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TEMA 13: Rectificado - ehu.eusehu.eus/manufacturing/docencia/729_ca.pdf · Tema 13: Rectificado 2/25 1. Introducción a los procesos abrasivos 2. Comparación del rectificado con

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  • Tema 13: Rectificado 1/25

    MDULO III: MECANIZADO POR ARRANQUE DE VIRUTA

    TEMA 13: Rectificado

    TECNOLOGA MECNICA

    DPTO. DE INGENIERA MECNICA

    Universidad del Pas Vasco Euskal Herriko Unibertsitatea

  • Tema 13: Rectificado 2/25

    1. Introduccin a los procesos abrasivos

    2. Comparacin del rectificado con otros procesos de corte

    3. Tipos de Operaciones y Mquina

    4. Muelas de Rectificado

    5. Desgaste de muelas

    6. Cuestionario tutorizado

    7. Oportunidades laborales: empresas y productos

    Contenidos

  • Tema 13: Rectificado 3/25

    1. Introduccin a los procesos abrasivos

    CARACTERSTICAS DE LOS PROCESOS ABRASIVOS:Uso de partculas abrasivas para modificar forma y/oacabado superficial de las piezas

    APLICACIONES:Mecanizado de precisin (tol. en m)Acabados superficiales muy finos (Ra

  • Tema 13: Rectificado 4/25

    1. Introduccin a los procesos abrasivos

    EJEMPLOS DE APLICACIONESRECTIFICADO:

    LAPEADO

    BRUIDO: generacin de textura en cruceta

    Husillo

    Htas. de corte Transmisin AmarresBiselados

    Lapeado de pares de engranajes Lapeado de caras

    de bloques patrn

    Medida muy precisa entre dos caras

  • Tema 13: Rectificado 5/25

    1. Introduccin a los procesos abrasivos

    RECTIFICADOEl proceso de RECTIFICADO utiliza una herramienta abrasiva (MUELA) y se lleva a cabo en unamquina llamada RECTIFICADORA. Suele utilizarse en la etapa final de fabricacin, tras eltorneado o fresado, para mejorar la tolerancia dimensional y el acabado superficial del producto.

    Husillo Granos abrasivos

    Aglomerante

    Huecos

    Giro

    Avance

  • Tema 13: Rectificado 6/25

    1. Introduccin a los procesos abrasivos

    RECTIFICADOCada grano abrasivo es encargado de arrancar una pequea cantidad de material de pieza, deforma anloga a como lo hara un filo de corte en una fresa.

    AvanceMuela

    Grano

    Vc

    Vf

    Se aprecia cmo cada grano debe arrancar un espesor de viruta de forma similar a como ocurre en fresado

    Pieza

    Dimensiones orientativas:Dimetro de muela (mm)Profundidad de pasada (m)Tamao de grano (m)Vc (m/s)Vf (mm/min)

  • Tema 13: Rectificado 7/25

    2. Comparacin del rectificado con otros procesos de corte

    DIFERENCIAS CON FRESADO Y TORNEADO

    VELOCIDAD DE CORTE: mucho ms alta en RECTIFICADORectificado, 30-40m/s, pero puede alcanzar hasta 100m/sTorneado, fresado,..: inferior a 6m/s

    ESPESOR DE VIRUTA: mucho ms pequeo en RECTIFICADORectificado, 0,1-1 mTorneado, fresado,..: 10-100 mEfecto tamao

    DIFERENCIA ENTRE GRANO Y FILO:El grano no tiene geometra definidaPor su forma tiende a DEFORMAR la viruta

    A

    Vista ADeformacin

    plstica

    CizalladuraRozamiento

    ac (m)

    Ps (N/mm2) Zona habitual en torneado

    Zona habitual en fresado

    Zona habitual en rectificado

  • Tema 13: Rectificado 8/25

    3. Tipos de Operaciones y Mquinas

    Las mquinas en las que se llevan a cabo las operaciones de rectificado son lasRECTIFICADORAS. Existe una amplia gama de procesos y de mquinas rectificadoras en elmercado:

    PlaneadorasRectificadoras cilndricas de exteriores, de interiores y sin centrosRectificadoras para la produccin de herramientas de corteRectificadoras de engranajesEtc.

    Husillo

    Rectificadora planeadora Rectificadora cilndrica de exteriores Rectificadora para tallado de herramientas de corte

  • Tema 13: Rectificado 9/25

    RECTIFICADO PLANO:Acabado de superficies planas o perfilesParmetros:

    Profundidad de pasada, ae (m)Velocidad perifrica de muela, Vs (m/s)Velocidad de avance, Vf (m/min)Anchura de pasada, bw (mm)

    ae

    bw

    x

    y

    z

    3. Tipos de Operaciones y Mquinas

    vs

    ae

    piezamuela

    x

    yzvf

    vs

    vf

  • Tema 13: Rectificado 10/25

    RECTIFICADORAS PLANEADORAS:Husillo horizontal (o vertical) y mesa alternativa

    Husillo horizontal (o vertical) y mesa rotativa

    Otras variantes de gran productividad

    3. Tipos de Operaciones y Mquinas

  • Tema 13: Rectificado 11/25

    RECTIFICADO CILNDRICO:Acabado de superficies de revolucin (interiores y exteriores)"A travs y "en penetracin" (plonge)Parmetros:

    Profundidad de pasada radial, ae (m)Anchura de pasada, bw (mm) Velocidad perifrica de muela, Vs (m/s) Velocidad de avance, Vf (m/min)Velocidad perifrica de pieza, Vw (m/min)

    pieza

    muelavs

    vwvf

    af ae

    pieza

    muelavs

    vw

    vfbw

    3. Tipos de Operaciones y Mquinas

    Penetracin (plonge) A travs

  • Tema 13: Rectificado 12/25

    RECTIFICADORA CILNDRICA DE EXTERIORES:Pieza amarrada por los extremos usando punto y perro de arrastre

    RECTIFICADORA CILNDRICA DE INTERIORES:Altas velocidades de rotacin de muelaMuela trabajando en voladizoDificultad de amarre de pieza y de suministro de fluido de corte

    3. Tipos de Operaciones y Mquinas

    Pieza

    Muela

    Perro de arrastre

    Husillo principal

    Contrapunto

    Amarre de una pieza entre puntos, habitualen una rectificadora cilndrica de exteriores

  • Tema 13: Rectificado 13/25

    RECTIFICADO SIN CENTROS:Acabado de superficies de revolucin de gran esbeltez

    vs

    va

    vt

    muela rectificadora

    muela reguladora

    pieza

    regla de apoyo

    3. Tipos de Operaciones y Mquinas

  • Tema 13: Rectificado 14/25

    RECTIFICADORA SIN CENTROS:Minimizacin de tiempos de amarre y centrado de piezaPosibilidad de usar muelas de gran anchura sin deformar la piezaNo hay errores de centrado: Alta precisinFacilidad de automatizacinEmpleado para:

    Piezas pequeas (de revolucin)Piezas de gran esbeltez (de revolucin)Largas tiradas

    3. Tipos de Operaciones y Mquinas

    HAY DOS TIPOS:"A travs" o traverse

    "en penetracin" o plonge

  • Tema 13: Rectificado 15/25

    Las herramientas utilizadas en operaciones de Rectificado se denominan MUELAS. La seleccinde la muela es crtica en la operacin, del mismo modo que ocurre con las herramientas detorneado o fresado. A la hora de elegir la mejor muela para una aplicacin, debe atenderse a:

    La geometra de la operacin (planeado, cilndrico a travs, sin centros, rectificado de forma, etc.)

    La especificacin de la muela:- Tipo de material abrasivo- Tamao de grano abrasivo- Dureza de la muela- Estructura- Tipo de aglomerante

    Izq.: muela de forma fabricada para una aplicacin concreta

    Arriba: muelas estndar para diferentes aplicaciones

    4. Muelas de Rectificado

  • Tema 13: Rectificado 16/25

    TIPO DE MATERIAL ABRASIVO:Seleccin en funcin del material de pieza a rectificarTipos:

    Convencionales xido de aluminio (Al2O3, almina) [A]

    Aplicacin general al rectificado de aceros. Muy extendido.

    Carburo de silicio (SiC) [C]Rectificado de carburos, cermicas, metales no frricos, fundiciones, (menos extendido).

    Superabrasivos Nitruro de boro cbico (CBN) [B]

    Rectificado a alta velocidad de frricos de alta dureza, herramientas de corte, aleaciones termo-resistentes,

    Diamante [D]Rectificado a alta velocidad y precisin de cermicas y metal duro.

    Almina o corindn (Al2O3)

    Carburo de silicio (SiC)

    Diamante policristalino

    CBN negro

    4. Muelas de Rectificado

  • Tema 13: Rectificado 17/25

    TAMAO DEL GRANO ABRASIVO:Est relacionado con el acabado superficial y con la precisin.Tamao de grano grande: para desbaste, acabado superficial pobre.Tamao de grano pequeo: para acabado, buena precisin y acabado superficial.

    4. Muelas de Rectificado

  • Tema 13: Rectificado 18/25

    DUREZA DE LA MUELA:Resistencia del aglomerante a soltar granos como consecuencia de las fuerzas en el procesoSe designa con una letra que va desde la A hasta la Z:

    ESTRUCTURA DE LA MUELA:Est relacionado con la densidad (cantidad de abrasivo y de aglomerante en la muelaSe designa con un nmero que indica el grado de apertura de la muela

    Dureza Tipo de muela

    A-E Muelas muy blandas

    F-K Muelas blandas

    L-Q Muelas de dureza media

    R-T Muelas duras

    U-Z Muelas muy duras

    1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

    Rectificado de materiales frgiles, precisin y acabado

    Ms espacio a la viruta en materiales dctiles, desbaste

    4. Muelas de Rectificado

  • Tema 13: Rectificado 19/25

    MATERIAL DE UNIN (AGLOMERANTE):Funciones:

    Evitar prdidas de granos afilados. Permitir liberar granos desafilados. Transmitir fuerzas entre grano y husillo. Disipar el calor generado en el proceso.

    Tipos: Vtreo [V]: el ms usado en muelas de almina, CBN Resinoso [B]: poco frecuente Metlico [M]: Empleados en superabrasivos. Muelas muy duras. Otros

    Ejemplo de designacin de muela Tpica:

    muela x Anchura x agujero (Prefijo* A 60 I 5 V Sufijo*) Vcmax = 40m/sDimensiones [mm]

    Tipo de abrasivo

    Tamao de grano

    Grado

    Estructura (opcional)

    Aglutinante

    4. Muelas de Rectificado

  • Tema 13: Rectificado 20/25

    Prdida de capacidad abrasiva (escala microscpica).Prdida de geometra/perfil (escala macroscpica).

    CONSECUENCIAS DEL DESGASTE:Aumento de la potencia consumidaPeor acabado y prdida de precisinVibraciones

    V s[m

    m3 ]

    Vw [mm3]

    Parmetro de medida del desgaste:

    Razn de rectificadoG=Vw/Vs

    Inversa de la pendiente de la curva de desgaste medida en la zona 2

    Zona 1

    Zona 2

    Zona 3

    Volumen de material de pieza rectificado

    Volumen de muela desgastada

    Nota: grfica similar a la de desgaste de herramientas del Tema 12

    5. Desgaste de muelas

    Al igual que las herramientas de corte, las muelasde rectificado tambin sufren DESGASTE comoconsecuencia de las grandes fuerzas y altastemperaturas que se alcanzan en la zona decontacto. El desgaste produce en la muela:

  • Tema 13: Rectificado 21/25

    MECANISMOS DE DESGASTE:Prdida de filo de grano (a)Fractura/rotura de grano (b)Rotura de aglomerante (prdida de granos tiles) (c)Embotamiento de la muela (d)

    ab

    c

    cd

    Pieza

    Grano

    Aglomerante

    Muela de almina, aglomerante vtreo, embotada. Aspecto tras diferentes pasadas

    5. Desgaste de muelas

    Embotamiento: Virutas retenidas en los espacios entre granos abrasivos

    Zonas embotadas

  • Tema 13: Rectificado 22/25

    DIAMANTADO DE MUELAS:Recuperacin de la capacidad abrasiva

    Micro-rotura de granos para crear nuevos filos Eliminacin del material embotado

    Recuperacin de la geometra de la muelaEliminacin del salto radial en el montajeHerramientas empleadas: diamantes (monopunta, multipunta), discos de diamante, sticks de SiC.

    Diamantadormultipunta aplicado

    manualmente

    Stick de SiC para aplicacin manual

    Disco de diamante para muelas de forma

    5. Desgaste de muelas

    Diamantador monopunta

    Muela y diamantador en una rectificadora de engranajes

    Diamantador

    Muela

    Peza

  • Tema 13: Rectificado 23/25

    6. Cuestionario tutorizado

    1. Por qu la energa especfica de corte es tan elevada en el rectificado? Cmo afecta a las fuerzas durante el proceso un valor elevado de la energa especfica de corte?

    2. Qu consecuencias tiene el hecho de que, por su propia geometra, los granos de abrasivo generen ngulos de desprendimiento muy negativos?

    3. Durante el rectificado la fuerza normal puede llegar a ser incluso el doble, en magnitud, que la fuerza tangencial. Qu consecuencias crees que puede tener este hecho?

    4. Define una muela cuya especificacin normalizada viene dada por 200x16x50,8 C46J5B. A qu tipo de aplicaciones crees que ir destinada?

    5. Calcula la velocidad de rotacin (en rpm) a la que tiene que girar una fresa de dimetro 100mm para alcanzar una velocidad de corte tpica de fresado. A continuacin calcula la velocidad de rotacin de una muela del mismo dimetro, para alcanzar una velocidad de corte tpica de rectificado. Analiza los resultados.

    6. Representa esquemticamente cmo se lleva a cabo una operacin de diamantado de muela con diamante monopunta.

    7. Investiga qu valores del avance y de la profundidad de pasada pueden ser tpicos en la operacin de diamantado de la pregunta 6.

  • Tema 13: Rectificado 24/25

    7. Cuestionario tutorizado

    8. Investiga qu orden de magnitud de profundidad de pasada es habitual en un rectificado de planeado y en un fresado de una superficie plana. Compara los valores y analiza las diferencias.

    9. Por qu crees que algunas rectificadoras utilizan accionamientos hidrulicos en sus ejes?

    10. Por qu se consigue un importante ahorro de tiempos no productivos en el rectificado sin centros?

    11. Por qu el rectificado sin centros mejora la precisin con respecto al rectificado cilndrico de exteriores?

  • Tema 13: Rectificado 25/25

    Abrasivos MANHATTAN S.A.Fabricante de ABRASIVOSLocalizacin: Vitoria (Alava)www.abrasivosmanhattan.es

    7. Oportunidades laborales: empresas y productos

    Abrasivos UNESA (Grupo Manhattan)Fabricante de ABRASIVOSLocalizacin: Hernani (Gipuzkoa)www.abrasivosunesa.es

    TYROLITFabricante de ABRASIVOSMultinacionalwww.tyrolit.es

    NORTON (grupo Saint Gobain)Fabricante de abrasivosMultinacionalwww.nortonabrasives.com

    Abrasivos UNESA cuenta con una amplia gama de

    muelas de rectificado

    DOIMAK S.A.Fabricante de rectificadorasLocalizacin: Elgoibar (Gipuzkoa)www.doimak.es

    GERFabricante de rectificadorasLocalizacin: Itziar-Deba (Gipuzkoa)www.germh.com

    Rectificadora LG-400 fabricada por Danobatdispone de bancada de

    granito y motores lineales

    DANOBAT S.COOP.Fabricante de rectificadorasLocalizacin: Elgoibar (Gipuzkoa)www.danobat.com