Mecanizado y CNC

Rectificado industrial: muelas, parámetros y seguridad, con velocidad máxima, potencia y diamantado (con simulador)

35 min de lectura5 problemas resueltos5 ejercicios propuestosQuiz con nota sobre 20👁 – vistas

¡Bienvenidos nuevamente al blog de Welectronic! En la hoja anterior vimos el desmontaje mecánico: cómo sacar piezas sin dañarlas. Ahora pasamos al otro lado del taller, donde una pieza ya endurecida recibe su último y más fino trabajo: el rectificado. Es la operación que deja un eje con tolerancia de micrómetros y una rugosidad baja, y también una de las que más accidentes y más piezas arruinadas produce cuando se improvisa. Esta es la hoja 43 de la serie (la ficha impresa lleva el número 93 en el pie) y cubre los cinco bloques del póster: procesos de rectificado, selección de muela, montaje y resguardos, diamantado y refrigeración y defectos y prevención. Yo la amplío con la lectura de la designación, el cálculo de la velocidad periférica y las rpm máximas, la potencia de corte, el solape de diamantado, el avance en rectificado sin centros y un taller interactivo.

Qué vas a aprender

Esta hoja continúa la serie de mecanizado y se apoya en la rugosidad superficial (Ra y Rz) y en los ajustes y tolerancias, porque el rectificado es el proceso que permite alcanzar esos valores. Viene justo después del desmontaje mecánico: extracción segura y organización, y comparte con él la idea de que la seguridad se decide antes de tocar la máquina.


Mapa visual del tema

Mapa conceptual de rectificado industrial con nodo central y seis ramas: procesos, selección de muela, montaje y resguardos, diamantado, refrigeración, defectos y prevención
Mapa visual de rectificado industrial (diagrama original Welectronic).

El rectificado es un mecanizado por abrasión: miles de granos duros, unidos por un aglomerante, funcionan como diminutas herramientas de corte que arrancan virutas de pocas micras. Frente al torneado o el fresado, trabaja con profundidades muy pequeñas, velocidades de corte muy altas (30 a 80 m/s) y es capaz de mecanizar acero templado, carburos y cerámicas. A cambio genera mucho calor en una zona diminuta y obliga a respetar reglas de seguridad estrictas, porque una muela es una pieza frágil que gira a gran velocidad.

Cinco ideas para empezar

  1. La muela se autoafila. Los granos romos se desprenden y dejan al descubierto granos nuevos; por eso el grado correcto es tan importante.
  2. La velocidad máxima está marcada. No se supera nunca, y el esfuerzo crece con su cuadrado.
  3. El calor es el enemigo. Casi todos los defectos nacen de más calor del que se puede evacuar.
  4. Se inspecciona, se monta con cuidado y se prueba. Una muela dañada puede estallar.
  5. Diamantar no es opcional. Una muela sin filo no corta: frota y quema.

1. Procesos de rectificado

Ficha: procesos de rectificado; rectificado plano, cilíndrico externo, interno, sin centros y afilado de herramientas, cada uno con una fotografía de la máquina
Procesos de rectificado. Fuente: ficha técnica Welectronic.

1.1 Los cinco procesos de la ficha

ProcesoCómo trabajaUso típico
PlanoMuela de periferia o de copa sobre una mesa que se desplaza; la pieza se sujeta con plato magnéticoPlacas, matrices, calces, guías, caras de referencia
Cilíndrico externoLa pieza gira entre puntos o en plato y la muela corta la superficie exterior; avance longitudinal y penetraciónEjes, rodillos, asientos de rodamientos
InternoUna muela pequeña de alta rpm trabaja dentro de un agujeroCasquillos, aros de rodamiento, cuerpos de válvula
Sin centrosLa pieza no se sujeta: apoya entre la muela, la rueda reguladora y una reglaProducción continua de piezas cilíndricas pequeñas y medianas
Afilado de herramientasMuelas de forma (copa, plato) recuperan filos y geometríasBrocas, fresas, cuchillas, buriles

Hay además variantes que la ficha no muestra pero que conviene conocer: el rectificado de perfiles y roscas (con la muela diamantada con la forma deseada), el rectificado de profundidad o creep-feed (una sola pasada profunda y lenta) y el rectificado de engranajes.

1.2 Por qué rectificar

1.3 Rectificado sin centros: la geometría

Esquema del rectificado sin centros: vista frontal con muela, pieza, regla y rueda reguladora; vista superior con la reguladora inclinada; fórmulas de velocidad de la pieza y avance
Rectificado sin centros: muela, reguladora y regla (diagrama original Welectronic).

La muela gira rápido y corta. La rueda reguladora, de goma o resina, gira despacio, frena la pieza por fricción y le impone su velocidad de giro: la velocidad superficial de la pieza vw = π · Dr · nr / 1000 (m/min, con Dr en mm y nr en rpm). Si la reguladora se inclina un ángulo α, además hace avanzar la pieza a lo largo de las ruedas con un avance vf = π · Dr · nr · sen α · η (mm/min), donde η (cerca de 0,9) recoge el deslizamiento. Con α = 0 no hay avance y se trabaja «de penetración» (plunge). La regla de apoyo sostiene la pieza, y su altura respecto de la línea de centros de las dos ruedas es lo que controla la redondez: demasiado baja, la pieza sale lobulada.

Corrección técnica 1 (sección 1): la ficha dice que en el rectificado sin centros «la pieza se apoya entre la muela y la rueda reguladora», pero omite el tercer apoyo: la regla de apoyo, sin la cual la pieza no está sostenida y su altura es el ajuste crítico de la redondez. También conviene aclarar que no solo se rectifica «con alta precisión» el afilado: en todos los procesos la precisión depende de la rigidez de la máquina, del equilibrado de la muela y de que el diamantado sea reciente. La ficha tampoco indica ninguna velocidad o rango (v de la muela, vw, avance), datos sin los cuales no se puede planificar un proceso; los desarrollo en las secciones 3 y 8.

2. Selección de muela

Ficha: selección de muela; material a rectificar, tipo de abrasivo, grado de dureza, estructura, tipo de aglomerante; dibujo de una muela con abrasivo, grado, estructura, aglomerante y forma; verificaciones clave: no superar la velocidad marcada, verificar compatibilidad máquina y muela, ensayo sonoro
Selección de muela. Fuente: ficha técnica Welectronic.

2.1 La designación de la muela

Designación de la muela A 60 K 5 V con abrasivo, grano, grado, estructura y aglomerante; escala de tamaño de grano de grueso a muy fino; escala de grado de dureza de A a Z
Cómo leer la designación de una muela (diagrama original Welectronic).

El sistema de designación más difundido (normas ANSI B74.13 e ISO 525, con pequeñas diferencias entre fabricantes) escribe en la muela una serie de letras y números en un orden fijo. Para A 60 K 5 V:

  1. Abrasivo (A): óxido de aluminio. Otras letras habituales: C para carburo de silicio; Z o similares para alúmina-zirconia; CBN (nitruro de boro cúbico) y D (diamante) para las muelas «superabrasivas».
  2. Tamaño de grano (60): número de malla. Mayor número, grano más pequeño. De 10 a 24 es grueso (desbaste), de 30 a 60 medio, de 70 a 180 fino y de 220 a 600 muy fino.
  3. Grado (K): letra de A (muy blanda) a Z (muy dura). Mide la fuerza con que el aglomerante retiene los granos, no la dureza del grano ni la del material.
  4. Estructura (5): número que indica la separación entre granos (más bajo, más densa y cerrada; más alto, más abierta). Una estructura abierta deja espacio para virutas y refrigerante.
  5. Aglomerante (V): V vitrificado (cerámico), B resinoide (resina), R goma, M metálico, S silicato. Define también la velocidad máxima permitida.

2.2 Qué abrasivo para qué material

AbrasivoCaracterísticasSe usa para
Óxido de aluminioTenaz, económico; el más comúnAceros al carbono y aleados, acero templado, aceros de herramienta
Carburo de silicioMás duro y quebradizo; reacciona con el hierro a alta temperaturaFundición, no ferrosos (aluminio, bronce), carburo de tungsteno, cerámicas
Alúmina-zirconiaMuy tenaz, de alta remociónDesbaste pesado, rebabeo de acero
CBN (nitruro de boro cúbico)Muy duro, buena conductividad térmica, estable con el hierroAceros templados, acero rápido, aleaciones de níquel
DiamanteEl más duro; se degrada con el hierro calienteCarburo, cerámica, vidrio, materiales no ferrosos

2.3 Reglas para elegir el grado, el grano y la estructura

Una regla útil: al rectificar con el mismo material, un grado que vidria la muela (la deja brillante y sin cortar) es demasiado duro; uno que la desgasta rápido y pierde la forma es demasiado blando.

2.4 Forma y velocidad máxima

La forma (plana recta, de copa cónica, de plato, con perfil) la define el proceso. La velocidad máxima de trabajo va marcada en la muela (por ejemplo 35 m/s para muelas vitrificadas comunes; las resinoides y de superabrasivos admiten 50 m/s o más) y siempre se acompaña de las rpm máximas para el diámetro nuevo. Una muela se destruye por fuerza centrífuga, y eso nos lleva al cálculo clave de la hoja.

2.5 Velocidad periférica y rpm máximas

Fórmula de velocidad periférica v igual a pi por D por n entre 60 000, tabla de rpm máximas para diámetros de 150 a 500 mm a 35 y 50 metros por segundo y barras del esfuerzo centrífugo relativo al cuadrado de la velocidad
Velocidad periférica y esfuerzo centrífugo (diagrama original Welectronic).

La velocidad en el borde de la muela es v = π · D · n / 60 000, con v en m/s, D en mm y n en rpm. Despejando, las rpm máximas son n = vmáx · 60 000 / (π · D). Dos observaciones prácticas:

Corrección técnica 2 (sección 2): el dibujo de la ficha rotula cinco partes (abrasivo, grado, estructura, aglomerante y forma) pero no incluye el tamaño de grano, que es uno de los cinco elementos básicos de la designación y define el acabado; y la lista de la izquierda tampoco lo menciona. Además, «grado de dureza» no es la dureza del material ni la del grano: es la fuerza de retención del aglomerante. Falta también el dato más importante de seguridad: la velocidad máxima (m/s y rpm) marcada en la muela, que la ficha solo menciona como «no superar la velocidad marcada» sin explicar cómo se verifica con la fórmula de la velocidad periférica. Y la regla «blanda para materiales duros» es correcta, pero conviene añadir que la estructura y el grano también dependen del área de contacto.

3. Montaje y resguardos

Ficha: montaje y resguardos; inspección previa, montaje correcto con bridas limpias y de igual diámetro, ensayo sonoro, resguardos, alineación y equilibrio; muela desarmada con brida exterior, brida interior y tuerca; seguridad siempre: no usar guantes cerca de elementos en giro, no aplicar fuerza lateral, asegurar la pieza, área limpia, usar EPP
Montaje y resguardos. Fuente: ficha técnica Welectronic.

3.1 Inspección previa

Antes de montar, la muela se revisa a la vista: no debe tener grietas, astillas en el borde, golpes ni signos de humedad o de haber caído. Se verifica que la marca coincida con la máquina (diámetro, espesor, agujero, velocidad máxima y tipo). Se guarda en un lugar seco, apoyada sobre su canto o colgada, sin apilar cosas pesadas encima. Una muela que cayó se descarta o se somete a ensayo sonoro aunque se vea sana.

3.2 Ensayo sonoro (ring test)

Sección del montaje de una muela con brida interior, brida exterior, secantes y tuerca, con la brida mayor o igual a un tercio del diámetro; y esquema del ensayo sonoro con golpes a 45 grados de la vertical
Montaje de la muela y ensayo sonoro (diagrama original Welectronic).

La muela se suspende del agujero con un hilo o un dedo y se golpea suavemente con un mazo no metálico (madera o plástico) en cuatro puntos, uno a cada 45° a partir de la vertical y a pocos centímetros del borde, girándola un poco después de cada golpe. Una muela sana da un sonido claro, de campana; una fisurada, un sonido sordo y sin resonancia. El ensayo exige muela limpia y seca (la humedad apaga el sonido) y solo es válido en muelas vitrificadas y silicatadas: el fabricante indica en qué tipos no corresponde (por ejemplo, muelas resinoides delgadas o con refuerzo).

3.3 Montaje correcto

  1. Limpia el husillo, las bridas y las caras de apoyo; sin rebabas ni suciedad.
  2. Usa bridas del mismo diámetro, con alivio central, de diámetro de al menos un tercio del de la muela, y en buen estado (sin alabeo).
  3. Coloca secantes (papel o cartón elástico del fabricante) entre cada brida y la muela, ligeramente mayores que la brida.
  4. La muela debe entrar en el eje sin forzarla ni con demasiada holgura; nunca se golpea.
  5. Aprieta la tuerca gradualmente y en cruz (si hay varios tornillos) hasta un apriete firme y uniforme, sin pasarse: un apriete excesivo agrieta la muela.
  6. Coloca el resguardo y los apoyos de pieza (a unos 3 mm de la muela en máquinas manuales).
  7. Haz el arranque en vacío: la muela nueva gira al menos un minuto a la velocidad de trabajo con el resguardo cerrado y todos fuera del plano de giro.

3.4 Resguardos, equilibrio y alineación

3.5 Seguridad siempre

Corrección técnica 3 (sección 3): la ficha dice «usar bridas limpias y de igual diámetro; apriete uniforme, sin forzar», pero omite lo que hace seguro el montaje: los secantes entre brida y muela, que las bridas tengan al menos un tercio del diámetro de la muela y un alivio central, y la prueba de arranque en vacío con resguardo cerrado y personal fuera del plano de giro. El dibujo de la muela desarmada tampoco muestra los secantes. El «ensayo sonoro» se describe sin decir cómo se hace ni que exige muela limpia, seca y suspendida. Finalmente, el «equilibrio» se nombra sin explicar que se verifica con la muela montada y que debe repetirse tras diamantados profundos o cuando la muela absorbe refrigerante.

4. Diamantado y refrigeración

Ficha: diamantado y refrigeración; el diamantado restaura la capacidad de corte de la muela y mantiene su forma; usar herramienta de diamante adecuada, ajustar el avance transversal, evitar sobrediamantado; refrigeración: dirigir el refrigerante a la zona de contacto, flujo continuo, usar el recomendado
Diamantado y refrigeración. Fuente: ficha técnica Welectronic.

4.1 Para qué sirve diamantar

Con el uso, la muela pierde filo (los granos se redondean y se vidria), se carga de viruta metálica o pierde su forma. El diamantado (en inglés dressing) arranca una capa fina de la muela con un diamante y cumple dos funciones: reperfilar (devolver la forma y concentricidad) y afilar (abrir granos nuevos y dejar espacio para la viruta). Hay herramientas de diamante de punta simple, de varios granos (multipunto), de rodillo y de placa; para muelas de CBN y diamante se usa otro procedimiento (rodillo o muela de carburo de silicio).

4.2 Cómo se diamanta

Diamantado de una muela con una punta de diamante inclinada de 10 a 15 grados, advertencia de no dar la pasada en seco y esquema del solape Ud igual a bd entre sd con bandas orientativas
Diamantado y solape (diagrama original Welectronic).

El «sobrediamantado» de la ficha tiene un costo real: cada pasada gasta muela. Un criterio práctico es diamantar cuando la muela lo pide: sube la potencia o la vibración, aparecen marcas o quemaduras, o se pierde la forma.

4.3 Refrigeración

Corrección técnica 4 (sección 4): la ficha recomienda «realizar con herramienta de diamante adecuada» y «dirigir el refrigerante a la zona de contacto», pero no dice que el diamantado debe hacerse con refrigerante abundante y no en seco (el choque térmico agrieta el diamante), ni la inclinación de 10° a 15°, ni cómo se controla la textura con el solape Ud. El refrigerante se describe sin mencionar que el chorro debe tener una velocidad cercana a la de la muela, que debe estar abierto antes del contacto, ni que el fluido debe filtrarse y medirse (concentración); un fluido sucio o diluido produce rayado, corrosión y quemaduras aunque «se dirija bien».

5. Defectos y prevención

Ficha: defectos y prevención; quemaduras, acanalado, ondulaciones, microgrietas y desgaste prematuro, cada uno con una fotografía y la prevención correspondiente
Defectos y prevención. Fuente: ficha técnica Welectronic.

5.1 Tabla síntoma, causa y acción

Tabla de defectos del rectificado: quemadura, microgrietas, ondulaciones, acanalado, vidriado y desgaste prematuro, con síntoma, causa probable y acción
Defectos del rectificado: síntoma, causa y acción (diagrama original Welectronic).

5.2 Quemaduras y microgrietas

El calor del rectificado se concentra en el contacto: la temperatura de la superficie puede superar la de revenido del acero y producir quemaduras (colores de óxido azul o marrón, o capas blancas de martensita sin revenir) y, si el enfriamiento es brusco, microgrietas. En una pista de rodamiento o un eje de bomba, esas zonas son puntos de nacimiento de fisuras por fatiga. Se detectan con ataque químico (nital etch) y con líquidos penetrantes o partículas magnéticas. Se previenen con: profundidad pequeña por pasada, muela blanda y abierta, diamantado a tiempo, caudal y boquilla correctos y velocidad de pieza adecuada.

5.3 Ondulaciones, acanalado y vidriado

5.4 Desgaste prematuro

La pérdida rápida de forma y de diámetro suele indicar un grado demasiado blando para el material o parámetros agresivos. La medida de eficiencia es la relación de rectificado G = volumen de pieza removido / volumen de muela consumido: valores de 10 a 100 y más son normales según el proceso; si G baja de forma sostenida, hay que revisar grado, refrigerante y parámetros.

Corrección técnica 5 (sección 5): la ficha presenta cinco defectos pero omite el vidriado (muela brillante que no corta), que es una de las causas de quemadura. «Ondulaciones: verifique sujeción, alineación y evite vibraciones» no menciona el equilibrado de la muela ni el estado del husillo, que son las causas más comunes. «Acanalado por muela cargada» omite el acanalado por diamantado con avance grueso. Y «microgrietas: use muela adecuada al material» se queda corto: lo decisivo es la profundidad por pasada y el refrigerante continuo, y para saber si ya existen se necesita ataque químico o ensayo no destructivo, no basta con mirar.

6. Recomendación técnica

Ficha: recomendación técnica; planifique el proceso, seleccione la muela correcta y respete los parámetros adecuados; verifique la máquina, los resguardos y el sistema de refrigeración antes de iniciar; trabaje con seguridad, mantenga el área limpia y realice mantenimiento preventivo
Recomendación técnica. Fuente: ficha técnica Welectronic.

La recomendación de la ficha es correcta como resumen. La traduzco a una lista de verificación previa: muela inspeccionada y con ensayo sonoro; designación y velocidad máxima compatibles con la máquina; bridas y secantes correctos; resguardo cerrado; refrigerante abierto, filtrado y a la concentración correcta; diamantado reciente; equilibrio verificado; pieza bien sujeta; EPP puesto y todos fuera del plano de giro.

Corrección técnica 6 (sección 6): «realice mantenimiento preventivo» es genérico. En rectificadoras significa: vibración y juego del husillo (los rodamientos del husillo definen el acabado), estado y lubricación de guías, limpieza y filtrado del refrigerante, estado de bridas y resguardos y calibración del sistema de equilibrado. Una rectificadora con husillo flojo no se arregla con una buena muela.

7. Procedimientos paso a paso

7.1 Cambiar y montar una muela

  1. Parar la máquina, bloquear y verificar energía cero (como en la hoja de desmontaje).
  2. Retirar el resguardo y la muela anterior; limpiar husillo y bridas.
  3. Inspeccionar la muela nueva a la vista y hacer el ensayo sonoro.
  4. Verificar la designación y la velocidad máxima frente a las rpm del husillo.
  5. Montar con secantes y bridas, apretar gradual y uniformemente.
  6. Colocar el resguardo, equilibrar y arrancar en vacío al menos un minuto, con todos fuera del plano de giro.
  7. Diamantar y registrar la fecha, la muela y las rpm.

7.2 Diamantar con diamante de punta simple

  1. Abrir el refrigerante abundante.
  2. Fijar el diamante inclinado de 10° a 15° y algo por debajo del centro.
  3. Acercar hasta un contacto ligero, ajustar el avance para el solape deseado.
  4. Dar pasadas de 0,01 a 0,03 mm hasta uniformar la muela, y una pasada final más ligera.
  5. Girar el diamante de vez en cuando; cambiarlo si está desafilado.

7.3 Primera pieza de un lote

  1. Rectificar una pasada de prueba con profundidad pequeña.
  2. Revisar color, chispa y sonido; medir dimensión y rugosidad.
  3. Subir la profundidad por escalones sin pasar del límite de calor.
  4. Registrar parámetros y tiempo entre diamantados.

8. Parámetros de corte: potencia, calor y relación de rectificado

Para hablar el idioma del proceso hay tres magnitudes. Con vw (velocidad de la pieza, m/min), ae (profundidad por pasada, mm) y b (ancho de contacto, mm):

Estos valores son órdenes de magnitud: los reales dependen de la muela, el refrigerante y el material. Sirven para comparar condiciones y entender el sentido de cada cambio: duplicar la profundidad o la velocidad de la pieza duplica la potencia y el calor.

9. Casos reales de planta

Caso 1: la polea que cambió las rpm

En una rectificadora de banco se cambió el motor por otro de 4 polos a mayor velocidad y no se recalculó la velocidad de la muela. Una muela de 35 m/s marcados pasó a girar cerca de 45 m/s. Se rompió en dos mitades en el primer minuto de trabajo; el resguardo contuvo los fragmentos y no hubo lesiones. La corrección: recalcular rpm con la fórmula de la velocidad periférica al cambiar motor, polea o variador, y rotular las rpm máximas en la máquina.

Caso 2: el eje con manchas azules

Un eje de acero templado salió con manchas azuladas y una red fina de grietas visible con líquido penetrante. La muela estaba vidriada (brillante) y la boquilla del refrigerante, medio tapada. Se diamantó, se cambió a una muela más blanda y abierta y se limpió la boquilla; la potencia bajó y desaparecieron las quemaduras. La causa: poco refrigerante efectivo y muela sin filo.

Caso 3: las ondulaciones del lunes

Cada lunes la primera pieza salía con ondulaciones. La muela quedaba en remojo del refrigerante todo el fin de semana y se desequilibraba al absorber el líquido en la parte inferior. Se adoptó la costumbre de cerrar el refrigerante y dejar girar la muela unos minutos antes de parar, y de reequilibrar al arrancar. Las ondulaciones desaparecieron.

Caso 4: la muela que sonó a olla rota

Una muela que se cayó del estante pareció sana. En el ensayo sonoro dio un sonido sordo y sin resonancia; se descartó y se marcó. En una inspección posterior se encontró una fisura que no se veía a simple vista. El ensayo sonoro costó medio minuto y evitó un estallido.

Caso 5: las piezas con lóbulos

En una rectificadora sin centros salían piezas con tres lóbulos (no redondas, aunque el diámetro medio era correcto). Al revisar, la regla de apoyo estaba más baja de lo indicado: la pieza no estaba sobre la altura de centro correcta. Se subió la regla según el procedimiento y el defecto desapareció. El diámetro medio no basta: la redondez se mide con otro instrumento.

Los casos son supuestos didácticos construidos para ilustrar la teoría.

10. Errores comunes que conviene evitar

  1. Superar las rpm marcadas o cambiar poleas o variador sin recalcular.
  2. Montar una muela sin inspección ni ensayo sonoro.
  3. Olvidar los secantes o usar bridas pequeñas o distintas entre sí.
  4. Apretar la tuerca de más o sin repartir el apriete.
  5. Arrancar sin resguardo o pararse en el plano de giro.
  6. Diamantar en seco o con un diamante gastado.
  7. Pasadas demasiado profundas en acero templado.
  8. Cortar el refrigerante a media pasada o usar un fluido sucio y diluido.
  9. No equilibrar la muela y atribuir las ondulaciones a «la máquina».
  10. Usar guantes cerca de la pieza o la muela en giro.

Resumen rápido (cheat-sheet)

TemaDato clave
DesignaciónAbrasivo, grano, grado, estructura, aglomerante (A 60 K 5 V)
GranoMayor número, grano más fino: grueso 10 a 24; medio 30 a 60; fino 70 a 180; muy fino 220 a 600
GradoDe A (blando) a Z (duro): fuerza del aglomerante; material duro, muela blanda
AbrasivoAl₂O₃ en aceros; SiC en fundición, no ferrosos y carburos; CBN en aceros templados; diamante en carburos
Velocidad periféricav = π · D · n / 60 000 (m/s); n_máx = v_máx · 60 000 / (π · D)
Esfuerzo centrífugoCrece con v²: +10 % de velocidad, +21 % de esfuerzo
BridasAl menos un tercio de D, con alivio, iguales y con secantes
Ensayo sonoroMuela limpia, seca y suspendida; sonido claro = sana
ArranqueEn vacío al menos 1 min con resguardo, fuera del plano de giro
DiamantadoInclinado de 10° a 15°, con refrigerante; solape Ud = bd / sd
Remoción y potenciaQ′ = ae · vw; P = u · Q; Ft = P / vs; h_eq = Q′ / vs
Sin centrosvw = π · Dr · nr / 1000; vf = π · Dr · nr · sen α · η
DefectosQuemadura y microgrietas = calor; ondulaciones = desequilibrio; vidriado = muela dura

Glosario breve

Normas y datos a validar


11. Taller de rectificado

El taller tiene cuatro mesas. En Velocidad introduces diámetro, rpm y velocidad máxima marcada, y ves la velocidad periférica, el porcentaje del máximo, las rpm máximas, el esfuerzo centrífugo y la comprobación de las bridas. En Corte y calor calculas tasa de remoción, potencia, fuerza, espesor equivalente de viruta y consumo de muela. En Diamantado calculas el solape y el número de pasadas. En Sin centros calculas la velocidad de la pieza y el avance con la reguladora inclinada.

Pruebas sugeridas:

Qué hace el modelo: la primera mesa calcula v = π·D·n/60 000, el porcentaje del máximo, n_máx = v_máx·60 000/(π·D), el esfuerzo relativo (v/v_máx)² y compara el diámetro de brida con D/3. La segunda calcula Q′ = ae·vw, Q = Q′·b, P = u·Q, Ft = P/vs, h_eq = Q′/vs, P′ = P/b y el volumen de muela consumido con G. La tercera calcula sd = vd/n, Ud = bd/sd y el número de pasadas. La cuarta calcula vw = π·Dr·nr/1000 y vf = π·Dr·nr·sen α·η. Son modelos simplificados con fines didácticos (energías específicas y bandas orientativas); no sustituyen los datos del fabricante.

Ejercicios

✅ 5 Problemas Resueltos

Problema 1: Una muela de Ø400 mm está marcada para 35 m/s máximos y se monta en un husillo que gira a 1 800 rpm. Calcula la velocidad periférica, el porcentaje del máximo, las rpm máximas y el aumento del esfuerzo centrífugo, y decide si se puede montar.
Solución:
Velocidad: v = π · 400 · 1 800 / 60 000 = 37,7 m/s.
Porcentaje: 37,7 ÷ 35 = 107,7 %.
rpm máximas: n = 35 · 60 000 / (π · 400) = 1 671 rpm.
Esfuerzo: (37,7 ÷ 35)² = 1,160, es decir 16 % más que el esfuerzo a la velocidad máxima.
Decisión: no se debe montar. Hay que bajar el husillo a 1 671 rpm o menos (por ejemplo 1 600 rpm, que da 33,5 m/s) o usar una muela marcada para una velocidad mayor.
Problema 2: Una muela de Ø350 mm, marcada a 35 m/s, se monta en una máquina de 1 800 rpm con bridas de Ø100 mm. Verifica la velocidad y las bridas.
Solución:
Velocidad: v = π · 350 · 1 800 / 60 000 = 33,0 m/s, es decir 94 % del máximo: cumple, con poco margen (se queda a 2 m/s del límite).
Bridas: mínimo D / 3 = 350 ÷ 3 = 116,7 mm. Las bridas de 100 mm no cumplen.
Decisión: se cambian por bridas de 120 mm o más antes de arrancar; la velocidad es aceptable, pero cualquier aumento de rpm la llevaría al límite.
Problema 3: En un acero templado (u = 45 J/mm³) se rectifica con vs = 35 m/s, ancho de contacto 20 mm. Compara dos condiciones: A, ae = 0,01 mm y vw = 6 m/min; B, ae = 0,03 mm y vw = 12 m/min. Calcula Q′, Q, potencia, fuerza tangencial y potencia por ancho. ¿Cuál tiene riesgo de quemadura?
Solución:
Condición A: vw = 6 m/min = 100 mm/s; Q′ = 0,01 · 100 = 1,0 mm³/(s·mm); Q = 1,0 · 20 = 20 mm³/s; P = 45 · 20 = 900 W; Ft = 900 ÷ 35 = 25,7 N; P′ = 900 ÷ 20 = 45 W/mm.
Condición B: vw = 12 m/min = 200 mm/s; Q′ = 0,03 · 200 = 6,0; Q = 120 mm³/s; P = 45 · 120 = 5 400 W; Ft = 5 400 ÷ 35 = 154 N; P′ = 270 W/mm.
Comparación: B remueve 6 veces más y gasta 6 veces más potencia en el mismo ancho. Con las bandas didácticas (30 y 60 W/mm), A queda en nivel medio y B en nivel muy alto: riesgo evidente de quemadura y microgrietas. Se baja ae o vw, se diamanta y se asegura el refrigerante.
Problema 4: Diamantas con n = 1 500 rpm, avance del diamante vd = 300 mm/min y ancho efectivo bd = 0,5 mm. Calcula sd y Ud. Si se quiere Ud = 5 para acabado, ¿qué avance se necesita? Compara el tiempo por pasada para una muela de 40 mm de ancho y el número de pasadas para remover 0,10 mm con ad = 0,02 mm.
Solución:
Avance por vuelta: sd = 300 ÷ 1 500 = 0,20 mm/rev.
Solape: Ud = 0,5 ÷ 0,20 = 2,5 (nivel de desbaste a intermedio).
Para Ud = 5: sd = 0,5 ÷ 5 = 0,10 mm/rev; vd = 0,10 · 1 500 = 150 mm/min.
Tiempo por pasada: 40 ÷ 300 = 0,133 min = 8 s con 300 mm/min y 40 ÷ 150 = 16 s con 150 mm/min.
Pasadas: 0,10 ÷ 0,02 = 5 pasadas. Acabado más fino cuesta el doble de tiempo por pasada y una muela más cerrada.
Problema 5: En una rectificadora sin centros la rueda reguladora tiene Dr = 200 mm, gira a 40 rpm y está inclinada 3°, con η = 0,9. Calcula la velocidad de la pieza, el avance, el tiempo que una pieza de 50 mm tarda en recorrer una muela de 100 mm de ancho y cuántas piezas por minuto salen en fila continua.
Solución:
Velocidad de la pieza: vw = π · 200 · 40 / 1 000 = 25,1 m/min.
Avance: vf = π · 200 · 40 · sen 3° · 0,9 = 25 133 · 0,05234 · 0,9 = 1 184 mm/min.
Tiempo en la muela: 100 ÷ 1 184 = 0,0845 min = 5,1 s.
Producción: 1 184 ÷ 50 = 23,7 piezas por minuto (piezas en fila, sin huecos).
Una inclinación mayor aumenta el avance y la producción pero reduce el tiempo de contacto y empeora el acabado.

🏋️ 5 Ejercicios Propuestos

Ejercicio 1: Una muela de Ø250 mm está marcada a 50 m/s. Calcula las rpm máximas y la velocidad periférica si se monta en una máquina de 3 600 rpm. ¿Cumple?
n máx = 50 · 60 000 / (π · 250) = 3 820 rpm. A 3 600 rpm: v = π · 250 · 3 600 / 60 000 = 47,1 m/s, es decir 94 % del máximo. Sí cumple, con un margen de 6 % que conviene no agotar.
Ejercicio 2: Una muela de Ø500 mm, marcada a 35 m/s, se hace girar a 1 500 rpm. Calcula la velocidad, el porcentaje del máximo, el aumento del esfuerzo centrífugo y las rpm máximas.
v = π · 500 · 1 500 / 60 000 = 39,3 m/s, es decir 112 % del máximo. Esfuerzo: (39,3 ÷ 35)² = 1,259, o sea 26 % más. rpm máximas: 35 · 60 000 / (π · 500) = 1 337 rpm. No debe montarse: hay que bajar a 1 337 rpm o menos.
Ejercicio 3: Se rectifica acero templado (u = 45 J/mm³) con vs = 30 m/s, ae = 0,015 mm, vw = 8 m/min y b = 25 mm. Calcula Q′, Q, la potencia, la fuerza tangencial y la potencia por ancho. ¿En qué nivel (30 y 60 W/mm) está?
vw = 8 m/min = 133,3 mm/s. Q′ = 0,015 · 133,3 = 2,0 mm³/(s·mm). Q = 2,0 · 25 = 50 mm³/s. P = 45 · 50 = 2 250 W. Ft = 2 250 ÷ 30 = 75 N. P′ = 2 250 ÷ 25 = 90 W/mm: nivel alto (más de 60 W/mm). Conviene bajar la profundidad o la velocidad de pieza y revisar el refrigerante.
Ejercicio 4: Se diamanta con n = 1 200 rpm, vd = 240 mm/min y bd = 0,4 mm. Calcula sd y Ud. ¿Qué avance da Ud = 4?
sd = 240 ÷ 1 200 = 0,20 mm/rev. Ud = 0,4 ÷ 0,20 = 2,0 (desbaste). Para Ud = 4: sd = 0,4 ÷ 4 = 0,10 mm/rev y vd = 0,10 · 1 200 = 120 mm/min, la mitad del avance actual.
Ejercicio 5: Se necesita remover 3 600 mm³ de una pieza con una tasa Q = 60 mm³/s, y la relación de rectificado es G = 40. Calcula el tiempo de corte y el volumen de muela que se consume. ¿Cuánto se consumiría con G = 80?
Tiempo = 3 600 ÷ 60 = 60 s. Muela consumida = 3 600 ÷ 40 = 90 mm³. Con G = 80: 3 600 ÷ 80 = 45 mm³, la mitad. Una muela con el doble de G dura el doble para el mismo trabajo, por eso G es la medida de eficiencia.
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