El rectificado es un tipo de proceso de mecanizado abrasivo que utiliza una muela abrasiva como herramienta de corte .
Para rectificar se utiliza una amplia variedad de máquinas, mejor clasificadas en portátiles o estacionarias:
La práctica del fresado es un área amplia y diversa de la fabricación y la fabricación de herramientas . Puede producir acabados muy finos y dimensiones muy precisas; sin embargo, en contextos de producción en masa, también puede desbastar grandes volúmenes de metal con bastante rapidez. Por lo general, es más adecuado para el mecanizado de materiales muy duros que el mecanizado "normal" (es decir, cortar virutas más grandes con herramientas de corte como brocas o fresas ), y hasta décadas recientes era la única forma práctica de mecanizar tales materiales. materiales como aceros endurecidos. En comparación con el mecanizado "normal", suele ser más adecuado para realizar cortes muy superficiales, como reducir el diámetro de un eje en media milésima de pulgada o 12,7 μm .
El rectificado es un subconjunto del corte, ya que el rectificado es un verdadero proceso de corte de metales. Cada grano de abrasivo funciona como un filo de corte microscópico de un solo punto (aunque con un ángulo de ataque negativo alto ) y corta una pequeña viruta que es análoga a lo que convencionalmente se llamaría viruta "cortada" (torneado, fresado, taladrado, roscado, etc.) [ cita necesaria ] . Sin embargo, entre las personas que trabajan en los campos del mecanizado, el término corte a menudo se entiende que se refiere a operaciones de corte macroscópicas, y el rectificado a menudo se clasifica mentalmente como un proceso "separado". Esta es la razón por la que los términos suelen utilizarse por separado en la práctica de taller.
El lapeado y el lijado son subconjuntos del esmerilado.
La elección de la operación de molienda está determinada por el tamaño, la forma, las características y la tasa de producción deseada.
La molienda progresiva (CFG) fue un proceso de molienda inventado en Alemania a finales de los años 50 por Edmund y Gerhard Lang. El rectificado normal se utiliza principalmente para terminar superficies, pero el CFG se utiliza para altas tasas de eliminación de material, compitiendo con el fresado y el torneado como opción de proceso de fabricación. CFG tiene una profundidad de rectificado de hasta 6 mm (0,236 pulgadas) y la velocidad de la pieza de trabajo es baja. Se utilizan superficies con una unión de resina de grado más suave para mantener baja la temperatura de la pieza de trabajo y un acabado superficial mejorado de hasta 1,6 μm Rmax.
CFG puede tardar 117 s en eliminar 1 en 3 (16 cm 3 ) de material. El rectificado de precisión tardaría más de 200 s en hacer lo mismo. CFG tiene la desventaja de una rueda que se degrada constantemente, requiere una alta potencia del husillo (51 hp o 38 kW) y está limitada en la longitud de la pieza que puede mecanizar. [1]
Para abordar el problema del afilado de las ruedas, en la década de 1970 se desarrolló el rectificado de avance continuo (CDCF). La rueda se reviste constantemente durante el mecanizado en el proceso CDCF y la mantiene en un estado de nitidez específico. Sólo se necesitan 17 s para eliminar 1 de cada 3 (16 cm 3 ) de material, lo que supone un enorme aumento de productividad. Se requiere una potencia de husillo de 38 hp (28 kW), con velocidades de husillo bajas a convencionales. Se borró el límite de longitud de la pieza.
El rectificado profundo de alta eficiencia (HEDG) es otro tipo de rectificado. Este proceso utiliza ruedas superabrasivas chapadas. Estas ruedas nunca necesitan ser reparadas y duran más que otras ruedas. Esto reduce los costos de inversión en bienes de capital. HEDG se puede utilizar en piezas de gran longitud y elimina material a una velocidad de 1 en 3 (16 cm 3 ) en 83 s. HEDG requiere alta potencia del husillo y altas velocidades del husillo. [1]
El rectificado por pelado , patentado con el nombre de Quickpoint en 1985 por Erwin Junker Maschinenfabrik, GmbH en Nordrach, Alemania, utiliza un disco abrasivo superabrasivo delgado orientado casi paralelo a una pieza de trabajo cilíndrica y funciona de manera similar a una herramienta de torneado. [1]
El rectificado de velocidad ultraalta (UHSG) puede funcionar a velocidades superiores a 40 000 fpm (200 m/s), lo que requiere 41 s para eliminar 1 en 3 (16 cm 3 ) de material, pero aún se encuentra en investigación y desarrollo ( etapa de I+D). También requiere alta potencia del husillo y altas velocidades del husillo. [1]
El rectificado cilíndrico (también llamado rectificado de tipo central) se utiliza para rectificar las superficies cilíndricas y los hombros de la pieza de trabajo. La pieza de trabajo se monta en centros y se hace girar mediante un dispositivo conocido como torno de torno o conductor central. La muela abrasiva y la pieza de trabajo giran mediante motores separados y a diferentes velocidades. La mesa se puede ajustar para producir conos. El cabezal de la rueda es orientable. Los cinco tipos de rectificado cilíndrico son: rectificado de diámetro exterior (OD), rectificado de diámetro interior (ID), rectificado por inmersión, rectificado con avance lento y rectificado sin centros. [2]
Una amoladora cilíndrica tiene una muela abrasiva (abrasiva), dos centros que sujetan la pieza de trabajo y un mandril, un diente abrasivo u otro mecanismo para impulsar el trabajo. La mayoría de las rectificadoras cilíndricas incluyen un pivote para permitir la formación de piezas cónicas. La rueda y la pieza se mueven paralelas entre sí tanto en dirección radial como longitudinal. La muela abrasiva puede tener muchas formas. Se pueden usar ruedas con forma de disco estándar para crear una geometría de pieza de trabajo recta o cónica, mientras que las ruedas formadas se usan para crear formas más elaboradas y producen menos vibración que usar una rueda con forma de disco normal. [3]
Las tolerancias para el rectificado cilíndrico se mantienen dentro de ±0,0005 pulgadas (13 μm) para el diámetro y ±0,0001 pulgadas (2,5 μm) para la redondez. El trabajo de precisión puede alcanzar tolerancias de hasta ±0,00005 pulgadas (1,3 μm) para el diámetro y ±0,00001 pulgadas (0,25 μm) para la redondez. Los acabados de las superficies pueden oscilar entre 2 micropulgadas (51 nm) y 125 micropulgadas (3,2 μm), con acabados típicos que oscilan entre 8 y 32 micropulgadas (0,20 a 0,81 μm).
El pulido de superficies utiliza una rueda abrasiva giratoria para eliminar el material, creando una superficie plana. Las tolerancias que normalmente se logran con el rectificado de superficies son ±2 × 10 −4 pulgadas (5,1 μm) para rectificar un material plano y ±3 × 10 −4 pulgadas (7,6 μm) para una superficie paralela. [4]
La amoladora de superficie se compone de una muela abrasiva, un dispositivo de sujeción conocido como mandril , ya sea electromagnético o de vacío, y una mesa alternativa.
El rectificado se utiliza comúnmente en hierro fundido y varios tipos de acero . Estos materiales se prestan para el pulido porque pueden sujetarse mediante el mandril magnético que se usa comúnmente en las máquinas rectificadoras y no se funden en la rueda de corte, lo que la obstruye e impide cortar. Los materiales que se muelen con menor frecuencia son el aluminio , el acero inoxidable , el latón y los plásticos . Todos estos tienden a obstruir la rueda de corte más que el acero y el hierro fundido, pero se pueden rectificar con técnicas especiales.
Rectificado sin centros : la pieza de trabajo se apoya en una cuchilla en lugar de en centros o mandriles. Se utilizan dos ruedas; la más grande se usa para pulir la superficie de la pieza de trabajo y la rueda más pequeña se usa para regular el movimiento axial de la pieza de trabajo. Los tipos de rectificado sin centros incluyen rectificado de avance, rectificado de alimentación/inmersión y rectificado interno sin centros.
Rectificado electroquímico : una pieza de trabajo cargada positivamente en un fluido conductor es erosionada por una muela abrasiva cargada negativamente. Los trozos de la pieza de trabajo se disuelven en el fluido conductor.
Rectificado electrolítico en proceso ( ELID ) : en esta tecnología de rectificado de ultraprecisión, la muela se rectifica electroquímicamente y durante el proceso para mantener la precisión del rectificado. Una celda ELID consta de una muela abrasiva adherida a metal, un electrodo catódico, una fuente de alimentación de CC pulsada y un electrolito. La rueda está conectada al terminal positivo de la fuente de alimentación de CC a través de una escobilla de carbón y el electrodo está conectado al polo negativo de la fuente de alimentación. Normalmente, los líquidos alcalinos se utilizan como electrolitos y como refrigerante para la molienda. Se utiliza una boquilla para inyectar el electrolito en el espacio entre la rueda y el electrodo. La separación normalmente se mantiene en aproximadamente 0,1 mm a 0,3 mm. Durante la operación de rectificado, un lado de la muela participa en la operación de rectificado mientras que el otro lado de la muela se rectifica mediante una reacción electroquímica. La disolución del material de unión metálica es causada por el vendaje, lo que a su vez resulta en la protrusión continua de nuevos granos afilados. [5]
El rectificado de formas es un tipo especializado de rectificado cilíndrico en el que la muela tiene la forma exacta del producto final. La muela no atraviesa la pieza de trabajo.[6]
El rectificado interno se utiliza para rectificar el diámetro interno de la pieza de trabajo. Los agujeros cónicos se pueden pulir con el uso de amoladoras internas que pueden girar horizontalmente.
Pre-afilado : cuando se ha construido una nueva herramienta y se ha tratado térmicamente, se pre-afila antes de que comience la soldadura o el recargue. Por lo general, esto implica pulir el diámetro exterior (OD) ligeramente más alto que el OD del pulido final para garantizar el tamaño de acabado correcto.
Una muela abrasiva es una muela desechable que se utiliza para diversas operaciones de rectificado y mecanizado abrasivo. Generalmente está hecho de una matriz de partículas abrasivas gruesas prensadas y unidas para formar una forma circular sólida; Hay disponibles varios perfiles y secciones dependiendo del uso previsto de la rueda. Las muelas abrasivas también pueden estar hechas de un disco sólido de acero o aluminio con partículas adheridas a la superficie.
El uso de fluidos en un proceso de rectificado suele ser necesario para enfriar y lubricar la muela y la pieza de trabajo, así como para eliminar las virutas producidas en el proceso de rectificado. Los fluidos de molienda más comunes son los fluidos químicos solubles en agua, los aceites solubles en agua, los aceites sintéticos y los aceites a base de petróleo. Es imperativo que el fluido se aplique directamente al área de corte para evitar que el fluido se salga de la pieza debido a la rápida rotación de la rueda.
La pieza de trabajo se sujeta manualmente a un torno, accionado por la placa frontal, que sostiene la pieza entre dos centros y la gira. La pieza y la muela giran en direcciones opuestas y pequeños trozos de la pieza se van eliminando a su paso por la muela. En algunos casos, se pueden utilizar centros de accionamiento especiales para permitir el pulido de los bordes. El método de sujeción afecta el tiempo de producción a medida que cambia los tiempos de preparación.
Los materiales típicos de las piezas de trabajo incluyen aluminio, latón, plástico, hierro fundido, acero dulce y acero inoxidable. El aluminio, el latón y los plásticos pueden tener características de maquinabilidad de pobres a aceptables para el rectificado cilíndrico. El hierro fundido y el acero dulce tienen muy buenas características para el rectificado cilíndrico. El acero inoxidable es muy difícil de pulir debido a su dureza y capacidad para endurecerse por trabajo, pero se puede trabajar con el grado adecuado de muelas abrasivas.
La forma final de una pieza de trabajo es la imagen especular de la muela abrasiva, con muelas cilíndricas que crean piezas cilíndricas y ruedas formadas que crean piezas formadas. Los tamaños típicos de las piezas de trabajo varían de 0,75 a 20 pulgadas (18 mm a 1 m) y de 0,80 a 75 pulgadas (2 cm a 4 m) de longitud, aunque las piezas de 0,25 a 60 pulgadas (6 mm a 1,5 m) Se pueden rectificar diámetros de 0,30 a 100 pulgadas (8 mm a 2,5 m) de longitud. Las formas resultantes pueden ser cilindros rectos, formas cónicas de bordes rectos o incluso cigüeñales para motores que experimentan un par relativamente bajo.
Los cambios en las propiedades químicas incluyen una mayor susceptibilidad a la corrosión debido a la alta tensión superficial.
Las propiedades mecánicas cambiarán debido a las tensiones ejercidas sobre la pieza durante el acabado. Las altas temperaturas de rectificado pueden provocar que se forme una fina capa martensítica en la pieza, lo que reducirá la resistencia del material debido a las microfisuras.
Los cambios en las propiedades físicas incluyen la posible pérdida de propiedades magnéticas en materiales ferromagnéticos .
El mecanizado abrasivo no es un rectificado de precisión. El objetivo no es ni la superprecisión ni los acabados superficiales de alto brillo. El mecanizado abrasivo genera ante todo un elevado arranque de viruta.