Guía completa del proceso de rectificado: tipos, aplicaciones y beneficios en la industria
 

El rectificado es un proceso mecánico de alta precisión utilizado en la industria para mejorar la forma y la superficie de las piezas fabricadas. Le contamos todo lo que debe saber sobre este proceso.

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El proceso de rectificado es esencial en la fabricación de piezas de alta precisión utilizadas en sectores como la aeroespacial, automotriz, médica y energética. Además, permite obtener piezas con tolerancias estrechas, superficies sin defectos y acabados de alta calidad.

En línea con su importancia y evolución en la industria, en este artículo exploraremos en detalle qué es el proceso de rectificado, sus tipos, herramientas necesarias, beneficios en la industria y algunas tendencias que marcan la pauta en el sector.

¿Qué es el proceso de rectificado?

El rectificado es un proceso mecánico de alta precisión que se utiliza para mejorar la superficie y la forma de las piezas que han sido fabricadas mediante otros métodos, como la fundición, el laminado o el forjado. Este proceso se lleva a cabo mediante la utilización de herramientas abrasivas, que actúan sobre la superficie de la pieza, eliminando pequeñas cantidades de material para conseguir la forma y la textura deseada.

Según un estudio realizado por Market Research Future, se espera que el mercado global de rectificado crezca a una tasa compuesta anual del 4,72% entre 2016 y 2023. Este crecimiento se debe, en gran parte, a la creciente demanda de piezas de alta precisión en los sectores mencionados anteriormente.

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Tipos y aplicaciones del proceso de rectificado

Las máquinas que se utilizan para llevar a cabo el proceso de rectificado se conocen como rectificadoras, y existen varios tipos de rectificado, lo que conlleva a la existencia de una variedad de rectificadoras en la industria. Le contamos cómo se clasifica el proceso de rectificado:

• Rectificado cilíndrico: este tipo de rectificado se utiliza comúnmente para piezas cilíndricas. Tanto la rueda abrasiva como la pieza de trabajo giran durante la operación. La pieza de trabajo puede ser fija y conducida entre centros o impulsada por un mandril giratorio mientras está apoyada en un centro. Las rectificadoras cilíndricas simples, las rectificadoras sin centros y las rectificadoras de diámetro interior o exterior son algunas de las máquinas utilizadas en este tipo de rectificado. El rectificado cilíndrico interno se emplea para el rectificado de agujeros y perforaciones de diámetro interno. Las muelas de CBN (nitruro de boro cúbico) y de diamante son populares en esta aplicación debido a su resistencia al desgaste.
• Rectificado de superficies: en este caso se rectifica una superficie plana alimentando la pieza de trabajo debajo de una muela giratoria. Puede realizarse de dos formas principales. En la primera, la pieza de trabajo se desplaza transversalmente debajo de la muela y se mueve hacia adelante y hacia atrás. En la segunda, la pieza de trabajo se mueve en círculos sobre una mesa giratoria mientras la muela corta en la cara de la misma. Este tipo de rectificado se utiliza para rectificar superficies planas y para introducir ranuras rectificando canales rectos en la pieza de trabajo. Comparado con el fresado, el rectificado mejora el acabado de la superficie y permite la afilación de contornos en el perfil de la rueda, lo que resulta más rentable en materiales duros o abrasivos.
• Rectificado sin centros: el rectificado sin centros se utiliza para crear formas cilíndricas con tolerancias muy estrechas. En este tipo de rectificado, la pieza de trabajo se apoya en tres puntos separados: la muela abrasiva, la rueda de alimentación y la hoja de soporte del trabajo. No hay ningún punto de sujeción, lo que permite una producción continua. El rectificado sin centros se divide en tres formas: alimentación pasante, alimentación de entrada y alimentación final sin centros. El rectificado sin centros con alimentación pasante se utiliza para piezas cilíndricas rectas, mientras que el rectificado de alimentación de entrada es adecuado para piezas con proyecciones, formas irregulares y diámetros variables. El rectificado de alimentación final sin centros se emplea para rectificar secciones cilíndricas cónicas.
• Rectificado profundo de perfiles: el rectificado profundo de perfiles, también conocido como "creep-feed grinding", es una operación lenta que realiza un corte profundo de hasta una pulgada en materiales de acero a bajas velocidades de avance. Se requiere una alta potencia y un flujo de fluido de corte para eliminar las virutas y enfriar la pieza. Este tipo de rectificado se utiliza cuando se necesita una alta productividad y rentabilidad.
• Snagging: el snagging es una aplicación de rectificado de desbaste que se utiliza para eliminar metal no deseado, sin considerar el acabado superficial. Se utilizan ruedas rectas duraderas y ruedas de copa rectas en rectificadoras horizontales y de ángulo recto. Este tipo de rectificado se aplica en la remoción de metal no deseado en partes fundidas, la eliminación de defectos y grietas, el biselado grueso, el rectificado de soldaduras pesadas y la preparación de superficies para limpieza o pintura.
• Operaciones de corte de separación: este tipo de operaciones utiliza ruedas abrasivas como alternativa al láser, chorro de agua abrasivo, sierra metálica, sierra de fricción, antorcha de oxiacetileno o arco de plasma. Las ruedas abrasivas ofrecen más puntos de corte y pueden cortar a una velocidad de 2 o 3 millas por minuto. Se utilizan ruedas reforzadas y no reforzadas, dependiendo de la aplicación.

Herramientas necesarias para el proceso de rectificado

La herramienta principal para llevar a cabo el proceso de rectificado es la rectificadora. Este equipo utiliza un disco abrasivo como herramienta de corte para eliminar pequeñas virutas de la pieza de trabajo a través de la deformación por cizallamiento de cada grano abrasivo en la superficie de la rueda.

La rectificadora consta de una bancada con un accesorio para sujetar y guiar la pieza de trabajo, así como una muela abrasiva motorizada que gira a la velocidad requerida. La pieza de trabajo puede moverse mientras el cabezal abrasivo permanece fijo, o el cabezal abrasivo puede moverse hacia una posición fija. La ubicación del cabezal o la mesa de esmerilado se puede controlar con precisión utilizando una rueda manual calibrada con vernier o mediante controles numéricos.

Para evitar el sobrecalentamiento de la pieza de trabajo debido a la generación de calor durante el rectificado, las rectificadoras utilizan un refrigerante que enfría la pieza. Esto es especialmente importante en las etapas de rectificado de alta precisión, donde se eliminan aproximadamente 200 nm por pasada, produciendo un aumento de temperatura mínimo.

Existen diferentes tipos de rectificadoras utilizadas en función de las necesidades específicas de rectificado:

1. Esmeriladora de banda: utiliza abrasivos revestidos y se utiliza para procesar metales y otros materiales. Se utiliza para tareas de acabado, desbarbado y eliminación de material.
2. Amoladora de banco: se fija a un banco de trabajo y tiene dos ruedas con diferentes tamaños de grano para desbaste y acabado. Se utiliza para modelar herramientas o crear y reparar diversas herramientas.
3. Rectificadora cilíndrica: utilizada para dar forma al exterior de una pieza de trabajo. Tanto la pieza de trabajo como la muela se giran simultáneamente. Puede haber modelos sin centro, internos y de diámetro exterior.
4. Amoladora de superficie: compuesta por una mesa giratoria, una rueda abrasiva y un mandril de pieza de trabajo. El objeto gira para crear un acabado suave.
5. Amoladora sin centro: utiliza dos ruedas giratorias para sujetar la pieza de trabajo en su lugar. No utiliza un husillo y la velocidad de eliminación de material depende de la velocidad de giro de las ruedas.
6. Rectificadora de herramientas y cortadores: emplea una máquina herramienta CNC con hasta 5 ejes y múltiples muelas abrasivas. Se utiliza para producir y afilar taladros, fresas de extremo y herramientas escalonadas.
7. Jig Grinder: utilizado para terminar plantillas, troqueles y accesorios. Es especialmente útil en la perforación de agujeros y rectificado superficial sofisticado.
8. Rectificadora de engranajes: utilizada en el mecanizado de engranajes de alta precisión para eliminar material y lograr tolerancias exactas.
9. Esmeriladora central: utilizada para mecanizar ejes de alta precisión y rectificar el centro de un eje con una ubicación precisa y repetible.
10. Amoladora de matriz: herramienta rotativa manual con alta velocidad y una broca de amolado corta, impulsada por aire a presión o por un motor eléctrico con eje flexible.
11. Amoladora angular: herramienta eléctrica manual utilizada en la fabricación y construcción para diversas tareas.

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Beneficios del proceso de rectificado en la industria

El proceso de rectificado en la industria ofrece una serie de beneficios y ventajas significativas en el mecanizado. Una de ellas es la alta velocidad de corte, que puede alcanzar hasta los 100 m/s, aunque lo habitual se sitúa entre 30 y 40 m/s. Esto permite un proceso eficiente y rápido.

Otra ventaja es la generación mínima de viruta. A diferencia del fresado y el torneado, el rectificado produce una viruta de tamaño mínimo, generalmente entre 0,1 y 1 μm. Esto reduce la necesidad de eliminar y manejar grandes cantidades de viruta.

El rectificado industrial también destaca por la gran precisión que ofrece en el mecanizado. Se puede lograr un alto nivel de precisión, con tolerancias ajustadas y superficies de alta calidad. Esto es especialmente importante en piezas que requieren una precisión dimensional y una calidad superficial excelentes.

Además, el rectificado permite la automatización del proceso, lo que contribuye a aumentar la productividad y el rendimiento en la producción industrial. La automatización proporciona una mayor consistencia y repetibilidad en el mecanizado.

El rectificado industrial encuentra una amplia aplicación en la industria. Se utiliza comúnmente en la fabricación de componentes aeroespaciales, dientes de engranajes, ejes de precisión, rodamientos, válvulas y otros elementos que requieren alta precisión y calidad superficial.

Es importante tener en cuenta que el rectificado también presenta desafíos, como el alto consumo energético y la generación de calor. Sin embargo, estos desafíos se pueden mitigar mediante el uso de fluidos refrigerantes y lubricantes adecuados, que ayudan a distribuir la energía y proteger tanto la pieza como la herramienta.

Pasos clave en el proceso de rectificado de superficies

Este proceso de rectificado se utiliza comúnmente en el rectificado de superficies, que busca obtener productos con una superficie plana, lisa y refinada, eliminando óxidos e impurezas. Para lograr resultados exitosos en el rectificado de superficies, es crucial considerar varios factores y pasos clave que pueden afectar el proceso y los resultados obtenidos.

Uno de estos factores es el material de la muela abrasiva. Las muelas pueden variar en su composición, como óxido de aluminio, carburo de silicio o incluso diamantes. La elección del material de la muela adecuado tiene un impacto directo en la eliminación de material y en los resultados del rectificado de superficies.

La dureza y el aderezo de la muela también son factores importantes. La dureza de la muela influye en la resistencia de los granos abrasivos y puede afectar la deformación plástica y la rugosidad superficial. El aderezo de la muela se refiere a su preparación y afecta la calidad del filo de corte abrasivo y la rugosidad de la superficie.

El avance, que se refiere a la velocidad de los ejes durante el proceso, y la velocidad de la rueda, medida en RPM, son otros factores que influyen en el rectificado de superficies. Estos valores deben ajustarse adecuadamente para lograr acabados superficiales apropiados y evitar dañar la rugosidad de la superficie.

El material de la pieza de trabajo también desempeña un papel crucial en el proceso de rectificado de superficies. La dureza, plasticidad y conductividad térmica del material afectan la rugosidad superficial. Materiales blandos pueden dificultar el proceso de rectificado, mientras que aquellos con baja conductividad térmica pueden generar una mayor rugosidad y un desgaste prematuro de la muela.

Considerar estos factores clave durante el proceso de rectificado de superficies garantiza la obtención de productos con superficies de alta calidad, tolerancias precisas y acabados adecuados para diferentes aplicaciones industriales.

Es importante tener en cuenta que, aunque los factores mencionados influyen en el proceso de rectificado de superficies, su aplicación precisa puede variar según las características específicas de cada caso. Por lo tanto, es fundamental contar con expertos y técnicos especializados que puedan ajustar y optimizar estos factores según las necesidades de cada trabajo de rectificado.

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5 técnicas avanzadas de rectificado

En la industria, existen varias técnicas avanzadas de rectificado que se utilizan para mejorar la eficiencia, la precisión y la calidad de los procesos de mecanizado. Estas técnicas incluyen:

1. Rectificado sin centros (centerless grinding): esta técnica se utiliza para rectificar piezas cilíndricas sin la necesidad de sujetarlas mediante centros o mordazas. En su lugar, la pieza se apoya entre una muela de rectificado y una muela reguladora, lo que permite una mayor productividad y una alta precisión en la eliminación de material.
2. Rectificado de alta velocidad (high-speed grinding): el rectificado de alta velocidad se caracteriza por el uso de velocidades de corte significativamente mayores que las utilizadas en el rectificado convencional. Esto se logra mediante el uso de muelas especiales y sistemas de refrigeración avanzados. El rectificado de alta velocidad ofrece ventajas como una mayor tasa de remoción de material y una mejor calidad superficial.
3. Rectificado con electroerosión (electro-discharge grinding): en esta técnica, se utiliza la descarga eléctrica entre la muela y la pieza de trabajo para eliminar material. Es especialmente útil en la rectificación de materiales duros y frágiles. El rectificado con electroerosión permite obtener superficies con una alta precisión y un bajo nivel de daño térmico.
4. Rectificado con hilo (wire grinding): esta técnica se utiliza para rectificar piezas complejas y de formas difíciles mediante el uso de un hilo abrasivo. El hilo se guía a través de una serie de poleas y se utiliza para eliminar material de la pieza de trabajo. El rectificado con hilo es especialmente útil en la fabricación de moldes y matrices.
5. Rectificado con láser (laser grinding): en el rectificado con láser, se utiliza un rayo láser de alta energía para eliminar material de la pieza de trabajo. Esta técnica se utiliza principalmente en la rectificación de materiales duros y resistentes al calor. El rectificado con láser ofrece ventajas como una alta precisión, la posibilidad de rectificar geometrías complejas y la capacidad de controlar con precisión la profundidad de rectificado.

Optimización de la precisión en el proceso de rectificado

La optimización de la precisión en el proceso de rectificado se ha convertido en un objetivo importante de la industria y ha llevado a la invención de nuevas tecnologías y maquinarias. Según el Journal of Manufacturing Technology Management, para optimizar la precisión en el proceso de rectificado, se deben considerar varios factores, desde la selección de la muela hasta el control de la maquinaria y la calidad de la pieza de trabajo.

Además, se sugiere que la integración de la inteligencia artificial y la tecnología de aprendizaje automático en el proceso de rectificado puede mejorar la precisión y reducir los tiempos de producción.

Otra tecnología que se utiliza para la optimización de la precisión en el proceso de rectificado es la fabricación aditiva, que permite la producción de piezas personalizadas y complejas con alta precisión. De acuerdo con un estudio de mercado publicado por Mordor Intelligence, se espera que el mercado de la fabricación aditiva alcance un valor de USD 40.6 mil millones en 2026, con una tasa de crecimiento compuesta anual del 23.5 % entre 2021 y 2026.

¿Cómo seleccionar una muela abrasiva adecuada?

Seleccionar una muela abrasiva adecuada puede parecer complicado, pero en realidad se puede simplificar considerando siete factores operativos importantes. Estos factores son: el material que se va a moler, la gravedad de la operación, la exactitud requerida del acabado y la forma, el área de contacto, la velocidad de la rueda, el uso de refrigerante y los caballos de potencia de la máquina o husillo.

El primer factor a tener en cuenta es el material que se va a moler. Es importante conocer las propiedades del material, como su dureza y facilidad de molienda. Esto nos ayudará a seleccionar el tipo de abrasivo correcto, el tamaño de grano adecuado y el tipo de aglomerante. Por ejemplo, se utilizan granos de óxido de aluminio para moler metales ferrosos y carburo de silicio para metales no ferrosos y no metálicos.

La gravedad de la operación también es un factor crucial. Si la presión de molienda es alta, se recomienda utilizar un grano resistente/duradero que pueda soportar la fuerza generada durante la operación. Por otro lado, para operaciones con presión ligera, se puede usar un grano suave/friable que se descomponga fácilmente y mantenga los granos afilados en contacto con el material.

La exactitud requerida del acabado y la forma es otro factor a considerar. Para acabados de baja rugosidad y tolerancias geométricas estrechas, se recomienda utilizar un tamaño de grano más fino que proporcione más puntos de contacto entre el trabajo y la rueda. En cambio, cuando se necesitan tasas de eliminación de material rápidas o la forma no es crítica, se puede usar un tamaño de grano más grueso.

El área de contacto entre el trabajo y la rueda también es importante. Si el área de contacto es pequeña, se debe usar un grano resistente/duradero que pueda soportar la fuerza por grano aplicada. Por otro lado, un área de contacto grande permite usar un grano más suave/friable.

Además de estos factores, la velocidad de la rueda, el uso de refrigerante y los caballos de potencia de la máquina o husillo también juegan un papel importante en la selección de la muela abrasiva adecuada. La velocidad de la rueda debe ser adecuada para la operación y el uso de refrigerante puede ayudar a controlar la temperatura durante el rectificado. Los caballos de potencia de la máquina o husillo deben ser suficientes para garantizar un rectificado eficiente y seguro.

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Conozca la importancia de la refrigeración en el rectificado

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Mantenimiento y cuidado de las máquinas de rectificado

El mantenimiento y cuidado adecuados de las máquinas de rectificado son fundamentales para garantizar su funcionamiento óptimo en términos de precisión y confiabilidad. A continuación, se presentan consejos y recomendaciones para diseñar un programa de mantenimiento efectivo y evitar problemas costosos en el futuro.

• En primer lugar, es importante establecer un programa de mantenimiento y adherirse a él de manera consistente. Esto implica determinar las tareas de mantenimiento necesarias para cada máquina rectificadora y llevar un registro preciso de cuándo se realizó cada tarea y quién fue responsable de ella. Esta información ayudará a garantizar la responsabilidad y la realización oportuna de las tareas de mantenimiento.
• La limpieza de la máquina es un aspecto clave del mantenimiento. El proceso de rectificado produce virutas, que son partículas de metal y material abrasivo que pueden acumularse en áreas ocultas de la máquina. Es esencial desarrollar un procedimiento de limpieza que identifique las áreas propensas a la acumulación de virutas, como los protectores de agua, las cubiertas de vías y las áreas de separación entre los toboganes. Además de limpiar las superficies expuestas, es posible que sea necesario quitar componentes para limpiarlos adecuadamente. Se pueden utilizar raspadores y cepillos de alambre para eliminar los desechos pesados, mientras que el agua caliente puede ser eficaz para eliminar los residuos más livianos, como los restos de refrigerante.
• El refrigerante también requiere atención especial. Con el tiempo, el refrigerante se contamina y puede volverse corrosivo, lo que daña los componentes de la máquina. Es esencial realizar limpiezas periódicas del tanque de almacenamiento de refrigerante y los sistemas de filtración. Además, la mezcla de refrigerante debe ajustarse de acuerdo con las recomendaciones del fabricante para garantizar su eficacia. Si no se dispone de las especificaciones del fabricante, se recomienda consultar a un fabricante de refrigerante para obtener orientación.
• La supervisión de la lubricación es otro aspecto importante. Los sistemas de lubricación en las máquinas de rectificado suelen consumir aceite y es crucial mantener los niveles de lubricante adecuados. Utilizar el lubricante correcto es esencial, por lo que se recomienda revisar las especificaciones del fabricante o consultar a un proveedor de lubricantes para garantizar la elección adecuada. Además, es necesario limpiar los depósitos de lubricante y cambiar los filtros regularmente. Se deben inspeccionar visualmente las superficies de contacto para verificar la distribución adecuada del lubricante. Las vías deben estar limpias y solo deben tener una fina película de lubricante. La falta de lubricación adecuada puede provocar un desgaste prematuro de las superficies de rodadura.

Es crucial prestar atención a los gibs gomosos, componentes que tensan el husillo deslizante vertical y evitan su desgaste. Se recomienda quitar y limpiar las muescas en el tobogán vertical al menos una vez cada 6 meses. Esto implica utilizar herramientas manuales para eliminar las cuñas y limpiarlas a fondo. Posteriormente, se debe aplicar una capa ligera de aceite de vía antes de volver a instalarlas. Además, es importante marcar con precisión cada larguero.

Procesos de rectificado especializados para materiales específicos

Existen diversos materiales que requieren enfoques especializados en el proceso de rectificado para asegurar resultados óptimos. Aunque el rectificado es una técnica versátil, su aplicación varía dependiendo del material específico.

Por ejemplo, el rectificado de materiales duros como el carburo de tungsteno o el diamante demanda un cuidado constante para evitar dañar la muela y lograr una alta precisión en la pieza final. En contraste, el rectificado de materiales blandos como el aluminio o el bronce es un proceso más tolerante y puede realizarse con mayor facilidad.

Un estudio publicado en la revista Procedia Manufacturing examinó el proceso de rectificado de acero inoxidable austenítico, utilizado en la fabricación de piezas de gran resistencia y durabilidad. Este estudio enfatizó la importancia de utilizar fluidos de corte adecuados y seleccionar una muela apropiada para optimizar el proceso de rectificado de acero inoxidable.

El vidrio es otro material que requiere un proceso de rectificado especializado. El rectificado de vidrio se emplea en la fabricación de componentes como lentes y pantallas de teléfonos inteligentes. Este proceso implica el uso de una muela especializada y requiere un control preciso de la velocidad y la presión para evitar daños en la pieza.

Tendencias y avances en el proceso de rectificado

En los últimos años, el proceso de rectificado ha experimentado diversos avances y tendencias con el objetivo de mejorar la precisión y calidad de las piezas fabricadas, al mismo tiempo que reducir los tiempos y costos de producción.

• Industria 4.0: una de las tendencias destacadas es la adopción de la tecnología de la industria 4.0, la cual implica la integración de sensores y sistemas de control inteligentes que monitorean y ajustan automáticamente los parámetros del proceso de rectificado. Además, la tecnología de la nube permite recopilar y analizar grandes volúmenes de datos de producción en tiempo real, lo que ayuda a los fabricantes a tomar decisiones informadas para optimizar el proceso de rectificado y mejorar su eficiencia.
• Tecnologías de abrasivos y herramientas de rectificado: otro avance significativo es el uso de nuevas tecnologías de abrasivos y herramientas de rectificado, como las herramientas de diamante y CBN, que ofrecen niveles superiores de precisión y calidad superficial en la fabricación de piezas. Además, el proceso de rectificado por electroerosión (EDG) se ha vuelto cada vez más popular debido a su capacidad para producir piezas altamente precisas con materiales difíciles de rectificar.
• Simulación y modelado: por último, la implementación de técnicas de simulación y modelado en el proceso de rectificado ha permitido a los fabricantes predecir y optimizar el rendimiento antes de llevarlo a cabo, lo cual ahorra tiempo, materiales y costos.

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Prepare sus procesos de rectificado para el futuro