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EL PROCESO DE RECTIFICADO Pág. 2

Introducción Capítulo 1: Clasificación y descripción de las maquinas rectificadoras

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Rectificadoras planas o de superficie

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Rectificadoras frontales

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Rectificadoras tangenciales

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Rectificadoras cilíndricas

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Rectificadoras cilíndricas externas

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Rectificadoras cilíndricas internas

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Rectificadoras sin centros

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Rectificadoras especiales

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Rectificadoras con sistema de control CNC

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Capítulo 2: Clasificación de las muelas abrasivas

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Discos abrasivos convencionales

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Discos súper-abrasivos

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Capítulo 3: Características y elección de las muelas

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Tipo de grano abrasivo

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Tamaño de grano abrasivo

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Grado

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Capítulo 4: Nomenclatura para describir una muela

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Estructura

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Formas de los discos abrasivos

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Capítulo 5: Principales parámetros que intervienen en el proceso de rectificado

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Conclusiones

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Referencias bibliográficas

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Introducción

El proceso de rectificado consiste en la eliminación del material superficial de una pieza por un método abrasivo. Esta abrasión se produce por medio de una muela, a la que se adhiere en su superficie una arenilla abrasiva, que gira a gran velocidad sobre la pieza. Los granos abrasivos actúan como elementos de corte individuales, quitando pequeñas limaduras de la pieza. Estos elementos abrasivos suelen consistir en granos de diamante, óxido de aluminio o carburo de silicio, que permanecen sujetos a la muela con algún aglutinante resinoso o vítreo.

Los procesos de rectificado industrial se usan fundamentalmente cuando se precisan tolerancias muy pequeñas en el acabado de las piezas y/o un buen pulido superficial de las mismas. Estos procesos de rectificado están ampliamente extendidos en la industria, como por ejemplo la del automóvil o la aviación, y cualquier pequeña mejora en los mismos puede resultar en un ahorro económico bastante significativo.

Durante el proceso de rectificado, la mayor parte de la energía se convierte en calor, el cual se acumula en la zona de contacto entre la pieza y la muela.

Las altas temperaturas alcanzadas pueden aumentar, por un lado, la tolerancia del acabado y reducir, por otro, la calidad de la pieza, debido a las tensiones residuales generadas en la misma. El dañado térmico de la pieza ocurre cuando las temperaturas generadas en el rectificado superan la temperatura de cambio de fase en la estructura metálica. Para reducir estos efectos adversos, se suele inyectar un líquido refrigerante sobre la zona de contacto entre la pieza y la muela. De este modo, se disminuye la generación de energía por fricción y al mismo tiempo se refrigera la zona por convección.

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Además, el líquido refrigerante ayuda a quitar de la zona de contacto el material extraído de la pieza. La gran desventaja de estos líquidos refrigerantes es que son altamente contaminantes, por lo que la optimización en su uso tiene un gran valor medioambiental.

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Capítulo 1. Clasificación y Descripción de las Maquinas Rectificadoras El mecanizado de piezas por abrasión es uno de los tres procesos que eliminan material de una pieza a fin de darle forma y modelarla de acuerdo a su aplicación posterior. Se diferencia de los otros procesos de mecanizado porque la remoción de material es relativamente pequeña, por lo que se trata más bien de un proceso de acabado de piezas y la herramienta que se emplea para ello es una muela abrasiva, constituida por granos de cuarzo, carburo de silicio, carborundum o corindón y un aglutinante.

En nuestro artículo sobre la máquina de lapidar mencionamos que el mecanizado de piezas por abrasión comprende, a su vez, diversas técnicas, una de las cuales es el rectificado. Básicamente, el rectificado es una operación realizada en piezas que requieren medidas y tolerancias exigentes, ya sea dimensionales (diametral, longitudinal o angular), geométricas (concentricidad, paralelismo, perpendicularidad, etc.) o de acabado superficial (rugosidad, dirección del rayado, etc.).

Las máquinas empleadas en el rectificado se conocen como rectificadoras y puesto que existen varios tipos distintos de rectificado la industria también cuenta con la correspondiente multiplicidad de rectificadoras. En este artículo vamos a citar únicamente los tipos principales.

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Rectificadoras Planas o de Superficie Estas máquinas son las que presentan el manejo más sencillo, ya que constan solamente de un carro longitudinal que otorga el movimiento de translación a la pieza y la muela, que imprime el movimiento de rotación. Se distinguen dos subtipos según la posición de la muela:

Rectificadoras Frontales La muela gira sobre un husillo vertical, trabaja plana contra la pieza y se desplaza con un movimiento rectilíneo. Se utilizan generalmente para la eliminación rápida del material, aunque algunas máquinas pueden lograr una elevada precisión.

Rectificadoras Tangenciales La muela gira sobre un husillo horizontal, trabaja de canto sobre la pieza y se desplaza con un movimiento circular y pendular. Se utilizan para trabajos de alta precisión en superficies planas sencillas, superficies abocinadas o inclinadas, ranuras, superficies planas próximas a hombros, superficies empotradas y perfiles.

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Rectificadoras tangencial y frontal, como lo implica su nombre, estas rectificadoras se emplean para piezas planas, generalmente mecanizadas en otras máquinas del taller, como tornos, fresadoras y limadoras. Las piezas fijan a la mesa mediante una placa de sujeción magnética y se pueden mover manual o mecánicamente bajo la muela abrasiva. La máquina está provista de una bomba interna y una red de tubos para la aplicación y recirculación automática de un líquido refrigerante para la pieza y la muela. La figura de abajo esquematiza las partes principales de una rectificadora tangencial.

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Partes-rectificadora plana tangencial, las piezas mecanizadas con este tipo de rectificadoras son, por ejemplo, cojinetes, matrices, guías, placas, aros o segmentos de pistón, moldes, pines y perfiles para utillajes. Las dimensiones de las piezas pueden variar entre 40 cm y 6 metros de largo, y entre 70-80 cm y 1 metro de largo, lo que da una idea de las dimensiones y solidez de las máquinas.

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Rectificadoras Cilíndricas La rectificadora cilíndrica puede funcionar de una variedad de formas, sin embargo, la pieza debe tener un eje central de rotación. Esto incluye pero no se limita a las formas tales como un cilindro, un cono, una elipse, una leva o un cigüeñal. También se distinguen varios subtipos:

Rectificadoras cilíndricas externas el rectificado se realiza en la superficie externa de una pieza entre centros, los cuales permiten la rotación de la misma. A su vez, la muela también gira en la misma dirección cuando entra en contacto con la pieza, tal como muestra la siguiente figura.

Rectificado-cilíndrico-externo Dónde: a) representa el movimiento de rotación de la muela; b) representa el movimiento de rotación la pieza; c) representa el avance en profundidad que determina el espesor de la viruta y d) representa el avance lateral, ya sea de la pieza (esquema 1) o de la muela (esquema 2).

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Rectificadoras cilíndricas internas: el rectificado se realiza en el interior de una pieza. La muela abrasiva es siempre menor que el ancho de la pieza. Un anillo metálico sostiene a la pieza, imprimiéndole el movimiento, como indica la siguiente figura.

Rectificado-cilíndrico-interno

Dónde: a) cabezal del husillo portapieza; b) anillo metálico de sujeción; c) pieza; d) muela; e) husillo portamuela; y f) cabezal del husillo portamuela.

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Rectificadoras Sin Centros Este tipo de máquinas rectifican piezas cilíndricas de dimensiones pequeñas, como casquillos, bulones o pasadores. El mecanismo consta de dos muelas que giran en el mismo sentido, entre medio de las cuales se coloca la pieza, sin sujeción (por eso el mecanismo se denomina “sin centros”) que gira en sentido opuesto al de las muelas, impulsada por el movimiento de la muela de arrastre, que está inclinada un cierto ángulo de entre 1 y 5 grados, dependiendo de la dureza del material a rectificar y del diámetro de la pieza. La figura de abajo muestra un esquema del proceso.

Rectificado-sin-centros

Dónde: a) guía; b) muela; c) muela de arrastre y se observa la pieza cilíndrica entre ambas muelas.

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Rectificadoras Universales Se trata de las máquinas que ofrecen mayor capacidad de trabajo, ya que mecanizan cuerpos de revolución. Con estas máquinas de gran robustez y envergadura se logra el rectificado tanto de exteriores como interiores de árboles de levas, cigüeñales, interiores de cilindros, conos, camisas y muchas otras piezas.

El carro longitudinal de la máquina proporciona el movimiento de traslación a las piezas en rotación a través de su avance y retorno automático provisto por un mecanismo hidráulico, mientras las muelas reciben el movimiento de rotación, opuesto al de la pieza. La dureza o las características de las piezas definen la velocidad de rotación del eje por medio de reguladores de velocidad. La figura de abajo esquematiza las partes principales de una rectificadora universal.

Partes-rectificadora-universal

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Rectificadoras Especiales Para el rectificado de piezas con cierta geometría mecánica o que contienen orificios y que no pueden girar sobre sí mismas se utilizan máquinas especiales, cuyo tamaño es por lo general de pequeñas dimensiones y envergadura, que reciben el nombre de rectificadoras especiales. Poseen un husillo vertical (a veces denominado husillo planetario) cuya muela, además de girar, realiza una traslación circular. Estas máquinas se utilizan, por ejemplo, para rectificar una infinidad de piezas, tales como, entre otros, dientes de engranajes, perfiles, ruedas dentadas, roscas, cilindros de laminación, guías de bancada, pastillas de freno, estrías, fresas madre, rodamientos, radios, álabes de turbina y trenes de aterrizaje de aviones.

En lo que respecta a la principal herramienta de las rectificadoras, la muela, existe una variedad de muelas de diversas formas y tamaño de grano, todas normalizadas por estándares internacionales, cuyas características veremos en próximos artículos.

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Rectificadoras con Sistema de Control CNC Hoy en día, el avance tecnológico ha introducido en el mercado las rectificadoras con control CNC para todos los tipos vistos más arriba, las cuales reúnen una serie de ventajas con respecto a las convencionales, entre las que podemos mencionar: 

Unificación de movimientos para el rectificado (superior, frontal e inferior) en una sola máquina



Total automatización, con mínima intervención del operario



Mayores dimensiones de la máquina, lo que posibilita rectificar piezas de gran tamaño



Sistemas de sujeción magnética de la pieza



Disponibilidad de diversas formas de bancadas o mesas de trabajo



Mejoramiento de los tiempos y la precisión del rectificado



Incorporación de servomotores para cada eje, lo que permite un posicionamiento más preciso de la pieza control automático del estado de las muelas



Posibilidad de programar coordenadas cartesianas y establecer la distancia exacta de rectificado



Funcionamiento en un entorno cerrado, sin proyección externa de virutas, polvo o residuos

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Capítulo 2. Clasificación de Muelas Abrasivas

En un artículo anterior presentamos los aspectos principales de la gran variedad de discos abrasivos que se encuentran disponibles en la actualidad, entre ellos los súper abrasivos y los discos diamantados. Estas herramientas ideales para el corte y desbaste tienen amplia aplicación en amoladoras y algunos tipos de esmeriladoras, particularmente las de banco, así como en muchas otras máquinas eléctricas.

Recordemos que un disco o muela abrasiva es una herramienta generalmente de auto-afilado conformada por granos abrasivos (material de corte) unidos por un agente aglutinante y reforzado por una estructura de material compuesto (malla) que permite cierto espacio libre (poros) entre los bordes de corte.

Discos Abrasivos Convencionales Esta categoría comprende básicamente los discos cuyo grano abrasivo consiste de óxido de aluminio, carburo de silicio o una combinación de óxidos de aluminio y zirconio. Se emplean para materiales blandos y duros o semi-duros, con aplicaciones que detallamos en la tabla que sigue.

Discos Súper Abrasivos Esta categoría comprende un tipo más tenaz de discos, cuyo material de corte es el diamante policristalino o el nitruro de boro. Son para uso exclusivo en corte y desbaste a alta velocidad y precisión de materiales de gran dureza.

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Capítulo 3. Características de un Disco Abrasivo Dependen de la combinación del tipo y tamaño del grano, aglutinante, estructura y grado. Examinemos cada uno de estos parámetros en detalle.

Tipo de Grano Abrasivo Como ya señalamos en el artículo citado más arriba, los discos de corte y desbaste pueden estar compuestos de distintos tipos de grano, lo cual determina dos grandes subgrupos: discos abrasivos convencionales y discos súper abrasivos.

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Tamaño de Grano Abrasivo Este parámetro se indica en términos de malla: los granos más gruesos están representados por números de malla bajos y los granos más finos por números altos, como observamos en esta tabla.

Los granos gruesos se usan en materiales dúctiles, blandos y fibrosos, para la remoción rápida de material de lijado, para grandes superficies de contacto y ejerciendo considerable fuerza con la herramienta. Los granos más finos se usan para obtener acabados lisos en materiales duros y quebradizos, en áreas de contacto pequeñas y para mantener la forma en esquinas pequeñas y estrechas.

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Grado La capacidad relativa del aglutinante para mantener los granos abrasivos adheridos al disco da una idea de la dureza del disco y se mide en términos de fortaleza del aglutinante. Vale decir que si el disco es de grado “blando”, el aglutinante tiene poca fortaleza para mantener unidos los granos y estos tenderán a desprenderse fácilmente con el uso. En cambio, si el grado es “duro”, los granos están fuertemente unidos al aglutinante y el disco tiene mayor vida útil. La característica de “blando” no siempre es desventajosa, pues si bien los granos periféricos se desprenden, dejarán expuestos otros granos nuevos, por lo que el disco se “afila” automáticamente. Esto no ocurre con el grado “duro”, en el que el disco deberá afilarse por medios mecánicos.

El grado de un disco abrasivo se indica con letras: las más bajas del alfabeto representan grados más blandos, mientras que las letras más altas del alfabeto representan grados más duros, tal como vemos en la siguiente tabla.

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Capítulo 4. Nomenclatura para Describir una Muela Estructura Representa el espaciado entre los granos en un disco. El espaciado muy apretado se denota por números bajos, mientras que el espaciado más abierto se indica con números altos. Las estructuras de los discos dependen del material de la pieza de trabajo, la velocidad de eliminación de material, la precisión y el acabado superficial requeridos.

La

siguiente

tabla

muestra

los

números

abarcados

por

las

estructuras densa, media y abierta.

Aglutinante. Es el material que mantiene unidos los granos. El tipo de aglutinante depende de la velocidad de trabajo del disco, el tipo de operación y el acabado superficial requerido. Los materiales empleados para los aglutinantes se simbolizan con una o dos letras, según la siguiente tabla.

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Tanto los discos de corte como de desbaste tienen una identificación basada en los parámetros que acabamos de ver y que, por lo tanto, incluye números y letras.

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Veamos un ejemplo.

El prefijo y el registro del fabricante son identificaciones opcionales que no todos los discos incluyen; sin embargo, los demás parámetros siempre están presentes. Por lo tanto, un disco que presenta la nomenclatura que vemos en la figura de arriba tendrá las siguientes características:

Tipo de abrasivo = A: óxido de aluminio Tamaño de grano = 36: normal Grado o dureza = L: medio Estructura = 5: densa o compacta Tipo de aglutinante = V: vitrificado

Formas de los Discos Abrasivos Los discos abrasivos de corte y desbaste para amoladoras vienen de al menos dos formas distintas, de acuerdo con el uso, tal como muestra la tabla que sigue.

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Capítulo 5. Principales Parámetros que Intervienen en el Proceso de Rectificado

El movimiento de corte es el movimiento circular que tiene una muela al girar sobre su propio eje. Es el encargado de realizar un esfuerzo necesario para que se produzca el arranque de viruta. Además define la velocidad con que se realiza el corteLos fabricantes proporcionan la velocidad de corte de la muela abrasiva en función de: 

El tipo de aglomerante



El material de mecanizar



Las dimensiones de la muela ( diámetro, y ancho )



El tipo de rectificado (tangencial cilíndrico etc.



El refrigerante

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Conclusión Podemos decir que el rectificado tiene como objetivó corregir las imperfecciones de carácter geométrico y dimensional que se producen durante las operaciones de manufactura de piezas, ya sea por maquinado o tratamiento térmico

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Referencias Bibliográficas

Manufactura, ingeniería y tecnología Por Serope Kalpakjian, Steven R. Schmi

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