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• Kevin Lachos Díaz

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RECTIFICADO El Rectificado es aquel proceso abrasivo realizado por un grupo de barras abrasivas unidas. Hace uso de una herramienta abrasiva (MUELA) que está constituida por granos de cuarzo, carburo de silicio, corindón y un aglutinante. Se lleva a cabo en una máquina llamada “RECTIFICADORA”. Se suele aplicar en la etapa final de fabricación después del torneado o fresado, para mejorar la tolerancia dimensional y acabado superficial de producto. La herramienta de Rectificado se aplica comúnmente en el acabado de perforaciones en los motores de combustión interna, también es utilizado en cojinetes cilindros hidráulicos y cañones de pistola. En estas aplicaciones se puede lograr acabados aproximados a 0.12 µm. La herramienta de Rectificado consiste en un conjunto de barras abrasivas unidas, se usan cuatro barras sobre la herramienta (ver figura), pero la cantidad de barras depende de la medida del diámetro de agujero:  

Agujeros con diámetro pequeño: se puede usar de 2-4 barras (cañones de pistola). Agujeros con diámetro grande: se puede usar una docena a más.

El proceso del rectificado: a) la herramienta de rectificado que se usa para la superficie interna de una perforación y b) patrón cruzado transversal creado mediante la herramienta de rectificado.

Ilustración 1

El movimiento de la herramienta de rectificado es una fusión de rotación y oscilación lineal, que está equilibrada de tal manera que un punto dado de la barra abrasiva no repita la misma trayectoria. Este movimiento bien complejo produce el patrón cruzado transversal sobre la superficie del barreno. La herramienta de rectificado se sujeta en el orificio mediante dos juntas universales, esa acción hace que la herramienta se mantenga el eje previamente definido del orificio. El rectificado expande y concluye la perforación, pero no puede cambiar su localización. En el rectificado, es necesario usar un fluido de corte con el fin de enfriar y lubricar la herramienta y para ayudar a remover las virutas. (Groover, 2007)

DISCOS O PIEDRAS DE RECTIFICADO: Debido a que, en general, cada grano abrasivo sólo retira una cantidad muy pequeña de material a la vez, se pueden lograr altas velocidades de remoción de material sólo si una gran cantidad de estos granos actúan juntos. Esto se realiza utilizando abrasivos aglomerados, por lo común en forma de disco de rectificado, en la que los granos abrasivos se distribuyen y orientan de manera aleatoria. Como se muestra de manera esquemática en la “figura”, los granos abrasivos en un disco de rectificado se mantienen juntos mediante un material aglomerante que actúa como poste o tirante de soporte entre los granos. En los abrasivos aglomerados, la porosidad es fundamental para proporcionar holgura a las virutas que se generan y ayudar al enfriamiento; de otra manera, las virutas interferirían severamente en la operación de rectificado. La porosidad se puede observar mirando de cerca la superficie de cualquier disco de rectificado. Como se aprecia, es imposible utilizar un disco de rectificado sin porosidad, que sea denso y sólido por completo; simplemente no hay espacio para la formación de virutas. Hoy en día se fabrica una amplia variedad de tipos y tamaños de piedras abrasivas. Los abrasivos aglomerados están marcados con un sistema estandarizado de letras y números que indican tipo de abrasivo, tamaño de grano, grado, estructura y tipo de aglutinante. (Schmid, 2006)

Esquema del modelo físico de una piedra o disco abrasivo rectificado que muestra su estructura y patrones de desgaste y fractura.

MUELAS ABRASIVAS: Las herramientas utilizadas en operaciones de Rectificado se denominan MUELAS. La selección de la muela es crítica en la operación, A la hora de elegir la mejor muela para una aplicación, debe tenerse en cuenta lo siguiente: 1. La especificación de la muela: a) Tipo de material abrasivo:  Convencionales:  Óxido de aluminio (Al2O3, alúmina) [A]: Se preparó por primera vez en 1893 y se produce fundiendo bauxita, limaduras de hierro y coque. Los óxidos de aluminio fundido se clasifican en cristal oscuro (menos friable), blanco (muy friable) y simple. Aplicación general al rectificado de aceros: aceros al carbono, aleaciones ferrosas y aceros de aleación.

 Carburo de silicio (SiC) [C]: Se descubrió en 1891 y se fabrica con arena de sílice y coque de petróleo. Los carburos de silicio se dividen en negros (menos friables) y verdes (más friables). Tienen mayor friabilidad que los óxidos de aluminio y, por lo tanto, mayor tendencia a fracturarse y permanecer afilados. Rectificado de metales no ferrosos, hierros fundidos, carburos, cerámicos, vidrio y mármol.

 Superabrasivos:  Nitruro de boro cúbico (CBN) [B]: Es la segunda sustancia más dura conocida (después del diamante) y se aplica en herramientas de corte y como abrasivo en discos de esmerilado. No existe en estado natural y se produjo sintéticamente por primera vez en la década de 1970, mediante técnicas similares a las empleadas en la producción de diamante sintético. Rectificado para aceros e hierros fundidos con dureza superior a 50 HRC (dureza Rockwell) y aleaciones de alta temperatura.

 Diamante [D]: Se fabricó por primera vez en 1955. También conocido como “Diamante industrial o sintético”. Rectificado a cerámicos, carburos cementados y algunos aceros endurecidos.

b) Tamaño de grano abrasivo: El tamaño de un grano abrasivo se identifica por el número de grano, que es una función de tamaño de tamiz: cuanto más pequeño es el tamaño del grano, más grande será su número. Por ejemplo, el grano número 10 se considera muy grueso; el 100, fino, y el 500, muy fino. La lija y la tela de esmeril también se identifican de esta manera, como se puede descubrir de inmediato al observar el número de grano impreso en la parte posterior del papel o tela abrasiva. Está relacionado con el acabado superficial y con la precisión.

c) Dureza de la muela: Resistencia del aglomerante a “soltar” granos como consecuencia de las fuerzas en el proceso. Se designa con una letra que va desde la A hasta la Z:

d) Estructura: Está relacionado el volumen de abrasivo en la muela. Se designa con un número que indica el grado de “apertura” de la muela:

e) Tipo de aglomerante (material de unión):  Funciones:  Evitar pérdidas de granos afilados.  Permitir liberar granos desafilados.  Transmitir fuerzas entre grano y husillo.  Disipar el calor generado en el proceso.  Tipos:  Vítreo [V]: Es el material de unión más común y utilizada. Sus materias primas son feldespato (un mineral cristalino) y arcillas. Se mezclan con los abrasivos, se humedecen y moldean a presión en forma de discos de rectificado. Son resistentes, rígidos, porosos y resistentes a aceites, ácidos y agua. Sin embargo, son quebradizos y carecen de resistencia a choques mecánicos y térmicos. Para mejorar su resistencia durante el uso, las piedras vitrificadas también se fabrican con placas o copas de refuerzo de acero para mejorar el soporte estructural del abrasivo aglutinado. El color del disco de rectificado puede modificarse agregando diversos elementos durante

su manufactura; de esta manera, las piedras se pueden codificar por colores para usarlas con materiales específicos de piezas de trabajo, como ferrosos, no ferrosos, cerámicos y así sucesivamente. El más usado en muelas de alúmina, CBN.  Resinoso [B]: También se conocen como discos orgánicos. La técnica de manufactura para producirlos consiste básicamente en: (a) mezclar el abrasivo con resinas y aditivos fenólicos líquidos o en polvo; (b) prensar la mezcla en forma de piedra de rectificado, y (c) curarla a temperaturas de unos 175 °C (350 °F). Debido a que el módulo elástico de las resinas termofijas es inferior al de los vidrios, las piedras resinoides son más flexibles que las vitrificadas. Este tipo de aglomerante es poco frecuente, arranque suave, baja porosidad, no se emplea cuando existen altas temperaturas ni con fluidos alcalinos.  Hule [R]: La matriz más flexible utilizada en los discos de rectificado es el hule. El proceso de manufactura consiste en: (a) Mezclar hule crudo, azufre y los granos abrasivos; (b) laminar la mezcla en hojas; (c) cortar círculos, y (d) calentarlos bajo presión para vulcanizar el hule. Los discos delgados se pueden fabricar de esta manera y se usan como sierras para operaciones de corte (hojas de corte).  Metálico [M]: Por medio de técnicas de metalurgia de polvos, los granos abrasivos (por lo general, diamante o nitruro de boro cúbico) se aglutinan en la periferia de un disco metálico a profundidades de 6 mm (0.25 pulgada) o menos. La unión al metal se efectúa bajo alta presión y temperatura. El disco en sí (el núcleo) se puede fabricar de aluminio, bronce, acero, cerámicos o materiales compósitos, dependiendo de si requiere resistencia, rigidez o estabilidad dimensional. Los discos superabrasivos se pueden recubrir con capas, de manera que una sola capa abrasiva se deposita o suelda con soldadura fuerte a un disco metálico con una forma particular deseada. Estos discos son de menor costo y se emplean para pequeñas cantidades de producción. Sus muelas son muy duras, no son porosas.

Designación normalizada:

Sistema de marcado estándar para abrasivos aglutinados de óxido de aluminio y carburo de silicio.

Sistema de marcado estándar para abrasivos aglutinados de nitruro de boro cúbico y diamante.

2. Tipos de Rectificado: a) Rectificado Plano: Es una de las operaciones más comunes y por lo general comprende el Rectificado de superficies planas o perfiles. Para ello generalmente se emplean muelas abrasivas de porosidad abierta en aglomerado cerámico, con tamaños de grano de 36 hasta 54 y con dureza las muy blandas desde E hasta H. La selección del medio abrasivo (muelas) depende en particular de la naturaleza del material a ser mecanizado.

a.1) Rectificado Plano Frontal: 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.

a.2) Rectificado Plano Tangencial: 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.

b) Rectificado Cilíndrico: La rectificadora cilíndrica universal rectifica superficies de revolución de generatrices rectas o curvas, e incluso las superficies planas frontales que las limitan. Se puede usar para todo tipo de rectificados en diámetros exteriores de ejes. Son máquinas de gran envergadura, y su cabezal portamuelas admite diferentes velocidades para adecuarlo a las condiciones de mecanizado adecuadas.

b.1) Rectificado Cilíndrico Interior: En este rectificado se perfeccionan sobre todo las superficies funcionales interiores. Debido a que el diámetro exterior de las muelas abrasivas utilizadas aquí se ve limitado fuertemente por el diámetro interior del sitio de rectificación. Para el rectificado cilíndrico interior se seleccionan sobre todo tipos de grano que tengan la mayor resistencia posible al desgaste.

Por ejemplo el nitruro de boro cúbico (CBN). Los más empleados son los aglomerados cerámicos y los tamaños de grano de 54 hasta 180. Se seleccionan durezas de muela abrasiva que van desde H hasta L.

Donde: a) b) c) d) e) f)

cabezal del husillo porta pieza anillo metálico de sujeción pieza muela husillo portañuela cabezal del husillo portamuela.

b.2) Rectificado Cilíndrico Exterior: En el rectificado cilíndrico exterior las piezas de trabajo rotacionalmente simétricas normalmente son sujetadas en la máquina "entre puntas" y luego son trabajadas con desprendimiento de viruta mediante una muela abrasiva. Para la mayor parte de las aplicaciones se usan predominantemente muelas abrasivas de corindón en aglomerado de cerámica con tamaños de grano entre 54 y 180 y durezas entre H y L (según se requiera). De esta manera se obtiene un equilibrio óptimo entre la erosión y la calidad de la superficie.

Donde: a) b) c) d)

movimiento de rotación de la muela movimiento de rotación la pieza avance en profundidad de la viruta avance lateral de la pieza (1) o de la muela (2)

c) Rectificado sin centros(Centerless): Este tipo de máquinas rectifican piezas cilíndricas de dimensiones pequeñas, como casquillos, bulones o pasadores. Tiene dos muelas que giran en el mismo sentido, entre medio de las cuales se coloca la pieza, sin sujeción (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.

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

d) 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.

e) 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.

f) Rectificadoras con sistema de control CNC:

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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 incoporación de servomores 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

Bibliografía Groover, M. P. (2007). FUNDAMENTOS DE MANUFACTURA MODERNA (Tercera ed.). John Wiley & Sons, Inc. Recuperado el 14 de Diciembre de 2018 Schmid, S. K. (2006). MANUFACTURA, INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA (Quinta ed.). Recuperado el 14 de Diciembre de 2018

http://www.ehu.eus/manufacturing/docencia/729_ca.pdf https://www.demaquinasyherramientas.com/maquinas/rectificadoras-tipos-yusos https://www.atlantic-muelas-abrasivas.es/procedimiento-derectificado/procedimiento-de-rectificado/ https://ikastaroak.ulhi.net/edu/es/PPFM/DPMCM/DPMCM02/es_PPFM_DPMCM02_C ontenidos/website_19_defectos_en_el_rectificado.html https://johnguio.files.wordpress.com/2013/11/exposicic3b3n-rectificado.pdf https://docplayer.es/23370376-Mecanizado-con-abrasivos.html