OpFP_MMM_TEMA_29 PDF - Rectificado: principios del mecanizado

opositafp.com ©2025 TEMA 29. Rectificado: principios del mecanizado por rectificado. Máquinas para el rectificado, tipos, precisiones y limitaciones de las formas obtenibles, estructura y elementos constituyentes de las máquinas. Utillajes de sujeción de piezas y herramientas. Accesorios....

opositafp.com ©2025 TEMA 29. Rectificado: principios del mecanizado por rectificado. Máquinas para el rectificado, tipos, precisiones y limitaciones de las formas obtenibles, estructura y elementos constituyentes de las máquinas. Utillajes de sujeción de piezas y herramientas. Accesorios. Índice 1. Introducción................................................................................................................. 2 2. Principios del mecanizado por rectificado..................................................................... 2 3. Máquinas para el rectificado........................................................................................ 2 3.1. Tipos de máquinas de rectificado................................................................................. 3 3.2. Precisiones y limitaciones de las formas obtenibles..................................................... 5 4. Estructura y elementos constituyentes de las rectificadoras.......................................... 5 4.1. Bancada......................................................................................................................... 5 4.2. Mesa y sistema de guiado............................................................................................. 5 4.3. Motores y sistemas de transmisión.............................................................................. 6 4.4. Cabezal portapiezas...................................................................................................... 6 4.5. Cabezal portamuelas..................................................................................................... 6 4.6. Sistema de lubricación y refrigeración.......................................................................... 6 5. Utillajes de sujeción de piezas y herramientas............................................................... 7 5.1. Bridas de sujeción......................................................................................................... 7 5.2. Base magnética o electromagnética............................................................................. 7 5.3. Platos de garras y pinzas............................................................................................... 7 5.4. Conos y casquillos......................................................................................................... 7 5.5. Lunetas de apoyo.......................................................................................................... 8 5.6. Utillaje de herramientas................................................................................................ 8 6. Accesorios en rectificadoras......................................................................................... 8 6.1. Dispositivos de medición............................................................................................... 8 6.2. Sistema de diamantado................................................................................................. 9 6.3. Sistemas de refrigeración.............................................................................................. 9 6.4. Analizador de vibraciones............................................................................................. 9 6.5. Contrapuntos................................................................................................................. 9 6.6. Accesorios de Protección y seguridad........................................................................... 9 6.7. Accesorios externos...................................................................................................... 9 7. Conclusión................................................................................................................. 10 8. Bibliografía................................................................................................................ 10 a) Bibliografía...................................................................................................................... 10 b) Webgrafía........................................................................................................................ 10 1 Rafael López Elsón Especialidad de Mecanizado y Mantenimiento de Máquinas  opositafp.com ©2025 1. Introducción El rectificado es un proceso esencial en el mecanizado de precisión, usado para conseguir acabados superficiales de alta calidad y tolerancias estrechas, indispensables en sectores como la automoción, la industria aeronáutica y otras áreas de alta exigencia técnica como la fabricación de herramientas de corte. Este proceso se caracteriza por su capacidad de lograr niveles de precisión imposibles de alcanzar con otros métodos de mecanizado, haciendo uso de herramientas abrasivas. Este tema tiene por objeto presentar una descripción detallada de los principios del rectificado, tipos de máquinas empleadas, sus limitaciones y ventajas, así como los elementos auxiliares que se emplean en su ejecución. 2. Principios del mecanizado por rectificado El rectificado es un proceso de mecanizado que consiste en el arranque de viruta por abrasión mediante la acción cortante de una herramienta rotatoria, conocida como muela, que posee granos de material extremadamente duro y un material aglutinante que le da forma. Estos granos eliminan pequeñas cantidades de material de la superficie de la pieza, consiguiendo tolerancias dimensionales muy ajustadas y acabados superficiales de gran calidad. A diferencia de otros procesos de mecanizado, el rectificado se caracteriza por su baja velocidad de avance y alta velocidad de corte, lo que permite un trabajo preciso y con mínima generación de calor. Hasta hace unos años, el rectificado era la única forma de trabajar materiales muy duros, como el acero templado y el acero para herramientas. Por suerte hoy en día se pueden trabajar por otros métodos. Las herramientas de corte por rectificado se llaman muelas, y están formadas por multitud de granos abrasivos compactados por un aglutinante. Esos granos poseen generalmente ángulos de corte negativos, lo que facilita el trabajo en materiales duros. Además, los granos poseen una característica esencial de renovación del filo de corte gracias a su friabilidad, lo que favorece que el trabajo sea muy productivo. 3. Máquinas para el rectificado Las máquinas para el rectificado se agrupan según el tipo de trabajo que realizan y las piezas que mecanizan. A continuación, se describen los tipos de máquinas más comunes, así como las precisiones y limitaciones en las formas que pueden obtener. 2 Rafael López Elsón Especialidad de Mecanizado y Mantenimiento de Máquinas  opositafp.com ©2025 3.1. Tipos de máquinas de rectificado  Rectificadoras planas: Usadas para mecanizar superficies planas de alta precisión. Son ideales para trabajos de acabado. Existen dos tipos atendiendo a la forma en que trabaja la muela: frontales y tangenciales. Las frontales tienen mayor rendimiento que las tangenciales, ya que hay más contacto de la muela con la pieza. Las tangenciales tienen mayor precisión (0,001mm) que las frontales (0,01mm). Marcas especializadas en rectificado plano: MÄGERLE, BLOHM, JUNG.  Rectificadoras cilíndricas: Diseñadas para superficies cilíndricas, tanto exteriores como interiores. Se emplean en ejes y componentes rotacionales que requieren una alta precisión diametral. Existen tres tipos: de interiores, de exteriores y universales (combinación de ambas). Las de interiores realizan el trabajo con la pieza en voladizo, mientras que las de exteriores suelen realizarlo entre puntos, aunque también podrían hacerlo en voladizo. Marcas especializadas en rectificado cilíndrico: DANOBAT, STUDER, SCHAUDT, MIKROSA.  Rectificadoras sin centros (centerless): Permiten mecanizar superficies exteriores cilíndricas sin necesidad de sujetar la pieza, ya que ésta es soportada por rodillos y una regla inclinada. Este tipo de rectificadora es adecuada para piezas largas y delgadas (esbeltas), como pasadores y tubos. Las rectificadoras sin centros eliminan la necesidad de sujetar las piezas, por eso tienen mayor rendimiento pero menor precisión. 3 Rafael López Elsón Especialidad de Mecanizado y Mantenimiento de Máquinas  opositafp.com ©2025  Rectificadoras de herramientas: Se emplean en el afilado y rectificado de herramientas de corte, como fresas integrales y brocas, permitiendo mantener la precisión y rendimiento de estas herramientas en operaciones de mecanizado. Marcas especializadas en rectificado de herramientas: WALTER HELITRONIC, y EWAG En las empresas del entorno productivo todavía siguen usándose muchas rectificadoras planas, cilíndricas y sin centros convencionales, articuladas con avances semiautomáticos de varios ejes, pero las rectificadoras de herramientas suelen ser rectificadoras de control numérico (CNC) de 5 ejes para garantizar la exactitud de sus movimientos ya que hay fresas y brocas con ranura helicoidal de ángulo variable para evitar resonancia durante el corte. 4 Rafael López Elsón Especialidad de Mecanizado y Mantenimiento de Máquinas  opositafp.com ©2025 3.2. Precisiones y limitaciones de las formas obtenibles Como en cualquier proceso de mecanizado, la precisión del rectificado depende de la rigidez de la máquina, la calidad de la muela y el sistema de sujeción de la pieza. Las tolerancias pueden llegar a ser menores a una micra, convirtiendo al rectificado en un proceso insustituible en aplicaciones de alta precisión, obteniendo también valores de rugosidad muy bajos, del orden de 0,1 micras. Para ultra-precisiones y superacabados se utilizan otros procedimientos como el lapeado o el bruñido. Cada tipo de máquina tiene sus limitaciones. Por ejemplo, las formas complejas no son fáciles de obtener en las rectificadoras sin centros. Las rectificadoras cilíndricas pueden verse limitadas en el diámetro máximo de las piezas a rectificar. Los contornos irregulares o cavidades profundas suelen requerir otros procesos de mecanizado complementarios. 4. Estructura y elementos constituyentes de las rectificadoras Las rectificadoras están diseñadas para soportar las cargas del proceso y garantizar un mecanizado preciso y seguro evitando vibraciones. Sus elementos más importantes son: bancada, mesa y sistema de guiado, motor y sistema de transmisión, sistema de refrigeración y lubricación. 4.1. Bancada Es la base de la máquina, proporciona estabilidad y rigidez a la estructura, elementos esenciales para evitar vibraciones y mantener la precisión en el rectificado. La bancada es muy pesada y suele fabricarse históricamente de fundición, en forma de caja de cerrada en forma de “T”. Actualmente hay empresas, como DANOBAT, que fabrican las bancadas de granito natural. Esta es una de las claves para lograr la máxima precisión y la mejor calidad superficial, ya que el granito es:  Térmicamente es muy estable.  Tiene excelentes propiedades de amortiguación de vibraciones.  Es respetuoso con el medio ambiente. En ocasiones la bancada incorpora unas guías mecanizadas en la parte superior para recibir la mesa. En otras ocasiones, la bancada no tiene guías y se amarra el sistema de guiado y mesa en la parte superior. 4.2. Mesa y sistema de guiado Sobre la bancada se encuentra la mesa y el sistema de guiado. La mesa suele ser de fundición pesada y con forma alargada. Incorpora unas guías inferiores que acoplan con las guías de la bancada, y otras guías superiores por las que desliza el cabezal portapiezas y el cabezal contrapunto. Las guías, en forma de rieles prismáticos y guías de precisión, permiten movimientos suaves y controlados de la mesa y del cabezal de la muela, garantizando así la 5 Rafael López Elsón Especialidad de Mecanizado y Mantenimiento de Máquinas  opositafp.com ©2025 consistencia en el proceso. La mesa se mueve alternativamente a lo largo de las guías de la bancada. Puede moverse manualmente o de forma automática. 4.3. Motores y sistemas de transmisión Las nuevas máquinas rectificadoras incorporan motores lineales en los carros de la mesa (X, Z) que proporcionan una dinámica de alto rendimiento en la máquina ya que el accionamiento de ejes es directo, sin sistema mecánico intermedio alguno, lo que proporciona menor desgaste y menor mantenimiento. Este sistema avanzado garantiza un posicionamiento y repetitividad extremadamente elevados. Una precisión inmejorable para la interpolación de ejes (X, Z, C). 4.4. Cabezal portapiezas Es un mecanismo autónomo que se monta sobre la mesa. Este componente asegura la posición de la pieza en la máquina durante su rectificado y es especialmente importante en rectificadoras cilíndricas ya que dota de movimiento de rotación a la pieza. Antiguamente se accionaban con mecanismos de correas y poleas escalonadas, o con variadores de velocidad por fricción, pero actualmente se han eliminado los sistemas mecánicos intermedios y se accionan con servomotores directamente al eje del cabezal. Ésos incorporan rodamientos de alta precisión con lubricación por grasa de por vida, y control de temperatura. En las rectificadoras planas, la pieza se amarra directamente a la mesa a través de bridas, o con ayuda de un plato magnético. 4.5. Cabezal portamuelas El cabezal portamuelas es la parte de la máquina donde se fija la muela abrasiva, la cual realiza el trabajo de arranque de material. En las rectificadoras cilíndricas hay un cabezal principal, donde se acopla la muela para rectificado exterior, y otro cabezal secundario donde se acopla la muela para interiores. Actualmente, el accionamiento también se consigue con servomotores directos al eje. Estos cabezales alcanzan elevadas revoluciones por minuto, especialmente el cabezal de interiores, y es por eso que es muy importante que los rodamientos tengan buena lubricación y soporten altas velocidades. En las máquinas CNC modernas, el cabezal portamuelas exterior se monta sobre un eje B giratorio, de amplio rango, con un encóder de alta resolución para controlar un posicionamiento angular perfecto. 4.6. Sistema de lubricación y refrigeración El calor generado por la fricción entre la muela y la pieza es controlado mediante un sistema de refrigeración que prolonga la vida útil de los abrasivos, evita deformaciones en la pieza y mejora la calidad del acabado. 6 Rafael López Elsón Especialidad de Mecanizado y Mantenimiento de Máquinas  opositafp.com ©2025 Además, este sistema de refrigeración a presión ayuda en la tarea de eliminación de viruta y abrasivo producido durante el corte. En las fábricas de herramientas de corte, como la de Mitsubishi Materials de Museros (Valencia), existe un sistema cerrado de canalizaciones internas en la fábrica bajo el suelo. Este sistema recoge todo el aceite de corte usado como lubricante en las rectificadoras de fresas y brocas de metal duro integral, y lo reconduce a unos depósitos internos donde se filtra perfectamente ese aceite para luego retornarlo por otras canalizaciones aéreas a cada máquina. Tanto el aceite, como las canalizaciones y la nave industrial donde se trabaja se mantienen todo el año a 24ºC para evitar errores dimensionales durante la producción de dichas fresas y brocas ya que son herramientas de corte de precisión y se usarán en el futuro para realizar mecanizados con tolerancias estrechas. 5. Utillajes de sujeción de piezas y herramientas Para lograr la precisión necesaria en el proceso de rectificado, es fundamental el uso de sistemas de sujeción adecuados. Estos aseguran la estabilidad y posición correcta de las piezas y herramientas. La fijación de las piezas dependerá de la forma de la pieza y de la operación de rectificado a realizar. 5.1. Bridas de sujeción Usadas para el rectificado de piezas prismáticas en rectificadoras planas. Este método tiene una ligera limitación frente al siguiente método, ya que las bridas podrían molestar y no trabajar toda la cara superior. 5.2. Base magnética o electromagnética Usadas en rectificadoras planas para piezas de material ferromagnético. La ventaja de este sistema es que la pieza queda imantada por la cara inferior y, la cara superior queda totalmente libre y accesible para ser rectificada. 5.3. Platos de garras y pinzas Pueden ser manuales o automáticos (neumáticos). Usados para piezas de formas cilíndricas, irregulares o pequeñas. Cuando se rectifican fresas y brocas de metal duro, suele usarse este tipo de utillaje que mantiene la pieza sujeta por un extremo y el otro extremo puede apoyarse en un contrapunto dependiendo del trabajo a realizar. 5.4. Conos y casquillos Se usan para centrar la pieza de trabajo en las rectificadoras cilíndricas, facilitando su mecanizado. Pueden ser conos Morse 3 ó 4, y adaptados a otro tamaño gracias a los casquillos. 7 Rafael López Elsón Especialidad de Mecanizado y Mantenimiento de Máquinas  opositafp.com ©2025 5.5. Lunetas de apoyo Se pueden usar durante el rectificado cilíndrico exterior e interior para evitar flexiones innecesarias de la pieza, ya sea entre puntos o también en voladizo. 5.6. Utillaje de herramientas La sujeción de la muela abrasiva es fundamental para la precisión. Existen diversos portamuelas y sistemas de equilibrado que minimizan la vibración y aseguran un corte uniforme y de calidad. Las muelas planas aglomeradas de exteriores suelen montarse con un buen ajuste sobre su árbol portamuelas, con escaso juego, y con unos discos laterales de contacto que deben tener un diámetro exterior mayor o igual a un tercio del diámetro mayor de la muela para garantizar un buen arrastre. La muela debe tener pegada en sus laterales un papel protector, donde asentarán los discos anteriores, y que servirán de protección para no desgastar los discos por la fricción del abrasivo. 1 Ø plato ≥ Ø ext. muela 3 Al mismo tiempo, las muelas deben montarse sobre árboles cilíndricos, y no cónicos, que tengan un diámetro mínimo del 10% del diámetro exterior de la muela. 1 Ø árbol portamuela ≥ Ø ext. muela 10 El apriete de la muela se realiza con tuercas que roscan en sentido opuesto al sentido de giro normal de la muela. De este modo conseguimos que se apriete automáticamente la muela siempre que esté en funcionamiento. Especial atención a los motores trifásicos, ya que un cambio de polaridad en las fases podría suponer un sentido de giro inverso y que las muelas se soltasen de su utillaje provocando un accidente. 6. Accesorios en rectificadoras Los accesorios en las rectificadoras cumplen una función complementaria, optimizando el proceso de trabajo y permitiendo el mecanizado de piezas complejas. 6.1. Dispositivos de medición Para asegurar que las dimensiones de la pieza se ajustan a las especificaciones del plano, existen dispositivos de medición integrados en algunas máquinas, como:  Sondas de medida (palpador óptico) 8 Rafael López Elsón Especialidad de Mecanizado y Mantenimiento de Máquinas  opositafp.com ©2025  Reglas ópticas  Visualizadores de cotas 6.2. Sistema de diamantado Son herramientas que moldean la muela para mantenerla en las condiciones adecuadas para el rectificado, garantizando un trabajo de precisión. Existen varios tipos:  Diamantador fijo  Diamantador de disco  Diamantador en cabezal pieza  Diamantador de moleta 6.3. Sistemas de refrigeración Mejoran el acabado y reducen el desgaste de la muela y de la pieza. Además, proporcionan una estabilidad térmica a la bancada, muela y pieza trabajada que permite realizar el proceso con una precisión por debajo de la micra. 6.4. Analizador de vibraciones Las rectificadoras CNC disponen de analizador de vibraciones en rodamientos y equilibrado dinámico de la muela, y proporciona una rápida respuesta ante impactos inesperados. 6.5. Contrapuntos En rectificadoras cilíndricas, se emplean para proporcionar soporte adicional en piezas largas o delgadas. Existen varios tipos:  Contrapuntos manuales e hidráulicos  Contrapunto sincronizado  Ajuste micrométrico de la conicidad 6.6. Accesorios de Protección y seguridad Las rectificadoras incluyen pantallas de protección, sistemas de extracción de polvo y sistemas de parada de emergencia, ya que el trabajo con abrasivos puede generar fragmentos y partículas que deben ser controladas. 6.7. Accesorios externos A parte de todos los anteriores accesorios, las rectificadoras CNC pueden automatizarse con otros accesorios externos, como:  Alimentador automático de piezas  Brazo robot de 7 ejes  Cambio automático de muela  Secador de piezas 9 Rafael López Elsón Especialidad de Mecanizado y Mantenimiento de Máquinas  opositafp.com ©2025 7. Conclusión El rectificado es esencial en la industria moderna, proporcionando precisión y calidad en el acabado de piezas que no son alcanzables mediante otros procesos de mecanizado. Las rectificadoras, con sus diversos tipos y configuraciones, permiten trabajar diferentes tipos de superficies y geometrías, con un nivel de precisión que cumple con los estándares más rigurosos. Sin embargo, su complejidad y la necesidad de equipos especializados también implican limitaciones, por lo que el conocimiento profundo de cada uno de sus componentes, así como de los utillajes y accesorios, resulta esencial para optimizar los resultados y asegurar la calidad en la producción. 8. Bibliografía a) Bibliografía  García, A. (2020). Procesos de Rectificado y Afilado: Principios y Aplicaciones en la Industria. Ediciones Industriales.  Martínez, R. (2017). Manual de Máquinas y Herramientas de Rectificado. Ediciones Tecnológicas.  Rodríguez, E. (2019). Control de Calidad en Procesos de Mecanizado por Rectificado. Editorial Profesional. b) Webgrafía  DANOBAT. (https://www.danobat.com/es-es/)  United Grinding. (https://www.grinding.com/es/)  WALTER. (https://www.walter-machines.com/en/)  EWAG. (https://www.ewag.com/en/)  DMG MORI. (https://www.dmgmori.com) 10 Rafael López Elsón Especialidad de Mecanizado y Mantenimiento de Máquinas