Rectificado (corte abrasivo)

El rectificado por avance lento (CFG, por sus siglas en inglés) fue un proceso de rectificado inventado en Alemania a finales de la década de 1950 por Edmund y Gerhard Lang. Si bien el rectificado convencional se utiliza principalmente para el acabado de superficies, el CFG se emplea para altas tasas de remoción de material, compitiendo con el fresado y el torneado como opción de proceso de fabricación. El CFG permite una profundidad de rectificado de hasta 6  mm (0,236  pulgadas) y una baja velocidad de la pieza. Se utilizan superficies con un aglutinante de resina de grado más blando para mantener baja la temperatura de la pieza y obtener un acabado superficial mejorado de hasta 1,6  μm Rmax.

El CFG puede tardar 117 s en eliminar 1/3 (16 cm³ ) ^{de material. El} rectificado de precisión tardaría más de 200 s en hacer lo mismo. El CFG tiene la desventaja de una muela que se degrada constantemente, requiere una alta potencia del husillo ( 51 hp o 38 kW ) y está limitado en la longitud de la pieza que puede mecanizar. ^{[ 1 ]}      

Para solucionar el problema del afilado de la muela, en la década de 1970 se desarrolló el rectificado continuo de avance lento (CDCF). En este proceso, la muela se afila constantemente durante el mecanizado, manteniendo así un afilado específico. Solo se necesitan 17 ^segundos  para eliminar 16 cm³ de material , lo que supone un enorme aumento de la productividad. Se requiere una potencia de husillo ^de 38 hp (28 kW), con velocidades de husillo bajas o convencionales. Se eliminó la limitación en la longitud de la pieza.    

El rectificado profundo de alta eficiencia (HEDG) es otro tipo de rectificado. Este proceso utiliza muelas superabrasivas revestidas. Estas muelas no requieren rectificado y duran más que otras. Esto reduce los costos de inversión en equipos. El HEDG se puede utilizar en piezas largas y elimina material a una velocidad de 1 en 3 (16 cm³) en 83 ^s . El ^HEDG requiere alta potencia y alta velocidad del husillo. ^{[ 1 ]}   

El rectificado por 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 y funciona de manera similar a una herramienta de torneado. ^{[ 1 ]}

El rectificado de ultra alta velocidad (UHSG) puede alcanzar velocidades superiores a 40 000 pies/min (200 ^m  /s), tardando 41 s  en eliminar 1/3 (16 ^cm³ ) de material, pero aún se encuentra en fase de investigación y desarrollo (I+D). Además, requiere alta potencia y alta velocidad del husillo. ^{[ 1 ]}  

El rectificado cilíndrico (también llamado rectificado de centro) se utiliza para rectificar las superficies cilíndricas y los hombros de la pieza de trabajo. La pieza se monta sobre centros y se hace girar mediante un dispositivo conocido como portaherramientas o impulsor de centro. La muela abrasiva y la pieza giran mediante motores independientes y a diferentes velocidades. La mesa se puede ajustar para producir conicidades. El cabezal de la muela puede girar. Los cinco tipos de rectificado cilíndrico son: rectificado de diámetro exterior (DE), rectificado de diámetro interior (DI), rectificado por penetración, rectificado de avance lento y rectificado sin centros. ^{[ 2 ]}

Una rectificadora cilíndrica consta de una muela abrasiva, dos centros que sujetan la pieza de trabajo y un mandril, un garrazo u otro mecanismo para impulsarla. La mayoría de las rectificadoras cilíndricas incluyen un pivote que permite dar forma a piezas cónicas. La muela y la pieza de trabajo se mueven paralelamente entre sí tanto en dirección radial como longitudinal. La muela abrasiva puede tener diversas formas. Las muelas estándar en forma de disco se utilizan para crear piezas cónicas o rectas, mientras que las muelas con formas especiales se emplean para crear formas más elaboradas y generan menos vibración que una muela convencional en forma de disco. ^{[ 3 ]}

Las tolerancias para el rectificado cilíndrico se mantienen dentro de ± 0,0005 pulgadas (13 μm) para el diámetro y ± 0,0001 pulgadas (2,5 μm) para la redondez. El trabajo de precisión puede alcanzar tolerancias de hasta ± 0,00005 pulgadas (1,3 μm) para el diámetro y ± 0,00001 pulgadas (0,25 μm) para la redondez. Los acabados superficiales pueden variar de 2 micropulgadas (51 nm) a 125 micropulgadas (3,2 μm) , con acabados típicos que van de 8 a 32 micropulgadas (0,20 a 0,81 μm) .       

^El rectificado de superficies utiliza una muela abrasiva giratoria para eliminar material, creando una superficie plana. Las tolerancias que normalmente se logran con el rectificado de superficies son de ± 2 × 10⁻⁴ pulgadas (5,1 μm) para rectificar un material plano y de ± 3 × 10⁻⁴ ^pulgadas (7,6 μm) para una superficie paralela. ^{[ 4 ]}  

La rectificadora de superficies se compone de una muela abrasiva, un dispositivo de sujeción de la pieza conocido como mandril , ya sea electromagnético o de vacío, y una mesa de movimiento alternativo.

El rectificado se utiliza comúnmente en hierro fundido y diversos tipos de acero . Estos materiales se prestan al rectificado porque se pueden sujetar con el mandril magnético que se usa habitualmente en las rectificadoras y no se funden en la muela, lo que la obstruye e impide el corte. Los materiales que se rectifican con menos frecuencia son el aluminio , el acero inoxidable , el latón y los plásticos . Todos ellos tienden a obstruir la muela más que el acero y el hierro fundido, pero se pueden rectificar con técnicas especiales.

Rectificado sin centros : la pieza se sujeta mediante una cuchilla en lugar de centros o mandriles. Se utilizan dos muelas: la más grande para rectificar la superficie de la pieza y la más pequeña para regular su movimiento axial. Los tipos de rectificado sin centros incluyen el rectificado de avance continuo, el rectificado de penetración y el rectificado interno sin centros.

Rectificado electroquímico : una pieza de trabajo con carga positiva, sumergida en un fluido conductor, se erosiona mediante una muela abrasiva con carga negativa. Los fragmentos de la pieza se disuelven en el fluido conductor.

Rectificado con acondicionamiento electrolítico en proceso ( ELID ) : en esta tecnología de rectificado de ultraprecisión, la muela abrasiva se acondiciona electroquímicamente durante el proceso para mantener la precisión del rectificado. Una celda ELID consta de una muela abrasiva con aglutinante metálico, un electrodo catódico, una fuente de alimentación de CC pulsada y un electrolito. La muela se conecta al terminal positivo de la fuente de alimentación de CC mediante una escobilla de carbón, y el electrodo se conecta al polo negativo de la fuente de alimentación. Generalmente, se utilizan líquidos alcalinos como electrolitos y refrigerantes para el rectificado. Se utiliza una boquilla para inyectar el electrolito en el espacio entre la muela y el electrodo. Este espacio se mantiene generalmente entre 0,1 mm y 0,3 mm. Durante la operación de rectificado, un lado de la muela participa en el proceso, mientras que el otro lado se acondiciona mediante una reacción electroquímica. El acondicionamiento provoca la disolución del material del aglutinante metálico, lo que a su vez produce la protrusión continua de nuevos granos afilados. ^{[ 5 ]} 

El rectificado de forma es un tipo especializado de rectificado cilíndrico en el que la muela abrasiva tiene la forma exacta del producto final. La muela abrasiva no recorre la pieza de trabajo. ^{[ 6 ]}

El rectificado interno se utiliza para rectificar el diámetro interno de la pieza. Los orificios cónicos se pueden rectificar con rectificadoras internas que pueden girar horizontalmente.

Pre-rectificado : una vez fabricada y tratada térmicamente una herramienta nueva, se realiza un pre-rectificado antes de comenzar la soldadura o el recubrimiento duro. Esto generalmente implica rectificar el diámetro exterior (DE) ligeramente por encima del diámetro exterior final para garantizar el tamaño final correcto.

La pieza se sujeta manualmente a un tope de torno, accionado por el plato, que la mantiene entre dos puntos y la hace girar. La pieza y la muela abrasiva giran en direcciones opuestas, y se eliminan pequeños fragmentos de la pieza a medida que avanza por la muela. En algunos casos, se pueden utilizar puntos de accionamiento especiales para rectificar los bordes. El método de sujeción afecta al tiempo de producción, ya que modifica los tiempos de preparación.

Los materiales típicos para el rectificado cilíndrico incluyen aluminio, latón, plásticos, hierro fundido, acero dulce y acero inoxidable. El aluminio, el latón y los plásticos pueden presentar características de maquinabilidad de deficientes a aceptables. El hierro fundido y el acero dulce tienen características muy buenas para este tipo de rectificado. El acero inoxidable es muy difícil de rectificar debido a su dureza y su tendencia al endurecimiento por deformación, pero puede trabajarse con las muelas abrasivas del grado adecuado.

La forma final de una pieza es la imagen especular de la muela abrasiva: las muelas cilíndricas crean piezas cilíndricas y las muelas perfiladas crean piezas perfiladas. Los tamaños típicos de las piezas varían de 18 mm a 1 m ( 0,75  pulg. a 20 pulg .) y de 2 cm a 4 m (0,80 pulg . a 75 pulg.) de longitud, aunque también se pueden rectificar piezas de 6 mm a 1,5 m (0,25 pulg . a 60 pulg .) de diámetro y de 8 mm a 2,5 m ( 0,30 pulg. a 100 pulg.) de longitud. Las formas resultantes pueden ser cilindros rectos, formas cónicas de bordes rectos o incluso cigüeñales para motores que experimentan un par motor relativamente bajo.               

Los cambios en las propiedades químicas incluyen una mayor susceptibilidad a la corrosión debido a la alta tensión superficial.

Las propiedades mecánicas se verán alteradas debido a las tensiones a las que se somete la pieza durante el acabado. Las altas temperaturas de rectificado pueden provocar la formación de una fina capa martensítica en la pieza, lo que conllevará una disminución de la resistencia del material debido a la aparición de microfisuras.

Entre los cambios en las propiedades físicas se incluye la posible pérdida de propiedades magnéticas en los materiales ferromagnéticos .

• Adithan, M.; Gupta, AB (2002), Tecnología de fabricación , New Age International Publishers, ISBN 978-81-224-0817-1.