MECANIZADOS POR ABRASIÒN: RECTIFICADO

1. MECANIZADOS POR ABRASIÒN: RECTIFICADO Alejandro Silva_200510300 Santiago Atuesta_200510060

2. La formación de viruta en el rectificado, la acción de arranque y de abrasión, tiene lugar en condiciones muy diferentes, con respecto a otros tipos de maquinado por arranque de viruta. • La herramienta dispone de una cantidad indefinida de granos abrasivos distribuidos de manera aleatoria, de forma tal que se presentan ángulo de desprendimiento negativos. • Por la aleatoriedad de los granos en la herramienta se presentan variaciones en las fuerzas aplicadas. • Por esta razón se presentan ángulos de cizallamiento variables desde el principio hasta el final del corte, al igual que los coeficientes de fricción que varían en cada momento.

3. El ángulo de cizallamiento resulta pequeño; la fuerza F por descomposición convencional da lugar a Ft y a Fn (F. de Corte, F. de Repulsión), a Fs y Fsn (F. de cizallamiento tangencial y normal) y a Fy y Fyn (F. de rozamiento sobre la cara de desprendimiento y su normal)

4. Se puede observar que la F. de repulsión (Fn) es mas importante que la F. de corte. • La F. Normal de cizallamiento genera mayor temperatura que la acción de corte. • La F. de rozamiento normal es mayor que la tangencial. • Estas condiciones aumentas la cantidad de energía convertida en calor.

5. Debe notarse que en el estudio por arranque por abrasión no solo interesa la temperatura sino también el tiempo durante el cual el material esta expuesta a esta temperatura. • La energía requerida en los procesos por abrasión es por lo menos de un orden de magnitud superior a la necesaria en operaciones por arranque de viruta, y alcanza valores 20 veces superiores. • En operaciones por rectificado la energía se transforma en calor aproximadamente en un 80%; de aquí cerca del 85% se cede a la pieza, cerca del 5% por la viruta y el restante 10% es disipado por los granos de abrasivo

6. La cantidad de calor cedida a la pieza es la que provoca los mayores problemas, no solamente porque es la mayor parte del calor producido, sino porque puede generar quemaduras, grietas superficiales, tensiones residuales, modificaciones estructurales superficiales y errores dimensionales en el material que se esta maquinando. • Siendo el material de la herramienta mucho mas refractario que el de las herramientas por arranque de viruta, estas herramientas poseen una mayor resistencia a las altas temperaturas. • Para este tipo de maquinado el fluido de corte tiene una mayor importancia como refrigerante en vez de lubricante.

7. La herramientas utilizadas en este tipo de maquinado se les llama muelas, y disponen de un numero indefinido de aristas cortantes, debido a la gran cantidad de granos abrasivos, cada uno de los cuales arranca un pequeñísima cantidad de material. Estos granos se encuentran aglomerados por un ligante, cuya misión es dar resistencia a la muela.

8. Abrasivos • El abrasivo para cumplir su misión de corte debe satisfacer las siguientes condiciones: • Dureza: Debe ser mas duro que el material a maquinar. • Resistencia al desgaste: Resistencia a la acción del desgaste; el rozamiento sobre la pieza redondea los granos, removiendo los filos vivos de los granos, por lo tanto la herramienta debe tener la capacidad de liberar los granos una vez estos han perdido su filo • Tenacidad: Impedir roturas de grano bajo la acción de los choques. • Uniformidad de los granos

9. Tipos de Abrasivos • Alundum (Al2O3): Se obtiene de la bauxita por un tratamiento en horno eléctrico (4000ºC). Alto grado de dureza. Se emplea para maquinar metales con carga de rotura superior a los 35 daN/mm^2. • Carborundum (SiC): Obtenido por tratamientos en horno eléctrico (3000ºC). Su dureza es superior a la del alundum. Se usa en materiales de muchísima dureza y poca tenacidad. Se emplea para maquinar materiales frágiles con carga de rotura inferior a los 35 daN/mm^2 (bronce, latón, aluminio). • Nitruro de boro Cúbico: Producido bajo la acción de elevadas temperaturas y presiones en presencia de un catalizador. La dureza de este material es superada solo por el diamante; es frágil y poco reactivo con la pieza, es muy estable térmicamente y esto permite largos trabajos a temperaturas superiores a los 1000ºC. • Diamante natural

10. Granulometría • Determinan las dimensiones del grano. • Un grano grueso solo sirve para trabajos de desbaste. • Un grano medio sirven para rectificado de exteriores o interiores y un afilado medio. • Un grano fino y semifino sirve para afilados y acabados • Los granos superfinos hasta polvos impalpables sirven para bruñidos.

11. Aglomerantes • Debe cumplir los siguientes requisitos: • Tenacidad, resistencia al calor, inatacabilidad por el agua, debe presentar porosidad. • Tipos de aglomerantes: • Cerámico o Vitrificado • Al silicato • Elástico • Baquelita • Metálico

12. Aglomerantes • Aglomerante Cerámico: • Esta constituido por arcillas, feldespato y cuarzo vitrificados a 1400-1600ºC. • Las muelas de aglomerante cerámico, porosas y homogéneas, no son atacadas por el agua o por ácidos, pero presentan escasa elasticidad. • Aglomerante al Silicato: • Esta formado por arcilla y silicato liquido cocidos a relativas bajas temperaturas (200ºC). • Este tipo de aglomerante permite construir muelas de grandes diámetros. • Este aglomerante es menos resistente que el cerámico a la acción del agua y se puede modificar con el paso del tiempo.

13. Aglomerantes • Aglomerante Elástico: • Esta constituido por goma-laca (shellac) y proporciona notable resistencia y elasticidad. Estas características permiten velocidades de hasta 50m/s con discos de espesor inferior al milímetro. • Aglomerante baquelizado: • Aglomerante de resinas sintéticas mezcladas con el abrasivo y cocidas a temperaturas de 150-200ºC. • Estas muelas pueden alcanzar velocidad superiores a las muelas de aglomerante elástico (80-90m/s)

14. Resistencia al Aglomerante • Una de las características determinantes de las muelas es la resistencia de su aglomerante. Se trata de la capacidad que presenta el aglomerante para retener el grano de abrasivo, venciendo la fuerza centrifuga presente durante la rotación de la muela y venciendo también la acción de corte que tienden a arrancar el grano de su ligante. • Esta resistencia es la que limita la velocidad de funcionamiento de la muela. • Los granos mas grandes tienden a separarse mas fácilmente del aglomerante. • El aglomerante debe retener los grano mientras puedan cortar y soltarlos cuando están acabados, a fin de restablecer instantáneamente el poder de corte de la muela.

15. Resistencia al Aglomerante . • Los inconvenientes que se pueden presentar como consecuencia de una escasa resistencia del aglomerante son principalmente de desgaste de la muela. • En su contraparte el exceso de resistencia del aglomerante determina el embotamiento de la superficie de la muela, con perdida de su poder de abrasión.

16. Estructura de la Muela • La estructura de la muela corresponde a la densidad de los granos de abrasivo en la masa del aglomerante. Si los granos están muy separados tienden a formar una estructura abierta, pero si están muy juntos dan lugar a una estructura cerrada. • Las muelas muy porosas permiten utilizar grano mas fino, están sujetas a calentamientos menores por la mejor circulación refrigerante en el interior de sus poros.

17. Forma de las Muelas • Muelas de Disco, usadas para rectificado de exteriores e interiores de formas cilíndricas. • Muelas Cilíndricas, usadas para rectificado plano. • Muelas de Taza, usadas para rectificado de piezas de forma particular y para afilado. • Muelas Cóncavas, usadas para rectificado de herramientas. • Muelas a Cuchillo Simple o Doble, usadas en herramientas. • Muelas de Disco con Perfil Angular, usadas para el rectificado de perfiles varios. • Muelas a Segmentos, usadas para trabajos de rectificado plano.

18. Identificación de las Muelas • Por tipo de abrasivo. • Por tamaño de grano. • Por grado de resistencia del aglomerante. • Por estructura. • Por tipo de aglomerante. • Por marca del fabricante.

19. Aglomerantes Comunes • Metálicos Sinterizados (Bronces): necesita de altas velocidades de corte para favorecer el desgaste de la matriz. Para trabajos en seco. • Resinodes: Son blandos, presentan baja conductibilidad térmica y limitada resistencia mecánica. Para trabajos húmedos. • Metálicos por electrodeposición: los granos están dispuestos sobre una única capa fijados al soporte por medio de un ligante metálico por depósito electrolítico.

20. 11.2) La formación de la viruta en procesos de arranque por abrasión. El arranque de viruta en los procesos de abrasión ocurre por el tamaño de grano del abrasivo y el numero de estos en acción simultanea, los cuales actúan como un filo de corte activo, pero varían por su geometría los ángulos de desprendimiento e incidencia.

21. Durante el corte cada grano recorre una trayectoria y esta queda marcada en la pieza como una pequeñísima huella, sobre la cual sucede el arranque de viruta y una deformación plástica del material, las cuales tienen una relación que varia de acuerdo a las condiciones de trabajo adoptadas. Es importante rescatar las elevadas temperaturas que se alcanzan con este proceso, el cual puede implicar el quemado de las capas superficiales de la pieza, o la generación de grietas por las fuertes dilataciones térmicas.

22. Formación de Temperatura • Plano de cizallamiento (OB), poco porcentaje es transmitido a la pieza. • Sobre la Cara de desprendimiento (OA), no transmite calor a la pieza. • Sobre la superficie de incidencia (OC).

23. Rectificado Cilíndrico Exterior

24. Arco de Circunferencia. • Viruta Arrancada. (ABC) • Espesor máximo arrancado CD.

25. λ … distancia entre los granos del abrasivo. • n… numero de granos en el arco (AB). • h’max … espesor de viruta arrancada por un grano del abrasivo.

26. Por leyes de triángulos. • Igualando.

27. Desarrollando en serie. • Despreciando términos superiores. • Por lo tanto.

28. Rectificado cilíndrico de interiores

29. Rectificado de Superficies planas • Como Rp es infinito.

30. La determinación de λ, se calcula con la siguiente tabla, la cual lo determina por la profundidad de pasada y la granulometria de la muela.

31. Bibliografía • Mecanizado por Arranque de Viruta, Gian F. Micheletti. Editorial Blume, Primera Edición, 1980. Capitulo 11, Unidades 11.1,11.2.