ES2235688T3 - Rectificador externo y metodo para fabricar y utilizar el mismo. - Google Patents

Abstract

Un aparato para uso en el rectificado de la superficie cilíndrica externa de una pieza de trabajo, que comprende un miembro metálico anular y alargado (20), que tiene porciones de extremo opuestas, superficies interior y exterior (24, 22) y una vía de paso que se extiende a su través, de extremo a extremo, de tal manera que la superficie interna (24) de dicho miembro anular (20) tiene una capa de un material abrasivo (26) que se extiende substancialmente en toda la longitud de la misma, así como una ranura (21), formada a través de una porción lateral de dicho miembro anular (20) y que se extiende en toda la longitud del mismo con el fin de facilitar la expansión y contracción de éste de manera que se ajuste radialmente al diámetro de la superficie interior (24) de dicho miembro anular (20), caracterizado por que dicho material abrasivo (26) está en contacto directo con la superficie interior (24) de dicho miembro metálico anular (20).

Description

Rectificador externo y método para fabricar y utilizar el mismo.

La presente invención se refiere a un aparato para uso en el rectificado, de conformidad con el preámbulo de la reivindicación 1. Un ejemplo de tal aparato se describe en el documento US 5.564.972 A. La invención se refiere también a un método para fabricar este tipo de aparato.

Antecedentes de la invención

Durante mucho tiempo ha existido la necesidad de tener la posibilidad de rectificar de forma precisa superficies externas de miembros cilíndricos de una manera que produzca una superficie extremadamente precisa de un tamaño o diámetro predeterminado, y hacerlo, preferiblemente, mediante una operación de una única carrera o pasada del miembro de rectificado que gira con respecto a la pieza de trabajo. Se han logrado dispositivos para llevar esto a cabo, en virtud de dispositivos de rectificado interno que incluyen el dispositivo de rectificado interno que se describe en el documento US 4.253.279 A. La Patente de Althen se ha asignado al Asignatario de este mismo Solicitante y comprende algunas técnicas similares para llevar a efecto operaciones de rectificado extremadamente precisas, si bien en superficies de ánima o cavidad interior en lugar de en superficies cilíndricas externas.

En el pasado, el acabado exterior de una pieza de trabajo se ha venido llevando a cabo, previamente, mediante esmerilado o torneado, o por medio del uso de una herramienta manual de labrado exterior. Más recientemente, el documento US 5.564.972 A, al igual que el documento US 5.846.126 A, describe una herramienta de acabado de diámetro exterior para el acabado de tolerancia baja o estrecha de las superficies exteriores de piezas de trabajo generalmente cilíndricas, tales como barras de pistón. Este aparato de Marvin et al. incluye una semienvuelta metálica exterior, una capa abrasiva interior y una capa de material epoxídico o resina, situada entre ellas, de tal manera que la capa abrasiva interior se encuentra situada sobre la superficie interior de la capa de material epoxídico o resina. El método de conformación de la herramienta de Marvin et al. incluye la electro-conformación de la capa abrasiva en torno a la superficie exterior de un miembro de barra que incluye una porción cilíndrica central, así como una porción divergente o que se ensancha gradualmente hacia fuera. Una vez que se ha formado la capa abrasiva sobre la superficie exterior de la barra, la barra se inserta dentro de la semienvuelta metálica de tal manera que se mantiene un espacio anular entre la superficie interior de la semienvuelta metálica y la capa abrasiva formada sobre la superficie exterior de la barra. El espacio se llena entonces con un material epoxídico o de resina y, después de su solidificación o curado, la capa de material epoxídico o de resina asegura la barra revestida de abrasivo en el interior de la semienvuelta metálica formando una estructura compuesta consistente en la semienvuelta metálica, la capa de material epoxídico o resina, la capa abrasiva y la barra. Se retira a continuación la barra mediante la inmersión de la estructura compuesta en una solución cáustica que disuelve la barra, o bien retirando la barra mediante su supresión por esmerilado. La eliminación de la barra da lugar a que la capa abrasiva quede fijada a la semienvuelta metálica únicamente por la capa de material epoxídico o resina.

El documento DE 37 12 101 A describe una herramienta de rectificado que comprende una parte de soporte metálico y una parte de trabajo, de tal manera que la parte de trabajo tiene una matriz en la que están embebidos los abrasivos.

En consecuencia, es el objeto de principio o fundamental de la invención proporcionar un dispositivo de rectificado para el rectificado de superficies externas que evite el sobrecalentamiento, al disponer de medios mejorados para disipar el calor generado en el curso del rectificado.

Otro objeto consiste en disponer de la posibilidad de rectificar más superficies externas en un periodo de tiempo dado.

Otro objeto es proporcionar unos medios mejores y más eficientes para disipar el calor producido durante el rectificado de superficies externas.

Otro objeto consiste en preconizar un nuevo método para fabricar una herramienta de rectificado externo que comprende electro-depositar materiales abrasivos sobre las superficies internas de los miembros de rectificado metálicos.

Estos objetos se alcanzan por medio de un aparato que comprende las características de la reivindicación 1. Realizaciones preferidas del aparato se reivindican en las reivindicaciones 2 a 10.

Los objetos se logran adicionalmente en virtud de un método que comprende las etapas de la reivindicación 10. Tipos preferidos de este método se reivindican en las reivindicaciones 11 a 14.

Una de las ventajas principales de la presente construcción o estructura frente a las estructuras conocidas de la técnica anterior, incluyendo el dispositivo que se describe en el documento US 5.564.972 A, de Marvin et al., es el hecho de que, en la presente construcción, la capa abrasiva, que es, de preferencia, una capa súper-abrasiva, se fija a la superficie interior de un miembro metálico preferiblemente por medio de un procedimiento de depósito o recubrimiento metálico. Esto significa que, con la presente construcción, existe un mejor soporte del miembro abrasivo. Ello es importante cuando se utilizan materiales súper-abrasivos, ya que significa que la herramienta puede ser utilizada para rectificar muchas más superficies sin ser reemplazada, y puede ser ajustada, dentro de unos límites, de manera que se mantenga un cierto diámetro de las partes que son rectificadas y se compense, al mismo tiempo, el desgaste de la capa abrasiva. La presente construcción también resulta ventajosa por cuanto que es posible variar el espesor de la capa del material abrasivo de una manera relativamente sencilla, conforme ésta es aplicada a la superficie interior del miembro de rectificado. Esto es importante en muchas aplicaciones debido a que la primera porción de la superficie de rectificado tiene, preferiblemente, una inclinación de mayor pendiente que las otras porciones y a que puede existir más de una porción inclinada en el extremo por el que entra el miembro de rectificado. En dicha construcción, la mayor parte de la abrasión tendrá lugar en la primera porción que entra en acoplamiento con la superficie de trabajo, y se producirá un menor grado de abrasión, y también un efecto de pulido, por parte de las porciones de menor inclinación y/o cilíndricas del miembro de rectificado.

En el dispositivo de Marvin et al., "un material de substrato 20, preferiblemente epoxídico, asegura la superficie interna de la capa abrasiva 22 en el interior de la semienvuelta 16". Véase la columna 4, líneas 16-18. Como resultado de ello, la capa abrasiva de Marvin et al., que también puede ser una capa súper-abrasiva, se encuentra situada sobre una capa de material epoxídico o resina que, por su propia naturaleza, se ve sometida relativamente en mayor grado a cambios y no proporciona las mismas características de disipación del calor y de soporte para la capa abrasiva que se proporcionan cuando la capa abrasiva se deposita directamente sobre un miembro metálico, tal como un miembro confeccionado de níquel, hierro, cobre, cromo y/o diversas otras aleaciones. La presente construcción de herramienta de rectificado externo proporciona, por lo tanto, una herramienta más duradera y de vida útil más larga, que incluye medios mejorados tanto para soportar la capa abrasiva sobre la superficie interna de la herramienta, como para disipar el calor generado durante un procedimiento de rectificado, todo lo cual incrementa la precisión y la consistencia del rectificado de las superficies de piezas de trabajo cilíndricas dentro de tolerancias muy pequeñas.

La presente invención preconiza un aparato que tiene las características de la reivindicación 1, así como un método de fabricación que tiene las características de la reivindicación 10.

En la realización preferida, se forman materiales súper-abrasivos tales como partículas de diamante o partículas de nitruro de boro en sistema cúbico, integralmente con la superficie anular interior del miembro de rectificado, tal como por medio de un procedimiento de electro-depósito o electro-conformación. Se describen aquí algunos métodos para formar la capa abrasiva adyacente a la periferia o contorno interior del miembro de rectificado. Con independencia de los métodos utilizados, es importante para la presente invención que la capa abrasiva sea aplicada directamente a la superficie metálica del miembro de rectificado, o se forme integralmente con la misma, puesto que esto proporciona unos medios eficaces para que el calor generado en el curso de una operación de rectificado escape o se disipe a través del material metálico que forma el miembro de rectificado y también a través de los medios de soporte que están asociados al mismo.

También de manera importante, es de especial importancia para el presente miembro de rectificado la forma de la superficie anular interior sobre la que se forma o se fija de otra manera el material abrasivo. A este respecto, la porción de abertura de entrada de la superficie interna del miembro de rectificado puede incluir una o más porciones inclinadas o en estrechamiento gradual, seguidas de una porción substancialmente cilíndrica que controlará el diámetro final de la superficie cilíndrica de la pieza de trabajo que está siendo rectificada. La porción de abertura de entrada en estrechamiento gradual puede incluir una primera porción inclinada con una pendiente relativamente pronunciada, seguida de una o más porciones menos inclinadas o de una porción substancialmente recta o cilíndrica, de tal manera que la porción abrasiva inclinada con la pendiente más pronunciada proporciona una acción de corte más agresiva y una mayor eliminación de material bruto o de partida, en comparación con las porciones abrasivas menos inclinadas o con la porción recta o cilíndrica, que sirven para acabar y pulir la superficie cilíndrica exterior de la pieza de trabajo. A medida que la pieza de trabajo es suministrada a través del miembro de rectificado una o más veces, la porción de diámetro interior más pequeño del miembro de rectificado experimentará una presión menor y será capaz de terminar y dotar de unas dimensiones más precisas a la superficie de la pieza de trabajo. Se constata y anticipa que es posible utilizar diversas combinaciones de tramos o secciones inclinadas y rectas en combinación con la presente invención, incluyendo la incorporación de una inclinación inversa en la porción de extremo de la abertura de salida de la superficie interior del miembro de rectificado.

Cada una de las diversas realizaciones del presente miembro de rectificado incluye, de la misma manera, una ranura o acanaladura estrecha, rectilínea o de otra forma, la cual se extiende a lo largo de toda la longitud del miembro de rectificado, en uno de las caras del mismo, con el fin de permitir que dicho miembro se expanda y contraiga cuando se acoplan con él medios para cambiar el diámetro interior del miembro de rectificado. Esta facultad es importante por razón de que permite a un usuario expandir o contraer el diámetro de rectificado interior de la herramienta, si bien dentro de intervalos relativamente estrechos, tanto para compensar el desgaste del material abrasivo a lo largo de la vida útil del miembro de rectificado como para modificar ligeramente el diámetro del rectificado del miembro que se ha de rectificar, en un intervalo de diámetros de superficie mucho más amplio que lo que ha sido posible hasta el presente con el uso de los dispositivos de rectificado externo de la técnica anterior.

La realización preferida del presente miembro de rectificado se confecciona con el uso de un mandril sobre el que se forma el miembro anular abrasivo de rectificado. En el método de fabricación preferido, se forman una o más capas de material abrasivo sobre el mandril de conformación utilizando un procedimiento de electro-depósito, y se forman, a continuación, capas sucesivas de metal no abrasivo, tal como níquel, hierro, cobre, cromo y/o diversas aleaciones, directamente sobre la capa abrasiva hasta alcanzar un diámetro exterior deseado, con el uso del mismo procedimiento de electro-depósito. Con el mandril en su lugar, se esmerila o mecaniza entonces de otra manera el diámetro exterior del miembro de rectificado hasta que alcanza el diámetro exterior de acabo adecuado y pueden llevarse a cabo de la misma manera otros procedimientos de mecanizado. Una vez que el mandril de conformación ha sido retirado del miembro de rectificado formado en torno a él, pueden llevarse a cabo operaciones ulteriores adicionales en el miembro de rectificado, que incluyen mecanizar o cortar de otro modo la ranura o acanaladura de expansión / contracción en toda su longitud, a través de una porción lateral del mismo.

Si bien el mandril de conformación está fabricado típicamente de un acero inoxidable o de otro material metálico, puede, de la misma forma, conformarse a partir de una cera, un plástico o algún otro material deformable que pueda retirarse posteriormente, una vez que el miembro de rectificado se haya formado a su alrededor, tal como mediante la destrucción del mandril de conformación no permanente a través de un procedimiento de calentamiento o fusión, o mediante algún otro método, tal como un procedimiento de destrucción química. El mandril de conformación puede también adoptar muchas formas y tamaños diferentes, de tal manera que la forma y características de la superficie exterior del mandril determinan el tamaño y la forma de la superficie anular interior del miembro de rectificado, tal como las diversas inclinaciones de las aberturas de entrada y de salida que se han expuesto en lo anterior. Asimismo, el mandril de conformación puede dotarse adecuadamente de una máscara o plantilla con el propósito de formar acanaladuras helicoidales en la superficie interior del miembro de rectificado, a fin de conducir aceite de rectificado u otro refrigerante a su través durante una operación de rectificado.

Estos y otros objetos y ventajas de la presente invención se pondrán de manifiesto para los expertos de la técnica tras la consideración de la siguiente descripción detallada, que describe varias realizaciones de la construcción y del funcionamiento de herramientas que se utilizan para rectificar superficies cilíndricas externas.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es una vista en alzado lateral de un miembro de rectificado que se utiliza para rectificar superficies cilíndricas externas de piezas de trabajo construidas de acuerdo con las enseñanzas de la presente invención;

la Figura 2 es una vista desde el extremo de la derecha del miembro de rectificado que se muestra en la Figura 1;

la Figura 3 es una vista desde el extremo izquierdo del miembro de rectificado que se muestra en la Figura 1;

la Figura 4 es una vista en corte transversal tomado a lo largo de la línea 4-4 de la Figura 3;

la Figura 4A es una vista en corte transversal, fragmentaria y aumentada, de la superficie interior del presente miembro de rectificado, la cual muestra una realización de dicha superficie con porciones inclinadas o en estrechamiento gradual asociadas;

la Figura 4B es una vista en corte transversal, fragmentaria y aumentada, similar a la Figura 4A pero que muestra otra realización de la superficie interna del presente miembro de rectificado;

la Figura 5 es una vista en alzado frontal de un aplique de montaje que puede ser utilizado para soportar el presente miembro de rectificado que se muestra en las Figuras 1-4 en una posición de rectificado horizontal;

la Figura 6 es una vista lateral izquierda del aplique de montaje que se muestra en la Figura 5;

la Figura 7 es una vista en perspectiva de un mandril de conformación que se utiliza tanto para formar el miembro de rectificado como para depositar el material abrasivo sobre la superficie interna del mismo;

la Figura 8 es una vista en alzado lateral del miembro de rectificado que se muestra en las Figuras 1-4, formado sobre el mandril de conformación de la Figura 7;

la Figura 9 es una vista desde el extremo derecho de la combinación del miembro de rectificado y el mandril de conformación que se muestra en la Figura 8;

la Figura 10 es una vista en corte transversal tomado a lo largo de la línea 10-10 de la Figura 9;

la Figura 11 es una vista en alzado lateral y parcialmente aumentada de la capa abrasiva asociada con la superficie interior del presente miembro de rectificado, la cual muestra la matriz de ligadura o unión entre dos partículas abrasivas adyacentes, una vez completado el procedimiento de electro-depósito;

la Figura 12 es similar a la Figura 11 y muestra la supresión de una parte de la matriz de unión entre partículas abrasivas adyacentes, a fin de favorecer una acción de corte más agresiva;

la Figura 13 es una vista en perspectiva de otra realización de un miembro de rectificado externo, construido de acuerdo con las enseñanzas de la presente invención;

la Figura 13A es una vista en perspectiva de un mandril de conformación que puede utilizarse para formar el miembro de rectificado que se ilustra en la Figura 13;

la Figura 14 es una vista en alzado lateral y en corte transversal parcial de un conjunto de aplique destinado a soportar el presente miembro de rectificado en una posición de rectificado vertical;

la Figura 15 es una vista en planta inferior del conjunto de aplique de la Figura 14; y

la Figura 16 es una vista en alzado frontal de una máquina típica para el dimensionado de ánimas de múltiples husillos en la que pueden montarse los presentes miembros de rectificado externo.

Breve descripción de las realizaciones preferidas

Haciendo referencia a los dibujos y, más particularmente, por las referencias numéricas en las que los mismos números se refieren a partes análogas, la referencia numérica 20 de la Figura 1 identifica un miembro de rectificado o elemento de manguito construido de acuerdo con las enseñanzas de la presente invención, de tal manera que dicho miembro de rectificado 20 se emplea para rectificar las superficies cilíndricas externas de las piezas de trabajo. El dispositivo 20 es un miembro metálico anular o tubular alargado que tiene una superficie cilíndrica externa 22 y una superficie cilíndrica interna 24. La superficie interna 24 se reviste por depósito con una o más capas de una sustancia abrasiva 26, y la superficie abrasiva se extiende substancialmente por completo alrededor del contorno interior del miembro 20, como se muestra mejor en la Figura 2. (En su uso a lo largo de esta descripción, se pretende que el término "capa abrasiva" signifique una o más capas de un gránulo abrasivo o de otro material abrasivo, que se deposita o forma de otra manera sobre una superficie concreta.) El miembro 20 incluye también al menos un, y, en la realización que se muestra en la Figura 1, tres orificios ciegos 30, alineados axialmente y situados en posiciones predeterminadas, tal como se muestra en las Figuras 1 y 4. Los orificios ciegos 30 se utilizan para colocar adecuadamente y sujetar el miembro de rectificado 20 dentro de un aplique de montaje adecuado, tal como se explicará más adelante. El miembro 20 incluye también una abertura o ranura 32 que se extiende axialmente, la cual discurre a lo largo del mismo. El propósito de la abertura 32 consiste en permitir que el miembro 20 sea expandido o contraído en una pequeña cantidad, como se explicará de la misma manera más adelante, con el fin de ajustar el diámetro de rectificado del miembro 20 y compensar el desgaste de la capa abrasiva 26. En el caso de que se utilice como capa abrasiva 26 un material súper-abrasivo, tal como un nitruro de boro cristalizado en el sistema cúbico o una capa de partículas de diamante, el diámetro de la superficie de rectificado será susceptible de ser modificado en una cierta cantidad con el fin de compensar el desgaste de la capa abrasiva y permitir que pueda utilizarse la misma herramienta para rectificar muchas más superficies que las que serían posibles de otra manera. La forma como se modifica el diámetro del presente miembro de rectificado 20 se describirá con mayor detalle más adelante. Como se muestra mejor en las Figuras 1-4, los orificios ciegos 30 se encuentran situados en posición directamente opuesta a la abertura 32.

De especial importancia para la presente invención es la forma de la superficie interior anular 24 sobre la que se forma o fija el material abrasivo. En la forma preferida de la invención, la superficie interior 24 (Figura 4) se muestra provista de una porción de extremo 34 de abertura de entrada inclinada con una pendiente relativamente acusada, así como de una porción menos inclinada o cilíndrica 36. Esto significa que, cuando una pieza de trabajo que presenta una superficie cilíndrica que se ha de rectificar se desplaza axialmente introduciéndose y haciéndose pasar a través del miembro 20, al tiempo que uno de los miembros está girando con respecto al otro, la velocidad o intensidad de rectificado y la presión de rectificado serán las mayores cuando la superficie que se está rectificando se desplaza y entra en contacto con la porción de superficie abrasiva 34 inclinada con la mayor pendiente. A continuación, la pieza de trabajo se encontrará con la segunda porción 36 inclinada con una pendiente menor o cilíndrica, perteneciente a la superficie interior 24, a fin de terminar y pulir la superficie de la pieza de trabajo. Esto se realiza desplazando la pieza de trabajo a través del miembro de rectificado 20 una o más veces. Lo importante es que el diámetro final del ánima 24, que es la porción de diámetro mínimo, controlará el diámetro final de la superficie cilíndrica de la pieza de trabajo que está siendo rectificada. Ello también significa que la porción de diámetro más pequeño de la rectificadora se verá sometida a una presión menor y será capaz de acabar y dotar de dimensiones más precisas la superficie de la pieza de trabajo.

Las Figuras 4A y 4B se han proporcionado para ilustrar varias disposiciones de estrechamiento gradual o inclinación que pueden ser incorporadas a la forma de la superficie anular interior 24 del miembro de rectificado 20. Por ejemplo, la Figura 4A muestra la superficie interna 24 del miembro de rectificado 20, provista de dos porciones de abertura de entrada 34A y 34B en pendiente o inclinadas, así como una de una porción de cola o trasera 36 que es substancialmente cilíndrica, de tal modo que dicha porción 36 determina el diámetro de la pieza de trabajo final. Puede proporcionarse, si se desea, una porción de cola opcional 37 inclinada inversamente. La Figura 4B, por otra parte, es similar a la Figura 4A pero muestra una construcción o estructura de superficie interna en la que existe una única porción 34C inclinada con una pendiente relativamente acentuada al comienzo de la superficie de rectificado 24, así como otra porción 36 que se extiende desde la porción inclinada 34C de la abertura de entrada hasta una porción opuesta e inclinada inversamente 37, situada en el extremo opuesto del miembro de rectificado, de tal manera que la porción de superficie interna 36 de nuevo es substancialmente cilíndrica y determina el diámetro final de la pieza de trabajo.

Las Figuras 5 y 6 muestran un conjunto de aplique 38 en el que puede montarse el presente miembro de rectificado 20. El conjunto de aplique 38 incluye un miembro 40 que tiene un espesor (Figura 6) que se aproxima a la longitud del miembro de rectificado 20. El miembro de montaje 40 es sustancialmente cilíndrico y está provisto de una pluralidad de vías de paso o aberturas redondas 42 que están separadas circunferencialmente en torno al miembro 40, como se aprecia mejor en la Figura 5. Los diámetros de las vías de paso 42 pueden modificarse como se muestra, con el fin de igualar o equilibrar la fuerza de soporte ejercida sobre el miembro de rectificado. Cada una de las vías de paso 42 tiene un paso lateral estrecho 44 que se extiende entre la respectiva vía de paso 42 y una vía de paso interior 46, situada centralmente en el miembro 40, y está en comunicación con las mismas. La vía de paso central 46 es la vía de paso en la que se monta el miembro de rectificado 20 de la forma que se muestra. El miembro 40 tiene también una abertura o vía de paso 48 que se extiende radialmente y que, de la misma manera, se extiende entre la vía de paso 46 y una superficie exterior 50 del miembro 40, y está en comunicación con las mismas. Cuando el miembro de rectificado 20 se monta en la vía de paso 46, la abertura longitudinal 32 queda alineada con la vía de paso 48. Las razones para ello se pondrán de manifiesto en lo que sigue. El miembro de rectificado 20 se muestra provisto de tres orificios ciegos 30, situados en la cara opuesta del miembro 20 con respecto a la abertura 32 que se extiende en toda su longitud. Cuando el miembro de rectificado 20 se encuentra situado dentro de la vía de paso o ánima 46, los orificios ciegos 30 quedarán alineados con unas aberturas roscadas respectivas (Figura 6) practicadas en el miembro de montaje 40. Cada una de las aberturas 52 recibirá un miembro roscado 54, que se enrosca hacia dentro hasta que su porción terminal de extremo interior se acopla con el respectivo orificio ciego 30. Esto coloca adecuadamente y sujeta el miembro de rectificado 20 en su posición dentro de la vía de paso 46, con la abertura 32 en alineación con la abertura 48 del miembro de montaje 40, como se ilustra mejor en la Figura 5. Se constata y anticipa que es posible utilizar, de la misma manera, otros medios para colocar y sujetar el miembro de rectificado en posición adecuada dentro del miembro de montaje 40, sin apartarse del espíritu y ámbito de la invención.

El miembro de montaje 40 incluye también otros orificios, incluyendo un orificio roscado 56 que recibe un miembro roscado 58 que tiene una porción de extremo 60 que puede ajustarse para ser situada en una posición separada con respecto a uno de los lados de la abertura 48. La posición en la que se ajuste el miembro 58 controla la magnitud máxima del ajuste que puede realizarse por lo que respecta a la anchura de la abertura 48 y, por tanto, también de la abertura 32. La anchura de la abertura 48 es ajustable por medio de un conjunto de tornillo de ajuste 62. El conjunto de tornillo de ajuste 62 se extiende a través de unos orificios alineados 64 y 66, tal como se muestra en la Figura 5. Cuando el conjunto de tornillo de ajuste 62 se coloca en los orificios alineados 64 y 66, puede ser ajustado para variar el espacio de separación existente entre uno de los lados de la abertura 48 y la porción de extremo 60 del tornillo de ajuste 58. La contracción o la expansión de la abertura 48 imparte fuerzas correspondientes sobre el miembro de rectificado 20 a través del miembro de montaje 40, a fin de variar en correspondencia la anchura de la abertura 32 del miembro de rectificado y cambiar con ello el diámetro de la superficie abrasiva interior del miembro 20.

Como el diámetro de rectificado está gobernado por el espacio de separación entre los lados opuestos de la abertura 32 existente en el miembro de rectificado 20, puede observarse que, ajustando adecuadamente la anchura de esta abertura, es posible modificar el diámetro de rectificado. La magnitud en la que puede variarse el diámetro de rectificado es, a este respecto, relativamente pequeña, pero abarca un intervalo de ajuste que es necesario tanto para compensar el desgaste de las superficies de rectificado 34-36 como para cambiar ligeramente el diámetro de rectificado con el fin de rectificar un intervalo mucho más amplio de diámetros de superficie. Esta pequeña magnitud de ajuste es, ciertamente, suficiente cuando se utilizan materiales abrasivos súper-duros, puesto que tales materiales se desgastan muy poco. Estos medios de ajuste hacen posible, por tanto, que la presente herramienta de rectificado sea capaz de rectificar muchas más partes que las que serían de otra manera posibles si no se hubieran proporcionado algunos medios que se ajustasen incluso a las magnitudes de desgaste minúsculas en las superficies de rectificado.

Como se ilustra en la Figura 5, el conjunto de ajuste 62 se extiende a través de las aberturas de paso 64 y 66 y a través del espacio de separación formado por la abertura 48. El ajuste del conjunto de tornillo 62 puede realizarse con el uso de un destornillador, una llave inglesa o una herramienta similar, herramienta que puede ser insertada en la ranura 68. Al hacer girar el tornillo 62 de la forma deseada, se tira de las porciones del aplique 40 situadas en los lados opuestos de la abertura 48 juntándolas entre sí, o bien se permite su movimiento una distancia muy pequeña con el fin de cambiar el diámetro de rectificado del miembro 20. El miembro 58, que está roscado en el interior de la vía de paso 56, proporciona medios de tope destinados a limitar la magnitud máxima del ajuste posible. El tornillo de ajuste 58 puede también colocarse y ajustarse de tal manera que la porción de extremo 60 impedirá que el miembro de rectificado 20 sea contraído más allá del diámetro final establecido para la superficie cilíndrica de una pieza de trabajo concreta.

También, de manera importante, puesto que el intervalo de ajuste que se consigue con la rotación del conjunto de tornillo 60 es, de hecho, relativamente pequeño, dichos pequeños cambios en la anchura de la abertura 48 pueden llevarse a cabo con el uso de una disposición de rosca diferencial con respecto a los orificios 64 y 66 y a las roscas asociadas con las porciones de cabeza y de extremo, 62A y 62B respectivamente, del conjunto de tornillo 62. Por ejemplo, las porciones roscadas 62A y 62B del conjunto de tornillo 62 pueden ser de un paso de rosca ligeramente, de manera que las roscas externas de la porción de extremo de tornillo 62B son susceptibles de acoplarse en cooperación con las roscas internas asociadas al orificio 64, en tanto que las roscas externas de la porción de cabeza de tornillo 62A son susceptibles de acoplarse en cooperación con las roscas internas asociadas al orificio 66. Como las porciones de rosca 62A y 62B son de un paso ligeramente diferente, la rotación del conjunto de ajuste de tornillo 62 producirá un ligero movimiento axial relativo entre los lados opuestos de la abertura 48, y esto, a su vez, provocará pequeños cambios en el diámetro interior del miembro 20, tal como se ha explicado anteriormente. El movimiento axial relativo entre los lados opuestos de la abertura 48 igualará a la diferencia entre el avance axial provocado por cada uno de los dos pasos de rosca diferentes que se utilizan. Si bien se prefiere, en general, el mecanismo anteriormente descrito para el ajuste y variación del diámetro de la superficie interna del miembro 20, se constata y anticipa que pueden utilizarse, de la misma manera, otros medios para ajustar la anchura de las aberturas 32 y 48, incluyendo una disposición de mordaza o abrazadera convencional en la que el miembro de rectificado 20 puede situarse dentro de una abrazadera convencional con forma de C que incluye medios para expandir y/o contraer la abrazadera en torno al miembro 20 con el fin de ejercer una fuerza correspondiente contra él.

El miembro de montaje 40 contiene también unos miembros de soporte o soportes giroscópicos superior e inferior, 70, 72, 74 y 76. Los miembros 74 y 76 se extienden a través de unos pasos formados en los miembros respectivos 70 y 72, y soportan el aplique o dispositivo de soporte 40 en el curso del rectificado, si bien con una cierta libertad en todas las direcciones. Durante el rectificado, la pieza de trabajo se desplaza a través del miembro 20, entrando en acoplamiento con la capa abrasiva. La disposición de soporte giroscópico permite una fácil maniobra con el aplique 40, a fin de que se acople con la pieza de trabajo de tal manera que no se ejerzan fuerzas sesgadas sobre la pieza de trabajo durante una operación de rectificado. También, dicha disposición de soporte giroscópico permite que el aplique 40 sea fácilmente ajustado y/o girado de tal modo que se evite la aplicación de cualesquiera fuerzas de flexión y otras fuerzas sesgadas sobre el miembro de rectificado 20 cuando el miembro 20 es expandido o contraído. Esta disposición garantiza la precisión y consistencia a lo largo de la operación de rectificado.

El método preferido para fabricar el miembro de rectificado 20 de la presente invención se lleva a cabo mediante el uso de un mandril de conformación, tal como el mandril de conformación 80 que se ilustra en la Figura 7. Ello se realiza, preferiblemente, mediante un procedimiento de electro-conformación, si bien pueden utilizarse, de la misma forma, otros procedimientos tales como un procedimiento de compactación de metal en polvo. La forma y la configuración de la superficie exterior del mandril de conformación 80 determinará la forma y la configuración de la superficie abrasiva interior del presente miembro de rectificado cuando se forme la presente herramienta sobre él. Por ejemplo, la superficie exterior del mandril de conformación 80 incluye una porción de guía de entrada 82, inclinada con una pendiente mayor, una segunda porción 84 menos inclinada, y una porción sustancialmente cilíndrica 86. A este respecto, se constata y anticipa que la superficie exterior del miembro 80 puede ser sustancialmente cilíndrica a lo largo de toda su longitud, o bien que dicha superficie exterior puede tener una o más porciones inclinadas o en estrechamiento gradual, tales como las porciones 82 y 84 que se ilustran en la Figura 7, incluyendo una porción substancialmente cilíndrica, tal como la porción 86, así como una porción de inclinación opuesta (no mostrada). Con independencia de la forma y configuración particulares de la superficie exterior del mandril de conformación, el presente miembro de rectificado, tal como el miembro 20 que se ilustra en las Figuras 1-4, se electro-deposita directamente sobre el mandril de conformación 80 de la siguiente manera.

Si bien es posible utilizar cualesquiera medios adecuados para fijar o unir las partículas abrasivas a un miembro de sustrato sin que ello vaya en perjuicio de las enseñanzas de la presente invención, se prefiere generalmente un procedimiento de electro-depósito. A este respecto, se depositan directamente una única o múltiples capas de un material súper-abrasivo, tal como partículas de diamante y/o partículas de nitruro de boro cristalizado en el sistema cúbico, sobre la superficie exterior del mandril de conformación 80, utilizando técnicas conocidas. Esto puede llevarse a cabo colocando y sujetando las partículas abrasivas contra la superficie exterior del mandril de conformación, dentro de un baño de electro-depósito, y aplicando a continuación contra ella una capa inicial delgada de un material electro-depositado, con el fin de sujetar la primera capa adyacente de partículas y fijarlas unas con otras en torno a la superficie exterior del mandril 80. Se dispone de procedimientos de electro-depósito bien conocidos para llevar a cabo esta tarea. Materiales electro-depositados que se emplean típicamente para este tipo de aplicación de unión incluyen metales tales como el níquel, el cobre, el cobalto y el cromo; aleaciones metálicas tales como el níquel-fósforo, el níquel-boro y el latón; así como otros materiales que incluyen el electro-depósito auto-catalítico o no electrolítico. El depósito auto-catalítico se refiere a un procedimiento en el que el propio material depositado cataliza la reacción de reducción en la superficie de la herramienta. En cualquier caso, es posible electro-depositar cualquier número de capas de metal que contiene partículas abrasivas sobre la superficie exterior del mandril 80 hasta cualquier altura predeterminada, basándose en numerosos factores que incluyen el tamaño del grano abrasivo, así como la aplicación de rectificado concreta de que se trate. Se electro-depositan a continuación capas subsiguientes de metal sobre la capa o las capas más internas con contenido de material abrasivo, hasta que se alcanza para el manguito de la herramienta el espesor aproximado que se desea. Este metal puede incluir níquel, hierro, cobre, cromo o diversas aleaciones diferentes. Una descripción más detallada de los métodos de depósito conocidos para la unión de partículas súper-abrasivas a un sustrato de herramienta particular se expone en la Patente norteamericana Nº 5.178.643, del mismo Solicitante.

Como se muestra mejor en la Figura 10, el mandril de conformación 80 incluye orificios ciegos y roscados 88 y 90, que se extienden dentro de los extremos opuestos del miembro 80. Estos orificios ciegos 88 y 90 pueden ser utilizados para recibir en cooperación miembros de barra roscados y otros aparatos de instalación que se emplean para colocar adecuadamente el mandril de conformación 80 en un baño de electro-depósito o en otro procedimiento de conformación de capa abrasiva. Estos mismos miembros de barra que se extienden hacia fuera u otros aparatos de instalación pueden ser utilizados, de la misma manera, para colocar adecuadamente el mandril de conformación 80, con el miembro de rectificado 20 formado sobre el mismo, con el fin de llevar a cabo diversas operaciones de mecanizado ulterior. Por ejemplo, una vez que se ha completado el procedimiento de electro-depósito y se ha formado el miembro de rectificado 20 sobre el mandril 80, tal como se ha explicado en lo anterior, se cortan, mecanizan o practican por quemado los orificios ciegos 30, como se muestra mejor en las Figuras 1-4, en el interior del miembro de rectificado 20 mientras el miembro 20 se encuentra todavía situado sobre el mandril de conformación 80. Además, con el miembro 20 aún colocado sobre el mandril 80, la capa de metal electro-depositada situada más al exterior se esmerila a continuación hasta que se alcanza un diámetro exterior de acabado deseado para la herramienta. En estas dos operaciones, los miembros de barra acoplados en los orificios ciegos 88 y 90 se utilizan para sujetar y alinear los miembros 20 y 80 en la maquinaria apropiada para la realización de estas tareas. Una vez completadas estas operaciones, se retira el mandril 80 del miembro 20 y se corta o mecaniza de otra manera, dentro del miembro 20, la ranura o abertura 32 que se extiende longitudinal o axialmente. Los orificios ciegos 88 y 90 pueden utilizarse, de la misma manera, para retirar el miembro de conformación 80 del miembro de rectificado 20 una vez que se ha completado el procedimiento de electro-depósito.

La retirada del presente miembro o herramienta de rectificado 20 del mandril de conformación 80 puede verse facilitada por la aplicación de un agente separador o divisor en la superficie exterior del mandril 80, antes de comenzar el procedimiento de electro-depósito. También, a este respecto, el mandril de conformación 80 puede fabricarse a partir de una cera, plástico o algún otro tipo de material deformable de manera no permanente que pueda ser separado y retirado más tarde del miembro de rectificado formado a su alrededor, tal como mediante la destrucción del mandril de conformación por medio de un procedimiento de calentamiento o de fusión, o bien mediante un procedimiento de destrucción química o algún otro método. Además, con independencia de la construcción y de la composición material concretas del mandril de conformación 80, es también deseable formar una acanaladura helicoidal o alguna otra disposición de estriación en la superficie abrasiva interior del miembro de rectificado 20, de tal manera que el aceite de rectificado u otro lubricante pueda pasar a través de dicha estriación durante una operación de rectificado, con el fin de facilitar tanto la refrigeración como la eliminación de material de partida y/o de virutas. Esta estriación no está limitada a una mera configuración helicoidal, sino que puede comprender cualquier interrupción de la superficie interior del miembro de rectificado 20. Esta disposición de estriación se lleva a cabo disponiendo adecuadamente una máscara o plantilla sobre la superficie exterior del mandril de conformación 80, antes del procedimiento de depósito, para formar una banda o tira helicoidal u otra disposición de estriación, tal como la tira de enmascaramiento 92 que se ilustra en la Figura 7. Este enmascaramiento puede lograrse por medio del uso de cinta, cera u otros materiales análogos a la cera que se extiendan en torno a la superficie exterior del miembro 80, en la zona en la que se depositarán sobre la misma las partículas abrasivas. Las partículas abrasivas que forman la superficie interior del miembro de rectificado 20 no se fijarán con facilidad al mandril de conformación 80 en la zona de la tira 92 dispuesta como enmascaramiento, por lo que se formará la estriación deseada a través de la cual puede fluir el lubricante de rectificado.

Aún de manera adicional, es también posible conformar el miembro de rectificado 20 por mecanizado de cualquier material adecuado. En esta situación particular, el material abrasivo puede ser fijado a la superficie interior del manguito de rectificado por medio de un procedimiento de depósito tal como el que se describe en la Patente norteamericana Nº 5.178.643, del mismo Solicitante. Es también posible fijar las partículas abrasivas a la superficie interior del miembro de rectificado por soldadura con cobre, colada de guarnición, cementación u otros métodos adecuados.

Con independencia del modo como se forma el presente miembro de rectificado 20, es importante para la presente invención disponer el material abrasivo directamente aplicado sobre la superficie interior de la herramienta de rectificado, tal como el miembro 20 de rectificado de metal. Esto significa que el material abrasivo, cuando se calienta en el curso del rectificado, será capaz de disipar eficazmente el calor hacia las partes metálicas circundantes con las que se encuentra en contacto. Esto es importante debido a que permite utilizar la presente herramienta para rectificar un gran número de partes en una secuencia continua sin que se produzca sobrecalentamiento. En los dispositivos de la técnica anterior, tales como el dispositivo que se muestra en la Patente norteamericana Nº 5.564.972, de Marvin et al., se coloca una capa de un material plástico que se define en la Memoria de la Marvin et al. como consistente en una capa de un material epoxídico o resina, entre la capa de material abrasivo y el material circundante. Los materiales epoxídicos y las resinas no son tan buenos conductores del calor ni son tampoco tan resistentes como los diversos metales que se emplean en las construcciones presentes, y tales materiales epoxídicos y resinas tienen una probabilidad mayor de ser dañados por el calor y los esfuerzos de cizalladura o corte que el metal. Esto significa que si el material epoxídico se somete a temperaturas y esfuerzos relativamente elevados, perderá su resistencia y podrá resultar dañado. Esto puede también acortar substancialmente la vida útil del miembro de rectificado y dará lugar a un dimensionado menos preciso de la pieza de trabajo. Esto puede ralentizar también de manera substancial la operación de rectificado, al requerir ciclos de corte más lentos para reducir la acumulación de calor. Éste no es el caso con la presente construcción, en la que la capa abrasiva se fija directamente al metal circundante. Es ésta una diferencia importante entre la presente construcción y construcciones tales como las que se muestran y describen en la Patente de Marvin et al.

Es también importante apreciar que en el procedimiento para producir el miembro de rectificado 20 que se ilustra en las Figuras 1-4 y 8-10, la superficie anular abrasiva 24/26 puede adoptar una cualquiera o más de las diversas disposiciones en estrechamiento gradual o inclinadas que se han expuesto anteriormente, incluyendo una o más porciones inclinadas que presenten diferentes grados o pendientes de inclinación, una porción cilíndrica, una porción inclinada inversamente, o bien cualquier combinación de las mismas. También, puesto que la porción de guía de entrada inclinada de la herramienta es la porción que sufre el mayor desgaste durante un procedimiento de abrasión, se constata y anticipa que dicha porción de guía de entrada de la superficie anular interior de la herramienta puede incluir una capa abrasiva más gruesa, en comparación con otras porciones de la superficie abrasiva anular interior de la herramienta. Por ejemplo, el espesor de la porción de guía de entrada 34A de la capa abrasiva que cubre la superficie interior del miembro de rectificado 20, tal como se muestra en la Figura 4A, puede ser 0,38 mm (0,015 pulgadas), en tanto que el espesor restante de la capa abrasiva que cubre las porciones 34B y 36 puede ser únicamente 0,25 mm (0,010 pulgadas). Esta construcción ayudará a conservar y a prolongar la longevidad del miembro de rectificado 20.

Es también importante apreciar que, cuando el presente miembro de rectificado 20 se retira del mandril de conformación 80, la relación geométrica entre las partículas abrasivas adyacentes 94 y la matriz de unión 96 formada entre las mismas es substancialmente similar a la ilustrada en la Figura 11. En otras palabras, cuando se electro-depositan las capas de partículas abrasivas sobre el mandril de conformación 80, para retirarse después dicho mandril como se ha descrito anteriormente, la altura o profundidad del agente aglutinante o de unión 96 se extenderá substancialmente al mismo nivel y cerca de la porción de borde de corte superior 94A de las partículas granulares abrasivas, tal y como se muestra en la Figura 11. Esta configuración carente de relieve entre las partículas granulares adyacentes 94 es un resultado directo del procedimiento de fabricación por conformación en mandril por electro-deposición que se ha expuesto en lo anterior. Si bien las superficies de las partículas abrasivas que quedan al descubierto (Figura 11) proporcionarán una acción de corte en una aplicación de rectificado a medida que una pieza de trabajo se desplaza a través del miembro de rectificado 20, y aunque una parte del agente aglutinante 96 entre partículas adyacentes se eliminará de forma natural por el uso continuado del miembro de rectificado a lo largo de un cierto periodo de tiempo, debido al hecho de que el agente aglutinante está compuesto de un material más blando en comparación con las partículas abrasivas y se desgastará durante el rectificado, dejando con ello al descubierto una porción mayor de las partículas abrasivas para la acción de corte, es posible lograr fácilmente una acción de corte más agresiva eliminando en la práctica una parte de la matriz de unión entre partículas abrasivas adyacentes una vez que el miembro de rectificado se ha retirado del mandril de conformación, con el propósito de exponer una porción mayor de las partículas abrasivas a la pieza de trabajo que ha de ser rectificada, tal como se ilustra en la Figura 12. La matriz de unión resultante 96 entre las partículas abrasivas 94, tal como se ilustra en la Figura 11, puede ser reducida después de que el miembro de rectificado ha sido separado del mandril de conformación 80, por uno cualquiera de entre una variedad de métodos diferentes, tales como por medios mecánicos, medios electroquímicos, ataque químico superficial, o eliminación del recubrimiento por desprendimiento de la unión metálica, una vez que el mandril de conformación 80 se ha retirado del miembro de rectificado. Cualquiera de estos métodos eliminará cualquier profundidad o espesor predeterminado de la matriz de unión entre partículas adyacentes, de tal manera que se forma un espacio de separación entre la superficie superior del agente aglutinante 94 y la porción de borde de corte superior 94A de las partículas granulares abrasivas, tal como se ilustra en la Figura 12. Esta área con relieve no sólo mejora la acción de corte, sino que este espacio de separación proporciona también un espacio adicional para la extracción de material de partida durante una operación de rectificado, y proporciona, de la misma manera, un camino para que el aceite de rectificado u otros fluidos refrigerantes circulen en torno a la pieza de trabajo durante una operación de rectificado, a fin de refrigerar la misma. Aún adicionalmente, esta área con relieve proporciona también un espacio de separación suficiente para aplicar un agente o revestimiento substancialmente blando, anti-adherente y anti-arañazos, sobre la parte superior de la matriz de unión, a fin de evitar que las virutas y limaduras metálicas que se producen durante una operación de rectificado se acumulen, recojan y suelden o unan de otra manera por sí mismas sobre la superficie de unión entre las partículas abrasivas. Este procedimiento de revestimiento anti-arañazos se describe exhaustivamente en la Patente norteamericana Nº 5.178.643, de este mismo Solicitante.

La Figura 13 ilustra otra realización 100 de la presente herramienta de rectificación, en la cual la herramienta 100 incluye una porción de cuerpo cilíndrica 102 que tiene una pluralidad de acanaladuras o canales axiales 104, formados en posiciones separadas en torno a la superficie interior de la misma. Cada una de las acanaladuras o canales 104 se ha diseñado para dar cabida a un miembro abrasivo independiente, tal como el miembro abrasivo en forma de varilla o lingote 106. Se monta un miembro de lingote independiente 106 en cada uno de los canales 104, y cada uno de ellos se extiende longitudinalmente a lo largo del mismo. El tipo de material abrasivo utilizado para fabricar los miembros de lingote abrasivos 106 determinará la vida útil del miembro o herramienta de rectificado 100, y dichos miembros de lingote 106 pueden fabricarse de cualquier material abrasivo conocido, incluyendo materiales súper-abrasivos. También, de manera importante, los miembros de lingote abrasivos 106 y los canales correspondientes 104 pueden construirse de tal manera que cada miembro de lingote 106 puede ser retirado y reemplazado selectivamente por un nuevo miembro abrasivo 106 cuando cada uno de dichos miembros llega a gastarse o queda deformado de otra manera con el transcurso del tiempo.

La porción de superficie concreta de cada miembro de lingote 106 situada de cara hacia dentro, en dirección hacia el centro de la porción de cuerpo cilíndrica 102, puede también haberse formado de tal manera que incluya superficies interiores inclinadas tales como las diversas superficies inclinadas y cilíndricas que se han expuesto, explicado e ilustrado previamente en relación con las Figuras 4A y 4B. Además, al igual que el miembro de rectificado 20, el miembro de rectificado 100 incluye también una abertura 108 que se extiende axialmente, la cual se prolonga en toda la longitud de la porción de cuerpo cilíndrica 102 y funciona para permitir al miembro 100 expandirse o contraerse como se ha explicado anteriormente en relación con la abertura axial 32 asociada con el miembro de rectificado 20. De manera similar, el miembro 100 también incluye al menos un orificio ciego 109 que funciona de forma análoga a los orificios ciegos 30 (Figuras 1-4) y se emplea para situar adecuadamente y bloquear el miembro de rectificado 100 en el interior de un aplique de montaje adecuado, tal como el aplique de montaje que se ilustra en las Figuras 5 y 6. En esta realización particular, las superficies situadas de cara hacia dentro pertenecientes a los miembros de lingote abrasivos independientes 106, proporcionan la acción de trabajo de corte por acoplamiento o contacto de la herramienta 100, a fin de rectificar cualquier pieza de trabajo cilíndrica particular. Son también posibles otras realizaciones y variaciones de la presente herramienta de rectificado 100, siempre y cuando el dispositivo de rectificado externo sea capaz de rectificar un número relativamente grande de partes hasta una dimensión muy precisa y, al mismo tiempo, permitir a un usuario realizar algunos ajustes limitados en el diámetro interior de la herramienta 100, con el fin de ser capaz tanto de compensar el desgaste del material abrasivo como de proporcionar un cierto ajuste de diámetro limitado con el fin de permitir que la misma herramienta sea utilizada para rectificar muchas más superficies que las que de otra forma sería posible.

El miembro de rectificado 100 puede fabricarse, de la misma manera, mediante el uso de un mandril de conformación tal como el mandril de conformación 110 que se ilustra en la Figura 13A. Al igual que el mandril de conformación 80, la forma y la configuración de la superficie exterior del mandril de conformación 110 determinará la forma y la configuración de la superficie interna del miembro de rectificado 100 cuando se forme la presente herramienta sobre el mismo. En esta situación particular, los salientes 112 que se extienden longitudinalmente y que están asociados con el mandril de conformación 110 producirán la pluralidad de acanaladuras o canales axiales 104 (Figura 13) que se forman en posiciones separadas en torno a la superficie interior del miembro de rectificado 100. A la hora de electro-conformar el miembro 100 sobre el mandril de conformación 110, puede utilizarse cualquier procedimiento de electro-depósito convencional adecuado para formar el miembro 100, ya que no es necesario depositar o unir de otra forma ninguna partícula abrasiva sobre la superficie exterior del mandril de conformación 110 en esta realización particular. La porción de cuerpo cilíndrica 102 del miembro 100 no contiene ningún material abrasivo y la porción de acoplamiento o contacto de trabajo de la herramienta se proporciona únicamente mediante el uso de los miembros de lingote abrasivos 106. Se constata y anticipa también que la porción de cuerpo cilíndrica 102 del miembro de rectificado 100 puede fabricarse utilizando uno cualquiera de entre una variedad de métodos adecuados diferentes, tales como la conformación del miembro 100 por mecanizado de una pieza de metal o de otro material apropiado.

Las Figuras 14 y 15 ilustran otro conjunto de aplique 113 que puede ser utilizado para soportar los presentes miembros de rectificado, tales como los miembros de rectificado 20 y 100, en una posición de rectificado substancialmente vertical. En la construcción que se ilustra en las Figuras 14 y 15 se proporciona un tubo de accionamiento alargado 114 que se ajusta o encaja en un dispositivo de accionamiento o husillo de una máquina particular, tal como la máquina de rectificado o dimensionado de ánimas que se ilustra ene la Figura 16. El extremo opuesto del tubo de accionamiento 114 se une a un conjunto 115 dentro del cual se coloca un miembro de rectificado, tal como uno cualquiera de los miembros de rectificado 20 y 100 que se han descrito en lo anterior. La Figura 15 es una vista desde el extremo de fondo del conjunto de aplique 113, la cual ilustra con mayor claridad el modo como el presente miembro de rectificado 20 se coloca y mantiene en posición operativa dentro del conjunto 115. Como se ilustra en la Figura 14, el tubo de accionamiento 114 se dispone orientado verticalmente y las partes o piezas de trabajo que se han de rectificar se suministrarán al interior del aplique 113 desde la porción de extremo inferior del mismo. A este respecto, el miembro de rectificado 20 situado dentro del conjunto 115 (Figura 15) puede permanecer estático y puede desplazarse verticalmente hacia arriba y hacia abajo la pieza de trabajo concreta que se ha de rectificar durante una operación de rectificado particular. De manera similar, es también posible mantener estática la pieza de trabajo y desplazar verticalmente el tubo de accionamiento 114 y el conjunto asociado 115 hacia arriba y hacia abajo para completar el procedimiento de rectificado. El hecho de que la herramienta permanezca estacionaria al tiempo que la pieza de trabajo se desplaza, o de que la pieza de trabajo permanezca estática mientras la herramienta se desplaza o realiza un movimiento de vaivén, dependerá de la aplicación de dimensionado particular. De manera análoga, el miembro de rectificado podrá sostenerse de una manera no rotativa al tiempo que la pieza de trabajo es impulsada en un husillo rotativo durante la operación de rectificado, o bien puede hacerse girar el miembro de rectificado al tiempo que la pieza de trabajo se sujeta de una forma no rotativa durante una operación de rectificado.

El conjunto de aplique 113 que se ilustra en la Figura 14 incluye también un miembro anular 116 situado cara arriba y que se proporciona y es de utilidad para introducir un material refrigerante destinado a ser suministrado a la posición en la que tiene lugar el rectificado. La disposición de los medios 116 que contienen refrigerante sugiere que puede ser deseable, cuando se utiliza este tipo de construcción, formar la estriación helicoidal u otros medios de interrupción de superficie en la superficie interna de la herramienta de rectificado, tales como la estriación anteriormente descrita con respecto al mandril de conformación 80 y las tiras de enmascaramiento helicoidales 92 que se ilustran en la Figura 7, con el fin de permitir que un lubricante fluya con mayor facilidad a través del miembro de rectificado a medida que se rectifica la pieza de trabajo.

Como se ilustra mejor en la Figura 15, el conjunto de aplique 38A que se utiliza para soportar el miembro de rectificado 20 en posición operativa dentro del conjunto 115, puede ser idéntico o substancialmente similar en muchos aspectos a la construcción de aplique 38 ilustrada en las Figuras 5 y 6. Como se ilustra en la Figura 15, los miembros de soporte o soportes giroscópicos 70A, 72A, 74A y 76A soportan el conjunto de aplique 38A en el interior del conjunto 115. El conjunto de aplique 38A funciona y opera de una manera substancialmente similar en todos los aspectos al conjunto de aplique 38 anteriormente descrito en relación con las Figuras 5 y 6, a excepción de que este conjunto, así como el miembro de rectificado 20 que se sujeta en su interior, está orientado para ser utilizado en un plano de rectificado vertical. Típicamente, la pieza de trabajo que se ha de rectificar será un miembro que presente su superficie cilíndrica de rectificado orientada verticalmente, de tal manera que se acople o contacte con la superficie interior del miembro de rectificado 20 en una cualquiera de las situaciones de carrera o recorrido posibles que se han expuesto en lo anterior, como se muestra mejor en la Figura 16. La superficie de la pieza de trabajo puede ser más larga que la porción de la pieza de trabajo que se ha de rectificar, de tal modo que, una vez que se ha completado la operación de rectificado, la porción de la superficie exterior de la pieza de trabajo que ha sido rectificada puede retirarse o separarse de la porción no rectificada. A este respecto, muchas piezas de trabajo tienen una característica o formación que permite que la pieza de trabajo sea sujetada en el curso de una operación de rectificado, tal como una pieza de trabajo que tiene un paso axial que permite que ésta sea sujetada por un árbol expansible. Además, el conjunto de aplique 113 que se ilustra en las Figuras 14 y 15 puede tener sus propios tubos de accionamiento 114 unidos a miembros tales como los miembros 120, 122 y 124 que se ilustran en la Figura 16, los cuales se explicarán más adelante.

Los presentes miembros de rectificado externo 20 y 100 pueden ser utilizados en una amplia variedad de operaciones de rectificado y abrasión diferentes, y de aplicaciones que incluyen operaciones de una única pasada y de múltiples pasadas, así como de aplicaciones de múltiples husillos / múltiples herramientas. Por ejemplo, la máquina 118 para el dimensionado de cavidades interiores o ánimas que se ilustra en la Figura 16 es representativa de una máquina programable de múltiples husillos que tiene tres husillos verticales 120, 122 y 124, de tal manera que cada husillo puede adaptarse para sujetar una herramienta apropiada, tal como el conjunto de aplique 113 que incluye el miembro de rectificado 20, ya sea en una disposición de soporte de herramienta fija / rígida, ya sea en una disposición de soporte de herramienta flotante, a fin de garantizar la alineación entre la superficie de ánima interior 24/26 del miembro de rectificado 20 y la pieza de trabajo cilíndrica 134 que se ha de rectificar. En relación con la máquina 118 de múltiples husillos que se ilustra en la Figura 16, tales máquinas incluyen típicamente una mesa de desplazamiento rotativo paso a paso, tal como la mesa 126. La mesa de desplazamiento paso a paso 126 puede incluir cualquier pluralidad de estaciones, tales como las estaciones 128, 130 y 132 que se ilustran en la Figura 16, de tal manera que cada estación de desplazamiento paso a paso puede adaptarse para sujetar una pieza de trabajo tal como las piezas de trabajo 134. La mesa rotativa 126 puede ser desplazada paso a paso a través de cualquier número de estaciones en cada ciclo, tratándose cíclicamente de manera continua cualquier número de piezas de trabajo en la máquina con cada uno de los tres miembros de rectificado externo, de tal manera que los miembros 20 asociados a cada uno de los conjuntos de aplique 113 reduce progresivamente el diámetro exterior de la pieza de trabajo 134. En esta situación, el miembro de rectificado externo asociado a cada uno de los husillos 120, 122 y 124 puede haberse dimensionado de manera diferente y con el mismo o diferentes tamaños de los gránulos abrasivos, o bien puede utilizarse una herramienta con el mismo tamaño en dos o más husillos. También, de manera importante, dependiendo de la máquina de rectificado o de dimensionado de ánimas concreta que se está utilizando, es posible asociar cualquier número de husillos y cualquier número de estaciones para pieza de trabajo con una máquina concreta. Asimismo, tan solo algunas de las estaciones para pieza de trabajo asociadas con la mesa de desplazamiento paso a paso 126 pueden acoplarse realmente con los miembros de rectificado tales como los miembros de rectificado asociados a los husillos 120, 122 y 124, en tanto que el resto de las estaciones para pieza de trabajo pueden ser utilizadas para partes de carga o instalación y de descarga. Típicamente, un controlador lógico programable proporciona la inteligencia necesaria para un control personalizado de las velocidades de las carreras o pasadas y de los husillos, de las alimentaciones y de la posición, a fin de optimizar el tiempo de duración del ciclo, la vida útil de la herramienta, el acabo y la geometría de la superficie. En cualquier caso, tras el paso de la última herramienta, el diámetro exterior de la pieza de trabajo, tal como las piezas de trabajo que se ilustran en la Figura 16, ha de corresponder a las dimensiones deseadas, ser recto y redondo, y tener la textura superficial deseada. La mesa de desplazamiento paso a paso 126 puede hacerse desplazar también selectivamente paso a paso de manera que pase por un número cualquiera de estaciones por ciclo. Esta aplicación permite un incremento drástico en las velocidades de producción dependiendo de los requisitos deseados de eliminación de material de partida y de acabado superficial.

En la aplicación de múltiples husillos que se ilustra en la Figura 16, el miembro o la herramienta de rectificado se desplaza típicamente en una única carrera o pasada ascendente y descendente, y pasa sobre la superficie exterior de la pieza de trabajo una sola vez, eliminando una cantidad predeterminada de material de partida. Como se ha indicado anteriormente, se anticipa y constata también que la herramienta de rectificado puede permanecer estática y la pieza de trabajo puede desplazarse cíclicamente arriba y abajo a través del ánima interior del miembro de rectificado externo, a fin de retirar una cantidad predeterminada de material bruto o de partida. Se anticipa y constata adicionalmente que, bien la herramienta, o bien la pieza de trabajo, puede hacerse girar durante la carrera de rectificado, dependiendo de la aplicación de dimensionado. Aún adicionalmente, se constata y anticipa que es posible desplazar alternativamente o en movimiento de vaivén cualquier pluralidad de veces una herramienta de rectificado externo del mismo tamaño sobre la superficie exterior de la misma pieza cilíndrica con el fin de conseguir un diámetro exterior final para dicha pieza de trabajo, de tal manera que el diámetro de la herramienta es reducido en cada pasada o serie de pasadas en movimiento de vaivén al objeto de lograr el diámetro exterior final de la pieza de trabajo. Esta operación constituirá una disposición del tipo de herramienta de múltiples pasadas. De la misma manera, son posibles otras aplicaciones y disposiciones de husillo.

Claims (14)

1. Un aparato para uso en el rectificado de la superficie cilíndrica externa de una pieza de trabajo, que comprende un miembro metálico anular y alargado (20), que tiene porciones de extremo opuestas, superficies interior y exterior (24, 22) y una vía de paso que se extiende a su través, de extremo a extremo, de tal manera que la superficie interna (24) de dicho miembro anular (20) tiene una capa de un material abrasivo (26) que se extiende substancialmente en toda la longitud de la misma, así como una ranura (21), formada a través de una porción lateral de dicho miembro anular (20) y que se extiende en toda la longitud del mismo con el fin de facilitar la expansión y contracción de éste de manera que se ajuste radialmente al diámetro de la superficie interior (24) de dicho miembro anular (20), caracterizado por que dicho material abrasivo (26) está en contacto directo con la superficie interior (24) de dicho miembro metálico anular (20).

2. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual la capa de material abrasivo (26) de la superficie interna (24) de dicho miembro anular (20) comprende una primera porción abrasiva (24) de una forma substancialmente troncocónica, que se extiende desde una posición adyacente a uno de los extremos de dicho miembro anular (20) y a lo largo de una porción de la longitud del mismo, hasta una posición intermedia a lo largo de éste, y una segunda porción abrasiva (36), que se extiende desde el extremo opuesto de dicha primera porción abrasiva (34) en dirección hacia el extremo opuesto de dicho miembro anular (20), de tal manera que dicha primera porción abrasiva (34) retira material, en una primera magnitud o intensidad de eliminación, de la superficie cilíndrica exterior de una pieza de trabajo que se ha de rectificar, y dicha segunda porción abrasiva (36) retira material de la superficie cilíndrica externa de una pieza de trabajo que se ha de rectificar en una magnitud o intensidad de eliminación menor que dicha primera porción abrasiva (34), de modo que dicha segunda porción abrasiva (36) establece el diámetro final de la superficie cilíndrica externa de una pieza de trabajo que se ha de rectificar.

3. El aparato definido en la reivindicación 2, en el cual dicha segunda porción abrasiva incluye una porción substancialmente cilíndrica (36).

4. El aparato definido en la reivindicación 2, en el cual dicha segunda porción abrasiva (36) incluye una segunda porción (34B) de forma substancialmente troncocónica, que se extiende desde el extremo opuesto de dicha primera porción abrasiva (34A) hacia el extremo opuesto de dicho miembro anular (20), a lo largo de al menos una porción de la longitud restante de dicho miembro anular (20), de tal manera que el grado de inclinación o convergencia axial de dicha segunda porción (34B) de forma substancialmente troncocónica es menor que el grado de inclinación axial de dicha primera porción (34A) de forma substancialmente troncocónica.

5. El aparato definido en la reivindicación 2, en el cual dicha segunda porción abrasiva incluye una segunda porción (34B) de forma substancialmente troncocónica, y una porción substancialmente cilíndrica (36), de tal manera que dicha segunda porción (34B) de forma troncocónica se extiende desde el extremo opuesto de dicha primera porción (34A) de forma substancialmente troncocónica, en dirección al extremo opuesto de dicho miembro anular (20), a lo largo de una porción intermedia de la longitud restante de dicho miembro anular (20), hasta una posición intermedia aún más alejada a lo largo del mismo, extendiéndose dicha porción substancialmente cilíndrica (36) desde el extremo opuesto de dicha porción (34B) de forma substancialmente troncocónica, en dirección hacia el extremo opuesto de dicho miembro anular (20), de tal modo que el grado de inclinación o convergencia axial de dicha segunda porción (34B) de forma substancialmente troncocónica es menor que el grado de inclinación axial de dicha primera porción (34A) de forma substancialmente troncocónica, y dicha porción substancialmente cilíndrica (36) determina el diámetro final al que se rectificará la superficie cilíndrica externa de una pieza de trabajo.

6. El aparato definido en la reivindicación 2, en el cual dicha segunda porción abrasiva incluye una porción de inclinación o convergencia inversa (37), de tal modo que dicha porción de inclinación inversa (37) tiene una forma substancialmente troncocónica y se extiende desde una posición substancialmente adyacente a la porción de extremo opuesto de dicho miembro anular (20), a lo largo de una porción de la longitud del mismo y hacia dicho un extremo de dicho miembro anular (20), hasta una posición intermedia a lo largo del mismo, siendo la inclinación de dicha porción inversa (37) de forma substancialmente troncocónica tal, que el diámetro mínimo de la misma está situado adyacente a la porción de extremo opuesto de dicho miembro anular (20).

7. El aparato definido en la reivindicación 2, en el cual se ha formado una acanaladura helicoidal en la superficie interna de dicho miembro anular (20), la cual se extiende substancialmente a lo largo de toda la longitud del mismo.

8. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 2, en el cual se ha formado una disposición de estriación en la superficie interior de dicho miembro anular (20).

9. El aparato definido en la reivindicación 2, en el cual dicha primera porción abrasiva (34) incluye una capa de material abrasivo (26) que es más gruesa que la capa de material abrasivo (26) asociada a dicha segunda porción abrasiva (36).

10. Un método para fabricar un miembro de rectificado anular y alargado (20) que tiene superficies exterior e interior (24, 22), de tal manera que la superficie interior (24) de dicho miembro de rectificado anular (20) es capaz de conferir la dimensión precisa a la superficie cilíndrica externa de una pieza de trabajo cuando dicha pieza de trabajo se hace pasar a través de dicho miembro de rectificado (20), comprendiendo dicho método las siguientes etapas:

proporcionar un mandril de conformación anular y alargado (80) que tiene porciones de extremo opuestas y una configuración de superficie exterior que determinará la forma y la configuración de la superficie interna (24) de dicho miembro de rectificado anular (20), de tal modo que la superficie exterior de dicho mandril de conformación (80) incluye al menos una porción inclinada o convergente (82) que se extiende desde una posición adyacente a una de las porciones de extremo de dicho mandril de conformación (80), a lo largo de una porción de la longitud del mismo y hasta una posición intermedia situada a lo largo del mismo;

unir partículas abrasivas (26) unas a otras en torno a la superficie exterior de dicho mandril de conformación (80) mediante el uso de un procedimiento de electro-depósito;

unir capas subsiguientes de metal sobre y a la capa abrasiva (26) formada como resultado de la etapa (a) anterior, hasta que se consigue un espesor aproximado deseado del miembro de rectificado anular (20);

mecanizar la capa metálica más exterior formada como resultado de la etapa (c) anterior, hasta un diámetro exterior de acabado deseado del miembro de rectificado anular (20);

retirar el mandril de conformación (80) del miembro de rectificado anular (20) formado a su alrededor; y

mecanizar una ranura (48) a través de una porción lateral de dicho miembro de rectificado anular (20), la cual se extiende en toda la longitud del mismo para facilitar la expansión y la contracción de éste.

11. El método definido en la reivindicación 10, que incluye disponer, antes del procedimiento de unión, una máscara o plantilla con una configuración predeterminada, sobre al menos una porción de la superficie exterior (82, 84, 86) de dicho mandril de conformación (80), al objeto de formar una disposición de estriación sobre la superficie interior de dicho miembro de rectificado anular (20) cuando dicho procedimiento de unión se completa y el mandril de conformación (80) es retirado de dicho miembro de rectificado anular.

12. El método definido en la reivindicación 10, en el cual la superficie exterior (82, 84, 86) de dicho mandril de conformación (80) incluye una primera porción inclinada o convergente (82), que se extiende desde una posición adyacente a uno de los extremos de dicho mandril de conformación (80), a lo largo de una porción de la longitud del mismo y hasta una posición intermedia situada a lo largo de éste, así como una segunda porción substancialmente cilíndrica (86), que se extiende desde el extremo opuesto de dicha primera porción inclinada (83), en dirección al extremo opuesto de dicho mandril de conformación.

13. El método definido en la reivindicación 10, en el cual la superficie exterior de dicho mandril de conformación incluye una primera porción inclinada (82), una segunda porción inclinada (84) y una porción substancialmente cilíndrica (86), de tal manera que el grado de inclinación o convergencia axial de dicha primera porción inclinada (82) supera el grado de inclinación axial de dicha segunda porción inclinada (84), estableciendo dicha porción substancialmente cilíndrica (86) el diámetro final de la superficie cilíndrica externa de una pieza de trabajo que se ha de rectificar.

14. El método definido en la reivindicación 10, que incluye la etapa adicional de retirar o suprimir una parte de la unión entre las partículas abrasivas adyacentes (26), a fin de exponer una porción mayor de las partículas abrasivas (26) a la pieza de trabajo durante una operación de rectificado.