Estudio del reperfilado y reavivado de muelas de diamante con aglomerante tipo resina mediante sic y tantalio

Abstract

Este trabajo tiene como objetivo estudiar el comportamiento de una muela de diamante con aglomerante tipo resina sometida a un proceso de reperfilado y reavivado con diferente tipo de herramientas. Como se detalla más adelante la fase experimental se centra en el reperfilado, mientras que la parte teórica detalla tanto el reperfilado como el reavivado. Para la fase experimental del trabajo se realizan distintos ensayos en una rectificadora Danobat FG-600-S. Se trata de una máquina para el rectificado cilíndrico fabricada por DanobatGroup y dispuesta en la Universidad del País Vasco, concretamente en la Escuela de Ingeniería de Bilbao. Al comienzo del trabajo se realiza una revisión del estado actual de los métodos para el diamantado de muelas de diamante. Después de un estudio de las alternativas, se elige el método que se emplea para el trabajo. A continuación, se detalla en profundidad el proceso, tanto la fase de reperfilado como la del reavivado. Tras ello se procede a la fase experimental del trabajo. En primer lugar, se diseña y fabrica un banco de ensayos que permite llevar a cabo los ensayos experimentales. Una vez se pone a punto el montaje se realizan ensayos de reperfilado con diferentes herramientas y condiciones. En los ensayos se emplean dos tipos de herramientas diferentes; herramientas rotativas de SiC de diferentes durezas y una herramienta estática de Tantalio. Además, con cada herramienta se ensayan dos tipos de condiciones de reperfilado diferentes. Para estudiar el comportamiento de la muela durante el proceso, se analiza la superficie durante la realización de los ensayos. Para ello, por un lado se establece una metodología de evaluación de superficie y por otro lado se desarrolla una herramienta mediante el software Spyder y lenguaje Python. La herramienta consta de tres módulos que permiten estudiar la concentración de granos, el número de salto de grano y realizar un seguimiento a los granos concretos deseados. Además de la evaluación de la superficie de la muela abrasiva, otro aspecto que se analiza en cada bloque de ensayos es la desviación del perfil de la muela. Para ello, se establece una metodología sencilla para el análisis de la geometría de la muela de diamante basada en la obtención del negativo de la muela en un bloque de grafito y su posterior medición utilizando un microscopio óptico. De los resultados experimentales se obtiene que un proceso completo de diamantado se consigue combinando el diamantado con moleta de SiC, para la eliminación de la capa desgastada de la muela de diamante, correspondiente al reperfilado paso 1 y posteriormente el diamantado con el stick de Tantalio tanto para recuperar la geometría de la muela como para obtener las condiciones de corte adecuadas en la superficie de la muela. Este resultado es de gran interés industrial tanto para fabricantes como para usuarios de muelas de diamante con aglomerante resina y sus correspondientes diamantadores. Además, cabe destacar la versatilidad de aplicación del software y metodología desarrollados a diferentes tipos de muelas abrasivas.

Lan honek, diamantezko eta erretxina aglutinantezko artezketa-errotarri batek, erreminta ezberdinekin egindako birprofilazio eta berpiztu prozesuen aurrean duen portaera aztertzea da. Aurrerago zehaztuko den moduan, fase experimentala birprofilazio prosezuan zentratuko da. Horretarako, entsegu ezberdinak abian jarriko dira Danobat FG-600-S artezketa makinan. Honek DanobatGroup fabrikatutako artezketa zilindrikorako makina da eta Euskal Herriko Unibertsitatean dagoena, hain zuzen, Bilboko Ingenieritza Eskolan. Hala ere, fase teorikoa bi prosezuak aztertzen ditu. Lanaren hasieran, diamantezko artezketa-errotarrien diamantatzeko prozesuen oraingo egoerari buruzko azterlana egiten da. Orduan, ebatzien azterlana baten ostean, lanean erabiliko den metodoa aukeratzen da. Ondoren, aukeratutako prozesuan sakontzen da, birprofilazio fasean nahiz berpitu fasean. Behin hau eginda, fase experimentalarekin hasten da. Fase honetan entsegu ezberdinak burutzen dira. Hala ere, entseguekin hasi aurretik hauek burutzea posible egiten duen muntake espezifiko bat egiten da. Behin muntaketa doituta dagoenean egiten dira entseguak erreminta eta baldintza ezberdinekin. Entseguetan bi erreminta mota ezberdinak erabiltzen dira; alde batetik, SiC-ko erreminta birakariak eta bestetik, Tantaliozko erreminta estatikoa. Horretaz aparte, erraminta mota bakoitzarekin bi prozesuaren baldintza ezberdinak erabiltzen dira. Lanaren helburua bete ahal izateko, artezketa-errotarriaren portaera analizatzea, haren gainazala aztertzen da entseguak burutzen diren bitartean. Horretarako, alde batetik gainazala ebaluatzeko metodología garatzen da eta beste aldetik tresna bat garatzen da Spyder softwarekin eta Python lenguaian. Tresna honek hiru moduluz ostata dago eta hainbat parametro aztertzea posible egiten du. Modulu batek aleen kontzentrazioa estimatzen du, beste batek zenbat ale salto egin duten kuantifikatzen du eta geratzen dena, ale zehatz batzuen jarraipena egitea aukera ematen du. Gainazal ebaluaketaz aparte, aztertzen den beste aldagaia artezketa-errotarriaren perfilaren desbiaketa da. Horretarako, geometriaren analisirako metodologia erraz bat ezartzen da. Metodologia honek artezketa-errotarriaren perfil negatiboa grafitozko bloke batean lortzean datza. Ondoren, bloke hau mikroskopio optiko batekin ebaluatzen da. Behin emaitza experimentalak aztertzean, ikusten da nola erabateko diamantadoa lortu daitekela SiC-ko moleten bidezko eta ondoren tantaliozko stick bidezko diamantadoen konbinazioarekin. Alde batetik, SiC moleten bidezko diamatadoarekin harri urratzailearen higaturiko geruza kentzeaz arduratzen da, birprofilazioaren lehengo pausua izango zena. Beste aldetik, Tantaliozko diamantadoarekin, harriaren profila berreskuratzea posible da eta aldi berean, ebaketarako gainalazaren baldintza optimoak lortzen dira. Emaitz hau industri interes altukoa da diamantezko-errotarrien fabrikatzaile eta erabiltzaileentzako. Hortaz aparte, aipagarria da metodologia eta softwarearen aplikazioaren moldakortasuna beste artezketa harriekin erabiltzeko.

This work aims to study the behaviour of a resin-bond diamond wheel in the process of truing and conditioning with different type of tools. As discussed later, the experimental part of the work is mainly focused on the process of truing while the theoretical part involves the two processes. For the experimental part different test are held in the grinding machine Danobat FG-600-S. It is a cylindrical grinding machine, manufactured by DanobatGroup for the University of the Basque Country. The first step of this work consist on a wide revision of the different processes for dressing diamond wheels. Then a study of the alternatives is carried out and the method used in this work is chosen. Next, this method is deeply detailed, both truing and conditioning. Once this is done, the experimental part is carried out which contains different test. Before the tests, as part of the work, a specific assembly must be done in order to be possible to carry out the designed tests. Once the assembly is ready test with different tools and conditions are done. Two types of tools are used in the test; SiC from roller and a stationary tool composed of tantalum. Besides, two different conditions are used for each tool. Aiming to study the behaviour of the wheel during the process, its surface is continuously analysed and an evaluation methodology is developed. For this purpose, on the one side a methodology is established for analysing the surface of the wheels and a tool is developed by the software Spyder and Python language. This tool contains three units. One unit is used for estimating the concentration of diamond grain on the surface, other unit can quantify the number of grain pull-out, and the last unit enables the monitoring of certain grains during the process. Apart from the surface of the wheel, the loss of the wheel’s profile is also estimate in each test block. For this purpose, a simple methodology is established which consists on the obtaining of the negative profile of the wheel with a graphite block. Then, this block is measured with an optical microscope. Finally, the experimental tests showed that a complete dressing process can be achieved by a combination of both dressing process with SiC wheels and Tantalum stick. The dressing process with SiC wheels causes the elimination of the worn surface of the wheel, related with the first step of truing. The dressing process with Tantalum stick, improves the profile of the wheel and gives the wheel its cutting ability by altering its surface topography. This result is of industrial interest for diamond resin bond manufacturers and users. Besides, the versatility of application of the developed software and methodology to different types of abrasive wheel should be highlighted.