Diferencia entre mecanizado y rectificado

La fabricación de productos de formas complicadas con un buen acabado superficial mediante fundición no siempre es factible y económica. Se pueden realizar varias operaciones secundarias en los productos fundidos para producir finalmente el objeto deseado. Dichas operaciones incluyen unión (como soldadura), eliminación de material o maquinado, tratamiento térmico o alteración de propiedades, coloración y revestimiento, etc. Los procesos de eliminación de material básicamente eliminan material de la superficie de la pieza de trabajo para proporcionar la dimensión y la tolerancia deseadas. Existe un gran número de tales procesos para satisfacer la necesidad de procesar una variedad de materiales de varias maneras y para terminar sus superficies en diferentes niveles. Entre ellos, los procesos de mecanizado convencionales son antiguos y al mismo tiempo fiables; sin embargo, varios procesos de corte abrasivo y los llamados procesos de mecanizado no tradicional (NTM) también pueden proporcionar una instalación similar.

Por definición, mecanizado o corte de metales es uno de los procesos secundarios de fabricación mediante el cual se retira gradualmente material capa a capa en forma de virutas de una pieza preformada para obtener la forma, el tamaño y el acabado deseados. Para cumplir con esta demanda, existen varios procesos de mecanizado como torneado, roscado, ahusado, achaflanado, hilado, roscado, estrechamiento, fileteado, refrentado, ranurado, tronzado, moleteado, taladrado, fresado, conformado, planificación, ranurado, taladrado, tallado, brochado. , etc. Dichos procesos pueden proporcionar una mayor tasa de eliminación de material (MRR) y, por lo tanto, son adecuados, productivos y económicos para la eliminación a granel de material de trabajo. Para la eliminación de material por cizallamiento se emplea obligatoriamente una herramienta de corte o cortadora dura y afilada. Esta herramienta de corte también debe poseer una especificación definida y un material compatible para un mecanizado ininterrumpido y eficiente. La mayoría de estos procesos convencionales pueden mecanizar una gran variedad de materiales; sin embargo, ciertos materiales de trabajo no brindan una maquinabilidad aceptable y, por lo tanto, se recomiendan otros procesos de eliminación de material (como el corte abrasivo o NTM) en esos casos.

Molido , un tipo de proceso de corte abrasivo, puede cumplir varias limitaciones del mecanizado convencional. Aquí se utiliza una muela abrasiva en lugar de la llamada herramienta de corte. La rueda está hecha básicamente de partículas abrasivas más duras y de pequeño tamaño, como alúmina, sílice, diamante, etc., que se unen en un medio adecuado. Dichos abrasivos tienen una forma arbitraria y, por lo tanto, carecen de una geometría definida; aunque la propia rueda tiene una configuración específica. Aunque el material se elimina en forma de chips, aquí los chips son de tamaño micro. Este proceso no es adecuado para la eliminación de materiales a granel; en cambio, se prefiere para el acabado de la superficie a nivel de micras (0,5 – 2,0 µm). También puede moler eficientemente materiales duros y tenaces. A continuación se presentan en forma de tabla varias diferencias entre el mecanizado convencional y el rectificado.

Tabla:Diferencias entre mecanizado y rectificado

Eliminación masiva frente a proceso de acabado: La tasa de eliminación de material (MRR) se define como la tasa de volumen de material de trabajo eliminado de la superficie de trabajo durante cualquier proceso de corte. La mayoría de los procesos de mecanizado convencionales (excepto algunos como el moleteado) se utilizan para eliminar una mayor cantidad de material para impartir una forma y un tamaño básicos. Proporciona un MRR más alto y, por lo tanto, más productivo. También puede semiacabar la superficie del producto a un nivel de 1 a 50 µm según la operación y los parámetros de proceso correspondientes. El esmerilado, por otro lado, se emplea principalmente para que el acabado de la superficie quede mucho mejor nivelado. Una rugosidad de la superficie del orden de 0,5 a 2 µm es fácilmente factible con el esmerilado. Por lo tanto, puede proporcionar una alta precisión dimensional y una estrecha tolerancia.

Herramienta de corte:su material y geometría: Todo proceso de mecanizado convencional emplea obligatoriamente una herramienta de corte (también llamada cortadora) de geometría y material específicos. Este cortador contiene uno o más bordes de corte afilados para cortar eficientemente el material de la superficie de trabajo. El material de este cortador también es un factor importante para decidir el rendimiento del mecanizado. Lo más importante es que la dureza del material de corte debe ser significativamente mayor que la del material de trabajo. Comenzando con acero de alta velocidad (HSS), carburo y cerámica, hoy en día se encuentran fácilmente disponibles cortadores de nitrato de boro cúbico (cBN) y de diamante. El esmerilado utiliza la rueda en lugar del cortador y los abrasivos en la rueda realmente eliminan el material. A diferencia de los cortadores, estos abrasivos no tienen una geometría definida (varios ángulos, radio del filo, radio de la punta, longitud del filo, etc. varían arbitrariamente); sin embargo, el material abrasivo puede fijarse como alúmina, sílice o diamante.

Ángulo de inclinación y ángulo de incidencia: El ángulo de ataque de una herramienta de corte indica la inclinación de la superficie de ataque desde el plano de referencia. Es un factor importante que influye en la deformación por corte, la dirección del flujo de la viruta, el grosor de la viruta, la fuerza de corte, la deformación por corte, el consumo de energía, etc. entre +15° y –15°. Los abrasivos de la muela abrasiva tienen un ángulo de ataque abrupto y pueden variar de +60° a –60°, a veces incluso más allá de este límite. Un ángulo de inclinación tan alto generalmente no es deseable porque provoca un desequilibrio en el corte y aumenta el consumo de energía de corte (positivo alto) o la falla de la herramienta (negativo alto). A diferencia del ángulo de ataque, el ángulo de incidencia de un cortador no puede ser negativo ni cero; debe tener un valor positivo. La calidad y tolerancia de la superficie acabada depende de este ángulo. Para los cortadores, el ángulo de incidencia normalmente se encuentra entre +3° y +15°; mientras que para los abrasivos puede ser arbitrario (puede ser cero o tan alto como +90°).

Corte y participación de filos: Un cortador puede constar de uno o más filos de corte y, en consecuencia, pueden ser cortadores de un solo punto o cortadores de múltiples puntos. Independientemente del número, cada uno de los filos participa por igual en la acción de eliminación de material. Además, en el mecanizado, el material se elimina cortando una capa delgada de material cuando el cortador aplica suficiente fuerza de compresión. En la muela abrasiva, solo unos pocos abrasivos expuestos (a veces incluso por debajo del 1%) participan en la acción de eliminación de material. El resto de los abrasivos no tocan la superficie de trabajo (tenga en cuenta que la entrada es muy baja, incluso por debajo de 10 µm) o provocan arañazos, arados o frotamientos en lugar de cortes. Sin embargo, el material se elimina solo mediante cizallamiento; otros simplemente aumentan la fuerza normal de manera indeseable.

Consumo energético específico: La energía de corte requerida para eliminar la unidad de volumen de material se denomina energía específica, medida en J/mm ³ . Matemáticamente, la potencia dividida por MRR da energía específica. El mecanizado convencional proporciona una alta tasa de eliminación de material (MRR) y, por lo tanto, la energía específica es comparativamente baja. Por otro lado, en la molienda, el MRR es bajo y la mayor parte de la energía se desperdicia al raspar, arar o frotar en lugar de cortar. En consecuencia, la energía específica aumenta bruscamente; incluso puede ser de 5 a 20 veces mayor.

Daño superficial por generación de calor: En el mecanizado convencional, la mayor parte del calor de corte se genera en la zona de deformación secundaria donde tiene lugar un roce intenso entre la viruta y la superficie de desprendimiento. La zona de cizalla primaria también contribuye en cierta medida. Sin embargo, la mayor parte del calor generado (70 - 80 %) se lo llevan las virutas que fluyen continuamente y solo una pequeña parte entra en el cortador o la pieza de trabajo. Por lo tanto, el daño térmico de la pieza de trabajo y el cortador suele ser insignificante, especialmente cuando se aplica el fluido de corte apropiado. En la molienda, la generación de calor se produce principalmente por rascado, arado y frotamiento. Dicho calor se acumula dentro de la pieza de trabajo porque los abrasivos son aislantes térmicos y se forma un volumen muy pequeño de microchip. La acumulación de calor extremo puede provocar varios daños térmicos en la superficie acabada, como quemaduras en la superficie, cambios en las propiedades mecánicas, imprecisión dimensional debido a la expansión térmica, etc.

Mecanizado de materiales duros y tenaces: Dichos materiales presentan muchos desafíos cuando se procesan mediante procesos de mecanizado convencionales, como alto desgaste de herramientas, virutas fragmentadas, etc., que en última instancia conducen a una mala maquinabilidad. El esmerilado se puede aplicar ventajosamente independientemente de la tenacidad y la dureza del material de trabajo.

En este artículo se presenta una comparación científica entre el mecanizado y el rectificado convencionales. El autor también sugiere que revise las siguientes referencias para una mejor comprensión del tema.

• Mecanizado y Máquinas Herramientas por A. B. Chattopadhyay (1 ^st edición, Wiley).
• Ingeniería y tecnología de fabricación:Edición SI por S. Kalpakjian y S. R. Schmid (7 ^th edición, Pearson Ed Asia).
• Diferencia entre Mecanizado y Rectificado por difference.minaprem.com.