El desgaste de las muelas abrasivas es un factor de medición importante en el proceso de fabricación de piezas y herramientas de ingeniería. El rectificado implica el proceso de eliminación de material y la modificación de la superficie de una pieza de trabajo hasta obtener un acabado deseado que, de otro modo, podría ser inalcanzable mediante procesos de mecanizado convencionales. [1] El proceso de rectificado en sí se ha comparado con las operaciones de mecanizado que emplean herramientas de corte multipunta. Los granos abrasivos que componen toda la geometría de la muela actúan como pequeñas herramientas de corte independientes . La calidad, las características y la tasa de desgaste de las muelas abrasivas pueden verse afectadas por las contribuciones de las características del material de la pieza de trabajo, el aumento de temperatura de la pieza de trabajo y la tasa de desgaste de la propia muela abrasiva. Una tasa de desgaste moderada permite un tamaño de material más consistente. Es preferible mantener fuerzas de rectificado estables en lugar de una tasa de desgaste alta de la muela que puede reducir la eficacia de la eliminación de material de la pieza de trabajo. [2]
Un factor común que contribuye al desgaste de las muelas es la fractura de los granos, lo que puede ser una ventaja. Una parte de cada uno de los granos individuales en la superficie de la muela se rompe y deja el grano restante adherido a la muela. El grano fracturado queda con bordes afilados recién expuestos que le atribuyen la característica de autoafilado de las muelas de rectificar y las herramientas de corte en general. El desgaste por desgaste o desgaste progresivo que normalmente es indeseable [3] conduce a que los granos se opaquen desarrollando puntos planos y bordes redondeados en la muela que pueden deteriorar la capacidad de la muela para eliminar material. Los puntos planos también pueden conducir a una generación excesiva de calor con el contacto superficial adicional que a su vez permite la fractura de la unión, o la fractura frágil de las uniones adhesivas entre los granos. La eliminación de estos granos desgastados de las uniones adhesivas restaura la capacidad de corte de la muela una vez más. [4] Las muelas de rectificar también se pueden caracterizar por la mayor capacidad de los granos para fracturarse de acuerdo con un nivel de mayor valor de friabilidad . Se utilizan diferentes materiales de unión según el uso previsto de la muela de rectificar. El material de unión se clasifica según su resistencia individual, denominada grado de rueda. [5]
La longevidad y la capacidad de corte de una muela abrasiva pueden verse afectadas por las fuerzas de rectificado generadas durante su uso. La investigación experimental ha revelado una relación directa entre la velocidad de corte, la geometría de la muela, la geometría de la viruta y las fuerzas de rectificado, es decir, el componente de fuerza normal resultante ( F n ), el componente de fuerza tangencial ( F t ) y su relación cuando están en contacto con una pieza de trabajo. [3]
Etapa I: Cuando una pieza de trabajo entra en la zona de rectificado, las fuerzas de contacto iniciales son inestables y aumentan abruptamente en un período corto de tiempo y se forma un pequeño punto de desgaste. El rendimiento general de una muela durante este momento de fuerzas crecientes inestables se puede minimizar con condiciones de rectificado adecuadas antes del uso y puede ayudar a lograr las fuerzas pico altas y de estado estable que normalmente deberían estar contenidas en un período corto de tiempo.
Etapa II: Durante la etapa de desgaste en estado estacionario, las fuerzas de reacción son constantes y el flujo de generación de calor tanto en la pieza de trabajo como en la muela permanece en equilibrio. Los datos medibles en esta etapa se presentan como una tasa lineal de desgaste en función de la duración de trabajo de la aplicación del afilador o la vida útil de la herramienta ( T d ). [6] La vida útil de la herramienta corresponde a la capacidad de las muelas de rectificar de mantener la forma inicial que se le dio durante el afilamiento antes de su uso. Como la pieza de trabajo permanece en contacto total con la zona de rectificado en el estado estacionario de fuerzas constantes, el flujo de generación de calor en la pieza de trabajo y la muela mantiene el equilibrio. Esta fase generalmente no produce temperaturas que coincidirían con la fractura de la unión, sin embargo, las propiedades del material de la resistencia de la unión pueden determinar la fuerza máxima aplicada que la muela puede soportar antes de la fractura. [3]
Etapa III: Las tasas de desgaste de la pieza de trabajo se vuelven perjudiciales mientras que la tasa de cambio en las fuerzas de reacción disminuye. El final de la vida útil de la herramienta representa que la condición inicial de afilado ya no es efectiva. La tasa de cambio de las fuerzas generadas en esta etapa es mínima y el desgaste de la pieza de trabajo tiene una tendencia exponencial. [7]
La vida útil de la muela abrasiva y las propiedades superficiales finales de la pieza de trabajo se ven afectadas directamente por la temperatura de corte de funcionamiento. El calor generado durante el rectificado penetra en la muela abrasiva y en la pieza de trabajo, lo que puede provocar errores dimensionales debido a la expansión térmica [4]
Algunos de los efectos adversos de una temperatura de corte elevada son los siguientes:
La adición de fluidos de pulido puede controlar eficazmente las temperaturas de corte para reducir los efectos superficiales inducidos por el calor en la rueda y la pieza de trabajo. [4]
Una alta densidad de flujo de calor puede provocar la fusión de la muela abrasiva y, en consecuencia, un mayor desgaste. El flujo de calor (Φ) que penetra en la muela abrasiva y la pieza de trabajo depende principalmente de la velocidad de corte (v s ) y la fuerza de corte (F c ). La temperatura de la muela abrasiva está relacionada con la densidad del flujo de calor (φ = dΦ/dA) generado (que también es directamente proporcional a la velocidad de avance). [8] Se puede calcular un valor aproximado del flujo de calor de la siguiente manera: Φ = F c • v s
Las muelas abrasivas se pueden fabricar con una variedad de materiales según la calidad abrasiva deseada que se requiera durante el uso. El material abrasivo, natural o sintético, utilizado en el rectificado incluye algunos tipos comunes de geometría de muela abrasiva. [9]
El proceso de rectificado requiere un componente abrasivo con propiedades materiales más duras que la pieza de trabajo. Las rectificadoras más comunes emplean una superficie giratoria que se pone en contacto con una superficie de trabajo. El componente de rueda de la rectificadora en sí está generalmente compuesto de granos abrasivos unidos por una estructura de unión que contiene cierta cantidad de porosidad. [9]
La muela de rectificado normalmente opera a altas velocidades de rotación. [4] La velocidad de la muela depende de varios factores, algunos de los cuales incluyen la capacidad de rectificado de la muela, la forma de la pieza y el material de la pieza de trabajo. Estas propiedades afectarán parámetros importantes como el acabado de la superficie, la integridad de la superficie y el desgaste de la muela. [1] Asimismo, la velocidad de la muela de rectificado dependerá del proceso abrasivo que se necesite y del proceso de acabado que se desee.
Una muela abrasiva desgastada puede ser rectificada para restaurar sus propiedades de rectificado. El rectificado de una muela abrasiva hace que se produzcan nuevos granos en una muela abrasiva pulida o cargada. Una muela abrasiva pulida es el resultado de un alto desgaste por desgaste que hace que los granos se desafilen. Una muela abrasiva cargada es el resultado de virutas que obstruyen los granos de la muela abrasiva debido al rectificado de materiales blandos, la selección incorrecta de la muela abrasiva o los parámetros de procesamiento. Además de afilar una muela abrasiva, el rectificado también se puede utilizar para rectificar una muela abrasiva que no esté redonda o para dar forma al perfil de una muela abrasiva para producir características específicas en la pieza de trabajo.
{{cite book}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )