Mecanizado y CNC

Rectificadoras plana y cilíndrica: partes, sujeción de la pieza y verificación del resultado, con plato magnético, rpm y dilatación (con simulador)

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

¡Bienvenidos nuevamente al blog de Welectronic! En la hoja anterior estudiamos el rectificado industrial: la muela, su velocidad máxima, el diamantado y los defectos. Ahora cambiamos el foco de la herramienta a la máquina que la mueve y a la pieza que recibe el trabajo: las rectificadoras plana y cilíndrica. Una muela perfecta en una máquina mal preparada, o con la pieza mal sujeta, sigue produciendo piezas fuera de tolerancia, y a veces accidentes. Esta es la hoja 44 de la serie (la ficha impresa lleva el número 94 en el pie) y cubre los cinco bloques del póster: rectificadora plana, rectificadora cilíndrica, sujeción de la pieza, preparación y ajuste e inspección del resultado. Yo la amplío con el movimiento de cada eje, el cálculo de la fuerza de sujeción del plato magnético, la relación de velocidades y el tiempo en cilíndrico, el desgaste de la muela y las rpm, la dilatación al medir y un taller interactivo.

Qué vas a aprender

Esta hoja continúa la serie de mecanizado: viene justo después del rectificado industrial (muelas, parámetros y seguridad), de donde tomamos la velocidad máxima de la muela y el diamantado, y se apoya en los ajustes y tolerancias, la rugosidad superficial y los bloques patrón, porque son los criterios con los que se acepta o se rechaza la pieza rectificada.


Mapa visual del tema

Mapa conceptual de rectificadoras con nodo central y seis ramas: plana, cilíndrica, sujeción, preparación y ajuste, inspección, seguridad y cálculo
Mapa visual de las rectificadoras plana y cilíndrica (diagrama original Welectronic).

Una rectificadora es una máquina herramienta que combina tres cosas: un husillo de muela que gira a gran velocidad, una mesa que mueve la pieza con precisión y un sistema de avances graduados en centésimas o milésimas de milímetro. La rigidez, la ausencia de holguras y el estado de las guías pesan tanto como la muela. Casi todo el trabajo de un técnico se reparte en tres momentos: antes (máquina, muela y sujeción), durante (parámetros y refrigerante) y después (medir, comprobar la forma y registrar).

Cinco ideas para empezar

  1. La pieza solo es tan precisa como su sujeción. Una pieza que se mueve una décima de milímetro no se corrige con una muela mejor.
  2. Cada eje tiene su volante y su función. Confundir el volante de profundidad con el de avance lateral es una de las primeras causas de piezas arruinadas.
  3. La máquina no corrige lo que la preparación estropeó. Ensayo de la muela, equilibrado y diamantado se hacen antes de acercar la pieza.
  4. Se mide en frío. Una pieza recién rectificada está más caliente que el instrumento y parece más grande de lo que es.
  5. Lo que no se registra, no se puede repetir. Anotar muela, parámetros y mediciones convierte un buen resultado en un proceso.

1. Rectificadora plana

Ficha: rectificadora plana con cabezal portamuelas, muela abrasiva, guardas de protección, plato magnético, mesa longitudinal, volantes de avance y panel de control, con recuadros de funcionamiento seguro y parámetros clave
Rectificadora plana. Fuente: ficha técnica Welectronic.

1.1 Las partes y su función

ParteQué haceQué vigilar
Bancada y columnaSoportan toda la máquina y las guías; dan la rigidezNivelación y limpieza; sin golpes ni virutas bajo los apoyos
Mesa longitudinalSe desplaza en vaivén bajo la muela; lleva el plato magnéticoLubricación de guías, carreras con topes bien fijados
Carro transversalDesplaza la mesa hacia delante y atrás para cubrir el ancho de la pieza (paso lateral)Holgura del tornillo, avance suave
Cabezal portamuelasContiene el husillo con rodamientos de precisión y el motor; sube y baja para dar la profundidadVibración, temperatura, ruido anormal
Muela y bridaHerramienta de corte, ya vista en la hoja anteriorVelocidad máxima, diamantado, equilibrio
Guarda de protecciónContiene los fragmentos si la muela se rompe y dirige el refrigerante y las chispasCerrada y sin deformaciones; nunca retirada
Plato magnéticoSujeta por flujo magnético las piezas ferromagnéticasSuperficie plana y sin rebabas; estado de las juntas de resina
Volantes y panelAvance longitudinal, transversal y vertical; arranque, paro, refrigerante, hidráulicaParo de emergencia accesible; indicadores y topes ajustados

Hay dos grandes familias: la de eje horizontal (la muela corta con su periferia, que es la que muestra la ficha) y la de eje vertical (la muela de copa o de segmentos corta con su cara plana y cubre más área, pero deja un rayado cruzado). Con mesa de vaivén se rectifican placas y guías; con mesa giratoria se rectifican piezas pequeñas en lote, como arandelas y calces.

1.2 Los tres movimientos de la plana

Esquema de movimientos: en la plana, vaivén longitudinal de la mesa, paso lateral y bajada vertical del cabezal; en la cilíndrica, giro de la pieza entre centros, carrera de la mesa y penetración de la muela
Movimientos de las rectificadoras plana y cilíndrica (diagrama original Welectronic).
Corrección técnica 1 (sección 1): el dibujo rotula el volante de avance longitudinal y el transversal pero omite el volante vertical del cabezal, que es el que fija la profundidad de pasada y el más delicado de la máquina. Además, el recuadro «Funcionamiento seguro» dice «No detener el giro de la muela con las manos», pero no dice qué hacer: la muela se deja frenar sola (o con el freno de la máquina), con el resguardo cerrado, y nadie se coloca en el plano de giro durante el arranque ni se queda de pie frente a ella. Y «Parámetros clave» menciona «los parámetros recomendados por el fabricante» pero no da ni un valor: sin velocidad de mesa, paso lateral y profundidad de pasada no hay forma de preparar la máquina; los desarrollo en la sección 8.

1.3 Funcionamiento seguro, ampliado

2. Rectificadora cilíndrica

Ficha: rectificadora cilíndrica con cabezal del trabajo, pieza, plato o mandril, cabezal portamuelas, muela abrasiva, contrapunto, volantes de avance y panel de control, con recuadros de funcionamiento seguro y parámetros clave
Rectificadora cilíndrica. Fuente: ficha técnica Welectronic.

2.1 Partes y cómo se sujeta la pieza

En la rectificadora cilíndrica la pieza gira entre un cabezal del trabajo (que la hace girar) y un contrapunto que la apoya en el otro extremo. La muela, montada en el cabezal portamuelas, se acerca con el volante transversal (penetración) mientras la mesa se desplaza con el volante longitudinal. La pieza gira despacio (decenas o pocos cientos de rpm) y la muela, rápido: es el mismo principio de la plana, pero con superficie cilíndrica.

ModoCómo trabajaUso típico
Con avance longitudinal (traverse)La mesa recorre la pieza; la muela corta un ancho a la vezEjes largos con diámetro constante
De penetración (plunge)La muela, tan ancha como el tramo, avanza radialmente sin recorrido longitudinalAsientos cortos, hombros, perfiles
Con mesa giratoriaLa mesa se inclina un ángulo pequeñoConos suaves; si queda mal puesta a cero, produce conicidad no deseada
UniversalCabezal y cabezal portamuelas orientables; admite rectificado interiorTaller de herramientas y piezas variadas

2.2 Detalles que no se ven en la ficha

Corrección técnica 2 (sección 2): el recuadro «Parámetros clave» de la sección 2 es copia literal del de la sección 1 (mismos tres puntos, sin un solo valor), así que no dice nada específico de la cilíndrica, y el de «Funcionamiento seguro» omite lo que sí importa aquí: faltan los puntos que sí importan, como agujeros de centro limpios, presión del contrapunto, puesta a cero de la mesa giratoria, luneta para piezas esbeltas y la relación entre la velocidad de la muela y la de la pieza. Además, «Verificar que la muela gire libremente antes de iniciar» es ambiguo: se refiere a comprobar con la máquina parada que nada roza (resguardo, bridas) y después a hacer el arranque en vacío de al menos un minuto. También «Alinear correctamente la pieza» no indica cómo: se comprueba con comparador sobre la pieza montada y se verifica la alineación de cabezal y contrapunto sobre un eje de prueba.

3. Sujeción de la pieza

Ficha: sujeción de la pieza con plato magnético, entre centros, en plato, sujeciones especiales y recuadro de precauciones
Sujeción de la pieza. Fuente: ficha técnica Welectronic.

3.1 Plato magnético: por qué manda el área de contacto

Tres paneles de plato magnético: pieza grande y gruesa con buen agarre, pieza delgada con flujo que escapa y pieza pequeña que se desliza, y fórmula de la fuerza de sujeción
Plato magnético y área de contacto (diagrama original Welectronic).

El plato tiene polos alternos separados por resina o latón. El flujo magnético sale de un polo, atraviesa la pieza y vuelve por el siguiente: la pieza cierra el circuito. Cuanto más área cubre, más polos conecta y más fuerza normal obtiene. En catálogos, los platos permanentes de tierras raras anuncian del orden de 100 N/cm² con contacto total y material adecuado; es un valor nominal. La fuerza que de verdad resiste el deslizamiento lateral es la fuerza normal multiplicada por el coeficiente de fricción entre pieza y plato (entre 0,1 y 0,2 con superficies rectificadas, secas y limpias), y debe superar con holgura la fuerza tangencial de corte.

Modelo didáctico que usa el taller: F = p · A · fmaterial · fespesor · fcontacto, con p = 100 N/cm² y fespesor = espesor ÷ 10 mm (máximo 1); la fuerza resistente es μ · F y el coeficiente de seguridad es la fuerza resistente dividida entre Ft. Se busca 3 o más.

3.2 Entre centros, en plato y sujeciones especiales

Corrección técnica 3 (sección 3): «Solo para material ferromagnético adecuado» es correcto pero incompleto: no menciona que el espesor y el área de apoyo deciden si la fuerza alcanza (una pieza de 4 mm y 25 mm de lado no se sujeta como un bloque de 20 mm), ni que hacen falta topes laterales y desmagnetización posterior. En «En plato» la ficha indica «piezas cortas o de forma irregular», pero un plato universal de tres garras no es adecuado para formas irregulares: eso se hace con plato de cuatro garras independientes o con útil dedicado. «Entre centros» omite el estado de los agujeros de centro y la presión del contrapunto. Y en «Precauciones» se lee «No sobrepasar la capacidad del equipo ni del dispositivo» sin decir cómo se mide: la comparación es fuerza de corte contra fuerza de sujeción, con coeficiente de seguridad, como en el taller de esta hoja.

4. Preparación y ajuste

Ficha: preparación y ajuste con seis pasos: verificar máquina, seleccionar muela, montaje de la muela, dressado, ajustes de trabajo y refrigerante
Preparación y ajuste. Fuente: ficha técnica Welectronic.
Secuencia corregida de preparación en ocho pasos: verificar, seleccionar, montar, ensayar, refrigerante, diamantar, ajustar y primera pasada
Secuencia de preparación corregida (diagrama original Welectronic).

4.1 Qué hace cada paso

  1. Verificar la máquina: limpieza, nivel de aceite de guías e hidráulica, resguardos, topes de la mesa, paro de emergencia, estado del refrigerante.
  2. Seleccionar la muela: abrasivo, grano, grado y forma según material y operación, y velocidad máxima compatible con las rpm de la máquina (hoja anterior).
  3. Montar la muela: inspección visual, ensayo sonoro, bridas iguales y con secantes, apriete uniforme y equilibrado.
  4. Ensayar en vacío: resguardo cerrado, personal fuera del plano de giro, al menos un minuto.
  5. Abrir el refrigerante y comprobar caudal y dirección del chorro.
  6. Diamantar con el chorro abundante: recupera forma y filo, y se mide cuánto se quita.
  7. Ajustar el trabajo: puesta a cero (tocar la pieza), topes de carrera, avance transversal, profundidad de pasada.
  8. Primera pasada ligera: se mide la pieza fría y se corrige antes de empezar el desbaste.

Refrigerante: debe llegar a la zona de contacto con velocidad parecida a la de la muela para romper la capa de aire que ésta arrastra. En plano, además, debe lavar el plato de la viruta fina; un refrigerante sucio raya la pieza.

Corrección técnica 4 (sección 4): la ficha escribe «Dressado», que no es un término del español técnico: se dice diamantado (con diamante) o avivado de la muela (la palabra inglesa es dressing). Además, el orden dibujado coloca el refrigerante al final, después de los ajustes, cuando el refrigerante debe estar abierto antes de diamantar y antes de cualquier contacto (diamantar en seco puede agrietar el diamante). Faltan también el ensayo sonoro y el arranque en vacío, que la ficha resume en «Verificar giro libre», y la primera pasada de comprobación. «Ajustar avances y profundidad de pasada según indicación del fabricante» omite que esos valores dependen de la muela, el material y el acabado, no solo de la máquina; el fabricante da rangos, no valores para tu pieza.

4.2 La muela se gasta: velocidad y rpm

Al diamantar y rectificar, el diámetro de la muela baja. Si el husillo gira a rpm fijas, la velocidad periférica baja con el diámetro y la muela corta peor. Con variador se pueden subir las rpm para recuperarla, pero nunca por encima de la velocidad máxima marcada: n = v · 60 000 / (π · D). El taller incluye esta cuenta y los diamantados que quedan hasta el diámetro mínimo.

5. Inspección del resultado

Ficha: inspección del resultado con acabado superficial, dimensiones, forma y rectitud, quemado y fisuras, y registro y trazabilidad
Inspección del resultado. Fuente: ficha técnica Welectronic.
Tres trampas al medir: resolución del instrumento frente a la tolerancia, dilatación por temperatura y medición de la forma con comparador
Inspección: tres trampas al medir (diagrama original Welectronic).

5.1 Los cinco controles

ControlCómo se haceCriterio
Acabado superficialRugosímetro (Ra, Rz) o comparador visual-táctilRa del plano; sin rayas, ondas ni zonas opacas
DimensionesMicrómetro, calibre, comparador sobre bloques patrón, medición neumáticaDentro de los límites a 20 °C
FormaComparador entre prismas o centros (circularidad, excentricidad); regla y luz o comparador sobre mármol (planitud, paralelismo)Error de forma en general una fracción de la tolerancia dimensional
Quemado y fisurasInspección visual, ataque químico con nital, partículas magnéticas o corrientes de FoucaultSin manchas, sin indicaciones lineales
RegistroHoja con lote, muela, parámetros, instrumento y operadorTodo medible y rastreable

5.2 Tres trampas al medir

Corrección técnica 5 (sección 5): el título «Forma y rectitud» no coincide con el texto, que habla de «rectitud, circularidad y paralelismo»: son tres tolerancias geométricas distintas (rectitud, circularidad, paralelismo) y cada una se mide de modo diferente. En «Quemado y fisuras» la ficha dice «Evitar quemado superficial y fisuras», que es prevención, no inspección: no explica cómo se detectan (ataque con nital, partículas magnéticas, corrientes de Foucault). «Comprobar dimensiones con instrumentos adecuados» no dice que debe hacerse a temperatura estable con instrumentos de resolución un décimo de la tolerancia. Y «Acabado superficial: cumple requisitos visuales y funcionales» omite el valor numérico: el criterio es la Ra del plano, medida con rugosímetro.

6. Recomendación técnica

Ficha: recomendación técnica, un rectificado de calidad depende de una preparación correcta, parámetros adecuados y verificación constante, con iconos de muela, escudo y gafas de seguridad
Recomendación técnica. Fuente: ficha técnica Welectronic.

La ficha resume el método en una frase: preparación correcta, parámetros adecuados y verificación constante, con equipo de protección personal y área limpia y ordenada. Es una buena síntesis, y tiene un detalle más que conviene explicitar: la velocidad máxima de la muela la fija el fabricante de la muela, no el de la máquina; ambos datos deben coincidir.

Corrección técnica 6 (sección 6): «Respeta las recomendaciones del fabricante» se queda corto: las recomendaciones son de tres fabricantes distintos (máquina, muela y refrigerante) y se cruzan con el plano de la pieza. Y «mantén el área limpia y ordenada» debe incluir un punto concreto de rectificado: polvo y lodo de rectificado se retiran con aspiración o filtrado, no soplando con aire comprimido, porque se levantan partículas finas.

7. Procedimientos paso a paso

7.1 Rectificar una placa en la plana

  1. Limpia plato y pieza; pasa piedra de asentar a ambas.
  2. Coloca la pieza con apoyo completo y topes laterales; activa el plato y prueba empujándola a mano.
  3. Con el cabezal alto, arranca en vacío un minuto y abre el refrigerante.
  4. Diamanta si hace falta y ajusta carreras de la mesa con la muela fuera de la pieza.
  5. Baja el cabezal hasta rozar la pieza (chispa mínima o papel de seda) y pon el volante vertical a cero.
  6. Da pasadas de 0,02 mm en desbaste y 0,005 mm o menos en acabado, con paso lateral de la mitad del ancho de muela en desbaste y mucho menor en acabado.
  7. Da la vuelta a la pieza si debe quedar paralela; mide en varios puntos. Desmagnetiza al terminar.

7.2 Rectificar un eje entre centros

  1. Revisa los agujeros de centro y engrásalos; monta la pieza con el perro de arrastre.
  2. Ajusta la presión del contrapunto y comprueba que la pieza gira libre sin juego.
  3. Comprueba la excentricidad con comparador; puesta a cero de la mesa giratoria con eje de prueba.
  4. Fija las rpm de la pieza para tener una relación q = vs / vw dentro del rango del fabricante.
  5. Con refrigerante abierto, acerca la muela con el volante transversal hasta tocar.
  6. Rectifica con avance de 1/2 del ancho de la muela por vuelta en desbaste y 1/4 o menos en acabado; deja 0,02 mm para acabar.
  7. Espera a que la pieza esté a temperatura estable, mide en varias secciones y registra.

7.3 Primera pieza de un lote

  1. Antes de lotear, rectifica una pieza de prueba y mide diámetro, forma y rugosidad.
  2. Compara contra el plano y corrige el cero o los topes.
  3. Registra la muela, las rpm, el avance y la profundidad que dieron un resultado correcto.
  4. Repite la medición cada cierto número de piezas, pues la muela se desgasta.

8. Parámetros y cálculos

8.1 Plana: tiempo de rectificado

El tiempo se obtiene contando cuántas carreras hay. Ejemplo: placa de 200 × 100 mm, sobremedida total de 0,20 mm, profundidad de pasada de 0,02 mm, paso lateral de 10 mm y velocidad de mesa de 15 m/min (250 mm/s), con 20 mm de sobrecarrera por lado. Los niveles de profundidad son 0,20 ÷ 0,02 = 10. Las tiradas por nivel son 100 ÷ 10 = 10. Cada tirada recorre 200 + 2 · 20 = 240 mm y dura 240 ÷ 250 = 0,96 s. El total es 10 × 10 × 0,96 = 96 s, más tiempos de inversión.

8.2 Fuerza de corte y sujeción

Q = ae · b · vw (mm³/s), P = u · Q (W) y Ft = P / vs (N). Para acero con u ≈ 45 J/mm³, ae = 0,02 mm, ancho de pasada 10 mm, vw = 15 m/min (250 mm/s) y vs = 30 m/s: Q = 50 mm³/s, P = 2 250 W y Ft = 75 N. Un bloque de 100 × 100 × 20 mm con 90 % de contacto resiste unos 1 350 N con μ = 0,15, es decir, un coeficiente de seguridad de 18. Una pieza de 25 × 25 × 4 mm con las mismas condiciones solo resiste unos 34 N: se desplaza.

8.3 Cilíndrica: velocidad, relación y avance

Ejemplo: Ø60 a 150 rpm da vw = π · 60 · 150 / 1000 = 28,3 m/min. Con la muela a 33 m/s (1 980 m/min), q = 70. Con bs = 40 mm y f = 1/2, vf = 3 000 mm/min.

9. Casos reales de planta

Caso 1: la pieza que salió volando

Un operario rectificaba una pieza de acero de 25 × 25 × 4 mm en el centro del plato con las mismas condiciones que un bloque grueso. En la segunda pasada la pieza se desplazó y la muela la lanzó contra el resguardo. La pieza era pequeña y delgada y la fuerza de sujeción resultó menor que la de corte. Se corrigió con topes de acero, menor profundidad y velocidad de mesa más baja, y se cambió el procedimiento: calcular el coeficiente de seguridad para piezas de menos de 10 mm de espesor.

Caso 2: ejes cónicos de 8 micras

Una serie de ejes entre centros salía con 8 µm de conicidad en 150 mm. La causa estaba en la mesa giratoria, que se había movido al cambiar de trabajo y no se reajustó a cero con eje de prueba. Se estableció un paso obligatorio en la hoja de preparación: verificar cero de la mesa con un eje de comprobación antes de cada serie.

Caso 3: la pieza buena que sale mala del almacén

Un lote de ejes Ø40 h6 se medía inmediatamente al salir de la máquina y todos entraban en tolerancia. En el control de calidad, a 20 °C, tres de cada diez salían 6 µm cortos. Las piezas estaban unos 14 °C por encima de la temperatura del laboratorio al medirlas en la máquina, y se dilataban 6 µm. Se agregó un tiempo de estabilización y la corrección α · D · ΔT.

10. Errores comunes que conviene evitar

Resumen rápido (cheat-sheet)

TemaDato clave
PlanaTres movimientos: vaivén de mesa, paso lateral y profundidad vertical
CilíndricaPieza entre centros, mesa con carrera, muela con penetración
Plato magnéticoF = p · A · f; fuerza resistente = μ · F; coeficiente de seguridad 3 o más
Plato de garras3 garras para piezas redondas; 4 independientes para formas irregulares
SecuenciaVerificar, seleccionar, montar, ensayar, refrigerante, diamantar, ajustar, primera pasada
Velocidad de la piezavw = π · Dw · n / 1000; q = vs · 60 / vw
Muela desgastadan = v · 60 000 / (π · D); nunca por encima de la velocidad marcada
InstrumentoResolución de 1/10 de la tolerancia
DilataciónΔD = α · D · ΔT; acero 11,5 µm/m·°C
Quemado y fisurasDetectar con nital, partículas magnéticas o corrientes de Foucault

Glosario breve

Normas y datos a validar


11. Taller de rectificadoras

El taller tiene cuatro mesas. En Sujeción introduces las medidas de la pieza, el material y las condiciones de corte y obtienes la fuerza de retención del plato, la fuerza de corte y el coeficiente de seguridad. En Cilíndrica calculas la velocidad de la pieza, la relación de velocidades, el avance y el tiempo. En Muela y rpm ves cómo cae la velocidad de corte al desgastarse la muela y cuántas rpm hacen falta para recuperarla. En Inspección comparas la tolerancia con la resolución del instrumento y corriges la lectura por temperatura.

Pruebas sugeridas:

Qué hace el modelo: la primera mesa calcula A = largo · ancho, F = p · A · f_material · f_espesor · f_contacto, la fuerza resistente μ · F, Q = ae · b · vw, P = u · Q, Ft = P / vs y el coeficiente de seguridad. La segunda calcula vw = π · Dw · n / 1000, q = vs · 60 / vw, vf = f · bs · n, el tiempo por carrera y las pasadas. La tercera calcula v = π · D · n / 60 000, las rpm para una velocidad dada, las rpm máximas y los diamantados restantes. La cuarta calcula T, la relación T / resolución, ΔD = α · D · ΔT y el diámetro corregido a 20 °C. Son modelos simplificados con fines didácticos; no sustituyen los datos del fabricante.

Ejercicios

✅ 5 Problemas Resueltos

Problema 1: Una pieza de acero de 80 × 60 mm y 15 mm de espesor se apoya con 85 % de contacto en un plato magnético de 100 N/cm² con μ = 0,15. Se rectifica con u = 45 J/mm³, ae = 0,02 mm, ancho de pasada 8 mm, vw = 18 m/min y vs = 30 m/s. Calcula la fuerza de sujeción, la fuerza de corte y el coeficiente de seguridad.
Solución:
Área: 80 · 60 = 4 800 mm² = 48 cm². Con 15 mm de espesor el factor de espesor es 1.
Fuerza normal: 100 · 48 · 0,85 = 4 080 N. Resistente: 0,15 · 4 080 = 612 N.
Corte: vw = 18 m/min = 300 mm/s; Q = 0,02 · 8 · 300 = 48 mm³/s; P = 45 · 48 = 2 160 W; Ft = 2 160 ÷ 30 = 72 N.
Coeficiente de seguridad: 612 ÷ 72 = 8,5. Es mayor que 3: la sujeción es segura.
Problema 2: Con las mismas condiciones de corte del problema anterior se quiere rectificar una pieza de acero de 25 × 25 mm y 4 mm de espesor, con 90 % de contacto. Calcula el coeficiente de seguridad y propone una condición que lo vuelva aceptable.
Solución:
Área: 6,25 cm². Factor de espesor: 4 ÷ 10 = 0,4.
Fuerza normal: 100 · 6,25 · 0,4 · 0,9 = 225 N; resistente = 0,15 · 225 = 33,75 N.
Coeficiente de seguridad: 33,75 ÷ 72 = 0,47, menor que 1: la pieza se desplaza.
Corrección: con ae = 0,005 mm y vw = 9 m/min (150 mm/s) y el mismo ancho de 8 mm: Q = 0,005 · 8 · 150 = 6 mm³/s; P = 270 W; Ft = 9 N. Coeficiente = 33,75 ÷ 9 = 3,75. Aun así conviene poner topes de acero junto a la pieza.
Problema 3: En una cilíndrica se rectifica un eje de Ø60 mm y 200 mm de largo a 150 rpm, con muela de 40 mm de ancho a 33 m/s y avance de 1/2 del ancho por vuelta. La sobremedida es de 0,30 mm en el diámetro y la penetración es de 0,01 mm radial por pasada. Calcula vw, la relación q, el avance, el tiempo por carrera, las pasadas y el tiempo total.
Solución:
vw: π · 60 · 150 / 1 000 = 28,3 m/min.
q: 33 m/s = 1 980 m/min; q = 1 980 ÷ 28,3 = 70 (dentro de 60 a 150).
Avance: vf = 0,5 · 40 · 150 = 3 000 mm/min.
Tiempo por carrera: 200 ÷ 3 000 = 0,0667 min = 4 s.
Pasadas: radial = 0,30 ÷ 2 = 0,15 mm; 0,15 ÷ 0,01 = 15 pasadas.
Total: 15 · 4 = 60 s.
Problema 4: Una muela nueva de Ø400 mm gira a 1 600 rpm fijas y está marcada a 35 m/s. Se ha gastado hasta Ø300 mm. Calcula la velocidad nueva y la actual, el porcentaje, las rpm que recuperarían la velocidad nueva y si exceden el máximo marcado. Si cada diamantado quita 0,04 mm del radio y el diámetro mínimo es 250 mm, ¿cuántos diamantados quedan?
Solución:
Nueva: v = π · 400 · 1 600 / 60 000 = 33,5 m/s. Actual: π · 300 · 1 600 / 60 000 = 25,1 m/s, es decir 75 %.
rpm para recuperar: 33,5 · 60 000 / (π · 300) = 2 133 rpm.
rpm máximas a Ø300: 35 · 60 000 / (π · 300) = 2 228 rpm. Como 2 133 < 2 228, se puede, con 96 % del máximo.
Diamantados: radio disponible = (300 − 250) ÷ 2 = 25 mm; 25 ÷ 0,04 = 625 diamantados.
Problema 5: Un eje Ø40 h6 tiene límites 40,000 y 39,984 mm. Un operario lo mide con un micrómetro de 1 µm y lee 39,996 mm con la pieza 12 °C por encima de 20 °C (acero, α = 11,5 µm/m·°C). Otra pieza lee 39,988 con 14 °C de exceso. Calcula la tolerancia, la relación con la resolución y la lectura corregida a 20 °C de ambas, y decide.
Solución:
Tolerancia: T = (40,000 − 39,984) = 0,016 mm = 16 µm. Relación: 16 ÷ 1 = 16 a 1, mejor que 10 a 1: el instrumento sirve.
Pieza A: ΔD = 11,5 · 10⁻⁶ · 39,996 · 12 = 0,00552 mm = 5,5 µm; D20 = 39,996 − 0,0055 = 39,9905 mm. Está dentro (límite inferior 39,984, margen 6,5 µm). Aceptada.
Pieza B: ΔD = 11,5 · 10⁻⁶ · 39,988 · 14 = 0,00644 mm = 6,4 µm; D20 = 39,988 − 0,0064 = 39,9816 mm. Queda por debajo de 39,984 en 2,4 µm: fuera de tolerancia, aunque en caliente parecía dentro. La pieza se rechaza o se rectifica de nuevo a mayor diámetro, según el caso.

🏋️ 5 Ejercicios Propuestos

Ejercicio 1: Una pieza de fundición gris (factor 0,45) de 50 × 40 mm y 12 mm de espesor se apoya con 80 % de contacto en un plato de 100 N/cm² con μ = 0,15. Se rectifica con u = 30 J/mm³, ae = 0,015 mm, ancho de pasada 6 mm, vw = 15 m/min y vs = 30 m/s. Calcula la fuerza resistente, Ft y el coeficiente de seguridad.
Área = 20 cm²; espesor 12 mm, factor 1. F = 100 · 20 · 0,45 · 0,8 = 720 N; resistente = 0,15 · 720 = 108 N. vw = 250 mm/s; Q = 0,015 · 6 · 250 = 22,5 mm³/s; P = 30 · 22,5 = 675 W; Ft = 675 ÷ 30 = 22,5 N. Coeficiente = 108 ÷ 22,5 = 4,8: sujeción segura.
Ejercicio 2: Una pieza de acero de 30 × 30 mm y 6 mm de espesor, con 95 % de contacto, se rectifica con u = 45 J/mm³, ae = 0,01 mm, ancho de pasada 10 mm, vw = 12 m/min y vs = 30 m/s (plato de 100 N/cm², μ = 0,15). Calcula el coeficiente de seguridad y di si basta.
Área = 9 cm²; factor de espesor 6 ÷ 10 = 0,6. F = 100 · 9 · 0,6 · 0,95 = 513 N; resistente = 77 N. vw = 200 mm/s; Q = 0,01 · 10 · 200 = 20 mm³/s; P = 900 W; Ft = 30 N. Coeficiente = 77 ÷ 30 = 2,6, menor que 3: es un margen justo. Conviene añadir topes laterales o reducir la pasada.
Ejercicio 3: Un eje de Ø35 mm y 150 mm de largo se rectifica entre centros a 240 rpm con una muela de 30 mm de ancho a 35 m/s. El avance es de 1/3 del ancho por vuelta, la sobremedida es de 0,20 mm en el diámetro y la penetración, de 0,005 mm radial por pasada. Calcula vw, q, vf, el tiempo por carrera, las pasadas y el tiempo total.
vw = π · 35 · 240 / 1 000 = 26,4 m/min. 35 m/s = 2 100 m/min; q = 2 100 ÷ 26,4 = 79,6. vf = (1/3) · 30 · 240 = 2 400 mm/min. Tiempo por carrera = 150 ÷ 2 400 = 0,0625 min = 3,75 s. Pasadas = (0,20 ÷ 2) ÷ 0,005 = 20. Total = 20 · 3,75 = 75 s.
Ejercicio 4: Una muela de Ø350 mm gira a 1 800 rpm fijas, máximo marcado 35 m/s. Se desgasta hasta Ø250 mm. Calcula la velocidad nueva y la actual, el porcentaje, las rpm necesarias para recuperar la velocidad nueva, las rpm máximas a Ø250 y si se puede. Si cada diamantado quita 0,025 mm de radio, ¿cuántos diamantados caben entre la muela nueva de Ø350 y el mínimo de Ø250?
Nueva: π · 350 · 1 800 / 60 000 = 33,0 m/s. Actual: π · 250 · 1 800 / 60 000 = 23,6 m/s, es decir 71 %. rpm para recuperar: 33,0 · 60 000 / (π · 250) = 2 520 rpm. rpm máximas a Ø250: 35 · 60 000 / (π · 250) = 2 674 rpm; 2 520 < 2 674, se puede (94 % del máximo). Diamantados: (350 − 250) ÷ 2 = 50 mm de radio; 50 ÷ 0,025 = 2 000.
Ejercicio 5: Un eje Ø25 h6 tiene límites 25,000 y 24,987 mm. Se mide en caliente 24,996 mm con la pieza 20 °C por encima de 20 °C (acero). Calcula la tolerancia, la resolución máxima del instrumento con la regla 10 a 1, la dilatación, la lectura corregida a 20 °C y decide.
T = 25,000 − 24,987 = 0,013 mm = 13 µm. Resolución máxima = 13 ÷ 10 = 1,3 µm (sirve un instrumento de 1 µm). ΔD = 11,5 · 10⁻⁶ · 24,996 · 20 = 0,00575 mm = 5,7 µm. D20 = 24,996 − 0,00575 = 24,9903 mm. Está entre 24,987 y 25,000 (margen de 3,3 µm al límite inferior): aceptada.
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