El rectificado es una operación de mecanizado de precisión de piezas acabadas. En ocasiones tenemos piezas en las que es necesario realizar esta operación de mecanizado por abrasión. Con el rectificado conseguimos tolerancias dimensionales y superficiales muy ajustadas con una gran precisión. Para poder realizar un rectificado optimo en nuestras piezas, tenemos que seleccionar una muela abrasiva acorde al material que vamos a mecanizar. La muela abrasiva siempre será más dura que el material que vamos a rectificar. Primero vamos a ver los aspectos más importantes de una muela abrasiva.
Tabla de Contenidos
- 1 ¿Qué es una muela abrasiva?
- 2 Aspectos importantes de una muela abrasiva en un proceso de rectificado
- 3 Datos necesarios para hacer un pedido de muelas abrasivas
- 4 ¿Qué es el diamantado de muelas abrasivas?
- 5 ¿Cuándo se realiza el rectificado en mecanizado?
- 6 ¿Cómo se realiza un rectificado?
- 7 ¿Qué problemas puede haber en un proceso de rectificado?
- 8 Aspectos importantes antes de hacer un proceso de rectificado
- 9 Tipos de rectificados
- 10 Resumen
¿Qué es una muela abrasiva?
La muela abrasiva es un tipo de disco cuya superficie está fabricada con materiales abrasivos de gran dureza que eliminan cantidades muy pequeñas de material rayando su superficie, pudiendo así lograr límites de tolerancias y acabados superficiales que otros procesos de mecanizado no pueden alcanzar, pero en un intervalo de tiempo superior.
Aspectos importantes de una muela abrasiva en un proceso de rectificado
Los aspectos más importantes en una muela abrasiva son:
- Materiales abrasivos
- Tamaño del grano
- Grado de dureza
- Aglomerantes
- Estructura
- Forma
- Velocidad de corte
- Sujeción
Materiales abrasivos
Se aplican como materiales abrasivos casi exclusivamente materiales duros cristalinos de fabricación sintética. Los materiales abrasivos convencionales más utilizados son el corindón puro (óxido de aluminio), corindón sinterizado cristalino y el carburo de silicio.
Corindón puro
El corindón es un óxido de aluminio (Al2O3) cristalino y se divide, por pureza creciente, en corindón normal, corindón semi puro y corindón puro.
El corindón normal y semi puro se obtiene por fundición de bauxita calcinada y el corindón de alúmina pura en un horno eléctrico de arco, a unos 2000 ºC. Por medio de diversos aditivos y un enfriado determinado, se varía la viscosidad del grano. A mayor proporción de Al2O3, mayor será la dureza y la acritud del grano.
Corindón sinterizado cristalino
El corindón sinterizado microcristalino se distingue de los corindones puros en su fabricación y propiedades. Por su proceso especial de fabricación, en el corindón sinterizado se forma una estructura granular especialmente homogénea y finamente cristalina. La estructura finamente cristalina sólo permite la aparición de pequeñas partículas en caso de desgaste granular creciente de esta forma, se aprovecha al máximo el grano abrasivo.
Carburo de silicio
El carburo de silicio (SiC) es un producto puramente sintético y se obtiene en el horno eléctrico de resistencia a partir de arena de sílice y coque a unos 2200 °C. Se distinguen el carburo de silicio verde y el negro con viscosidad ligeramente creciente. El carburo de silicio es más duro, más acre y de cantos más vivos que el corindón. El carburo de silicio se aplica mayoritariamente con materiales duros y acres como fundición gris y metal duro, así como con metales no férricos.
Abreviaturas de los materiales abrasivos
- Corindón puro 99,5% Al2O3, notación abrev. EK, tipos EK1 a EK9.
- Corindón semi puro 97-98% Al2O3, notación abrev. HK, tipos HK1 a HK9.
- Corindón normal 95-96% Al2O3, notación abrev. NK, tipos NK1 a NK9.
- Corindón sinterizado microcristalino, notación abrev. EB o EX, tipos EX1 a EX9.
- Corindón sinterizado microcristalino, notación abrev. SB o SX, tipos SX1 a SX9.
- Carburo de silicio, notación abrev. SC, tipos SC1 a SC9.
Tamaño del grano de los materiales abrasivos
El tamaño del grano de los abrasivos está relacionado con el acabado superficial y con la precisión. Utilizaremos el tamaño grande para desbaste obteniendo un acabado superficial más rugoso. Por lo contrario, utilizaremos un tamaño de grano pequeño para realizar el acabado de la pieza, obteniendo buena precisión y un buen acabado superficial.
Dureza
La dureza indica la resistencia con la que el aglomerante mantiene el grano abrasivo dentro del cuerpo abrasivo. La dureza se indica con letras indicativas, en las que A significa muy blando y Z muy duro. A groso modo podemos decir que para un material duro utilizaremos una muela blanda y para un material blando utilizaremos una muela dura. Después, veremos unos casos prácticos de que muela elegir según el material a rectificar.
Aglomerante
El aglomerante tiene la misión de mantener el grano en la muela abrasiva hasta que se haya despuntado por el proceso de corte. Entonces, el aglomerante debe soltar el grano de forma que se aplica un nuevo grano, afilado. Esta propiedad se puede adaptar al proceso abrasivo correspondiente con el tipo de aglomerante y la cantidad del mismo.
Las muelas abrasivas se fabrican en dos grandes grupos de aglomerantes: aglomerantes cerámicos (Letra V) y aglomerantes resinoides (Letras RE).
Aglomerantes cerámicos
Los aglomerantes cerámicos se componen de caolín, cuarzo, feldespato y fibras de vidrio. Mezclando estos componentes se puede ajustar la característica del aglomerante. Los aglomerantes cerámicos son químicamente resistentes frente a los aceites y las emulsiones, pero frágiles y sensibles a los choques. El desgaste del aglomerante lo produce la presión abrasiva.
Aglomerantes resinoides
Los aglomerantes resinoides se fabrican principalmente con base de resina fenólica. Dentro de este tipo de aglomerantes, se distinguen los aglomerantes sin relleno y con relleno. Variando las resinas fenólicas y los rellenos se ajustan las propiedades del aglomerante.
El desgaste del aglomerante se lleva a cabo mediante el calor que se origina durante el amolado y la presión abrasiva. Los aglomerantes resinoides se adecúan, por su elasticidad, al rectificado de pulido y de precisión, así como al desbaste y al rectificado en seco. Al utilizar emulsiones se debe prestar atención a que el valor de pH no se encuentre considerablemente por encima de 9, ya que, de lo contrario, pueden atacar al aglomerante resinoide.
Estructura
La estructura de una muela abrasiva se indica a través de un número que va de 1 a 18 y define la distancia de los granos abrasivos entre sí dentro de un cuerpo abrasivo. Los números de estructura bajos identifican distancias entre granos pequeñas, los números altos distancias grandes.
La estructura de la muela abrasiva se indica de la siguiente manera:
- 1 a 4 denso.
- 5 a 7 normal.
- 8 a 11 abierto.
- 12 a 18 muy abierto.
Forma
Para determinadas aplicaciones se perfila la superficie de trabajo de la muela abrasiva. Este perfil se denomina forma periférica y también está normalizado. En la siguiente imagen vamos a ver cuáles son los tipos de formas más usados.
Velocidad de corte
La velocidad de corte máxima permitida se indica en las muelas abrasivas de la siguiente forma, y no se puede sobrepasar bajo ninguna circunstancia.
Sujeción
Las muelas abrasivas que cumplen la norma DIN EN 12413 en el estado de suministro. El centro de gravedad de las muelas abrasivas está señalado con dos triángulos debido al desequilibrio inevitable desde un punto de vista de la ingeniería de fabricación. A consecuencia del juego entre el agujero de la muela abrasiva y el husillo, la muela abrasiva cuelga y, como consecuencia de la excentricidad, se produce un desequilibrio adicional. Por este motivo, al sujetar se debe tener en cuenta obligatoriamente que las puntas de los triángulos señalen hacia abajo Si la sujeción es correcta, estos dos desequilibrios se reducirán considerablemente en el diamantado subsiguiente. Antes de detener o desmontar la muela abrasiva es importante un centrifugado cuidadoso del refrigerante.
Datos necesarios para hacer un pedido de muelas abrasivas
¿Qué es el diamantado de muelas abrasivas?
El diamantado de muelas abrasivas se realiza cuando la muela tras haberse usado varias veces, esta nos deja marcas en la pieza incluso en las pasadas de acabado. Con el diamantado eliminamos una fina capa de la muela abrasiva obteniendo así una nueva capa en perfectas condiciones. Esta operación la haremos en seco sin taladrina y realizando varias pasadas sobre el diamanta a ambos lados. Las pasadas serán con poca carga al igual que cuándo hacemos el rectificado. Existen dos tipos de diamantados de muelas abrasivas.
Diamantado de muelas abrasivas con herramientas de reavivado
Un parámetro característico importante al diamantar con una herramienta de reavivado vertical es la relación de contacto Ud. Describe la relación entre el ancho efectivo de la herramienta de diamantado y el avance de reavivado. A través de la relación de contacto se puede modificar, con ciertas limitaciones, la propiedad de corte de la muela abrasiva.
Diamantado de muelas abrasivas con herramientas de reavivado giratorias
Las relaciones de contacto elevadas (es decir, un avance de reavivado reducido) suponen una superficie de muela abrasiva fina, una relación de contacto baja produce una superficie de muela abrasiva más gruesa. Al diamantar/perfilar se repasa un perfil prefijado en la muela abrasiva con un disco de diamante giratorio para reavivar muelas.
¿Cuándo se realiza el rectificado en mecanizado?
El rectificado se puede realizar antes o después del mecanizado por arranque de viruta. En el caso de materiales por oxicorte se realiza antes, para poder tener 2 caras paralelas en la geometría de la pieza, este no sería un caso de mecanizado de precisión. Se realiza antes del mecanizado por arranque de viruta, en piezas con poco espesor dónde pide una tolerancia paralela entre caras. Por el contrario, hay otras piezas que se realiza al final del proceso de mecanizado por arranque de viruta, ya que este suele ser el más habitual.
¿Cómo se realiza un rectificado?
Rectificadora plana
Una vez que tenemos la muela seleccionada y acorde al material que tenemos que rectificar, en el caso de la rectificadora plana tenemos que seguir los siguientes pasos:
- Limpiar la zona dónde vamos a colocar nuestra pieza en la rectificadora.
- Colocar la pieza en mordaza o base magnética de la rectificadora y activar el electroimán.
- Arrancar rectificadora, giro de la muela, taladrina.
- Ajustar los finales de carrera de la rectificadora acorde a nuestra pieza. Tanto longitudinalmente como transversalmente, ajustaremos los finales de carrera hasta que la muela sobre salga por fuera de la pieza.
- Una vez que tenemos todo esto iremos bajando la muela poco a poco hasta que roce con la pieza.
- Meter una carga en Z a la muela de 0.02mm por cada pasada. Podemos seleccionar un avance automático que traen algunas rectificadoras convencionales.
- Prestar atención a la velocidad de avance en el eje X, dependerá del material y de la muela abrasiva.
- Meter la carga a la muela en el mismo sentido durante todo el proceso.
- Realizar 2 o 3 pasadas de acabado para conseguir un buen acabado.
Desconozco que tipo de procedimiento se sigue en el caso de una rectificadora CNC, aunque supongo que será similar, pero siguiendo un proceso más sistemático.
Rectificadora cilíndrica
La rectificadora cilíndrica funciona de igual manera que la rectificadora plana, lo único que tenemos que tener un buen útil para amarrar la pieza en el caso de realizar piezas en serie. Estos útiles suelen ser de cromo duro para evitar un desgaste del útil y posteriormente se rectifican. Estos útiles van a ser el patrón de referencia, tienen que estar perfectamente alineados con el diámetro interior de nuestras piezas a rectificar. En el caso de piezas cómo guías de válvulas de motores que van bruñidas en su interior, primero haremos el bruñido para tener una buena referencia para hacer el rectificado exterior. El útil que fabriquemos tiene que tener una holgura pequeña para que la pieza pueda entrar y salir sin forzar +0.04mm más o menos. A continuación, vamos a ver cuáles son los pasos que tenemos que seguir para realiza un rectificado tangencial.
- Limpiar los contrapuntos dónde vamos a poner nuestra pieza.
- Comprobar que la mesa de la rectificadora esta perpendicular a la muela abrasiva. Es primordial ya que sino el rectificado nos quedará mal y estropearemos la muela abrasiva.
- Arrancar rectificadora, lector de ejes X y Z, bomba del circuito de taladrina, giro de muela.
- Ajustar los finales de carrera dando una pasada en vacío.
- Para que la muela abrasiva se acerque a una medida concreta de la pieza, tenemos una leva de posición que es de acercamiento y alejamiento, ajustamos esta leva.
- Metemos carga a la muela mientras la pieza se va desplazando en el eje X, una vez que roce con la pieza, dar una pasada hasta que realice un rectificado.
- Prestar atención a la velocidad de avance en el eje X, dependerá del material y de la muela abrasiva.
- Restamos la medida que nos ha dado hasta la que queremos llegar y lo metemos en el eje Z del lector digital de coordenadas.
- Metemos carga siempre en la misma dirección durante todo el proceso.
- Meter una carga de 0.02mm por pasada.
- Realizar 2 o 3 pasadas de acabado.
¿Qué problemas puede haber en un proceso de rectificado?
En un proceso de rectificado puede haber varios problemas, aunque todos son por un uso inadecuado de una rectificadora o por falta de formación en este proceso. A continuación, vamos a ver cuáles son los problemas más habituales y cómo solucionarlos.
- Pieza con caras vibradas, este es un problema bastante común y es debido a que la muela tras haber realizado un número de piezas necesita ser rectificada. Esta operación la realizamos con el diamante que tenemos en la mesa de la rectificadora.
- Marcas muy pronunciadas de las pasadas de la muela en la pieza. Esto es debido a un avance de la mesa bastante alto en el eje Y de la rectificadora plana.
- Desgaste prematuro de la muela abrasiva. Selección inadecuada de la muela abrasiva para el material que estamos rectificando o de una carga excesiva en el eje Z para la muela abrasiva.
Aspectos importantes antes de hacer un proceso de rectificado
Antes de realizar un proceso de rectificado, cuándo estamos mecanizando nuestras piezas tenemos que hacer un planteamiento de la pieza diferente. El planteamiento en piezas que vamos a rectificar, tenemos que dejar un exceso de material, en mi caso suelo dejar 0.2mm por cada lado en el caso de la rectificadora plana. Esto es muy importante ya que cuándo vayamos a rectificar nuestras piezas, tenemos que saber cuánto tenemos que quitar por cada lado. Sabiendo esto nos aseguramos que la pieza esta correlacionada en todos sus medidas y tolerancias. Si por el contrario no tenemos esta referencia de mecanizado, aunque la tolerancia del espesor que estamos buscando nos quede en tolerancia, el resto de las alturas las podemos tener fuera de tolerancia. Prestar mucha atención a esto. En el caso de las piezas cilíndricas se suelen dejar unas creces de 0.3mm en su diámetro.
Tipos de rectificados
Rectificado plano
Para el rectificado plano se emplean principalmente muelas abrasivas cerámicas. La calidad de la superficie se puede controlar por medio de la composición de las muelas, así como los parámetros de mecanizado. Debido a las múltiples condiciones de aplicación, las calidades mencionadas sólo son válidas como punto de referencia.
Video de un rectificado plano en una rectificadora convencional
Ejemplos del tipo de muela necesaria según su material para realizar un rectificado plano
Rectificado plano de perfil
El rectificado plano de perfil se divide en rectificado de péndulo y rectificado profundo. En el rectificado profundo se mecaniza con pasada profunda y avance reducido. Para la salida de viruta y un caudal suficiente de refrigerante es importante un volumen poroso suficiente en la muela abrasiva. Las muelas abrasivas de perfil se fabrican en aglomerante cerámico. Gracias a la calidad especial se alcanza una gran estabilidad de la forma. Debido a las condiciones múltiples de aplicación, las calidades mencionadas sólo son válidas como punto de referencia.
Video de un rectificado plano de perfil en una rectificadora convencional
Ejemplos del tipo de muela necesaria según su material para realizar un rectificado de perfil y un rectificado profundo
Rectificado cilíndrico exterior entre puntos
El rectificado cilíndrico exterior entre puntos es el rectificado de diámetros exteriores y/o superficies planas de herramientas con rotación simétrica en el cual el alojamiento de herramienta y los puntos de centrado están sujetos. Casos típicos de aplicación son el mecanizado de árboles, ejes, pernos, cigüeñales, árboles de levas y cilindros hidráulicos. Debido al contacto lineal entre muela abrasiva y pieza de trabajo, es posible una buena refrigeración en la zona de contacto de rectificado.
Video de un rectificado cilíndrico exterior entre puntos en una rectificadora CNC
Ejemplos del tipo de muela necesaria según su material para realizar un rectificado cilíndrico exterior entre puntos
Rectificado sin centros enfilada
En el rectificado en enfilada, la pieza de trabajo es centrada por la muela abrasiva, la muela de regulación y la regla de apoyo y se pasa por entre las muelas. Gracias al soporte en forma de línea, también se pueden rectificar piezas largas y de poco espesor.
video de un rectificado sin centros enfilada
Ejemplos del tipo de muela necesaria según su material para realizar un rectificado sin centros enfilada
Rectificado sin centros en plongee
En el rectificado en plongee, la muela abrasiva se aproxima a la pieza de trabajo. De esta forma, se pueden rectificar piezas o perfiles escalonados. En el rectificado sin centro se emplean aglomerantes cerámicos al rectificar diámetros pequeños y piezas de trabajo de pared delgada. Las muelas abrasivas con aglomerante resinoide se emplean sobre todo cuando se requieren grandes prestaciones de desgaste, un elevado efecto de auto afilado o superficies de calidad especialmente buena. En plongee lo que quiere decir, es que la muela abrasiva va profundizando en diferentes zonas de la pieza. Al contrario que el resto de tipos de rectificado.
Ejemplos del tipo de muela necesaria según su material para realizar un rectificado sin centros en plongee
Rectificado de barras
El rectificado de barras es un proceso de rectificado sin centros y se emplea principalmente en la industria del acero. La medida total excedente se desgasta en uno o varios pasos. Característica de este proceso es la longitud de la pieza que es de varias veces la anchura de la muela abrasiva. Los requisitos de la muela abrasiva son exigentes: gran capacidad de arranque de viruta, redondez de las barras, así como altas velocidades de paso.
Video de un rectificado de barras
Ejemplos del tipo de muela necesaria según su material para realizar un rectificado de barras
Rectificado cilíndrico de interiores
El rectificado cilíndrico de interiores, se realiza en piezas con una estructura relativamente abierta, debido a la gran fricción superficial entre la pieza y la muela abrasiva. Esto se realiza para garantizar la evacuación de las virutas y un caudal suficiente de lubricante refrigerante en la zona de contacto. Cuando rectificamos piezas de pared delgada, la presión de apriete no puede ser demasiado alta. Para un mecanizado económico, el diámetro de la muela abrasiva debe ser aproximadamente el 80 % del diámetro del agujero.
video de un rectificado cilíndrico de interiores
Ejemplos del tipo de muela necesaria según su material para realizar un rectificado de barras
Rectificado de engranajes
El rectificado de engranajes se divide en rectificado de perfiles y rectificado por generación. En el rectificado de perfiles, el perfil de la muela es igual al de la pieza. Por el contrario, en el rectificado por generación, el perfil de engranajes se obtiene a través del mando de la máquina.
Video de un rectificado por generación de engranajes
Video de un rectificado de perfiles de engranajes en máquina CNC
Ejemplos del tipo de muela necesaria según su material para realizar un rectificado de engranajes
Otros tipos de rectificado
Además, de los rectificados mencionados hay otro tipo de rectificados más concretos, cómo pueden ser los rectificados de diferentes partes de motores: muñequillas de cigüeñales, árbol de levas.
Diferentes partes de los rodamientos como sus pistas de rodadura y sus bolas, entre otros.
Resumen
Cómo veis el rectificado es un proceso muy interesante, dónde elegir una muela abrasiva idónea para el tipo de material que vamos a rectificar es lo más importante. Espero que con esta entrada haya resuelto todas vuestras dudas sobre este proceso tan interesante.