Tema 5 Máquinas Rectificadoras.pdf

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Tema 5. Máquinas Rectificadoras

5.1. Definición de Máquina Rectificadora

Es una máquina herramienta, utilizada para conseguir maquinados deexactitud tanto en longitudes como en acabado superficial, usualmentedespués de una operación de rectificado va uno de pulido. Por logeneral las piezas que se maquinan son de acero endurecido mediantetratamiento térmico, se utiliza para este proceso discos abrasivos. Laspartes de las piezas que se someten a rectificado han sido mecanizadas

previamente en otras máquinas herramientas antes de ser endurecidaspor tratamiento térmico, dejando solamente un pequeño excedente dematerial para que la rectificadora lo pueda eliminar con facilidad yprecisión(Josué 2009)


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5.2. Trabajos con Abrasivos

La herramienta de corte que se utiliza para el acabado superficial finalde las piezas se denomina muella, o piedra abrasiva, y se obtiene

mediante distintas operaciones de mecanizados como: el rectificado,el bruñido, lapidado, súper acabado etc.

Esta herramienta es la única que permite mecanizar piezas muy duraspara darles un acabado con precisión según las toleranciaspreestablecidas de la pieza a mecanizar. El mecanizado por abrasivosha precedido al mecanizado por arranque de viruta, y consiste eneliminar material de las piezas metálicas mediante la desintegración delos cristales cortantes de la piedra, por frotamiento entre ambaspartes.

5.3. Métodos de Rectificado

Semejantemente al mecanizado por arranque de viruta, se puedenobtener superficies de revolución (cilíndricas y cónicas, exteriores einteriores) y superficies planas, que representan los siguientesmétodos de rectificado:

a.- Rectificado tangencial. Similar al torneado y cepillado, seobtienen superficies cilíndricas y cónicas con muelas cilíndricas

radiales.


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b.- Rectificado frontal. Similar al fresado frontal, se obtienensuperficies planas con muelas cilíndricas tangenciales. (Castro2010)

5.4. Tipos de Rectificado

a) Rectificado Plano con Muela Frontal

Se da cuando el abrasivo gira sobre un husillo vertical, trabaja en formaplana contra la pieza desplazándose con un movimiento rectilíneo.Usualmente se le utilizan para la eliminación rápida del material,logrando en algunas máquinas un buen acabado y una elevada

precisión.


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b) Rectificado Plano con Muela Tangencial

Es cuando La piedra gira sobre un husillo horizontal, trabaja de costadosobre la pieza desplazándose con un movimiento circular y pendular.Usualmente se le utiliza para trabajos de alta precisión en superficies

planas sencillas, superficies inclinadas, ranuras, superficies planas,perfiles, etc.

c) Rectificado Cilíndrico Exterior

El proceso de rectificado se realiza en la superficie externa de la piezaque se encuentra sujetada entre centros, la cual permite la rotación dela misma. A su vez, la piedra también gira en la misma dirección

cuando entra en contacto con la pieza.

d) Rectificado Cilíndrico Interior

El proceso de rectificado se realiza en el interior de una determinadpieza. La piedra abrasiva es siempre de menor diámetro que el anchode la pieza. Un dispositivo metálico es lo que sostiene a la pieza,generándole el movimiento.


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e) Rectificado sin Centros

Son aquellas máquinas que rectifican piezas cilíndricas de dimensiones

pequeñas, como casquillos, pines de bielas. El proceso se realiza pordos piedras que giran en el mismo sentido, que en el medio se colocala pieza a maquinar, sin estar sujetada (por eso el mecanismo sedenomina “sin centros”) que gira en sentido opuesto al de las piedras,impulsada por el movimiento de la piedra de arrastre, que estáinclinada un cierto ángulo de entre 1 y 5 grados, dependiendo de ladureza del material a maquinar y del diámetro de la pieza. (Barragány Rojas 2013)

5.5. Clases de Maquinas Rectificadoras

Teniendo en cuenta su uso, las máquinas rectificadoras puedenclasificarse de acuerdo con el siguiente criterio:

5.5.1. Rectificadoras para piezas Cilíndricas Exteriores

La máquina de rectificar superficies de forma cilíndricas exteriores ycónicas solo se compara con el torno paralelo de cilindrado entrepuntas, que en vez utilizar una herramienta o cuchilla usa piedras

cilíndricas. Los mecanismos de esta rectificadora la componen:


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a.- Mesa desplazable y orientable

b.- Bancada guía del carro porta muela

c.- Cabezal porta piezas

d.- Carro cabezal porta muela

e.- Pieza colocada entre puntas

f.- Muela abrasiva

g.- Bancada o base.

En las rectificadoras cilíndricas para exteriores, existe la posibilidad de

ejecutar pequeñas superficies planas, como es el refrentado de lassuperficies laterales del cubo de una rueda dentada. En tal caso, seutiliza una piedra de copa trabajando de forma lateral.

Para rectificar superficies cónicas suaves (conos largos), ellos seejecutan sobre máquinas rectificadoras cilíndricas exteriores con mesamóvil, la cual gira en un plano horizontal pivotando alrededor de un ejevertical junto con el cabezal, la contrapunta y la pieza.

5.5.2. Rectificadoras para piezas Cilíndricas Interiores

Son llamadas rectificadoras de agujeros, se compara a un tornoexclusivamente para trabajos al vuelo, y en donde no presentacontrapunto.

Esta máquina está diseñada para rectificar agujeros, con la caratangencial del abrasivo, y superficies planas, con una de las caraslaterales del abrasivo.

Existen además otras formas de máquinas para rectificar interioresllamadas de movimiento planetario, donde la piedra además de girar a


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gran velocidad en torno a su eje, posee un movimiento circularalrededor de un eje excéntrico llamado de rodadura, para aquellaspiezas que no puedan girar.

5.5.3. Rectificadoras Universales

Son aquellas que están diseñadas para rectificación interior, exterior,cilíndrica, cónica, y plana, sin tener la necesidad de desmontar la piezaa mecanizar.

En estas máquinas, es posible someter a una pieza a dos operacionessimultáneas de rectificado, para lo cual habrá que regular lasvelocidades de ambos abrasivos, como así también las carreras útilesde trabajo.

En la práctica, las rectificadoras universales están equipadas pararectificar conos y pequeñas superficies planas, con eje vertical ymovimiento planetario.

5.5.4. Rectificadoras Planas Horizontales

Son muy similares a las fresadoras; trabajan con la superficie cilíndricadel abrasivo en forma tangencial, y se construyen con una mesalongitudinal rectangular ó con mesa circular redonda.


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El husillo del abrasivo está posicionado horizontalmente y es paraleloa la superficie de la mesa, siendo accionado por un motor individual ydesplazable en altura, a fin de proveer el movimiento de penetración.

La particularidad de este sistema de esmerilado tangencial es que,

siendo muy pequeña la superficie de contacto entre pieza y abrasivo,se alcanzan rendimientos de producción reducidos, pero una granfinura en el acabado superficial.

5.5.5. Rectificadoras Planas Verticales

Este tipo de máquinas están diseñadas con el árbol porta abrasivos dispuesto

verticalmente, teniendo la mesa igual que las rectificadoras planas horizontales.

Dado que se utilizan para superficies largas y muy pesadas, se adopta el criterio de

una mesa fija y pieza inmóvil, y carro cabezal porta muelas móviles y corredizas.

En este tipo de máquinas, se utilizan abrasivos de vaso, de taza ó de sectores

segmentados, las cuales se prestan en especial para el esmerilado de planos

interrumpidos y de superficies accidentadas. El diámetro de la muela debe ser mayor

que el ancho a esmerilar, y dada la gran superficie de contacto, deben usarse muelas

blandas. (Castro 2010)


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5.6. Rectificado de Motores

Las piezas que conforman un motor de combustión interna debido alrozamiento entre sus piezas y al calor que tienen que soportar, sufrenun desgaste, para corregir estos desgastes y deformaciones se utilizala técnica del rectificado que consiste en el mecanizado de las piezas,hasta igualar las superficies de contacto y darles un acabado quedisminuya el rozamiento y favorezca la lubricación de los órganos enmovimiento.

Se realiza el rectificado en piezas como: los cilindros del bloque motor,cigüeñales, árboles de levas, asientos de válvulas, etc.

El rectificado es una técnica de mecanizado es idéntico al realizado porfresadoras y tornos. Se sustituyen las cuchillas o fresas por muelas

abrasivas, que consiguen un acabado superficial más fino y una medidafinal más exacta.

Para el rectificado de motores se utiliza una maquinaria específica,diseñada para el trabajo en las distintas piezas del automóvil, comopueden ser las utilizadas para rectificar los cilindros del motor, o larectificadora para cigüeñales, o la rectificadora utilizada para rectificarculatas.

¿Cuándo rectificar un motor?

El mecánico decidirá si merece la pena hacer esta reparación o bien sedecide por el recambio de la pieza por otra en perfecto estado.

La decisión de rectificar una pieza depende de los siguientes factores:

Se consultara el manual del fabricante del vehículo si permite el

rectificado de la pieza en cuestión. Si el fabricante lo permite, tenemos

que ver hasta qué punto podemos hacerlo y si estamos dentro de

tolerancias. Si vemos que es factible el rectificado pasaremos al

siguiente paso.

Tenemos que saber el precio que nos supone el rectificado, si es

superior al de una pieza de recambio nueva, no se recomienda la

operación de rectificado.

El rectificado es recomendable en piezas donde el coste del recambioes elevado, como por ejemplo: culatas, cigüeñales, bloque motor.También se recomienda en vehículos pesados: camiones, maquinariaagrícola y de obra públicas, donde la vida útil del vehículo es muy

superior a la del motor. (Pinto 2013)


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5.6.1. Rectificado de la culata

La culata del motor se encuentra expuesta a muy altas temperaturas

es por esta razón que es una de las rectificación más frecuente que serealiza de las piezas que conforman un motor, ya que tiende a dilatarsey deformarse progresivamente, contrayéndose cuando el motor seenfría

El recalentamiento de la culata generar además la formación de fisurasy grietas, que causan fallas en el funcionamiento del motor, por lo cuales recomendable realizar un rectificado según las especificacionestécnicas del fabricante.

La culata es una pieza de un costo muy alto, hecha mediante fundicióny utilizando aleaciones de hierro fundido, primando el uso de aluminio,brindándole resistencia, rigidez y buena conductividad térmica.

Para realizar el rectificado de una culata, primero se debe utilizar unaregla metálica que mide la planitud respecto al apoyo en el bloque,además de un juego de galgas calibradas que permiten obtener suespesor.

El nivel de deformaciones debe ser menor a los 0.05 milímetros, encaso contrario se deberá proceder al rectificado bajándole la menor

cantidad posible, porque afectará a la cámara de combustión y a lacompresión del motor.


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5.6.2. Rectificado del Bloque Motor

El proceso de rectificado en el bloque motor se realiza en el interior delos cilindros y en la superficie de la cara del bloque que se une a laculata. La principal causa de la rectificación es el desgaste que seproduce por el rozamiento de los anillos de los pistones sobre la pareddel cilindro. Este rozamiento produce una conicidad en el interior delcilindro y un ovalamiento del diámetro interior. Cuando la conicidad oel ovalamiento del cilindro superen los 0,15 mm ó 0.006“, esrecomendable rectificar los cilindros del motor.

En el proceso de rectificado del bloque motor hay que tener en cuenta:

Medir el desgaste, conicidad y ovalamiento del bloque con unalexómetro.

Verificar que el fabricante permite el rectificado y que ofrece lasmedidas y piezas de una posible rectificación


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La operación de rectificado debe realizarse en todos los cilindros a la

misma medida, cualquiera que sea su desgaste, para que mantengalos cilindros del block su misma cilindrada y, en su misma potencia.Cuando los cilindros presentan poco desgaste, solo es necesarioefectuar una operación de pulido. Esta operación se realiza con unamáquina pulidora de cilindros que tiene un eje giratorio provisto de unacabeza con tabletas de abrasivo que se introduce en el cilindroperfectamente centrado con él, esta operación se le denomina Bruñido.

Cuando el desgaste de un cilindro sobrepasa la tolerancia permitida yque no existe la posibilidad de rectificado, deberá procederse al

encamisado del block, que consiste en instalar nuevas camisas en elcilindro. Volviendo el motor a su cilindrada estándar.

5.6.3. Rectificado del Cigüeñal

El cigüeñal al girar sobre sus cojinetes de apoyo o bancada, así comoen las bielas, se produce un desgaste, que cuando es excesivo obligaa cambiar los cojinetes. En algunas oportunidades se deforman losapoyos del cigüeñal o las muñequillas y, en este caso, se procede a surectificado y a la colocación de nuevos cojinetes de mayor diámetro.

Se recomienda que el cigüeñal sea rectificado lo menos posible paraque la superficie de apoyo del cojinete no baje demasiado, pues amedida que se baja, sube la presión unitaria, este rebaje no debesobrepasar el 1 mm al rectificar.

El cigüeñal no tiene que presentar ralladuras ni hendiduras de ningunaclase. En el peor de los casos se deberá reemplazar por otro nuevo.

Después de haber realizado una inspección al cigüeñal se debeproceder a comprobar el desgaste de los puños de biela y bancada,


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El desgaste entre el vástago de la válvula y su guía, o posiblesdeformaciones del vástago, se comprueban por medio de un relojcomparador, cuyo palpador se pone en contacto con el borde de lacabeza de la válvula, estando la válvula montada en su guía oalojamiento, tal como indica en la figura inferior.

Para realizar la comprobación, se hace girar la válvula sobre su eje,observando si existen desviaciones de la aguja del reloj, si el vástagoo cabeza de válvula están deformados y es preciso sustituirla.

El espacio entre el vástago y su guía se comprueba moviendo la válvula

lateralmente (figura inferior), para alejarla y acercarla del reloj comparador.

Las lecturas que se obtuvieron en ambas lugares determina el espacio

existente, que no debe de sobrepasar los 0,15 mm. Si la luz es excesiva, se

sustituirá la guía volviendo a realizar la verificación. La tolerancia demontaje entre guía y válvula es de 0,02 a 0,06 mm. En caso de excederse

con la nueva guía, se remplazara la válvula.

La operación de rectificado de los asientos de válvula se efectúautilizando fresas o piedras abrasivas adecuadas, cuyo ángulo deinclinación coincida con el asiento (generalmente de 45º), y consiste

en quitar material del asiento hasta dejarlo liso, para que la válvulaencaje correctamente con él asiento.


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Una vez finalizada la operación de rectificado de válvulas y asientos,es necesario asentarlos con el fin de conseguir un mejor acople entreválvulas y sus asientos. Esta operación consiste en frotarsucesivamente la cabeza de la válvula contra su asiento, colocandoentre ambas una pasta de esmeril de grano suave y fino, tal como se

muestra en la figura inferior.

Para comprobar que las superficies quedan con un acabado afinado, basta

con marcar una pasta ó azul de plucia sobre el asiento y frotar contra él la

válvula en seco. (Medina 2010)

5.6.5. Rectificadora de Bielas

Esta máquina se usa para rectificar y reacondicionar agujeros del bujede biela (ojo de la biela y buje de bronce) de motores de combustióninterna. En algunas ocasiones cuando existen deformaciones, se lerectifica el asiento del buje de biela. Además, está máquina seencuentra equipada con accesorios de centrado y herramienta demandrilar y ajuste precisos para sujetar la herramienta.

Las bielas deben ser colocadas en una maquina especial, se debenatornillar el cojinete inferior junto con el conjunto de biela superior.

Entonces quedara el orificio del muñón, este orificio se le mide sudiámetro para ver si se encuentra uniforme, sino lo está entonces se


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procede a rectificar. Luego todo el conjunto se monta en la máquina, se asegura, despuéscon un abrasivo se da el diámetro uniforme dependiendo de la medidade los moñones de biela para los cuales está trabajando esta biela. Unavez rectificado el diámetro, se procede a bruñir las paredes de los

cojinetes de la biela con un disco de material de diamante, que dejaun acabado suave para que las piezas móviles trabajenperfectamente. (Vargas y Rodríguez 2007)

5.7. Procesos con Abrasivos Recubiertos

Es un material de gran dureza, pequeña y no metálica capaz deremover pequeñas cantidades de material de una superficie medianteun proceso de corte con un desprendimiento de virutas minúsculas,

logrando acabados de gran exactitud en las dimensionales de unapieza.

Entre los abrasivos más usados tenemos: las piedras, o muelas deesmeril para afilar cuchillos, o las lijas para alisar superficies y aristasagudas.

Por ser duros se utilizan en procesos de acabado para partes muy duraso con tratamiento térmico, por ejemplo, para dar forma a materialesno metálicos tales como cerámicos y vidrios, para quitar cordones de

soldadura, cortar tramos de perfiles estructurales y barras, concreto, ypara limpiar paredes con chorro de agua o aire que contenga partículasabrasivas. Existen gran número de métodos de trabajos mecánicos dealta precisión, cuyo objeto es mejorar una superficie ya rectificada.Ellos son:

5.7.1. Bruñido

El bruñido es un proceso de acabado con arranque de viruta el cual,con el uso de un material abrasivo duro, permite lograr en una pieza

rectificada previamente, la elevación de la precisión y calidadsuperficial, además de mejorar la redondez del cilindro.


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Produce una suavidad de las partes altas de la superficie rectificada,dando un acabado altamente reflectivo. En este proceso se utiliza uncompuesto lubricante viscoso filtrado, para dar una acción de corte mássuave y eliminar el material que se haya desprendido.

Se le utiliza para terminación de diámetros interiores, este tipo detrabajo consiste en pulir y mejorar la superficie con relieves y/o surcosunidireccionales por medio de piedras bruñidoras.

Es muy utilizado en la fabricación de camisas de motores, bielas,diámetros interiores de engranajes, etc. El bruñido es una operaciónde acabado final de la superficie interior de una pieza cilíndrica.

Las herramientas que se utilizan en el bruñido se denominan piedras obarretas abrasivas.

5.7.2. Lapeado

El proceso de lapeado consiste en interponer polvo abrasivo entre laspiezas y las herramientas que efectúan la presión mientras se sometena movimientos rotativos y a cambios continuos de dirección.

La desaparición de marcas, rayas ó estrías dejadas en la rectificaciónes posible, empleando granos cada vez más finos, y operando con unaabundante lubricación: aceite ligero para metales blandos y acerosdulces, gas oil para fundición, y petróleo para acero templado.

Las diferencias esenciales entre lapidado y rectificado estriban en lavelocidad y en la trayectoria de corte del abrasivo. La trayectoria del

abrasivo es una curva que se encuentra a sí misma, gracias a un


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movimiento de zig zag, la cual engendra superficies lapidadas planas ycilíndricas.

El útil de lapidar tiene la forma de un cilindro, y se halla montado en elextremo del eje de la máquina. Para la generación de superficies planas

lapidadas, el abrasivo traza una serie de curvas paralelas en forma de8. Para la generación de superficies cilíndricas lapidadas, el abrasivotraza hélices de pasos contrarios, con un ángulo de 30°.

5.7.3. Súper Acabado

El súper acabado es un proceso que utiliza como herramienta muelasde grano muy fino donde se emplea gran cantidad de líquido yreduciendo en forma graduada la acción de los cristales abrasivos hastaque se forme una capa protectora, apenas la operación alcanza uncierto grado de perfección en el acabado de superficies.

El líquido de frotación empleado está formado por un polvo abrasivomuy fino mezclado con aceite, y el fin de este tipo de terminación esel de mejorar la calidad de una superficie, eliminando las marcasdejadas por el rectificado de tal forma que, hace que disminuya elrozamiento entre dos superficies en contacto deslizante, y mejorandola resistencia al desgaste.

Por lo tanto constituye la operación final de arranque de materialmediante la cual las piezas adquieren el tamaño deseado dentro de lastolerancias más estrechas de exactitud, y con el acabado más fino quepueda obtenerse por cualquier otro proceso.

Si bien este proceso es muy costoso, la superficie resultante quedaperfectamente lisa.

Las operaciones posibles con estas máquinas se extienden a ajustesdeslizantes y giratorios de alta precisión, superficies planas, cilíndricas

y cónicas exteriores e interiores, y acabado interior de cilindros demotores a pistón. (Pérez 2010)


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5.8. Refrigerante de Corte para Maquinado

Para efectuar un mejor proceso de maquinado se utiliza refrigerantede corte, este se utiliza en chorro continuo sobre el área directa dondese hace el corte.

Los fluidos de corte se utilizan en las operaciones de mecanizado porarranque de viruta.

Estos fluidos, son de forma líquida, se aplican sobre la zona deformación de la viruta, para lo que se utilizan aceites, emulsiones ysoluciones. Se encuentran formulados en base a un aceite de basemineral, vegetal o sintética, siendo el primero el más utilizado,pudiendo llevar varios aditivos (antioxidantes, solubilizadores,anticorrosivo etc.).

Las características principales que debe cumplir unrefrigerante de corte maquinado son:

1.- Su función es la de controlar la temperatura, ayudar a manteneren temperaturas bajas los elementos de corte a maquinar. Debe teneruna baja viscosidad y un elevado calor específico, todo esto paraobtener la mejor ventaja en mantener la baja la temperatura.

2.- Cubrir las piezas de corte y las piezas a maquinar contra lacorrosión y oxidación.

3.- Servir como Lubricante en las piezas de corte y las piezas que sonmaquinadas para evitar desgastes innecesarios.

4.- Limpiar el área de corte de virutas, polvo y escoria que se pueda juntar.

5.- Disminuir la energía utilizada por la herramienta de corte pararealizar el trabajo de maquinado.

6.- Ayuda a tener un mejor acabado a las piezas maquinadas.


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Las refrigerantes de corte de maquinado deben tener lassiguientes propiedades:

Dentro de los fluidos de corte más utilizados se citan los siguientes:

1. Refrigerante hecho a base de aceites minerales. En los cualesse encuentran los aceites derivados del petróleo, estos aceites tienenun buen poder refrigerante y de protección contra la oxidación, perotienen poco poder lubricador. Su uso es en maquinados de aleacionesligeras y de rectificado.

2. Refrigerante de corte hecho a base de aceites animales.Algunos de ellos son el aceite del sebo animal y otros que se obtienende otros animales, tienen la característica de ser buenos en lubricacióny ser refrigerantes, pero no protegen contra la oxidación.

3. Refrigerante de corte elaborado a base de aceitesemulsionables. Se obtienen mezclando el aceite mineral con agua envarias proporciones.

4. Refrigerantes hechos a base de aceites vegetales. Son aceitesobtenidos a partir de semillas o plantas y tienen la característica de serbuenos en lubricación y en ser refrigerantes, pero no protegen contrala oxidación. (Siamex 2011)

LECTURA

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Actividad de análisis y comprensión


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