descrita con referencia a modalidades preferidas de la misma, los expertos en la técnica entenderán que se pueden hacer diversos cambios en forma y detalle sin apartarse del alcance de la invención abarcada por las reivindicaciones anexas.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES 1.- Una herramienta abrasiva, que comprende: a) un núcleo metálico; y b) un reborde abrasivo en un perímetro del núcleo, en donde el reborde incluye un componente de grano superabrasivo, un componente llenador que incluye cuerpos huecos y un componente de ligante vitreo cocido a una temperatura inferior a 850°C, en donde el ligante vitreo incluye óxido de zinc y por lo menos dos óxidos de metal alcalino. 2. - La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el núcleo metálico está formado de aluminio. 3. - La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el componente de grano superabrasivo se selecciona del grupo que consiste en diamante, nitruro de boro cúbico y mezclas de los mismos. 4. - La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada además porque el componente de ligante vitreo incluye además óxido de bario. 5 - La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada además porque los óxidos de metal alcalino del componente de ligante vitreo se seleccionan del grupo que consiste en óxido de sodio, óxido de potasio y óxido de litio. 6. - La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada además porque los óxidos de metal alcalino del componente de ligante vitreo incluyen óxido de sodio y óxido de potasio. 7. - La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación , caractenzada además porque los cuerpos huecos son esferas huecas. 8. - La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada además porque las esferas huecas están formadas de material de cerámica. 9. - La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 1 , caractenzada además porque los cuerpos huecos son tamizados para remover partículas rotas. 10. - La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada además porque por lo menos 90% en peso de los cuerpos huecos tienen un tamaño de partícula dentro de una escala de entre aproximadamente 20 µ?? y aproximadamente 20 µ?t?. 11. - La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el componente de grano superabrasivo está presente en una cantidad en una escala de entre aproximadamente 5 y aproximadamente 50 por ciento en volumen. 12 - La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizada además porque el componente de ligante vitreo está presente en una escala de aproximadamente 14 y aproximadamente 28 por ciento en volumen. 13.- La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada además porque los cuerpos huecos están presentes en una cantidad de por lo menos aproximadamente 10 por ciento en volumen. 14.- La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada además porque ios cuerpos huecos están presentes en una cantidad de entre aproximadamente 0 y aproximadamente 30 por ciento en volumen. 15. - La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 14, caracterizada además porque la herramienta comprende adicionalmente porosidad abierta de por lo menos 15 por ciento en volumen. 16. - La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada además porque la cantidad de óxidos de metal alcalino combinados está en una escala de entre aproximadamente 5 y aproximadamente 15 por ciento en peso del componente de ligante vitreo. 17. - La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 16, caracterizada además porque la cantidad de óxidos de metal alcalino combinados está en una escala de entre aproximadamente 8 y aproximadamente 12 por ciento en peso del componente de ligante vitreo. 18.- La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la cantidad de óxido de zinc está en una escala de entre aproximadamente 1 y aproximadamente 6 por ciento en peso del componente de ligante vitreo. 19.- La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada además porque la cantidad de óxido de zinc está en una escala de entre aproximadamente 2 y aproximadamente 4 por ciento en peso del componente de ligante vitreo. 20.- La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 19, caracterizada además porque el componente de ligante vitreo incluye adicionalmente óxido de bario, y en donde la cantidad combinada de óxido de zinc y óxido de bario es por lo menos aproximadamente 5% del componente de ligante vitreo. 21.- Un método para hacer una herramienta abrasiva ligada que comprende los pasos de: a) seleccionar una composición de ligante vitreo fritada que incluye óxido de zinc y por lo menos dos óxidos de metal alcalino; b) combinar un componente de grano superabrasivo, un componente llenador que tiene cuerpos huecos y la composición de ligante vitreo; y c) cocer los componentes combinados a una temperatura en una escala entre aproximadamente 600°C y aproximadamente 850°C. 22. - El método de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado además porque los componentes combinados son cocidos a una temperatura máxima durante un período en una escala de entre aproximadamente 2 horas y aproximadamente 7 horas. 23. - El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado además porque los componentes combinados son cocidos en una atmósfera de aire ambiental. 24.- El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado además porque ei componente de grano superabrasivo está presente en una cantidad de una escala de entre aproximadamente 5 y aproximadamente 50 por ciento en volumen. 25.- El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado además porque el componente de ligante vitreo está presente en una escala de entre aproximadamente 14 y aproximadamente 28 por ciento en volumen. 26. - El método de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado además porque los cuerpos huecos están presentes en una cantidad en una escala de entre aproximadamente 10 y aproximadamente 30 por ciento en volumen. 27. - El método de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado además porque la herramienta comprende adicionalmente una porosidad abierta de por lo menos 15 por ciento en volumen. 28. - El método de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado además porque la cantidad de óxidos de metal alcalino combinados está en una escala entre aproximadamente 5 y aproximadamente 5 por ciento en peso del componente de ligante vitreo. 29 - El método de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado además porque la cantidad de óxidos de metal alcalino combinados está en una escala entre aproximadamente 8 y aproximadamente 12 por ciento en peso del componente de ligante vitreo. 30.- El método de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado además porque la cantidad de óxido de zinc está en una escala entre aproximadamente 1 y aproximadamente 6 por ciento en peso del componente de ligante vitreo. 31.- El método de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado además porque la cantidad de óxido de zinc está en una escala entre aproximadamente 2 y aproximadamente 4 por ciento en peso del componente de ligante vitreo. 32. - El método de conformidad con la reivindicación 31 , caracterizado además porque el componente de ligante vitreo incluye adicionalmente óxido de bario, y en donde la cantidad combinada de óxido de zinc y óxido de bario es por lo menos aproximadamente 5 por ciento en peso del componente de ligante vitreo. 33. - El método de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado además porque los cuerpos huecos son tamizados para remover partículas rotas. 34. - El método de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado además porque comprende adicionalmente el paso de prensado en caliente o prensado en frío, en donde por lo menos aproximadamente 90 por ciento en peso de los cuerpos huecos están intactos después de prensado. 35. - El método de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado además porque los componentes cocidos son cementados en un núcleo metálico. 36. - Un método para hacer una herramienta abrasiva ligada que comprende los pasos de: a) combinar un componente de grano superabrasivo, presente en una cantidad de por lo menos aproximadamente 5 por ciento en volumen, un componente llenador que tiene cuerpos huecos y presente en una cantidad de por lo menos aproximadamente 10 por ciento en volumen, y un componente de ligante vitreo que incluye óxido de zinc y por lo menos dos óxidos de metal alcalino, el componente de ligante vitreo presente en una cantidad inferior a aproximadamente 28 por ciento en volumen; b) moldear los componentes combinados a una presión efectiva para evitar la compresión de más de aproximadamente 10% en peso de los cuerpos huecos; y c) cocer los componentes combinados a una temperatura en una escala de entre aproximadamente 600°C y aproximadamente 850°C, durante un período suficiente para formar una herramienta abrasiva ligada que tenga una porosidad de por lo menos aproximadamente 15 por ciento. 37. - El método de conformidad con la reivindicación 36, caracterizado además porque la herramienta abrasiva ligada es moldeada para formar un reborde y el reborde se une a un núcleo.