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RECTIFICADO MECANICO Y CEPILLADO

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by Edwin Herrera on 20 November 2013

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RECTIFICADO MECANICO Y CEPILLADO
EDWIN HERRERA
CATALINA SALAZAR
INGENIERIA INDUSTRIAL VIII

HISTORIA
Las máquinas herramientas modernas datan de 1775, año en el que el inventor británico John Wilkinson construyó una taladradora horizontal que permitía conseguir superficies cilíndricas interiores.
Hacia 1794 Henry Maudslay desarrolló el primer torno mecánico. Más adelante, Joseph Whitwirth aceleró la expansión de las máquinas de Wilkinson y de Maudslay al desarrollar en 1830 varios instrumentos que permitían una precisión de una millonésima de pulgada.
DEFINICIÓN
El rectificado es una operación que se efectúa en general con piezas ya trabajadas anteriormente por otras máquinas herramientas hasta dejar un pequeño exceso de metal respecto a la dimensión definitiva. El rectificado tiene por objeto alcanzar en las dimensio­nes tolerancias muy estrictas y una elevada calidad de acabado superficial; se hace indispensable en el tra­bajo de los materiales duros o de las superficies en­durecidas por tratamientos térmicos. Las herramien­tas empleadas son muelas giratorias.
ACABADO DE SUPERFICIES
El acabado superficial carece de interés como pro­blema en sí mismo; pero afecta directamente, por su grado más o menos notable, a las condiciones de ro­zamiento, desgaste, formación de arrugas, lubrica­ción, etc. en órganos móviles y, en general, es un fac­tor ligado a la precisión de las dimensiones en la cons­trucción de elementos mecánicos. En consecuencia, las máquinas acabadoras (rectificadoras, super cava­doras, pulidoras y lapeadoras) son muy cuidadas, rí­gidas y bien equilibradas dinámicamente.
PIEZA DE TRABAJO (MUELAS)
Están compuestas por granos abrasivos aglomera­dos en dispersión en un cemento que define la forma de la herramienta. Los granos representan infinitos fi­los que, al actuar con elevada velocidad sobre la pieza en elaboración, arrancan minúsculas partículas de ma­terial. Este modo de trabajar indica también los re­quisitos que deben poseer los abrasivos: dureza, re­sistencia al desgaste y resistencia a la rotura.
CLASES DE MUELAS
La dimensión de los granos está vinculada a la uti­lización de la muela: para muelas desbastadoras se emplea grano grueso; para operaciones de rectificado se pasa de los granos medianos a los finos, hasta llegar a los polvos utilizados para el pulido. El número índice del grosor de los granos expresa el número de hilos por pulgada contenido en el último cedazo separador atravesado (los granos más finos llegan hasta 240 hi­los).
RECTIFICADORAS PARA SUPERFICIES CILÍNDRICAS EXTERIORES
El movimiento de corte consiste en una rápida ro­tación de la muela en torno a su eje, con un sentido tal que la velocidad periférica en la zona de contacto con la pieza se dirija hacia abajo. Esta velocidad debe ser la máxima posible en compatibilidad con la resis­tencia de la muela, cuyo aglomerado está solicitado por fuerzas centrífugas. Para el rectificado de cilindros exteriores de acero con muelas de aglomerado cerá­mico pueden alcanzarse velocidades periféricas de 20-30 m/s.
RECTIFICADORAS PARA INTERIORES
El hecho de tener que trabajar superficies interiores impone lími­tes a las dimensiones de la muela que, por tanto, para trabajar con velocidades de corte económicas debe poseer velocidades angulares muy altas (de 20.000-100.000 rpm) y necesita frecuentes avivados del grano. Esto implica la existencia de un dispositivo mecánico para la recuperación del error producido.
CARACTERSISTICAS DEL RECTIFICADO
ESTRUCTURA O ESPACIAMIENTO DE LOS GRANOS
La estructura se relaciona con el espaciamiento de los granos abrasivos. Los materiales dúctiles y suaves requie­ren un mayor espaciamiento para acomodar las virutas relativamente grandes. Un acabado fino requiere una muela con poco espaciamiento intergranular.
VELOCIDADES
La velocidad de las ruedas depende de su tipo, del material aglomerante y de las condiciones de operación. Las velocidades de las ruedas varían entre 4500 y 18000 pie/min (entre 1 400 y 5 500 m/min). Las velocidades de trabajo dependen del tipo de material, de la opera­ción de esmerilado y de la rigidez de la máquina. Las velocidades de trabajo varían entre 15 y 200 pie/min.
AVANCES
El avance transversal depende del ancho de la muela o rueda de amolar. Para un esmerilado de desbaste este avance varía de un medio a tres cuartos del ancho de la rueda. Para el acabado se requiere un avance más pequeño, que varía entre un décimo y un tercio del ancho de la muela.
PROFUNDIDAD DE CORTE
Las condiciones de esmerilado de desbaste determinan la máxima profundidad de corte. En la operación de aca­bado la profundidad de corte suele ser pequeña, de 0.0005 a 0.001 pulg (de 0.013 a 0.025 mm). Es posible lograr buen acabado superficial y poca tolerancia mediante el “chisporroteo” o dejando que la rueda se des­place sobre la pieza de trabajo sin aumentar la profun­didad de corte, hasta que se apagan o extinguen las chispas.
ACABADOS SUPERFICIALES
PULIDO BASTO
Es un proceso abrasivo a poca velocidad. En él se utilizan piedras de grano fino abrasivas para eliminar cantidades muy pequeñas de metal, que por lo general dejan otros procesos de esmerilado. La cantidad de metal que se elimina suele ser inferior a 0.005 pulg (0.13 mm). Debido a las bajas velocidades se reducen el calor y la presión, obteniéndose un excelente control metalúrgico y de tamaño.
PULIDO FINO (O PULIMENTADO)
Es un proceso abrasivo de acabado superficial en el que partículas finas de abrasi­vo se introducen en un material como grasa, aceite o agua, y se embeben en un material blando, denomina­do pulimentador. Los pulimentadores metálicos deben ser mucho más suaves que el material de trabajo, y sue­len estar hechos de hierro colado gris de grano peque­ño. Cuando el hierro fundido no es adecuado, se utili­zan otros materiales, como acero, cobre y madera.
ACABADOS SUPERFICIALES
SUPERACABADO
Es un proceso para mejorar las superfi­cies en el que se eliminan fragmentos indeseables, de­jando una base de metal sólido cristalino. Como en el pulido basto, también se utilizan piedras abrasivas finas, pero el tipo de movimiento es diferente.
En este proceso se utilizan recorridos cortos muy rá­pidos, muy poca presión de acabado y no de dimensio­nado, y es posible suponerlo a otras operaciones de terminado.

ACABADOS SUPERFICIALES
LABRADO ULTRASÓNICO
En el labrado ultrasónico, el material se elimina de la pieza de trabajo mediante la proyección a muy alta ve­locidad de partículas abrasivas en una pasta aguada y por medio de la acción de un transductor ultrasónico.
LUSTRADO
Las ruedas lustradoras se hacen de diversos materiales muy suaves. Aunque el más utilizado es la muselina, para aplicaciones especiales también se utiliza franela, lino, henequén y papel grueso. Este proceso suele dividirse en dos operaciones: emparejado y abrillantado. La pri­mera se utiliza para pulir la superficie y la segunda para producir el lustre intenso. Los abrasivos que se utilizan son polvos extremadamente finos de óxido de aluminio, trípoli (un silicio amorfo), pedernal o cuarzo, carburo de silicio y óxido rojo de hierro. Las velocidades para el lustrado varían de 6 000 a 12 000 pie / minuto.

CLASES DE RECTIFICADORAS
Consisten de un cabezal provisto de una muela y un carro longitudinal que se mueve en forma de vaivén en el que se coloca la pieza a rectificar. También puede colocarse sobre una plataforma magnética. Generalmente se utiliza para rectificar matrices, calzos y ajustes con superficies planas.
PLANEADORA O TANGENCIAL
CLASES DE RECTIFICADORAS
Consta de dos muelas y se utilizan para el rectificado de pequeñas piezas cilíndricas, como bulones, casquillos, pasadores, etc. Permite automatizar la alimentación de las piezas, facilitando el funcionamiento continuo y la producción de grandes series de la misma pieza. En este caso la superficie de la pieza se apoya sobre la platina de soporte entre el disco rectificador (que gira rápidamente) y la platina regulable pequeña (que se mueve lentamente).
RECTIFICADORA SIN CENTROS
CLASES DE RECTIFICADORAS
Se utilizan para todo tipo de rectificados en diámetros exteriores de ejes. Son máquinas de gran envergadura cuyo cabezal portamuelas tiene un variador de velocidad para adecuarlo a las características de la muela que lleva incorporada y al tipo de pieza que rectifica.
RECTIFICADORA UNIVERSAL
Es una operación mecánica con desprendimiento de viruta en la cual se utiliza una máquina llamada cepilladora. EL cepillado para metales se creó con la finalidad de remover metal para producir superficies planas horizontales, verticales o inclinadas, dónde la pieza de trabajo se sujeta a una prensa de tornillo o directamente en la mesa. Las cepilladoras tienen un solo tipo de movimiento de su brazo o carro éste es de vaivén, mientras que los movimientos para dar la profundidad del corte y avance sedan por medio de la mesa de trabajo.
CEPILLADO
COMPONENTES PRINCIPALES
La bancada : Es la parte más robusta de la máquina soporta todo el conjunto y debe absorber las vibraciones que se producen en los cambios de sentido de movimiento de la mesa, que se desliza sobre guías. La calidad de ejecución de estas guías es de lo que depende en gran parte la precisión de la máquina.
La mesa : Es la parte de la máquina sobre la que se fijan las piezas que se han de trabajar. Va provista de agujeros o ranuras para enganchar los accesorios de fijación de las pieza que han de ir firmemente sujetas a la mesa. También deben ser robustas para resistir el peso de las piezas y los esfuerzos desiguales que producen los medios de fijación de las piezas.
Los montantes : Situados uno a cada lado de la bancada tienen por objeto sostener el puente que soporta el carro portaherramientas. También se fabrican cepilladuras de un solo montante, que debe ser mucho más robusto, ya que no sólo estará sometido a flexión sino también a torsión.
El travesaño o frontón : Es la parte superior de la máquina, une los dos montantes y asegura su paralelismo e inmovilidad.
En el puente o brazo : Al carro portaherramientas desliza apoyado en el puente que une los dos montantes.
FUNCIONAMIENTO
Para el vaivén del carro se usa una corredera oscilante con un mecanismo de retorno rápido. El balancín pivotado que está conectado al carro, oscila alrededor de su pivote por un perno de cigüeñal, que describe un movimiento rotatorio unido al engranaje principal. La conexión entre el perno de cigüeñal y el balancín se hace a través de un dado que se desliza en una ranura en el balancín y está movido por el perno del cigüeñal. De ésta manera, la rotación del engranaje principal de giro mueve el perno con un movimiento circular y hace oscilar al balancín. El perno está montado sobre un tornillo acoplado al engranaje principal de giro, lo que permite cambiar su radio de rotación y de ésta forma variar la longitud del recorrido del carro porta herramienta.
FUNCIONAMIENTO
El recorrido hacia adelante o recorrido cortante, requiere una rotación de unos 220º del engranaje principal de giro, mientras que el recorrido de vuelta requiere solamente 140º de rotación. En consecuencia la relación de tiempos de recorrido cortante a recorrido de retorno es del orden de 1.6 a 1. Para poder usar varias velocidades de corte, existen engranajes apropiados de transmisión y una caja de cambios, similar a la transmisión de un automóvil.
TIPO DE TRABAJO Y MOVIMIENTOS
La principal es el planeado, pero también se labran superficies verticales, ranuras, rebajes, etc. El planeado consiste en mecanizar superficies planas, el ranurado consiste en mecanizar ranuras, el rebajado consiste en bajar la cota de una franja longitudinal de la pieza, en realidad un rebaje se puede considerar como un ranurado más ancho y de baja profundidad. Los cepillos pueden generar escalones, chaflanes, ranuras o canales de formas especiales.
TIPO DE TRABAJO Y MOVIMIENTOS
El movimiento principal lo tiene la herramienta, la cual va sujeta a una torre del brazo o ariete del cepillo. El movimiento de avance lo proporciona la mesa de trabajo por medio de un dispositivo llamado trinquete, el cual durante la carrera de trabajo de la herramienta no se mueve, pero al retroceso sí lo hace. El movimiento de penetración en el cepillo se logra por medio del ajuste de la mesa de trabajo. mp = movimiento principal S = avance Ret. = retroceso a = penetración
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