Caracterización experimental del desgaste radial de muelas de rectificado con aglomerante vítreo

• T. PAZMIÑO FRANCO ^[1] ; I. POMBO RODILLA ^[1] ; J.A. SÁNCHEZ GALÍNDEZ ^[1] ; L. GODINO FERNÁNDEZ ^[1]
  1. [1] Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea

     Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea

     Leioa, España

     
• Localización: Revista iberoamericana de ingeniería mecánica, ISSN 1137-2729, Vol. 25, Nº 2, 2021, págs. 85-95
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Experimental characterization of radial wear of vitrified bond grinding wheel
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• Resumen
  • español

    El rectificado supone una de las operaciones de mayor valor añadido en la fabricación de componentes mecánicos. Se trata de una operación de acabado en la que se consiguen tolerancias dimensionales y acabados superficiales que no pueden alcanzarse mediante otros procesos de fabricación. Esta operación permite obtener una excelente vida a fatiga del componente, y es por ello que su presencia es muy importante en componentes de alta tecnología para aeronáutica, automoción, óptica, etc. La herramienta, la muela abrasiva, es un composite que sufre desgaste durante su interacción con la pieza. El desgaste provoca pérdida de tolerancias y de acabado superficial, afectando por tanto a la viabilidad de la operación. Incluso, puede llevar a daños que afecten muy negativamente al comportamiento a fatiga del componente. Dado que la fabricación de la muela abrasiva es muy artesanal, y que el fabricante de la misma no dispone de datos sobre las características mecánicas del abrasivo y del aglomerante, el estudio de los fenómenos de desgaste se basa tradicionalmente en esquemas de prueba-error. Este trabajo es el primer paso para el posterior desarrollo de modelos numéricos y de nuevos ensayos experimentales que permitan caracterizar el comportamiento a fractura de la muela abrasiva como composite. Previamente, es necesario obtener relaciones entre la pérdida de geometría de la muela abrasiva y las fuerzas, energía específica de corte y acabado superficial final de la pieza. En este trabajo se presenta una metodología experimental para la cuantificación del desgaste. Tras describir los ensayos, los mismos se llevan a cabo en una rectificadora industrial sensorizada y utilizando muela abrasiva de alúmina. A continuación se discute la evolución de fuerzas, energía específica de corte y acabado superficial con el desgaste bajo diferentes condiciones de rectificado. Los resultados revelan que no es posible estudiar el comportamiento de fractura de la muela abrasiva si el fenómeno de pérdida de granos abrasivos no está aislado. El desgaste de la muela abrasiva ha aumentado, al incrementar el volumen de pieza rectificado, sin embargo, con las pruebas realizadas, los granos abrasivos no han llegado a desprenderse del aglomerante, por lo que se establecen acciones para poder aislar dicho fenómeno en futuros ensayos. En los ensayos preliminares, a medida que se incrementa la velocidad de avance, la energía específica de corte disminuye y Ra aumenta, en cambio en el desgaste volumétrico no existe una clara tendencia. En los ensayos de caracterización, se puede observar dos tendencias de desgaste de la muela abrasiva. El cambio de tendencia provoca un aumento de la energía específica y de Ra. Estos resultados presentados en este artículo permitirán posteriormente validar los modelos numéricos sobre los que ya se ha empezado a trabajar.

  • English

    Grinding is one of the most value-added operations in the manufacture of mechanical components.

    It is a finishing operation that achieves dimensional tolerances and surface finishes that cannot be achieved by other manufacturing processes. This operation allows an excellent fatigue life of the component to be obtained, which is why its presence is very important in high-tech components for aeronautics, automotive, optics, etc.

    The tool, the grinding wheel, is a composite that suffers wear during its interaction with the part. The wear causes loss of tolerances and surface finish, thus affecting the viability of the operation. It can even lead to damage that adversely affects the fatigue behavior of the component. Since the manufacturing of grinding wheels is very handmade, and the manufacturer does not have data on the mechanical characteristics of the abrasive and the bond, the study of wear phenomena is traditionally based on trial-and-error schemes. This work is the first step for the subsequent development of numerical models and new experimental tests to characterize the fracture behavior of the grinding wheel as a composite. Previously, it is necessary to obtain relationships between the loss of geometry of the grinding wheel and the forces, specific cutting energy and final surface finish of the part. In this work, an experimental methodology for wear quantification is presented. After describing the tests, they are carried out on a sensorized industrial grinding machine using an alumina grinding wheel. The evolution of forces, specific cutting energy and surface finish with wear under different grinding conditions is then discussed. The results reveal that it is not possible to study the fracture behavior of the grinding wheel if the phenomenon of abrasive grain loss is not isolated. The wear of the grinding wheel has increased as the volume of the ground piece has increased; however, with the tests carried out, the abrasive grains have not become detached from the bond, so actions are established to be able to isolate this phenomenon in future tests. In the preliminary tests, as the feed rate increases, the specific cutting energy decreases and Ra increases, while there is no clear trend in volumetric wear. In the characterization tests, two abrasive wear trends can be observed. The change in the trend causes an increase in specific energy and Ra. These results, presented in this article, will allow further validation of the numerical models on which work has already begun.