Dominando el rectificado sin centros: 8 principios clave para mecanizado de precisión

En el mundo del mecanizado, herramientas de torneado como tornos y fresadoras son las estrellas llamativas. De hecho, son el mecanizado para la mayoría de la gente. Sin embargo, la capacidad de hacer rectificado sin centros de precisión además del mecanizado es una ventaja definitiva.

¿Cómo funciona el rectificado sin centros?

El rectificado sin centros es uno de varios procesos de mecanizado que usan corte abrasivo para remover material de una pieza (pieza de trabajo). El proceso involucra la pieza siendo soportada en una cuchilla de soporte de pieza de trabajo que se sitúa entre dos cilindros rotativos:

• Una rueda reguladora, que controla la velocidad de rotación y la tasa de avance de la pieza (para rectificado por inmersión) o el desplazamiento lineal (para rectificado por paso)
• Una rueda abrasiva de rectificado más grande

La belleza del rectificado sin centros es que la pieza de trabajo se mantiene en su lugar por la presión de las ruedas rotativas. No se requiere fijación, por lo que la configuración es simple y los tiempos de respuesta son rápidos. Y como la pieza de trabajo está rígidamente soportada, no hay deflexión durante la operación de rectificado.

Pero a pesar de estas y otras ventajas, el rectificado sin centros tiene menos practicantes que el mecanizado. Y aunque el rectificador sin centros existe desde hace casi un siglo, mucha gente lucha con los fundamentos del proceso y cómo funciona.

¿Qué más es útil saber sobre este proceso algo misterioso? Echemos un vistazo a los 8 principios básicos del rectificado sin centros —cosas que es útil (y esperamos, interesante) saber sobre este proceso maduro y aún algo desconocido.

1. El rectificado sin centros continúa donde el mecanizado deja de llegar.

Una desventaja del rectificado sin centros es que, a diferencia del mecanizado, no puede tener tantos ejes múltiples operando en las piezas de trabajo. Sin embargo, hay muchas piezas donde el proceso sin centros aborda las limitaciones del mecanizado en términos de dimensiones, materiales y acabados superficiales.

Por eso nos gusta decir que donde termina el mecanizado, comienza el proceso de rectificado sin centros. Por ejemplo, si tiene una pieza que está fuera de redondez de una máquina de torneado y el diámetro de la pieza es demasiado pequeño o su centro es imposible de montar, puede lograr redondez a través de técnicas de rectificado sin centros.

Además, no hay empuje axial en las piezas de trabajo durante el proceso sin centros. Eso significa que puede usarse para rectificar piezas largas de materiales frágiles y piezas que de otro modo se distorsionarían.

2. El proceso de rectificado sin centros es engañosamente simple pero preciso.

Dado que deben gran parte de su funcionalidad a algunos principios básicos de física, los rectificadores sin centros no tienen muchas partes móviles. Eso hace que el rectificado sin centros sea un proceso relativamente simple que es ideal para el acabado del diámetro exterior de piezas metálicas cilíndricas pequeñas que requieren tolerancia ajustada.

El rectificado sin centros es virtualmente continuo porque, comparado con el rectificado entre puntas, el tiempo de carga es pequeño. Así, longitudes largas pueden rectificarse continuamente. Incluso grandes cantidades de piezas pequeñas pueden rectificarse automáticamente mediante varios accesorios de alimentación.

Además, los rectificadores sin centros pueden funcionar consistentemente a altas velocidades. Eso hace que el proceso sea una gran opción para aplicaciones de alto volumen en aeroespacial, automotriz, militar, médica y otras industrias.

3. Los métodos de rectificado difieren en cómo se alimentan las piezas a través de la máquina.

La diferencia principal entre los dos métodos más comúnmente usados de rectificado sin centros está en cómo se alimentan las piezas de trabajo a través de la máquina.

El rectificado por paso se usa típicamente para piezas con redondez consistente a lo largo de la longitud de la pieza. En este método, la pieza de trabajo viaja a lo largo de la cuchilla de soporte entre las dos ruedas.

Impulsado por un ligero ángulo aplicado a la rueda reguladora relativo a la rueda de rectificado, el método por paso básicamente "exprime" la pieza de trabajo a través de la rueda de rectificado y hacia el otro lado.

El rectificado por inmersión —también llamado rectificado por hundimiento— se usa para rectificar piezas cilíndricas con muescas o formas complejas, como ejes dentados. Aquí, la cuchilla de soporte de la pieza de trabajo necesita ser herramientas para coincidir con la forma de la pieza, y las ruedas de rectificado y reguladora deben ser preparadas para coincidir con el perfil de corte deseado de la pieza.

Con el método por inmersión, la rueda reguladora gira la pieza a una velocidad mientras la empuja hacia la rueda de rectificado, que gira a una velocidad más rápida. Cuanto mayor es la diferencia de velocidades, más rápida es la tasa de remoción.

4. La elección de la rueda de rectificado es crítica.

Otro factor clave en el rectificado sin centros es la elección de la rueda de rectificado. Debe ser adecuada tanto para el metal del que están hechas las piezas como para el acabado superficial que quiere lograr.

Además de estar disponibles en diferentes diámetros y anchos/grosores, las ruedas de rectificado sin centros vienen en diferentes tipos de grano y tamaños de grano, a menudo usando materiales superabrasivos como diamante policristalino y nitruro de boro cúbico.

Los materiales de rueda superabrasivos y de carburo de silicio son una ventaja cuando está rectificando sin centros metales extremadamente duros, por varias razones:

• Las ruedas son duraderas y mantienen su filo por más tiempo.
• Tienen alta conductividad térmica, manteniendo su forma a temperaturas de contacto altas y velocidades de rotación altas.
• Se requiere menos tiempo para el ciclo de preparación.
• La vida de la rueda es mucho más larga que la de ruedas hechas de materiales como abrasivos de óxido de aluminio.

5. Los ángulos afectan el éxito en el rectificado sin centros.

Los ángulos en los que las ruedas de rectificado sin centros contactan la pieza son críticos para lograr la redondez y tolerancia adecuadas.

Generalmente, los centros de la rueda reguladora y de rectificado se ajustan a la misma altura en la máquina, y el centro de la pieza de trabajo se sitúa más alto. Sin embargo, si la pieza de trabajo se ajusta demasiado alta, puede exhibir vibración. Si la pieza de trabajo se ajusta demasiado baja, puede estar fuera de redondo.

El objetivo es mantener la pieza (1) en contacto con la rueda reguladora y (2) girando a una velocidad más lenta, mientras la rueda abrasiva de rectificado más rápida y grande aplica la fuerza que crea la redondez precisa de la pieza. Usar los ángulos correctos de la rueda ayuda a asegurar que toda la superficie de la rueda de rectificado está en uso.

Si el ángulo de la rueda reguladora es demasiado agudo, puede causar que la pieza de trabajo vaya demasiado lejos en la zona de rectificado. Esto puede resultar en desgaste desigual, conicidad y vida reducida de la rueda. Si la rueda reguladora está demasiado cerca de paralela con la rueda de rectificado, puede causar que las piezas se estanquen entre las ruedas —o, en el peor de los casos, causar un choque pieza/rueda.

El ángulo de la cuchilla de soporte de la pieza de trabajo también es crítico. Por ejemplo, al rectificar con una rueda superabrasiva de 4" (101,6 mm) de ancho, la cuchilla de soporte generalmente funcionará bien a 30º.

Pero con un ancho de rueda de 6" (152,4 mm) u 8" (203,2 mm), ese mismo ángulo puede generar demasiada presión hacia la rueda de rectificado y causar vibración. En este caso, cambiar el ángulo a 20º o 25º reducirá la presión y eliminará la vibración en la pieza.

6. Mantener las cosas frías es obligatorio en el rectificado sin centros.

El refrigerante se usa en el rectificado sin centros no solo para mantener la rueda de rectificado fría, sino también para remover calor de la zona donde la pieza de trabajo contacta la rueda de rectificado.

El rectificado sin centros requiere el uso de refrigerante correctamente presurizado para superar la barrera de aire creada entre la rueda de rectificado y la pieza de trabajo durante el proceso de rectificado. Esto permite que el refrigerante fluya en el espacio entre las dos.

El paso del refrigerante en el rectificado sin centros es crítico para prevenir que el calor regrese a la pieza de trabajo o la rueda de rectificado. De lo contrario, puede ser difícil mantener tolerancias de redondez y rectitud, e incluso el daño térmico puede causar que la rueda de rectificado se ampollé y agriete.

7. Se le pueden enseñar nuevos trucos a un proceso "viejo".

Aunque el rectificado sin centros existe desde hace mucho tiempo, las máquinas de hoy están equipadas con características más nuevas que mejoran el rendimiento.

Para aumentar la eficiencia y productividad del proceso, los controles programables CNC hacen aún más fácil configurar y cambiar el equipo de un trabajo a otro. Otras tecnologías más nuevas están haciendo posible:

• Producir formas, dimensiones y tolerancias rectificadas previamente imposibles
• Reducir tiempos de configuración
• Acelerar la carga y descarga para acortar tiempos de ciclo

Por ejemplo, la última generación de máquinas de rectificado sin centros elimina la rueda reguladora y la reemplaza con soportes de alambre estacionarios que tienen una opción de modo buje. Esta opción permite formas rectificadas intrincadas y características dimensionales exóticas al funcionar de manera similar a los bujes guía en tornos automáticos de estilo suizo.

Además, los avances en controles de software, motores de accionamiento directo y carga/descarga robótica de piezas de trabajo permiten que el concepto simple de rectificado sin centros haga piezas complejas que antes eran impensables.

8. La experiencia es parte del conjunto de habilidades del rectificado sin centros.

El proceso sin centros usualmente no se enseña. Más bien, es una habilidad a menudo adquirida tras años de trabajar en la porción de la industria que suministra servicios de rectificado sin centros a clientes.

Así que, para obtener los mejores resultados, querrá un socio que:

• Considere el rectificado sin centros lo suficientemente importante como para desarrollar una experiencia a pesar de su demanda de nicho
• Haya continuado creciendo con la industria en lugar de depender de las máquinas originales de hace décadas

Por ejemplo, desde el principio Metal Cutting ha estado aumentando nuestras capacidades de corte con rectificado sin centros para la producción de piezas de sellado vidrio-metal. Más de 50 años después, todavía realizamos rectificado sin centros virtualmente todos los días y continuamos al día con las tendencias de la industria y la demanda del cliente usando la última generación de equipos.

¿Por qué considerar usar rectificado sin centros?

En las manos adecuadas, el rectificado sin centros es capaz de producir una "superficie mecanizada" que un proceso como el torneado simplemente no puede igualar —tanto como valor Ra como en ciertos metales que son casi imposibles de tornear con una herramienta de corte.

Incluso donde el torneado es posible, nunca produciría la remoción precisa de material y el acabado superficial resultante que una rueda de rectificado puede lograr.

Casi 100 años después de su inicio, el rectificado sin centros todavía no es tan común como otros métodos de fabricación de metales. Sin embargo, las cualidades únicas de un acabado rectificado (vs. torneado) combinadas con las innovaciones y variaciones disponibles con el rectificado sin centros le permiten producir piezas metálicas que son insustituibles para sus aplicaciones.

¿Cómo elige un proceso de rectificado de precisión? Aprenda más aquí.