MXPA06004041A - Herramientas abrasivas hechas con una disposicion de granos abrasivos de auto desviacion. - Google Patents

Abstract

Herramientas abrasivas que contienen granos abrasivos orientados en una disposicion de conformidad con un patron no uniforme que tiene una zona de exclusion alrededor de cada grano abrasivo, y la zona de exclusion tiene una dimension minima que excede el diametro maximo de la escala de tamano de arenisca deseada para el grano abrasivo; se describen metodos para designar dicha disposicion de auto-desviacion de grano abrasivo y para transferir dicha disposicion a un cuerpo de herramienta abrasiva.

Description

HERRAMIENTAS ABRASIVAS HECHAS CON UNA DISPOSICION DE GRANOS ABRASIVOS DE AUTO DESVIACION Se ha desarrollado un método para diseñar y fabricar herramientas abrasivas y herramientas abrasivas únicas hechas mediante este método. En este método, se colocan granos abrasivos individuales en una disposición separada aleatoria controlada de manera tal que los granos individuales no estén contiguos. Contar con una disposición aleatoria pero controlada de granos abrasivos en una superficie de abrasión de una herramienta abrasiva puede generar una acción abrasiva óptima mejorando la eficiencia y generando superficies de pieza de trabajo plana consistentes.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Se ha encontrado que la colocación de granos abrasivos uniformes en patrón en varias categorías de herramientas abrasivas mejora el desempeño de la herramienta abrasiva. Una de estas categorías de herramientas, las herramientas abrasivas revestidas "diseñadas" o "estructuradas" diseñadas para operaciones de esmerilado de precisión fina han estado comercialmente disponibles durante la década pasada. Diseños típicos para estas herramientas abrasivas revestidas se describen en la patente de E.U.A. No. A-5,014,468, A-5,833,724, A-5,863,306 y 6,293,980B. En estas herramientas, estructuras compuestas conformadas, por ejemplo pirámides tridimensionales, diamantes, líneas y cuñas hexagonales, que contienen una pluralidad de granos abrasivos sostenidos dentro de material de unión, se replican como una capa individual en un patrón regular en la superficie de una hoja de respaldo flexible. Se ha encontrado que estas herramientas permiten un corte más libre y los espacios abiertos entre los materiales compuestos de grano permiten un esmerilado más fresco y una mejor remoción de restos. Herramientas similares en la categoría de herramientas super abrasivas, que tiene un disco un núcleo de respaldo con forma de rígidos se describen en la patente de los E.U.A. No. 6,096,107. Se han diseñado las herramientas abrasivas que tienen una capa individual de granos abrasivos dispuestos en un patrón reticulado uniforme de cuadros, círculos, rectángulos, hexágonos u otros patrones geométricos replicados y estas herramientas se han utilizado en una variedad de aplicaciones de acabado de precisión. Un patrón puede comprender granos individuales o parcelas de granos abrasivos en una capa individual, separados por espacios abiertos entre las parcelas. En particular entre herramientas super abrasivas, los patrones uniformes de granos abrasivos se considera proporcionan acabados superficiales más planos y lisos que los que se pueden lograr con la colocación aleatoria de granos abrasivos en la herramienta abrasiva. Tales herramientas se describen, por ejemplo, en la patente de E.U.A. No. 6.537.140B1 , A-5,669,943, A-4,925,757, A-5,980,678, A-5,049,165, 6,368,198B1 y A-6,159,087.

Así, se han diseñado varias herramientas abrasivas y se han fabricado de conformidad con especificaciones muy precisas requeridas para la abrasión uniforme de piezas de trabajo costosas semiacabadas. Como un ejemplo de tales piezas de trabajo en la industria de la electrónica, los circuitos integrados semiacabados deben ser esmerilados o pulidos para eliminar materiales de cerámica o metal sobrantes que se hayan depositado seleccionarivamente en múltiples capas superficiales, con o sin corrosión con ácido, sobre plaquetas (por ejemplo material de sílice u otro material de substrato de cerámica o vidrio). La planarización de capas superficiales recién formadas en los circuitos integrados semiacabados se realiza con procesos de planarización mecánica química (CMP) utilizando suspensiones abrasivas y almohadillas poliméricas. Las almohadillas CMP deben "acondicionarse" continua o periódicamente con una herramienta abrasiva. Eí acondicionamiento elimina el endurecimiento de la almohadilla o esmaltado ocasionado por la compresión de restos acumulados y partículas de suspensión abrasiva en la superficie de pulimiento de las almohadillas. La acción de acondicionamiento debe ser uniforme a través de la superficie de la almohadilla para que la almohadilla condicionada nuevamente pueda planarizar las plaquetas semiacabadas en toda la superficie de las plaquetas. La ubicación de granos abrasivos en ia herramienta de acondicionamiento se controla para llevar a cabo patrones de rayado uniformes en la superficie de pulimiento de la almohadilla. La colocación totalmente aleatoria de granos abrasivos en un plano bidimensional de la herramienta generalmente se considera inadecuado para el acondicionamiento de almohadilla CMP se ha sugerido controlar la ubicación de granos abrasivos en herramientas de acondicionamiento CMP al orientar cada grano a lo largo de una cuadrícula uniforme definida y una superficie esmeriladora de la herramienta (ver por ejemplo la patente de los E.U.A. No. 6,368,198 B1 ). Sin embargo, las herramientas con cuadrícula uniforme tienen ciertas limitaciones. Por ejemplo, una cuadrícula uniforme da pie a una periodicidad en la vibración que surge del movimiento de la herramienta que, a su vez, puede ocasionar olas o muescas periódicas sobre la almohadilla o el desgaste no uniforme de la herramienta abrasiva o de la almohadilla de pulimiento, trasladándose finalmente a superficies inferiores sobre las piezas de trabajo semiacabadas. Un método para crear un patrón de cuadrícula no uniforme de granos abrasivos en una capa individual en un substrato de herramienta abrasiva se describe en la Patente Japonesa No. 2002-178264. Al hacer estas herramientas, se inicia al definir una cuadrícula virtual que tenga un patrón bidimensional uniforme, como una serie de cuadros, en donde ios granos se colocan en las intersecciones de línea sobre la cuadrícula. Luego, se selecciona aleatoriamente algunas intersecciones a lo largo de la cuadrícula y se desplaza granos de estas intersecciones, moviendo los granos a una distancia de menos de tres veces el diámetro promedio de grano. El método no prevé asegurar la colocación de grados individuales en una secuencia numérica a lo largo del eje x o y, lo que no proporciona certeza de que la superficie de herramienta resultante pueda lograr una acción esmeriladora consistente sin espacios significativos o inconsistencia en el área de contacto en donde la herramienta traza una trayectoria lineal sobre una pieza de trabajo. El método también no certifica una zona de exclusión definida alrededor de cada grano abrasivo, lo que permite ambas zonas de granos concentrada y zonas con espacios entre granos que pueden causar calidades superficiales no uniformes en la pieza de trabajo terminada. Al no tener ninguna de estas deficiencias de la Patente Japonesa No. 2002-178264, la presente invención permite fabricar herramientas abrasivas que tengan una zona de exclusión definida alrededor de cada grano abrasivo en una disposición bidimensional aleatoria pero controlada. Adicionalmente, se pueden fabricar herramientas que tengan una secuencia numérica aleatoria de ubicaciones de grano abrasivas a lo largo de los ejes x y/o y de la superficie de esmerilado de la herramienta para crear una acción abrasiva consistente, sin espacios importantes o inconsistencias en el área de contacto, ya que la herramienta traza una trayectoria lineal sobre la pieza de trabajo. Las herramientas abrasivas de la técnica antecedente hechas con una disposición de cuadrícula uniforme de granos dispuestos al colocar granos abrasivos individuales en espacios intersticiales de una malla de alambre de molde o lámina perforada (por ejemplo, como la patente de E.U.A. No. A-5,620,489), se limitan a las dimensiones estructurales uniformes estáticas de dicha cuadrícula. Estas mallas de alambre y láminas perforadas uniformemente sólo pueden producir un diseño de herramienta que tenga una cuadrícula de dimensiones regulares (frecuentemente un cuadrado o cuadrícula de diamante). En contraste, las herramientas de la invención pueden emplear distancias no uniformes, en una variedad de longitudes, entre areniscas abrasivas. Así, la periodicidad de vibración puede evitarse. Libre de dimensiones de malla de molde, la superficie de corte de la herramienta puede contener una mayor concentración de grano abrasivo y puede emplear tamaños de arenisca abrasivos muchos más finos controlando simultáneamente la colocación de granos. Para el acondicionamiento de almohadilla CMP, se cree que entre mayor sea la concentración de granos abrasivos en la herramienta abrasiva, mayor será el número de puntos abrasivos en contacto con las almohadillas y mayor la eficiencia de remoción de restos de óxido acumulados y otros materiales de esmaltado de la superficie de pulimento de las almohadillas. Ya que las almohadillas CMP son relativamente suaves, los tamaños de arenisca abrasiva pequeña son adecuados para uso en esta solicitud y se pueden utilizar concentraciones relativamente mayores de un grano abrasivo con tamaño de arenisca menor. Adicionalmente, en operaciones de esmerilado periféricas realizadas con las herramientas de la invención, cada grano en la disposición aleatoria y controlada de granos abrasivos no contiguos trazará trayectorias diferentes de auto desviación o líneas a lo largo de la superficie de la pieza de trabajo conforme se mueve de manera lineal. Esto contrasta favorablemente con herramientas de la técnica antecedente que tienen una disposición en cuadrícula uniforme de granos abrasivos. En una cuadrícula uniforme, cada grano que comparte la misma dimensión x o y en la cuadrícula trazará a lo largo de la superficie de la pieza de trabajo en la misma trayectoria o línea trazada por los demás granos que están en la misma dimensión x o y que también atraviesan la almohadilla. De esta manera, las herramientas de cuadrícula uniforme de la técnica antecedente tienden a crear "zanjas" sobre la superficie de la pieza de trabajo. Las herramientas de la invención reducen al mínimo estos problemas. Las herramientas operadas de manera giratoria en vez de forma lineal presentan una situación diferente. Con una herramienta de esmerilado superficial o "de cara", las disposiciones regulares del grano tienen una múltiple simetría giratoria (por ejemplo una cuadrícula uniforme cuadrada tiene una simetría de rotación que se multiplica cuatro veces, la hexagonal seis veces, etc.), mientras que las herramientas de la invención tienen una sola simetría de rotación que se multiplica una vez. Así, el ciclo de repetición de las herramientas de la invención es mucho más largo (por ejemplo, cuatro veces mayor que una cuadrícula cuadrada y uniforme) con el efecto neto de que las herramientas de la invención reducen al mínimo la creación de patrones regulares sobre la pieza de trabajo, en relación con las herramientas que tienen una disposición uniforme regular de grano abrasivo. Además de los beneficios manifestados en el esmerilado periférico y el acondicionamiento con la almohadilla CMP, las herramientas abrasivas de la invención ofrecen beneficios en diferentes procesos de manufactura. Estos procesos incluyen, por ejemplo, abrasión de otros componentes electrónicos, por ejemplo retroesmerilar plaquetas de cerámica, dar acabado a componentes ópticos, dar acabado a materiales caracterizados por la deformación plástica y esmerilado de materiales de lenta formación de hojuelas, por ejemplo titanio, aleaciones de Inconel, acero de alta resistencia, bronce y cobre. Aunque la invención es particularmente útil para hacer herramientas que tengan una capa individual de grano abrasivo sobre una superficie de trabajo plana, una disposición de grano bidimensional puede doblarse o formarse en un cilindro tridimensional hueco y adaptarse para su uso en herramientas construidas como una disposición tridimensional cilindrica de grano abrasivo mantenido en la superficie de la herramienta (por ejemplo herramientas de labrado giratorias). La disposición de granos abrasivos puede convertirse de una lámina o estructura bidimensional a una estructura sólida tridimensional al enrollar la lámina que porta la dispersión de granos abrasivos unidos en un rollo concéntrico, creando así una estructura espiral en la que cada grano está desplazado aleatoriamente de cada grano adyacente en dirección z y todos los granos no están contiguos en dirección x, y y z. La invención también es útil para hacer cualquier otro tipo de herramientas abrasivas. Estas herramientas incluyen, por ejemplo, discos de esmerilado superficial, herramientas de esmerilado de reborde que comprenden un reborde de grano abrasivo alrededor del perímetro de un núcleo o concentrador de herramienta rígido y herramientas que comprenden una capa individual de grano abrasivo o material compuesto para unión/grano abrasivo sobre una lámina o película de respaldo flexible.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION La invención se relaciona con un método para fabricar herramientas abrasivas que tienen una zona de exclusión seleccionada alrededor de cada grano abrasivo, que comprende los pasos de: (a) seleccionar un área plana bidimensional que tiene un tamaño y forma definidos; (b) seleccionar un tamaño de arenisca de grano abrasivo deseado y concentración para el área plana; (c) generar aleatoriamente una serie de valores de coordenadas bidimensionales; (d) restringir cada par de valores de coordenadas generadas aleatoriamente a valores de coordenada que difieren de cualquier par de valores de coordenadas adjuntos mediante un valor mínimo (k); (e) generar una disposición de los valores de coordenadas generados aleatoriamente restringidos que tienen pares suficientes, graficados como puntos en una gráfica, para generar la concentración de grano abrasivo deseado para el área plana bidimensional seleccionada y el tamaño de arenisca de grano abrasivo seleccionado; y (f) centrar un grano abrasivo en cada punto en la disposición.

La invención se relaciona con un segundo método para fabricar herramientas abrasivas que tienen una zona de exclusión seleccionada alrededor de cada grano abrasivo, que comprende los pasos de: a) seleccionar un área plana bidimensional que tiene un tamaño y forma definidos; (b) seleccionar un tamaño de arenisca de grano abrasivo deseado y concentración para el área plana; (c) seleccionar una serie de valores de pares de valores de coordenadas (X-i, Yi) tales que los valores de coordenada a lo largo de por lo menos un eje se restrinjan a una secuencia numérica en donde cada valor difiere del siguiente valor mediante una cantidad constante; (d) desacoplar cada par de valores de coordenadas seleccionado (X-i, Yi) para generar un conjunto de valores x seleccionados y un conjunto de valores y seleccionados; (e) seleccionar aleatoriamente de los conjuntos de valores x e y una serie de pares de valores de coordenadas aleatorios (x, y), cada par teniendo valores de coordenada que difieren de valores de coordenada de cualquier par de valor de coordenada adyacente mediante un valor mínimo (k); (f) generar una disposición de los pares de valores de coordenadas seleccionados aleatoriamente que tengan pares suficientes, graficados como puntos en una gráfica, para generar la concentración de grano abrasivo deseado para el área plana bidimensional seleccionada y el tamaño de arenisca de grano abrasivo seleccionado; y (g) centrar un grano abrasivo en cada punto de la disposición. La invención también se relaciona con una herramienta abrasiva que comprende granos abrasivos, unión y un substrato, los granos abrasivos tiene un diámetro máximo seleccionado y una escala de tamaño seleccionada, y los granos abrasivos se adhieren en una disposición de capa individual al substrato mediante la unión, en donde: (a) los granos abrasivos están orientados en la disposición de conformidad con un patrón no uniforme que tiene una zona de exclusión alrededor de cada grano abrasivo, y (b) cada zona de exclusión tiene un radio mínimo que supera el radio máximo del tamaño de arenisca de grano abrasivo deseado.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una ilustración de una gráfica de una distribución de granos en la herramienta de la técnica antecedente que corresponde a valores de coordenadas x, y generados aleatoriamente y que muestra distribución irregular a lo largo de los ejes x e y. La figura 2 es una ilustración de una gráfica de una distribución de grano de herramienta de la técnica antecedente que corresponde a una j cuadrícula de valores de coordenada x, y y que muestra espacios regulares entre valores de coordenada consecutivos a lo largo de los ejes x e y. La figura 3 es una ilustración de una gráfica de una disposición de grano abrasivo de la invención, que muestra una disposición aleatoria de valores de coordenadas x, y que han sido restringidos tal que cada par de valores de coordenada generado aleatoriamente difiere del par de valor de coordenada más cercano por una cantidad mínima definida (k) para crear una zona de exclusión alrededor de cada punto de la gráfica. La figura 4 es una ilustración de una gráfica de una disposición de grano abrasivo de la invención, que muestra una disposición que se ha restringida a lo largo de los ejes x e y a secuencias numéricas en donde cada valor de coordenada difiere del siguiente valor de coordenada mediante una cantidad constante. La disposición se ha restringido más al desacoplar pares de valores de coordenada y reensamblar aleatoriamente los pares tal que cada par reensamblado aleatoriamente de valores de coordenadas se separa del par más cercano de valores de coordenada mediante una cantidad mínima definida. La figura 5 es una ilustración de una gráfica de una disposición de grano abrasivo de la invención, graficado con r, coordenadas polares T en un área plana en forma de anillo.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Al hacer las herramientas de la invención, se inicia al generar un esquema gráfico bidimensional para dirigir la colocación del centro de la dimensión más larga de cada grano abrasivo en un punto de una disposición espacial aleatoriamente controlada que consiste en puntos no contiguos. La dimensión de la disposición y el número de puntos seleccionados para la disposición lo dictan el tamaño de arenisca de grano abrasivo deseado y la concentración de grano en el área plana bidimensional de una cara de esmerilado o pulido de la herramienta abrasiva que está siendo fabricada. El esquema gráfico puede generarse mediante cualquier método conocido para generar un esquema bidimensional, incluyendo, por ejemplo, cálculos matemáticos manuales, dibujos de CAD y algoritmos de computadora (o "macros"). En una modalidad preferida, un macro ejecutado en un programa de software Microsoft® Excel® se utiliza para generar el esquema gráfico.

Generación de una gráfica de una disposición de auto desviación de grano abrasivo En una modalidad de la invenció, se utilizó el siguiente macro creado en software Microsoft Excel (versión 2000) para generar dos puntos en una cuadrícula bidimensional, formando la disposición de puntos para ubicar granos abrasivos individuales en una superficie de herramienta que se ilustra en la figura 3.

Macro para generar la figura 3 (Dim = dimensión; rnd = aleatorio) Dim X(10000) Dim y (10000) Dim seleccionarx( 0000) Dim seleccionary(10000) b=2 'Elige el primer par xy (en una cuadrícula 0-10) de forma aleatoria y escribe los valores Aleatorizar X1 = Rnd * 10 Y1 = Rnd * 10 Hojas de trabajo("hoja").Celdas(1 , 1 ). Valor = X1 Hojas de trabajo("hoja").Celdas(1 , 2). Valor = Y1 'añade el primer par xy a la vista seleccionada seleccionarx(l) = X1 seleccionary(1 ) = Y1 'Elige el siguiente parxy Para contador = 2 a 10000 Aleatorizar X(contador) = Rnd * 10 Y(contador) = Rnd * 10 'Se asegura que puntos subsecuentes estén a una distancia > a x para a = 1 a b si ((X(contador) - seleccionarx(a)) ? 2 + (y(contador) - seleccionary(a)) ? 2) ? 0.5 < 0.5 entonces ir a 20 Siguiente a 'La bandera "falla" cuenta el número de puntos aleatorios que fallaron para hacer la cuadrícula Falla =0 Seleccionarx(b) = X( contador) Seleccionarx(b) = y(contador) Hojas de trabajo("hoja").Celdas(b, 1).Valor = seleccionarx(b) Hojas de trabajo("hoja").Celdas(b, 2).Valor = seleccionary(b) 'Si 1000 intentos sucesivos fallan en hacer la cuadrícula nos detenemos, lleno 20 fallas = falla + 1 Si falló = 1000 luego fin Siguiente contador Fin En otra modalidad de la invención, el siguiente macro creado en software Microsoft Excel (versión 2000) se utilizó para generar puntos en una cuadrícula bidimensional, formando la disposición de puntos para ubicar granos abrasivos individuales en una superficie de herramienta que se ilustra en la figura 4. En esta ilustración, se seleccionaron valores de coordenadas en una secuencia numérica a lo largo de ambos ejes x e y.

Macro para generar la figura 4 (Dim = dimensión: Q)= conteo de número de puntos o cálculos; rand = aleatorio) DIM x(1000) Dim rand x(1000) Dim Y(1000) Dim rand y(1000) Dim z(1000) Dim x bandera(1000) Dim y bandera(1000) Dim elegir x( 000) Dim elegir y(1000) Fallo = -1 2 Para Q = 2 a 101 x bandera(Q) = 0 y bandera(Q) = 0 Siguiente Q Celdas.Seleccionar Con Selección .Alineación horizontal = xl Centro .Alineación Vertical = xl Fondo .Envolver Texto = Falso .Orientación = 0 .Añadir Sangría = Falso .Reducir hasta ajustar = Falso .Combinar Celdas = Falso .Fin con Hoja de trabajo("hoja1"). Celdas(1 ,2). Valor = "Valores X" Hoja de trabajo("hoja1"). Celdas(1 ,5). Valor = "Valores Y" Hoja de trabajo("hoja1"). Celdas(1,3). Valor = "Valores Rand X" Hoja de trabajo("hoja1"). Celdas(1,2). Valor = "Valore Rand Y" Hoja de trabajo("hoja1"). Celdas(1,2). Valor = "Entrar X" Hoja de trabajofhojal"). Celdas(1,2). Valor = "Entrar Y" Hoja de trabajo("hoja1"). Celdas(1 ,2). Valor = "X" Hoja de trabajo("hoja1"). Celdas(1 ,2). Valor = ?" Hoja de trabajo("hoja1"). Celdas(1,2). Valor = "No. de intentos fallados" Hojas de trabajo ("hoja 1"). Rango ("A1 :L1"). Columnas.Autoajuste Hojas de trabajo ("hoja 1"). Rango ("AV.L1"). Fuente. Negritas=Verdadero Hojas de trabajo ("hoja 1"). Columnas ("C")._ Formato número -O.0000J" Hojas de trabajo ("hoja 1"). Columnas ("F")._ Formato número ="0.0000_)" x contador = 1 Para XX = 0 a 9.9 paso 0.1 x contador = x contador + 1 x(x contador) = XX Aleatorizar Rand x(x contador) = Rnd Hojas de trabajo ("hoja 1"). Celdas (xcontador, 2) Valor = x(xcontador) Hojas de trabajo ("hoja 1"). Celdas (xcontador, 3) Valor = randx(xcontador) Siguiente XX Rango("B2:C10 ). Seleccionar Selección. EiegirClavel :=Rango("C1 "),0rden1 :=xlAscendente,Encabezado:=xl Adivinar,_ Personalizarorden;=1,Mayúsculas inúscula:=Falso,Orieníación:=xlarrib a a abajo ycontador=1 Para YY=0 a 9.9 Paso 0.1 yconíador=ycontador + 1 Y(ycontador) = YY Aleatorizar randy(ycontador) = Rnd Hojas de trabajo ("hoja 1"). Celdas (xcontador, 5) Valor = Y(ycontador) Hojas de trabajo ("hoja 1"). Celdas (xcontador, 6) Valor = randy(ycontador) Siguiente YY Rango("E2:F 01"). Seleccionar Selección.ElegirClave1:=Rango("F2"),Orden1:=xlAscendente,Encabezado:=xl Adivinar,_ PersonalizarOrden— .Mayúsculas inúscula.—Falso.Orientación^xIarri ba a abajo Para contador = 2 a 101 x(contador) = Hojas de trabajo ("hoja 1"). Celdas (contador, 2) Y(contador) =Hojas de trabajo ("hoja 1"). Celdas (contador, 5) Siguiente contador Para contador = 2 a 101 Hojas de trabajo ("hoja 1"). Celdas (contador, 8). Valor = x(contador) Hojas de trabajo ("hoja 1"). Celdas (contador, 9). Valor = Y(contador) Siguiente contador Hojas de trabajo ("hoja 1"). Celdas (2, 1). Valor = x(2) Hojas de trabajo ("hoja 1"). Celdas (2, 12). Valor = Y(2) Elegidox(1) = x(2) Elegidoy(1 ) = Y(2) "Asegurar que puntos no están muy cercanos del otro Aceptado = 1 Para xcontador = 3 a 101 Para ycontador = 3 a 101 "Asegurar que valores x e y no se hayan usado antes Si xbandera(xcontador) = 1 o ybandera(ycontador) = 1 luego ir a 10 XX = x(xcontador) YY = Y(ycontador) "Establece distancia entre puntos a algún rango de valor Para a = 1 a aceptado Si ((XX - elegidos(A)) ?2 + (YY - elegidoy(a))A 2)? 0.5<0.7 entonces ir a 10 Siguiente b = aceptado + 2 Hojas de trabajo ("hoja 1 ")¦ Celdas (b, 11). Valor = XX Hojas de trabajo ("hoja 1 "). Celdas (b, 12). Valor = YY xbandera(xcontador) = 1 ybandera(ycontador) = 1 aceptado = aceptado + 1 elegidox(a) = XX elegidoy(a) = YY 10 Siguiente ycontador 20 Siguiente xcontador "Este bloque restablece el algoritmo si el número de puntos aceptado es muy bajo, esfuerzo máximo es 500 bucles. falla = falla + 1 Hojas de trabajo("hoja 1"). Celdas(4, 13). Valor = falla Si falla = 500 luego ir a 50 Si acepta < 100 luego ir a 2 Ir a 60 50 Hojas de trabajo("hoja 1"). Celdas(2, 13). Valor = "Falla en colocar todos los puntos" 60 Fin La figura 1 ¡lustra una distribución aleatoria de la técnica antecedente de 100 puntos en una cuadricula plana de 10 x 10 generada con una función de número aleatorio de un programa de software Microsoft® Excel® 2000. A lo largo de los ejes x e y (que se ilustran como formas de diamante), están las ubicaciones en donde los puntos de coordenada (que se ¡lustran como formas circulares) interceptan el eje. Por ejemplo, el punto (x, y) (3.4, 8.6) sería representado sobre el eje x en (3.4, 0.0) y sobre el eje y en (0.0, 8.6). (x, y). Se ve que hay regiones en donde estos puntos están agrupados y regiones sin puntos. Tal es la naturaleza de una distribución aleatoria.

La figura 2 ilustra una disposición de puntos de la técnica antecedente completamente ordenada, con puntos separados en intervalos iguales a lo largo de tanto el eje x e y para genera una disposición de cuadrícula de cuadros. En esta instancia, aunque los puntos en forma de diamante a lo largo de los ejes x e y están separados uniformemente, están separados a una distancia considerable. Una mejora significativa puede realizarse al desplazar la disposición de partículas ligeramente a lo largo de una dirección respecto al eje x e y. En tal caso, cada partícula de grano se desplaza para que la disposición de cuadro, el punto (x, y) ahora se convierte (x + 0.1 y, y + 0.1x). Esto mejora la "densidad de puntos" a lo largo de los ejes mediante un factor de x 10, y los puntos ahora están x 10 más uno con otro. Sin embargo, la disposición aún está ordenada y como tal creará las vibraciones periódicas que son indeseables cuando se operan herramientas abrasivas. La figura 3, que ilustra una modalidad de la invención y que se genera con el macro detallado antes, muestra una distribución de 100 puntos de coordenadas seleccionados aleatoriamente en una cuadrícula 10 x 10, que habiendo aplicado una restricción de que ningunos dos puntos pueden estar más cercanos a 0.5. El número de puntos aleatorios que se pueden colocar en una cuadrícula 10 x 10 en función de la separación de punto mínima permitida se muestra en el cuadro .

CUADRO 1 El número de puntos colocado como función de la separación mínima de punto. Si fallaron 1000 sucesivos de colocar un punto, se detuvieron los cálculos.

Observe que el espacio en la figura 3 no es completo y sólo muestra 00 puntos, pero el espacio puede (en promedio) soportar otros 157 puntos con una separación mínima de punto de 0.5. Una vez que el diámetro más grande del grano abrasivo se ha seleccionado, la concentración máxima de grano puede determinarse fácilmente para un área plana dada. La figura 4 ilustra otra modalidad de la invención, que muestra una disposición graficada generada con el macro detallado antes. La cuadricula de puntos de coordenada cartesianos que se muestra en la figura 4 produce una densidad de punto uniforme a lo largo de los ejes x e y, los puntos se eligen aleatoriamente a partir de dos conjuntos de valores de punto de coordenadas desacoplados (x) y (y) en donde los valores del eje x siguen una secuencia numerada regular y los valores del eje y siguen una secuencia numerado regular. Habiendo sido creado a partir de pares desacoplados y reensamblados aleatoriamente de valores x, y, esta disposición espacial representa un desvío importante de tanto una disposición reticulada ordenada y una disposición aleatoria. La gráfica en la figura 4 incluye la restricción adicional de un requerimiento de zona de exclusión, con la cual ningunos dos puntos estarán dentro de una distancia cierta una de otra, en este caso 0.7. La distribución de puntos que se muestra en la figura 4 se logró como sigue: a) se preparó una lista de puntos x y una lista de puntos y. En este caso ambos fueron 0.0, 0.1 , 0.2, 0.3,...9.9. b) se asignó un número aleatorio a cada valor x y cada valor y. Los números aleatorios se seleccionaron ascendentes junto con sus valores x o y asociados. Este paso aleatorizó simplemente los puntos x y los y. c) el primer punto (x, y) se eligió y colocó en la cuadrícula. Se seleccionó un segundo punto (x¡, y¡). f) se añadió a la cuadrícula únicamente si era mayor que alguna distancia especificada de cualquier punto existente en la cuadrícula. g) si el punto (x¡, y¡) no cumplió con los criterios de distancia, se rechazó y el punto (x¡, y¡) se intentó. Se consideró aceptable una cuadrícula sobre si se pudieron colocar todos los puntos. Con la distancia de paso en x e y como 0.1, se encontró que una cuadrícula se aceptó en el primer intento si la separación mínima de punto fue 0.4 o menos. Si la separación mínima de punto fue 0.5 ó 0.6, una serie de intentos fueron necesarios para colocar todos los puntos. La separación máxima que permitió la colocación de todos los puntos fue 0.7 y luego varios cientos de intentos fueron necesarios antes de colocar todos los puntos. La figura 5 ilustra otra modalidad de la invención, generada con un macro similar al macro utilizado para generar la figura 4; sin embargo, la distribución de puntos en la figura 5 se generó con coordenadas polares r, T. Se eligió un anillo como el área plana y se colocaron puntos en la disposición tal que cualquier línea radial trazada desde el punto central (0,0) intercepta una distribución de punto uniforme. Ya que la dimensión radial dirige la colocación de más puntos cerca del centro del anillo y menos puntos cerca del perímetro del anillo y el perímetro abarca un área más grande que el centro, la densidad de puntos por área unitaria no es uniforme. En una herramienta hecha con dicha disposición, los granos abrasivos ubicados cerca del perímetro tendrán que esmerilar un área más grande y se desgastarán más rápidamente. Para evitar dicha desventaja y crear distribución de grano abrasivo uniformemente denso, se puede generar una segunda disposición cartesiana y sobreponerse a la disposición de coordenadas polares. Se pueden utilizar para este propósito un macro y una disposición de tipo ilustrado en la figura 3. Con la restricción de zona de exclusión, la disposición cartesiana sobre puesta evitará colocar puntos en el área central densamente poblada del anillo, pero llenará uniformemente áreas abiertas cercanas al perímetro. Las distribuciones relativas de valores de intercepción que se muestran como formas de diamante de diversas gráficas que se muestran en las figuras pueden compararse para pronosticar el desempeño de herramienta para herramientas abrasivas que están siendo movidas en una trayectoria lineal durante el esmerilado. Una herramienta abrasiva que tenga granos múltiples ubicados en un (o más) valor(es) de intercepción idénticos trazará una trayectoria de cobertura no uniforme (por ejemplo la herramienta de la técnica antecedente de la figura 2). Los espacios en la acción abrasiva serán entremezclados con pistas de esmerilado que se han convertido en zanjas profundas con resultando de granos múltiples que atraviesan la misma ubicación. Así, los puntos en forma de diamante a lo largo de los ejes en las figuras 1-4 sugieren como se desempeñarán las herramientas abrasivas cuando se mueven en dirección lineal a través del plano de una pieza de trabajo. Las figuras 1 y 2, que ilustran herramientas de la técnica antecedente tienen espacios y protuberancias a lo largo de ios valores de intercepción en forma de diamante. Las figuras 3-4, que ilustran la invención, tienen relativamente pocos, si nulos, espacios o protuberancias entre los valores de intercepción en forma de diamante. Por esta razón, las herramientas hechas con las disposiciones de grano abrasivo que se muestran en las figuras 3-5 pueden esmerilar superficies a un acabado liso, uniforme y relativamente libre de defectos. El tamaño de la zona de exclusión alrededor de cada grano puede variar de grano a grano y no tiene que tener el mismo valor (es decir, el valor (k) mínimo que define la distancia entre el punto central de granos adyacentes puede ser una constante o una variable). Con el fin de crear una zona de exclusión, el valor (k) mínimo debe exceder el diámetro máximo de la escala de tamaño deseada del grano abrasivo. En una modalidad preferida, el valor (k) mínimo es al menos 1.5 veces el diámetro máximo del grano abrasivo. El valor (k) mínimo debe evitar que cualquier contacto superficial grano a grano y proporcionar canales entre los granos suficientemente grandes para permitir la remoción de desechos de esmerilado de los granos y la superficie de herramienta. La dimensión de la zona de exclusión de dictará mediante la naturaleza de la operación de esmerilado, con materiales de trabajo que generan hojuelas grandes que necesitan herramientas con canales más grandes entre granos abrasivos adyacentes y dimensiones de la zona de exclusión mayores que los materiales de trabajo que generan hojuelas finas.

Elaboración de una herramienta para abrasión utilizando una gráfica de una disposición de auto-desviación El dispositivo bidimensional de puntos aleatorios controlados puede transferirse a un substrato de herramienta o a un molde para colocación de granos abrasivos por una variedad de técnicas y equipo. Estos incluyen, por ejemplo, sistemas robóticos automatizados para orientar y colocar objetos, transferencia de imagen gráfica (por ejemplo, CAD blueprint) a equipo de corte por láser o equipo químico de grabado con ácido de fotoprotección para elaborar moldes o troqueles, equipo de fotoprotección o de láser para aplicación directa de la disposición en un substrato de herramienta, equipo de suministro de puntos adhesivos automatizado, equipo de perforación mecánica y similares. Como se utiliza en la presente, "substrato de herramientas" se refiere a un refuerzo mecánico, núcleo o reborde en donde se adhiere la disposición de grano abrasivo. Un substrato de herramienta puede seleccionarse de varias pre-formas de herramienta rígidas y refuerzos flexibles. Los substratos que son pre-formas de herramientas rígidas preferiblemente tienen una forma geométrica que tiene un eje de simetría giratoria. La forma geométrica puede ser simple o puede ser compleja, en cuanto a que puede incluir una variedad de formas geométricas ensambladas a lo largo del eje de rotación. En estas categorías de herramientas abrasivas, las configuraciones o formas geométricas preferidas de las pre-formas de herramienta rígidas incluyen disco, reborde, anillo, cilindro, y formas frustocónicas, junto con combinaciones de estas formas. Esta pre-formas de herramienta rígidas pueden construirse de acero, aluminio, tungsteno, u otros metales, y aleaciones metálicas y materiales mixtos de estos materiales con, por ejemplo, materiales de cerámica o poliméricos y otros materiales que tiene estabilidad dimensional suficiente para utilizarse en la contracción de herramientas abrasivas. Los substratos de respaldo flexibles incluyen películas, láminas delgadas, telas, hojas no tejidas, mallas, tamices, hojas perforadas y materiales laminares, y combinaciones de los mismos, junto con cualquier otro tipo de respaldo conocido en la técnica para elaborar herramientas abrasivas.

Los respaldos flexibles pueden estar en forma de bandas, discos, hojas, almohadilla, rodillos, cintas u otras formas, tal como se utilizan, por ejemplo, para herramientas abrasivas revestidas (papel arena). Estos respaldos flexibles pueden construirse de papel flexible, hojas poliméricas o metálicas, láminas delgadas o materiales laminares. Las disposiciones de grano abrasivo pueden adherirse al substrato de herramienta por una variedad de materiales de unión abrasivos tal como se conocen en la fabricación de herramientas abrasivas revestidas o unidas. Los materiales de unión abrasivos preferidos incluyen materiales adhesivos, materiales de latonado, materiales galvanoplásticos, materiales electromagnéticos, materiales electrostáticos, materiales vitrificados, materiales de unión de polvo metálico, materiales poliméricos y materiales de resina, y combinaciones de los mismo. En una modalidad preferida, la disposición de punto no contiguo puede aplicarse o imprimirse en el substrato de herramienta de manera que los granos abrasivos se unan directamente en el substrato. La transferencia directa de la disposición en el substrato puede llevarse a cabo al colocar una disposición de las gotas adhesivas o gotas de pasta de cobresoldadura metálica en el substrato y posteriormente centrar un grano abrasivo en cada gota. En una técnica alternativa, un brazo robótico puede utilizarse para recoger una disposición de granos abrasivos, con un sólo grano mantenido en cada punto de la disposición y el brazo robótico entonces puede colocar a disposición de granos en una superficie de herramienta que se ha revestido previamente con una capa superficial de la pasta de cobresoldadura metálica o metálica. La pasta de cobresoldadura metálica o adhesiva temporalmente se fija en la ubicación de los granos abrasivos hasta que el ensamble ha sido procesado adicionalmente para fijar permanentemente el centro de cada grano abrasivo a cada punto de la disposición. Adhesivos adecuados para este propósito incluyen, por ejemplo, epoxi, poliuretano, poliimida y composiciones de acnlato y modificaciones y combinaciones de los mismos. Los adhesivos preferidos no tiene propiedades Newtonianas (comportamiento pseudoplástico) para permitir suficiente flujo durante la colocación de gotas o revestimientos, inhibiendo el flujo para mantener la precisión en la ubicación de la disposición de grano abrasivo. Las características de tiempo abierto adhesivas pueden seleccionarse para adaptar el tiempo de los pasos de fabricación restantes. Los adhesivos de curado rápido (por ejemplo, con un curado por radiación UV) se prefieren para la mayoría de las operaciones de fabricación. En una modalidad preferida, el equipo Microdrop® disponible de Microdrop GMBH, Norderstedt, Alemania puede utilizarse para depositar cualquier disposición de gotas adhesivas en la superficie del substrato de herramienta. La superficie del substrato de herramienta puede destinarse o registrarse para ayudar en la colocación directa del grano abrasivo en los puntos de la disposición.

En una alternativa para la colocación directa de la disposición en el substrato de la herramienta, la disposición pude transferirse o imprimirse en un molde, y granos abrasivos adherirse a la disposición de puntos en el molde. Los granos pueden adherirse al molde mediante medios permanentes o temporales. El molde funciona ya sea como un sujetador para granos orientado en la disposición o como un medio para la orientación permanente de los granos en el ensamble de herramienta abrasiva final. En un método preferido, el molde se inscribe con una disposición de indentaciones o perforaciones que corresponden con la disposición deseada, y los granos abrasivos se fijan temporalmente a los moldes por medio de un adhesivo temporal o mediante aplicación de un vacío o mediante una fuerza electromagnética, o mediante fuerza electrostática, o por otros medios, o por una combinación o una serie de medios. La disposición de grano abrasivo puede sacarse del molde en la superficie del substrato de herramienta y posteriormente remover el molde, mientras que asegura que los granos permanezcan centrados en puntos seleccionados en la disposición de manera que el patrón deseado de grano se cree en el substrato. En una segunda modalidad, una disposición deseada de puntos de adhesivo de colocación (por ejemplo, un adhesivo soluble en agua) puede crearse en un molde (por medio de una máscara o por medio de una disposición de microgotas) y posteriormente un grano abrasivo puede centrarse en cada punto del adhesivo de colocación. El molde entonces se coloca en un substrato de herramienta revestido con un material de unión (por ejemplo, un adhesivo insoluble en agua) y el grano se libera del molde. En el caso de un molde elaborada de un material orgánico, el ensamble puede tratarse térmicamente (por ejemplo, a 700-950 °C) para latonar o sinterizar la unión metálica utilizada para adherir los granos al substrato, con lo cual el molde y el adhesivo de colocación se remueven mediante la degradación térmica. En otra modalidad preferida, la disposición de granos que se adhieren al molde puede presionarse contra el molde para alinear uniformemente la disposición de grano de conformidad con la altura, y posteriormente la disposición puede unirse al substrato de herramienta de manera que las puntas de los granos unidos se encuentren a una altura sustancialmente uniforme del substrato de herramienta. Técnicas adecuadas para llevar a cabo este procedimiento son conocidas en la técnica y se describen, como por ejemplo, en la patente de E.U.A. Nos. A-6,159,087, A-6,159,286 y 6,368,198 B1 , cuyos contenidos se incorporan por referencia. En una modalidad alternativa, los granos abrasivos se fijan permanentemente al molde y el ensamble de grano/molde se monta en el substrato de herramienta con una unión de adhesivo, unión de cobresoldadura, unión galvanoplástica, o por otros medios. Las técnicas adecuadas para llevar a cabo este procedimiento son conocidas en la técnica y se describen, por ejemplo, en la patente de E.U.A. Nos. A-4,925,457, A-5,131 ,924, A-5,8 7,204, A-5,980.678, A-6, 59,286, 6,286,498 B1 y 6,368,198 B1 , cuyos contenidos se incorporan en la presente por referencia.

Otras técnicas adecuadas para ensamblar herramientas abrasivas elaboradas con disposiciones de grano abrasivo de auto-desviación de la invención se describen en la patente de E.U.A. Nos. A-5,380,390 y A- 5,620,489, cuyos contenidos se incorporan a la presente por referencia. Las técnicas descritas anteriormente para elaborar herramientas abrasivas que incorporan granos abrasivos no contiguos dispuestos en disposiciones espaciales aleatorias, controladas pueden emplearse en la fabricación de muchas categorías de herramientas abrasivas. Entre estas herramientas se encuentran herramientas de preparación o de acondicionamiento para almohadillas CMP, herramientas para componentes electrónicos de esmerilado posterior, herramientas de esmerilado y pulido para procedimientos oftálmicos tales como superficies y bordes de lentes de acabado, alisadoras giratorias y alisadoras de cuchillas para renovar la cara de trabajo de las ruedas de esmerilado, fresa portamoleta abrasiva, herramientas superabrasivas de geometría compleja (por ejemplo, ruedas de granos CBN galvanoplásticas de placas para triturado de alimentación por deslizamiento), herramientas de esmerilado para triturado en basto de materiales de "astillamiento corto" tales como Si3N4, que tienen una tendencia a generar partículas de desperdicio, empaquetadas fácilmente, finas, que atascan las herramientas de esmerilado y herramientas de esmerilado utilizadas para acabar los materiales de "astillamiento largo", tal como titanio, aleaciones de Inconel, acero de alta tensión, latón y cobre, que tienen una tendencia a formar hojuelas pegajosas que se denigran la cara de la herramienta de esmerilado. Dichas herramientas pueden elaborarse con cualquier grano abrasivo conocido en la técnica, incluyendo por ejemplo, diamante, nitruro de poro cúbico (CBN), subóxido de boro, varios granos de alúmina, tal como alúmina fusionada, alúmina sinterizada, alúmina de sol gel sinterizada sembrada o sin sembrar, con o sin modificadores agregados, granos de alúmina-zirconia, granos de oxi-nitruro de alúmina, carburo de silicio, carburo de tungsteno y modificaciones y combinaciones de los mismos. Como se utiliza en la presente, "grano abrasivo" se refiere a una sola arenisca abrasiva, puntos de corte y materiales mixtos que comprenden una pluralidad de arenisca abrasiva y combinaciones de la misma. Cualquier unión utilizada para realizar herramientas abrasivas puede emplearse para unir la disposición del grano abrasivo al substrato de herramienta o molde. Por ejemplo, uniones metálicas adecuadas incluyen bronce, níquel, tungsteno, cobalto, hierro, cobre, plata y aleaciones y combinaciones de los mismos. Las uniones metálicas pueden estar en forma de un latón, capa galvanoplástica un compacto o matriz en polvo metálico sinterizado, una soldadura, o combinación de los mismos, junto con aditivos opcionales tales como infiltrantes secundarios, partículas rellenadoras duras y otros aditivos para mejorar el rendimiento o fabricación. Las uniones de resina u orgánicas adecuadas incluyen epoxi, fenol, poliimida y otros materiales, y combinaciones de materiales utilizados en la técnica de granos abrasivos revestidos y unidos para elaborar herramientas abrasivas. Los materiales de unión vitrificados, tal como mezclas precursoras de vidrio, vidrios porosos en polvo, polvos de cerámica y combinaciones de los mismos, pueden utilizarse en combinación con un material aglutinante adhesivo. Esta mezcla puede aplicarse como un revestimiento en un substrato de herramienta o imprimirse como una matriz de gotas en el substrato, por ejemplo, en la manera descrita en JP 99201524, cuyos contenidos se incorporan por referencia.

EJEMPLO 1 Una herramienta acondicionadora de almohadilla CMP con colocación de grano abrasivo de auto-desviación se fabrica al revestir primero un substrato de acero en forma de disco (placa redonda con 10.16 cm de diámetro; 0.76 en espesor) con una pasta de cobresoldadura. La pasta de cobresoldadura contiene un polvo de aleación metálica de llenador de latonado (LM Nicrobraz®, que se obtiene de Wall Colmonoy Corporation), y un aglutinante orgánico fugitivo, a base de agua (Vitta Braze-Gel binder, que se obtiene de Vitta Corporation) que consiste en 85% en peso de aglutinante y 5% en peso de tripropilenglicol. La pasta de cobresoldadura contiene 30% en volumen de aglutinante y 70% en volumen de polvo metálico. La pasta de cobresoldadura se reviste en el disco a un espesor uniforme de 0.020 cm, por medio de una hoja raspadora.

El grano abrasivo en diamante (malla 100/200, tamaño D151 , FEPA, diamante MBG 660 obtenido de GE Corporation, Worthington, Ohio) se tamiza a un diámetro promedio de 151/139 mieras. Se aplica un vacío a un brazo de recolección equipado con un molde de acero en forma de disco, de 10.16 cm que porta el patrón de disposición de auto-desviación ilustrado en la figura 4. El patrón está presente como una disposición de perforaciones que miden 40-50% menos que el diámetro promedio del grano abrasivo. El molde montado en el brazo de recolección se coloca sobre los granos de diamante, se aplica un vacío para adherir un grano de diamante en cada perforación, se cepillan los granos en exceso de la superficie del molde, dejando únicamente un diamante en cada perforación, y el molde que porta el diamante se coloca sobre el substrato de herramienta revestido con cobresoldadura. Se libera el vacío después de que cada diamante ha sido puesto en contacto con la superficie de la pasta de cobresoldadura mientras la pasta está aún húmeda, transfiriendo así la disposición del diamante en la pasta de cobresoldadura. La pasta temporalmente une la disposición de diamante, fijando los granos en su lugar para procesamiento adicional. La herramienta ensamblada entonces se seca a temperatura ambiente y se latona en un horno de vacío durante 30 minutos a una temperatura de alrededor de 980-1060°C, para unir permanentemente la disposición de diamante al substrato.

EJEMPLO 2 Una rueda de diamante (rueda tipo 1A1; diámetro de 100 mm, espesor de 20 mm con un agujero de 25 mm) para operaciones de esmerilado en basto oftálmico con una distribución pseudo-aleatoria de una sola capa de granos abrasivos de diamante de conformidad con el patrón de disposición de auto-desviación ilustrado en la figura 3 se fabrica de la siguiente forma. Uno de dos métodos se utiliza para la transferencia de la disposición en el sustrato de herramienta (pre-forma).

Método A Utilizando la impresión de la disposición de granos abrasivos de la figura 3, los orificios hasta 1.5 veces mayores en diámetro que el diámetro de grano promedio se elaboran en una cinta adhesiva (soluble en agua) mediante tecnología de fotoprotección y posteriormente la cinta se fija a la superficie de trabajo de una pre-forma de herramienta de acero inoxidable en forma de disco que ha sido revestida con un adhesivo (insoluble en agua) de manera que el adhesivo insoluble en agua se exponga mediante los orificios de la máscara. Los granos abrasivos de diamante (FEPA D251 ; tamaño de arenisca de malla60/70 US; diámetro promedio de 250 mieras; el diamante obtenido de GE Corporation, Worthington, Ohio) se colocan en los orificios de la cinta adhesiva y se adhieren por medio del revestimiento adhesivo insoluble en agua expuesto en la pre-forma. La cinta adhesiva entonces se elimina con agua de la preforma. El núcleo se monta en un eje de acero inoxidable y se pone en contacto eléctricamente. Después de desengrasar en forma catódica, el ensamble se sumerge en un baño electrolítico de galvanoplastia (un sulfato de níquel que contiene electrolito Watt). Una capa metálica se deposita electrolíticamente a un espesor promedio de 10-15% del diámetro de grano abrasivo fijo. El ensamble entonces se remueve del tanque, y en un segundo paso de galvanoplastia, se aplica un espesor de depósito de níquel total de 50-60% del tamaño de grano promedio. El ensamble se enjuaga, y la herramienta de galvanoplastia con una sola capa de distribución pseudo-aleatoria de grano abrasivo se remueve del eje de acero inoxidable.

Método B Los valores del conjunto de coordenadas ¡lustradas en la figura 3, se transfieren directamente en una preforma de herramienta en forma de disco en forma de una disposición de micro-gotas adhesivas. La preforma de herramienta se ubica en una tabla de posicionamiento equipada con un eje giratorio (equipo Microdrop, obtenido de Microdrop GmbH, Norderstedt, Alemania) que se designa para colocar precisamente las gotas adhesivas (un curado de UV, composición de acrilato modificada) mediante un sistema de microdosificación como se describe en EP1208945 A1. Cada gota adhesiva es menor en diámetro al diámetro promedio (250 mieras) del grano abrasivo de diamante. Después de colocar el centro del grano de diamante en cada gota del adhesivo y permitir que el adhesivo se endurezca y fije la disposición de grano a la pre-forma, la pre-forma de herramienta se monta en un eje de acero inoxidable y se pone en contacto eléctricamente. Después de desengrasar catódicamente, el ensamble se sumerge en un baño electrolítico de galvanoplastia (un sulfato de níquel que contiene electrolito Watt) y una capa metálica se deposita con un espesor promedio de 60% del diámetro de grano abrasivo fijo. El ensamble de herramienta entonces se remueve del tanque, se enjuaga, y una herramienta de galvanoplastia, con una sola capa de grano abrasivo colocada en la disposición que se muestra en la figura 3 se remueve del eje del acero inoxidable.

Claims (1)

1. NOVEDAD DE LA INVENCION REINVIDICACIQNES 1.- Un método para fabricar herramientas abrasivas que tienen una zona de exclusión seleccionada alrededor de cada grano abrasivo, que comprende los pasos de: (a) seleccionar un área plana bidimensional que tiene un tamaño y forma definidos; (b) seleccionar un tamaño arenisca de grano abrasivo deseado y concentración para el área plana; (c) generar aleatoriamente una serie de valores de coordenadas biodimensionales; (d) restringir cada par de valores de coordenadas aleatoriamente generados para coordinar los valores que difieren de cualquier par de valores de coordenadas adjuntos por un (k) valor mínimo; (e) generar una disposición de los valores de coordenadas aleatoriamente generados restringidos con suficientes pares, trazados como puntos en una gráfica, para producir la concentración de grano abrasivo deseado para el área plana bidimensional seleccionada y el tamaño de arenisca de grano abrasivo seleccionado; y (f) centrar un grano abrasivo en cada punto en la disposición. 2 - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque comprende el paso de unir la disposición de granos abrasivos con un material de unión abrasivo para asegurar un grano abrasivo en cada punto de la disposición. 3. - El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque comprende el paso de unir la disposición de granos abrasivos a un substrato para formar una herramienta abrasiva. 4. - El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque el substrato se selecciona del grupo que consiste en una pre-forma de herramienta rígida y un respaldo flexible y combinaciones de los mismos. 5. - El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque la pre-forma de herramienta rígida tiene una forma geométrica que tiene un eje de simetría giratoria. 6. - El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque la forma geométrica de la pre-forma de herramienta rígida se selecciona del grupo que consiste en disco, reborde, anillo, cilindro, y formas frustocónicas, y combinaciones de las mismas. 7. - El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque el respaldo flexible se selecciona del grupo que consiste en películas, láminas delgadas, telas, hojas no tejidas, mallas, tamices, hojas perforadas, materiales laminares y combinaciones de los mismos. 8. - El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque el respaldo flexible se convierte en una forma seleccionada del grupo que consiste en bandas, discos, hojas, almohadillas, rodillos y cintas. 9. - El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque comprende los pasos de: a) imprimir la disposición de los valores de coordenadas aleatoriamente generados restringidos, trazados como puntos en un gráfica, en un substrato de herramienta; y b) asegurar un grano abrasivo en cada punto de la disposición en el substrato de herramienta con un material de unión abrasivo. 10. - El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque comprende los pasos de: a) imprimir la disposición de los valores de coordenadas aleatoriamente generados, restringidos, trazados como puntos en una gráfica, en un molde; b) asegurar un grano de abrasivo en cada punto en la disposición en el molde para formar una disposición de grano abrasivo; c) transferir la disposición de grano abrasivo en un substrato de herramienta y d) adherir la disposición de grano i abrasivo al substrato de herramienta con un material de unión abrasivo. 11. - El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque comprende el paso de remover el molde del substrato de herramienta. 12. - El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque comprende el paso de unir el molde que porta la disposición de granos abrasivos en el substrato de herramienta para formar una herramienta abrasiva. 13. - El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque el material de unión abrasivo se selecciona del grupo que consiste en materiales adhesivos, materiales de latonado, materiales galvanoplásticos, materiales electromagnéticos, materiales electrostáticos, materiales vitrificados, materiales de unión de polvo metálico, materiales poliméricos y materiales de resina, y combinaciones de los mismos. 14. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque la disposición se define por un conjunto de coordenadas cartesianas (x, y). 15. - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la disposición se define por un conjunto de coordenadas polares (r, T). 16. - El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque la disposición se define además por un conjunto de coordenadas cartesianas (x, y). 17. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque el valor (k) mínimo excede el diámetro máximo del grano abrasivo. 18. - El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado además porque el valor (k) mínimo es al menos 1.5 veces el diámetro máximo del grano abrasivo. 19. - El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque comprende el paso de convertir la disposición de grano abrasivo de una estructura bidimensional a una estructura tridimensional al enrollar la disposición de grano abrasivo en un rodillo concéntrico. 20.- Un método para fabricar herramientas abrasivas que tienen una zona de exclusión seleccionada alrededor de cada grano abrasivo, que comprende los pasos de: (a) seleccionar un área plana bidimensional que tiene un tamaño y forma definidos; (b) seleccionar un tamaño de arenisca de grano abrasivo deseado y concentración para el área plana; (c) seleccionar una serie de pares de valores de coordenadas (x1f yi) de manera que los valores de coordenadas a lo largo de por lo menos un eje se restringa a una secuencia numérica en donde cada valor difiere del siguiente valor mediante una cantidad constante; (d) desacoplar cada par de valores de coordenadas seleccionados (x^ y^ para producir un conjunto de valores x seleccionados de un conjunto de valores y seleccionados; (e) seleccionar aleatoriamente de los conjuntos de los valores x y y una serie de pares de valores de coordenadas aleatorias (x, y), cada para tiene valores de coordenadas que difieren de los valores de coordenadas de cualquier par de valores de coordenadas adjuntas mediante un valor (k) mínimo; (f) generar una disposición de los pares de valores de coordenadas aleatoriamente seleccionados que tienen pares suficientes, trazados como puntos en una gráfica, para producir la concentración de grano abrasivo deseado para el área plana bidimensional seleccionada y el tamaño de arenisca de grano abrasivo seleccionado; y (g) centrar un grano abrasivo en cada punto en la disposición. 21. - El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque comprende el paso de unir la disposición de granos abrasivos con un material de unión abrasivo para asegurar un grano abrasivo en cada punto de la disposición. 22. - El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque comprende el paso de unir la disposición de granos abrasivos a un substrato para formar una herramienta abrasiva. 23. - El método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado además porque el substrato se selecciona del grupo que consiste en una pre-forma de herramienta rígida y un respaldo flexible y combinaciones de los mismos. 24. - El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado además porque la pre-forma de herramienta rígida tiene una forma geométrica que tiene un eje de simetría giratoria. 25. - El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado además porque la forma geométrica de la pre-forma de herramienta rígida se selecciona del grupo que consiste en un disco, reborde, anillo, cilindro y formas frustocónicas y combinaciones de las mismas. 26. - El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado además porque el respaldo flexible se selecciona del grupo que consiste en películas, láminas delgadas, telas, hojas no tejidas, mallas, tamices, hojas perforadas, materiales laminares y combinaciones de los mismos. 27. - El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado además porque el respaldo flexible se convierte en una forma seleccionada del grupo que consiste en bandas, discos, hojas, almohadillas, rodillos y cintas. 28. - El método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado además porque comprende los pasos de: a) imprimir la disposición de los valores de coordenadas aleatoriamente generados, restringidos, trazados como puntos en una gráfica, en un substrato de herramienta; y b) asegurar un grano abrasivo en cada punto de la disposición en el substrato de herramienta con un material de unión abrasivo. 29. - El método de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado además porque comprende los pasos de: a) imprimir la disposición de los valores de coordenadas aleatoriamente generados restringidos, trazados como puntos en una gráfica, en un molde; b) asegurar un grano abrasivo en cada punto de la disposición en el molde para formar una disposición de grano abrasivo; c) transferir la disposición de grano abrasivo en un substrato de herramienta; y d) adherir la disposición de grano abrasivo al substrato de herramienta con un material de unión abrasivo. 30. - El método de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado además porque comprende el paso de remover el molde del substrato de herramienta. 31. - El método de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado además porque comprende el paso de unir el molde que porta la disposición de los granos abrasivos en el substrato de herramienta para formar una herramienta abrasiva. 32. - El método de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado además porque el material de unión abrasivo se selecciona del grupo que consiste en materiales adhesivos, materiales de latonado, materiales galvanoplásticos, materiales electromagnéticos, materiales electrostáticos, materiales vitrificados, materiales de unión de polvo metálico, materiales poliméricos y materiales de resina, y combinaciones de los mismos. 33. - El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque la disposición se define por un conjunto de coordenadas cartesianas (x, y). 34- El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque la disposición se define por un conjunto de coordenadas polares (r, T). 35 - El método de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado además porque la disposición se define además por un conjunto de coordenadas cartesianas (x, y). 36.- El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque el valor (k) mínimo excede el diámetro máximo del grano abrasivo. 37. - El método de conformidad con la reivindicación 36, caracterizado además porque el valor (k) mínimo es al menos 1.5 veces el diámetro máximo del grano abrasivo. 38. - El método de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado además porque comprende el paso de convertir la disposición de grano abrasivo de una estructura bidimensional a una estructura tridimensional al enrollar la disposición de grano abrasivo en un rodillo concéntrico. 39. - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el grano abrasivo se selecciona del grupo que consiste en un sólo grano abrasivo, puntos de corte y materiales mixtos que comprenden una pluralidad de granos abrasivos y combinaciones de los mismos. 40. - El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque el grano abrasivo se selecciona del grupo que consiste en un sólo grano abrasivo, puntos de corte y materiales mixtos que comprenden una pluralidad de granos abrasivos, y combinaciones de los mismos. 41. - Una herramienta abrasiva que comprende granos abrasivos, unión y un substrato, los granos abrasivos tienen un diámetro máximo seleccionado y una escala del tamaño seleccionada, y los granos abrasivos se adhieren en una sola capa al substrato mediante la unión, caracterizada porque: a) los granos abrasivos se orientan en la disposición de conformidad con un patrón no uniforme con una zona de exclusión alrededor de cada grano abrasivo, y b) cada zona de exclusión tiene un radio mínimo que excede el radio máximo del grano abrasivo deseado. 42. - La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 41 , caracterizada además porque cada grano abrasivo se ubica en un punto en la disposición que se ha definido al restringir una serie de puntos aleatoriamente seleccionada en un plano bidimensional de manera que cada punto se separe de cada punto por un valor (k) mínimo que es al menos 1.5 veces el diámetro máximo del grano abrasivo. 43. - La herramienta abrasiva de conformidad con la reivindicación 41 , caracterizada además porque cada grano abrasivo se ubica en un punto en la disposición que se ha definido por: a) restringir una serie de pares de valores de coordenadas (x-i, y-?) de manera que los valores de coordenada a lo largo de por lo menos un eje se restrinjan a una secuencia numérica en donde cada valor difiere del siguiente valor por una cantidad constante; b) desacoplar cada par de valores de coordenadas seccionadas (x-i, y-?) para producir un conjunto de valores x seleccionados y un conjunto de valores y seleccionados; c) seleccionar aleatoriamente de los conjuntos de valores x y y una serie de pares de valores de coordenadas aleatorias (x, y), cada par teniendo valores de coordenada que difieren de valores de coordenadas de cualquier par de valores de coordenadas adjunto por un valor (k) mínimo; y d) generar una disposición de los pares de valor de coordenadas aleatoriamente seleccionados que tiene pares suficientes, trazados como puntos en una gráfica, para producir la zona de exclusión alrededor de cada grano abrasivo. 44. - El método de conformidad con la reivindicación 41 , caracterizado además porque el substrato se selecciona del grupo que consiste en una pre-forma de herramienta rígida y un respaldo flexible y combinaciones de los mismos. 45. - El método de conformidad con la reivindicación 44, caracterizado además porque la pre-forma de herramienta rígida tiene una forma geométrica que tiene un eje de simétrica giratoria. 46. - El método de conformidad con la reivindicación 45, caracterizado además porque la forma geométrica de la pre-forma de herramienta rígida se selecciona del grupo que consiste en un disco, reborde, anillo, cilindro y formas frustocónicas y combinaciones de los mismos. 47. - El método de conformidad con la reivindicación 44, caracterizado además porque el respaldo flexible se selecciona del grupo que consiste en películas, láminas delgadas, telas, hojas no tejidas, mallas, tamices, hojas perforadas, materiales laminados y combinaciones de los mismos. 48. - El método de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado además porque el respaldo flexible se convierte en una forma seleccionada del grupo que consiste en bandas, discos, hojas, almohadillas, rodillos y cintas. 49. - El método de conformidad con la reivindicación 41, caracterizado además porque la unión se selecciona del grupo que consiste en materiales adhesivos, materiales de latonado, materiales galvanoplásticos, materiales electromagnéticos, materiales electrostáticos, materiales vitrificados, materiales de unión de polvo metálico, materiales poliméricos y materiales de resina, y combinaciones de los mismos. 50. - El método de conformidad con la reivindicación 42, caracterizado además porque comprende el paso de convertir la disposición de grano abrasivo de una estructura bidimensional a una estructura tridimensional al enrollar el dispositivo de grano abrasivo en un rodillo concéntrico. 51. - El método de conformidad con la reivindicación 41 , caracterizado además porque el grano abrasivo se selecciona del grupo que consiste en un solo grano abrasivo, puntos de corte y materiales mixtos que comprenden una pluralidad de granos abrasivos, y combinaciones de los mismos.