El rectificado es un tipo de proceso de mecanizado abrasivo que utiliza una muela abrasiva como herramienta de corte .
Se utiliza una amplia variedad de máquinas para moler:
- Piedras para afilar cuchillos con manivela ( muelas )
- Herramientas eléctricas de mano , como amoladoras angulares y amoladoras de matrices
- Varios tipos de costosas máquinas herramienta industriales llamadas rectificadoras
- Amoladoras de banco
La práctica del fresado es un área amplia y diversa de fabricación y 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, se adapta mejor al 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 las últimas décadas era la única forma práctica de mecanizar tales materiales como aceros templados. En comparación con el mecanizado "regular", 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 de alto ángulo de desprendimiento negativo ) y corta una pequeña viruta que es análoga a lo que convencionalmente se llamaría una viruta de "corte" (torneado, fresado, taladrado, roscado, etc.) [ cita requerida ] . Sin embargo, entre las personas que trabajan en los campos del mecanizado, a menudo se entiende que el término corte se refiere a las operaciones de corte macroscópico, y el rectificado a menudo se clasifica mentalmente como un proceso "separado". Ésta es la razón por la que los términos se utilizan generalmente por separado en la práctica del taller.
Procesos
La selección de cuál de las siguientes operaciones de rectificado se utilizará está determinada por el tamaño, la forma, las características y la tasa de producción deseada.
Molienda de avance lento
La trituración por arrastre (CFG) fue un proceso de trituración que fue inventado en Alemania a finales de la década de 1950 por Edmund y Gerhard Lang. El pulido normal se usa principalmente para terminar superficies. Pero CFG se usa para altas tasas de remoción de material, compitiendo con el fresado y torneado como una opción de proceso de fabricación. CFG tiene una profundidad de rectificado de hasta 6 mm (0,25 pulgadas) y la velocidad de la pieza de trabajo es baja. Las superficies con una unión de resina de grado más suave se utilizan para mantener baja la temperatura de la pieza de trabajo y un acabado superficial mejorado de hasta 1,6 μm Rmáx.
El CFG puede tardar 117 s en eliminar 1 de cada 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 filo de las ruedas, en la década de 1970 se desarrolló el rectificado de avance lento con alineación continua (CDCF). La rueda se arregla constantemente durante el mecanizado en el proceso CDCF y mantiene la rueda en un estado de afilado especificado. Solo se necesitan 17 s para eliminar 1 de cada 3 (16 cm 3 ) de material, una gran ganancia en 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.
La molienda profunda de alta eficiencia (HEDG) es otro tipo de molienda. Este proceso utiliza ruedas superabrasivas plateadas. Estas ruedas nunca necesitan arreglarse 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 una gran potencia de husillo y altas velocidades de husillo. [1]
El rectificado de pelado , patentado con el nombre de Quickpoint en 1985 por Erwin Junker Maschinenfabrik, GmbH en Nordrach, Alemania, utiliza un disco de rectificado superabrasivo delgado orientado casi paralelo a una pieza de trabajo cilíndrica que funciona como una herramienta de torneado. [1]
El rectificado de velocidad ultrarrápida (UHSG) puede funcionar a velocidades superiores a 40.000 fpm (200 m / s), y tarda 41 s en eliminar 1 en 3 (16 cm 3 ) de material, pero aún se encuentra en la etapa de I + D. También requiere una gran potencia de husillo y altas velocidades de husillo. [1]
Rectificado cilíndrico
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 los centros y se gira mediante un dispositivo conocido como perro de torno o destornillador central. La muela abrasiva y la pieza de trabajo se hacen girar mediante motores separados y a diferentes velocidades. La mesa se puede ajustar para producir conos. La cabeza de la rueda se puede girar. Los cinco tipos de rectificado cilíndrico son: rectificado de diámetro exterior (OD), rectificado de diámetro interior (DI), rectificado por inmersión, rectificado con avance lento y rectificado sin centros. [2]
Una amoladora cilíndrica tiene una muela (abrasiva) de amolar, dos centros que sostienen la pieza de trabajo y un mandril, un perro de amolar u otro mecanismo para impulsar el trabajo. La mayoría de las rectificadoras cilíndricas incluyen un pivote para permitir la formación de piezas ahusadas. La muela y la pieza de trabajo se mueven paralelas entre sí tanto en dirección radial como longitudinal. La muela abrasiva puede tener muchas formas. Las ruedas estándar en forma de disco se pueden utilizar para crear una geometría de pieza de trabajo recta o cónica, mientras que las ruedas formadas se utilizan para crear una pieza de trabajo con forma. El proceso con una rueda formada crea menos vibración que con una rueda normal con forma de disco. [3]
Las tolerancias para el rectificado cilíndrico se mantienen dentro de ± 0,0005 pulgadas (13 μm) de diámetro y ± 0,0001 pulgadas (2,5 μm) de redondez. El trabajo de precisión puede alcanzar tolerancias de hasta ± 0,00005 pulgadas (1,3 μm) de diámetro y ± 0,00001 pulgadas (0,25 μm) de redondez. Los acabados de la superficie pueden variar de 2 micropulgadas (51 nm) a 125 micropulgadas (3,2 μm), con acabados típicos que van desde 8 a 32 micropulgadas (0,20 a 0,81 μm).
Rectificado de superficies
El rectificado de superficies utiliza una rueda abrasiva giratoria para eliminar el material y crear una superficie plana. Las tolerancias que se logran normalmente con el rectificado son ± 2 × 10 −4 pulgadas (5,1 μm) para triturar 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 de movimiento alternativo.
El pulido se usa comúnmente en hierro fundido y varios tipos de acero . Estos materiales se prestan para el esmerilado porque pueden ser sostenidos por el mandril magnético comúnmente utilizado en las máquinas de pulir y no se funden en la muela, obstruyéndola y evitando que corte. Los materiales que se muelen con menos frecuencia son el aluminio , el acero inoxidable , latón y los plásticos . Todos estos tienden a obstruir la rueda de corte más que el acero y el hierro fundido, pero con técnicas especiales es posible rectificarlos.
Otros
El rectificado sin centros es cuando la pieza de trabajo está soportada por una hoja en lugar de por centros o mandriles. Se utilizan dos ruedas. El más grande se usa para rectificar la superficie de la pieza de trabajo y el disco más pequeño se usa para regular el movimiento axial de la pieza de trabajo. Los tipos de rectificado sin centros incluyen el rectificado de alimentación continua, el rectificado de entrada / por inmersión y el rectificado interno sin centros.
El rectificado electroquímico es un tipo de rectificado en el que una pieza de trabajo cargada positivamente en un fluido conductor es erosionada por una muela abrasiva cargada negativamente. Las piezas de la pieza de trabajo se disuelven en el fluido conductor.
La trituración de apósitos electrolíticos en proceso ( ELID ) es uno de los métodos de trituración más precisos. En esta tecnología de rectificado de ultraprecisión, la muela está revestida electroquímicamente y en proceso para mantener la precisión del rectificado. Una celda ELID consta de una muela abrasiva unida con metal, un electrodo de cátodo, 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, mientras que el electrodo está conectado al polo negativo de la fuente de alimentación. Por lo general, los líquidos alcalinos se utilizan como electrolitos y como refrigerante para moler. Se utiliza una boquilla para inyectar el electrolito en el espacio entre la rueda y el electrodo. El espacio generalmente 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 prepara mediante una reacción electroquímica. La disolución del material de unión metálico es causada por el apósito que, a su vez, da como resultado una protuberancia 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 orificios cónicos se pueden rectificar con el uso de amoladoras internas que pueden girar en horizontal.
Esmerilado previo Cuando se ha construido una nueva herramienta y se ha tratado térmicamente, se rectifica previamente antes de que comience la soldadura o el revestimiento duro. Por lo general, esto implica pulir el diámetro exterior ligeramente más alto que el diámetro exterior del pulido de acabado para garantizar el tamaño de acabado correcto.
Muela
Una muela abrasiva es una muela desechable que se utiliza para diversas operaciones de rectificado y mecanizado abrasivo. Por lo general, está hecho de una matriz de partículas abrasivas gruesas presionadas y unidas entre sí para formar una forma circular sólida; hay varios perfiles y secciones transversales disponibles según el uso previsto para la rueda. Las muelas abrasivas también pueden estar hechas de un disco sólido de acero o aluminio con partículas adheridas a la superficie.
Lubricación
El uso de fluidos en un proceso de rectificado a menudo es 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 salga de la pieza debido a la rápida rotación de la rueda.
Material de trabajo | Fluido de corte | Solicitud |
---|---|---|
Aluminio | Aceite o cera de uso ligero | Inundación |
Latón | Aceite de trabajo ligero | Inundación |
Hierro fundido | Aceite emulsionable de servicio pesado, aceite químico de uso ligero, aceite sintético | Inundación |
Acero dulce | Aceite soluble en agua de alta resistencia | Inundación |
Acero inoxidable | Aceite emulsionable de servicio pesado, aceite químico de servicio pesado, aceite sintético | Inundación |
Plástica | Aceite soluble en agua, aceite emulsionable de servicio pesado, aceite químico seco de uso ligero, aceite sintético | Inundación |
La pieza de trabajo
Métodos de sujeción de piezas
La pieza de trabajo se sujeta manualmente a un perro de torno, accionado por la placa frontal, que sujeta la pieza entre dos centros y hace girar la pieza. La pieza y la muela giran en direcciones opuestas y se retiran pequeños trozos de la pieza a medida que pasa a lo largo de la muela. En algunos casos, se pueden usar centros de transmisión especiales para permitir que los bordes se rectifiquen. El método de sujeción de piezas afecta el tiempo de producción a medida que cambia los tiempos de preparación.
Materiales de la pieza de trabajo
Los materiales típicos de las piezas de trabajo incluyen aluminio, latón, plásticos, hierro fundido, acero dulce y acero inoxidable. El aluminio, el latón y los plásticos pueden tener características de maquinabilidad de pobres a justas 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 rectificar debido a su tenacidad y capacidad para endurecerse, pero se puede trabajar con el grado adecuado de muelas abrasivas.
Geometría de la pieza
La forma final de una pieza de trabajo es la imagen especular de la muela, con muelas cilíndricas que crean piezas cilíndricas y muelas 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 piezas de 0,25 a 60 pulgadas (6 mm a 1,5 m) de longitud. de diámetro y de 0,30 pulg. a 100 pulg. (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.
Efectos sobre los materiales de la pieza de trabajo
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 aplicadas a la pieza durante el acabado. Las altas temperaturas de molienda pueden hacer que se forme una fina capa martensítica en la pieza, lo que reducirá la resistencia del material a causa de las microfisuras.
Los cambios en las propiedades físicas incluyen la posible pérdida de propiedades magnéticas en materiales ferromagnéticos.
Ver también
- Molienda criogénica
- Rectificado de diamantes
- Rectificado de pavimento con diamante
- Bruñido plano
- Aparador de molienda
- Gran remoción de material
- Afilado (metalurgia)
- Molienda hidro-erosiva
- Viruta
Referencias
- ↑ a b c d Salmon, Stuart (febrero de 2010). "¿Qué es el mecanizado abrasivo?" . Ingeniería de Fabricación . Sociedad de Ingenieros de Fabricación.
El mecanizado abrasivo no es un rectificado de precisión. El objetivo no es la superprecisión ni los acabados superficiales de alto brillo. El mecanizado abrasivo genera, ante todo, un elevado arranque de viruta.
- ^ Stephenson, David A .; Agapiou, John S. (1997). Teoría y práctica del corte de metales (2ª ed.). Boca Ratón: CRC Press. págs. 52–60. ISBN 978-0-8247-5888-2.
- ^ Nadolny, Krzysztof (9 de abril de 2012). "El método de evaluación de la capacidad de corte de la muela en el rectificado por inmersión" . Revista Centroeuropea de Ingeniería . 2 (3): 399–409. doi : 10.2478 / s13531-012-0005-5 . S2CID 136037527 .
- ^ Mateo, Sam (17 de diciembre de 2016). "Los fundamentos del corte abrasivo" . tungstengrinder.net . Consultado el 17 de diciembre de 2016 .
- ^ [1] , T. Saleh, M. Sazedur Rahman, HS Lim, M. Rahman, Desarrollo y evaluación del rendimiento de una máquina rectificadora ELID de ultra precisión, Revista de tecnología de procesamiento de materiales, volúmenes 192-193, páginas 287-291.
- ^ Adithan y Gupta 2002 , p. 129.
Bibliografía
- Adithan, M .; Gupta, AB (2002), Tecnología de fabricación , Editores internacionales New Age, ISBN 978-81-224-0817-1.