Abrasivos _Teoria_

IES POLITECNICO DEPARTAMENTO DE FABRICACIÓN MECÁNICA

E.P.F. Página 1 de 28

MECANIZADO CON ABRASIVOS



ÍNDICE

RECTIFICADO

COMPOSICIÓN DE LAS MUELAS ABRASIVAS.

IDENTIFICACIÓN DE UN ARTÍCULO.

RECTIFICADO CILÍNDRICO EXTERIOR

RECTIFICADO DE SUPERFICIES PLANAS.

RECTIFICADO CILÍNDRICO INTERIOR.

RECTIFICADO SIN CENTROS.

RECTIFICADO ESPECIAL.

USO GENERAL DE TALLER.

FORMAS.

SEGURIDAD EN EL TRABAJO CON ABRASIVOS.

TABLA DE VELOCIDADES.

EQUILIBRADO DE MUELAS ABRASIVAS.



RECTIFICADO El rectificado es un procedimiento de mecanizado, con arranque de viruta, por abrasión de las superficies cilíndricas, planas o especiales de la pieza. El proceso de rectificado, lo lleva a cabo el elemento de corte de la muela o sea los granos de material abrasivo. Los granos que sobresalen, cortan una capa de la pieza formando una gran cantidad de viruta de un grosor muy pequeño, como consecuencia de las reducidas dimensiones de los mismos y de la gran cantidad de ellos que actúan simultáneamente en el corte. Debido a la gran velocidad con la que se realiza el rectificado, es posible conseguir unas elevadas precisiones y una gran calidad de superficie. Pero por otra parte esa misma velocidad de corte, unido al hecho de que los granos presentan una forma irregular, hace que se produzcan unas elevadas temperaturas, (superiores a los 1000º C). Además esta temperatura es mayor cuando aumenta el desgaste de los granos, lo que puede producir quemaduras y deformaciones, es por ello que el rectificado de aceros, va por lo general acompañado de una abundante refrigeración, la cual además de disminuir la temperatura, facilita la evacuación de la viruta y del polvo abrasivo, limpia los poros de la muela y por todo ello aumenta el rendimiento. El hecho de que la muela no tenga una arista de corte continua, sumado a que ésta presenta una forma geométrica irregular, que debido a la carga que representa la presión de trabajo, el grano puede romperse o desprenderse, liberando los nuevos granos, lo que se conoce como autoafilado y que la formación de virutas es prácticamente instantánea, constituyen las principales diferencias con respecto al fresado. COMPOSICIÓN DE LA MUELA ABRASIVA. El abrasivo es el elemento activo de una muela, puesto que los numerosos granos de gran dureza que lo forman, son los que producen el arranque de material. La dureza del grano viene determinada por la escala de Mohs, la cual se basa en la disposición de 10 cuerpos naturales de progresiva dureza, de forma que cada uno de ellos puede rayar a los que le preceden y, consecuentemente puede ser rayado por los que lo siguen. Los cuerpos de la escala de Mohs y su correspondiente número de orden es el siguiente: 1º Talco; 2º Yeso; 3º Calcita; 4º Fluorita; 5º Apatita; 6º Fedelspato; 7ºCuarzo; 8º Topacio; 9º Corindón; 10º Diamante.



Los abrasivos naturales se emplean con muy poca frecuencia, por causas muy diversas, (alto precio, poca dureza, poca homogeneidad etc...) en cambio los abrasivos artificiales, reúnen mayores ventajas, de un modo especial el corindón artificial y el carburo de silicio que son los más empleados. Los elementos que definen una muela son los abrasivos, los se cuales usan triturados en granos de un tamaño determinado, unidos entre sí por medio de un aglutinante, cuya dureza puede ser mayor o menor y dependiendo de cómo éste envuelva a los granos determinará el que entre ellos existan unos espacios, cuyo tamaño determinará la porosidad o estructura de la muela. Por lo tanto, los parámetros que determinan una muela son:

Grano abrasivo. Dureza. Estructura. Aglomerante

GRANO ABRASIVO

Las muelas están fabricadas con distintos granos abrasivos los más empleados son:

El corindón artificial. El carburo de silicio.

CORINDÓN Químicamente es un óxido de aluminio (Al2O3) tiene una dureza 9 en la escala de Mohs. Se obtiene por fusión de la bauxita en un horno eléctrico, según su pureza o los elementos que introduzcamos en su fabricación obtendremos distintos tipos:

A-1.- Es el corindón más puro, su contenido en Al2 O3 es como mínimo de un 99,5%. Su color es blanco, se utiliza para de acero templado.

A-2.- Es de color rosa, debido a su contenido en Cr2O3, lo que le confiere mayor

tenacidad que el A1, se emplea en rectificados de perfiles y cuando se requiere presión.



A-3.- De color rojo intenso, su contenido en Cr2O3, es de un 2% va bien para trabajos con aceros de alta aleación o para interiores ya que calienta menos la pieza.

A-4.- Se logra al introducir una fase intermedia en el ciclo de fusión lo que le

confiere la propiedad de que rompe en forma cristalina, llamándose por ello corindón monocristal de un corte muy frío, va muy bien para trabajar aceros al cromo de estructura martensítica.

A-5.- Tiene un contenido en Al2o3 del 95-96%, incorpora TiO2 en la proporción

de 2,6% lo que le confiere gran tenacidad y su característico color azulado en la cocción a alta temperatura. Para trabajar aceros de baja aleación y trabajos de desbaste.

A-6.- Es una mezcla de A-1 y A-5.

A-7.- Llamado también semifriable tienen un contenido en TiO2 del 1,5% es de propiedades intermedias entre el A-1 y el A-5.

A-8.- Es el llamado corindón de circónio, posee un 25% de ZrO2, indicado para desbastes a alta presión. A-9.- Corindón sinterizado en barretas, empleado para desbastes a alta presión de acero inoxidable. CARBURO DE SILÍCIO. Químicamente Csi(carburo de silício). Se obtiene por fusión en horno eléctrico de una mezcla de sílice y coque. Tiene una dureza en la escala de Mohs de 9,5. Según su grado de pureza se obtienen diferentes tipos: C-1.- Contenido en CSi de 98,5% grano en forma redondeada de alta densidad, para trabajar con presión. C-2.- Contenido en CSi del 99% de propiedades intermedias entre el C-5 y el C-6. C-5 Contenido en CSi de 99,5% es un abrasivo muy duro pero muy frágil, se emplea para trabajar cerámica, metal duro y aceros de alto contenido en cromo. C-6 Contenido en CSi del 98,5% , se emplea para mecanizar materiales de baja resistencia a la tracción, fundición gris modular, bronce, aluminio, latón y goma.



Los granos de corindón, son más redondeados y los de CSi, son de forma claramente angular, de ahí que en general, los granos de CSi, tengan mayor resistencia a la compresión mientras los de corindón, tienen mayor resistencia a la flexión. Los distintos tipos de grano, se clasifican en varios tamaños, generalmente del 8 al 1200, que representa el número de espacios por pulgada lineal, del último tamiz por el que pasa por tanto, cuanto más alto es el n º, más fino será el grano.

La elección del tamaño de grano, principalmente está condicionada por dos factores:

El grado de acabado que se requiera. La capacidad que queramos tener de arranque de viruta.

Por tanto para definir bien el grano abrasivo tenemos que tener en cuenta: la CALIDAD DEL GRANO y el TAMAÑO DEL GRANO. es decir su granulometría. DUREZA. La dureza en abrasivos, es una palabra que indica la tenacidad que tiene el material aglutinante que sujeta a los granos. Dicho de otra forma, indica la resistencia que tiene el grano abrasivo a desprenderse del cuerpo de la muela. En la realidad pues, cuando hablamos de dureza de la muela, nos referimos a la del abecedario de menor a mayor. El aglutinante una vez cocido, en parte rodea el grano abrasivo y el resto forma unos puentes que une unos granos con otros. Si en la muela, existe porcentualmente una alta proporción de aglomerante, estos puentes serán sólidos, y los granos estarán retenidos con fuerza: la muela será considerada como dura. Si esta proporción en cambio es pequeña, los puentes serán débiles y la muela será clasificada como blanda. Para elegir correctamente la dureza de la muela, hay que tener muy en cuenta cuatro factores: a. Características del material a mecanizar. b. La precisión y el grado de acabados exigidos. c. La forma y área de la superficie a mecanizar. d. La relación de velocidades muela – pieza.



Tipos de aglutinante. Las muelas están fabricadas normalmente con dos tipos de aglomerantes. Inorgánico Orgánico. El aglomerante inorgánico es de tipo cerámico y está formado por mezcla de arcillas, fedelspatos y caolín y se cuece a temperaturas superiores a 1000º C. Las propiedades más sobresalientes de la aglutinación cerámica son:

Su fragilidad, son sensibles a los golpes. Buena capacidad de retención del perfil. Gran capacidad de corte y autoafilado. Insensible a los refrigerantes.

En general las muelas aglutinadas cerámicamente, tienen una velocidad máxima de trabajo de 35m/seg. Pero últimamente se han logrado unos desarrollos en los aglutinantes, que han permitido alcanzar velocidades de trabajo de hasta 80 mts/seg. El aglomerante orgánico, está formado por resinas fenólicas basadas en fenol-formaldehido condensados y exametilente-tramina, cuyo curado tiene lugar a temperaturas del orden de 200º C La aglutinación orgánica destaca por su:

Gran tenacidad. Buena elasticidad. Buena resistencia a los choques. Dar un pulido suave.

ESTRUCTURA. La estructura de una muela abrasiva, puede definirse por la relación que existe entre los granos, el aglomerante y los espacios entre los granos o poros. Por lo tanto, la estructura explica de algún modo, el volumen de aire que hay en la muela. La estructura, se indica por números del 1 al 16, cuanto menor es el número, más cerrada es ésta.



Podemos considerar cuatro tipos de estructura: Densa: 1, 2, 3, 4. Media: 5, 6, 7, 8. Abierta: 9, 10, 11. Muy abierta: 12, 13, 14, 15, 16, SP.

Las muelas de alta porosidad, sirven para disminuir la zona de contacto muela- pieza, creándose unos espacios que son importantes para la evacuación de las virutas. Para una correcta elección de la estructura deben de tenerse en cuenta principalmente tres factores:

Tipo de rectificado. Tipo de material. Clase de acabado.

Esquematizando todo lo explicado hasta aquí, podemos decir que lo que define completamente a una muela abrasiva sería:

Clase de abrasivo Tamaño del grano abrasivo Grado de dureza. Estructura. Tipo de aglutinante.

Todos estos puntos, tienen una esencial importancia en el comportamiento de la muela, los dos primeros, representan la parte activa de la muela y, los restantes los consideraremos como los elementos de fijación.

DENSA MEDIA ABIERTA



Especificaciones de la muela:

RECTIFICADO CILÍNDRICO EXTERIOR

También se le conoce como rectificado universal o rectificado entre puntos, ya que la pieza va normalmente sujeta entre dos puntos. La muela y la pieza giran en el mismo sentido. Con este tipo de rectificado, se trabajan piezas cilíndricas y cónicas, lográndose un muy buen acabado tanto de medidas como de calidad de superficies. El sistema de fijación de la pieza puede ser, entre puntos, entre plato y punto e incluso, solamente sujeta por un plato.



Normalmente, el carro portamuelas, es móvil. Si la pieza rectificada es de gran longitud, se emplean regletas de apoyo para que ésta no se deforme con la presión del trabajo.

Es muy importante que los puntos de centraje estén perfectamente alineados. En determinados trabajos, el cabezal portamuelas debe ser giratorio para permitir el refrentado de la pieza. También en algunos casos trabajan varias muelas a la vez sobre la misma pieza como el rectificado de cigüeñales. Recomendaciones en la selección de muelas para su uso en rectificadoras cilíndrico-exteriores: ACEROS METALES Y SUS ALEACIONES. No templados: Aluminio C-5 60 / J 4 b De baja aleación < 80 Kgr.A-5 54 / m 5v Aleación de aluminioC-6 36 a 46 J 5v ó B De alta aleación > 80 Kgr.A-6 ó A-2 54 / L a M 5v Latón C-6 36 a 46 J 5B Templados: Cobre C-5 60 / K 5B De baja aleación A-1 54 / L 6v Metal duro (Widia) C-5 60 / 18v De alta aleación A-1 54 / K 6v Inoxidables: FUNDICIÓN Austeníticos C-6 54 / J 6v Gris C-6 36 a 46 K 5v Martensíticos y U-12 A-1 54 / J 6v Dura C-6 36 a 46 J 5v Rápidos GOMA Nitrurados A-1 46 a 60 JK 6v Blanda C-5 24 / 30 J / K 5 B Dura C6 36 ó A-1 60 / J 12v



RECTIFICADO DE SUPERFICIES PLANAS. El rectificado plano es más delicado que el cilíndrico exterior, ya que al ser el área de contacto muela –pieza mucho mayor, exige que la muela sea seleccionada correctamente. Hay que ajustar bien todos los factores que intervienen, tales como las velocidades de avance, la profundidad de pasada y refrigerantes. La velocidad de traslación de la masa es importante, y ha de estar en concordancia con la profundidad de pasada; siempre que se aumente uno de ellos, habrá que disminuir el otro, como norma, digamos que es preferible una alta velocidad de traslación de la mesa acompañada de poca profundidad de corte. Al existir esta elevada superficie de contacto de tenderá a elegir una muelas blandas y con estructuras abiertas, acompañadas de una muy abundante refrigeración. El rectificado plano, se efectúa fundamentalmente con tres tipos de muela:

Con muela tangencial. Con muela de vaso, aros o platos. Con segmentos.

El método que ofrece mayor exactitud de mecanizado, es el de la muela tangencial, en el que ésta trabaja por la periferia permite emplear muelas más duras y finas que en los otros dos casos, pero por el contrario es el que da menor capacidad de corte.

Los vasos y segmentos dan mayor rapidez de trabajo y capacidad de arranque de material, siendo los segmentos los lo dan en mayor medida, empleándose por tanto en ellos, los granos más bastos y las estructuras más abiertas.



Recomendaciones para la correcta elección de muelas a emplear en el rectificado de superficies planas.

ACEROS: No templados de baja aleación < 80 kgr.: Con muela tangencial A-1 36 / J 8-11v Con vaso, segmentos A-6 24 / J 9-12v No templados de alta aleación > 80 Kgr.: Con muela tangencial A-1 46 / U 8-11v Con vaso, segmentos A-1 30 / I 9-12v Templados de baja aleación: Con muela tangencial A-1 46 / U 8-11v Con vaso, segmentos A-1 36 / J 9-12v Templados de alta aleación: Con muela tangencial A-1 46 / I 8-12v Con vaso, segmentos A-1 36 / U 9-11v Inoxidables austeníticos: Con muela tangencial C-6 54 / U 7-9v Con vaso, segmentos C-6 36 /UI 9-11v Inoxidables martensíticos y U – 12: Con muela tangencial A-1 ó A-4 46 / J 8-10v Con vaso, segmentos A-1 ó A-4 30 / I 8-10v Rápidos: Con muela tangencial A-1 46 / H 8-10v Con vaso, segmentos A-1 36 / G-H 10-12v METALES Y SUS ALEACIONES Aluminio: Cobre Con muela tangencial C-6 36 /J 5B Con vaso, segmentos C - 6 24 H / I 6v Aleaciones de aluminio: Metal duro (Widia): Con muela tangencial 36 / 46 I 6v Con muela tangencial C-5 70 / I 10v Latón: Bronce: Con muela tangencial C – 6 36 / 46 I 6v Con muela tangencial C-6 46 / J 6-8v Con vaso, segmentos. C – 6 24 / I 6v Con vaso, segmentos. C- 6 30 / I 6-8v



FUNDICIÓN: Gris:

Con muela tangencial C-6 / 36 / 46 I J 6v Con vaso, segmentos C-6 / 36 / 46 HI 6-8v Blanca o dura: Con muela tangencial C-6 46 / J 6-8v

Con vaso segmentos C- 6 ó A1 36 / 1 9-11v FERODOS: Con segmentos C- 6 16 / 18 Kl 5B

RECTIFICADO CILÍNDRICO INTERIOR. El rectificado de interiores, es el más crítico de los existentes, debido principalmente a

dos razones: 1. La gran superficie de contacto existente entre la muela y pieza. 2 La dificultad que se tiene en lograr los mts/seg. Idóneos para trabajar, ya que

por los reducidos diámetros de las muelas utilizadas hay que emplear unas r.p.m. muy altas.

Frecuentemente además se añade otra dificultad que es la que representan las vibraciones de la muela, debido a la longitud de los ejes portamuelas que se suelen utilizar. El diámetro de la muela debe ser aproximadamente de un 75% del que tiene el agujero a mecanizar, y al trabajar las muelas deben sobresalir por los extremos de 1/3 a ½ del grueso de la mula.



Las mejores condiciones de mecanizado, se suelen obtener trabajando con un gran avance longitudinal y con muy poca profundidad de pasada. Se suele utilizar un abrasivo friable pero con cierta resistencia al desgaste en granos relativamente finos y acompañados de estructuras más bien cerradas. La refrigeración, tiene que ser abundante e incluso, en algunos casos va muy bien utilizar muelas con impregnación de azufre, lo que confiere un corte más frío. Recomendaciones para la elección de muelas en el rectificado cilíndrico interior: (hay que tener en cuenta que a mayores diámetros habrá que usar muelas más blandas y más bastas) ACEROS METALES Y SUS ALEACIONES. No templados: De baja aleación < 80 Kgr.A-6 54 / KL 6v Aleación de aluminio C-6 60 / I 5v De alta aleación > 80 Kgr.A-2 ó A-3 60 / JK 6v Latón C-6 54 / J 5v

Bronce C-6 54 / J K 5v

Templados: Metal duro (Widia) C-5 80 / H 5v De baja aleación A-1 a A-3 60 / JK 6v De alta aleación A-1 60 / IJ 6v FUNDICIÓN Inoxidables: Austeníticos C-6 46 / 54 IJ 6v Gris C-6 46 / 60 JK 5v Martensíticos A-1 46 / 60 JK 6v Blanca: C-6 46 / 60 IJ 5v Aceros con estructura martensítica altos en Cr.(U-12) A – 4 ó C – 5 60 / J / 6v Rápidos A-1 54 /HI 6v Nitrurados A-1 54 / IJ 6v



RECTIFICADOS SIN CENTROS. Este tipo de rectificado, es después del universal el más utilizado y, día a día se va imponiendo más ya que con él, es posible el rectificado de piezas en grandes series. La característica que lo distingue de los otros tipos, debido a cual recibe su nombre, es el hecho de que la pieza a rectificar no vaya sujeta, sino que ésta gira libremente entre dos muelas, que son la de corte y la de arrastre descansando en un soporte que recibe el nombre de reglilla de apoyo. La muela de corte y la de arrastre, giran en el mismo sentido y, la muela de arrastre es la que imprime el giro a la pieza, ésta gira en sentido contrario a la muela de corte. El rectificado sin centros, se efectúa de dos manera:

- Rectificado pasante: la pieza pasa a través de las dos muelas.

- Rectificado en penetración o “plongée”, que se realiza cuando la pieza no es totalmente cilíndrica y en la que la muela de corte avanza en el sentido transversal contra la pieza.

La misión de la muela de arrastre es, tal y como indica su nombre “arrastrar” a la pieza le confiere el avance transversal y su velocidad de giro.

La muela de arrastre, gira a unas revoluciones mucho más lentas que la de corte y en el caso del rectificado pasante ésta puede ser girada unos grados respecto a la de corte.



La velocidad de avance de la pieza, viene determinada principalmente por este ángulo variable de la muela de arrastre, por lo general entre 0 y 7º, combinado también con la velocidad de giro de ésta entre 10 y 80-100 r.p.m. En modernas rectificadoras trabajando con grandes muelas, con potencias de motor de la muela de corte superiores a 150 C.V. y velocidades de muela de 465 mts. / seg. Se trabaja en desbastes a velocidades superiores a 5 mts. / min., rebajando 0,6 o más mm en una pasada.

La reglilla de apoyo normalmente es de forma prismática, por lo general es de un material de gran dureza, últimamente casi todas se fabrican en metal duro, tiene forma prismática y es regulable en altura. Casi siempre está situada por encima de la línea que une los centros de las muelas, pero si las barras son largas y están algo torcidas, a veces es conveniente colocarlas por debajo del centro. Para obtener un perfecto redondeado nunca se tiene que colocar en el mismo centro. Cuanto más alto se coloque la pieza respecto al centro de las muelas, más rápidamente se alcanzará la forma redondeada, el límite está en el momento en que la pieza tiene tendencia a levantarse de la reglilla. Es posible colocar las piezas a mayor altura en muelas duras, ya que al disminuir la presión de trabajo, se reduce la tendencia a levantar la pieza. Cuanto más rápida gire la pieza, antes coge la forma redondeada. Para acabados muy finos, es conveniente utilizar guías de apoyo de materiales más blandos que la Widia (hierro denso), o incluso con topes de fibra o de caucho. El ángulo de la reglilla, normalmente es de 30º, pero en muelas muy anchas, o en piezas de diámetros gruesos debe disminuirse a 20 – 25º. El rectificado sin centros es un trabajo que por lo general se realiza acompañado de grandes presiones de trabajo, lo que comporta unos grandes esfuerzos a soportar por las muelas siendo este motivo por el que éstas suelen ser duras y de estructuras más bien cerradas. En el rectificado en Plongée, las muelas tienden a ser algo más finas y blandas que en el pasante.



Recomendaciones para la elección de muelas en el rectificado sin centros: ACEROS METALES Y SUS ALEACIONES. No templados: De baja aleación < 80 Kgr.A-5 54 / N 5v Aleación de AL. A-6 46/54 K 5v ó 4B De alta aleación > 80 Kgr.A-6 54 / M 5v Latón C-6 46 / 60 K 5v

Bronce C-6 46 / 54 L 5v Templados: Metal duro (Widia) C-5 60 / I 5v De baja aleación A-6 60 / LM 5v De alta aleación A-1 ó A-2 60 / KL 5v FUNDICIÓN Inoxidables: Austeníticos C-6 60 / MN 5v Gris C-6 46 / 54 L 5v Martensíticos A-6 60 / M 5v Blanca: C-6 46 / 54 K 5v Aceros con estructura martensítica altos en Cr.(U-12) A -7 60 / LM 5v Rápidos A-1 ó A-4 60 / KL 5v

MUELAS ESPECIALES. Son muelas prensadas en caliente, con granos más finos y de dimensiones y formas que exceden las de fabricación normal



USO GENERAL DE TALLERES. Muelas de uso en máquinas estacionarias.

A) Uso universal en material sin temple y herramientas manuales. Velocidad de trabajo 30 mts/seg.

B) Para uso en herramientas de acero al carbono y acero rápido. Velocidad de trabajo 30 mts/ seg.

Ø enmm. Hasta 200

225-300

325-400

Ø enmm. >150 150-200

225-300

350-400

desbaste A-5 36/0 5v

A-4 24 / p 5v

A- 5 20 / Q 5v

Desbaste

A-1 60 / M 5v

A-1 46 / MN 5v

A-1 46 / MN 5v

A-1 60 / LM 5v

Semi- Acabado

A-5 54 / MN 5v

A- 5 36 / 0 5v

A-5 30 / P 5v

Semi-Acabado

A-1 60 / M 5v

A-1 60 / M 5v

A-1 60 / M 5v

A-1 60 / LM 5v

Acabado A-5 80 / M 5v

A-5 60 / M 5v

A-5 46 / N 5v

Acabado A-1 80 / M 5v

A-1 80 / L 5v

A-1 60 / M 5v

A-1 60 / M 5v

C) Para uso en herramientas de metal duro (Widia Velocidad de trabajo 30 mts/seg. Ø enmm. Hasta 125 150 - 225 225- 400 desbaste C-5 60 /

JK 5v C-5 60 / JK 5v

C-5 46 / K 5v

Semi- Acabado

C-5 60 / J 5v

C-5 80 / J 5v

C-5 60 / J 5v

Acabado C-5 100 / IJ 5v

C-5 100 / IJ 5v

C-5 100 / I 5v



Afilado de fresas y herramientas de acero rápido en máquinas afiladoras que emplean normalmente muelas Tipo 12 y 6. Ø 75 – 125 mm A – 1 60 / J 6v Ø125.- 200 mm Desbaste: A – 1 46 / JK 6v Acabado: A – 1 80 / I 6v Ø > 226 mm Desbaste: A – 1 30 / 36 K 6v Acabado: A – 1 60 / J 6v Afilado en máquinas afiladoras de placas de metal duro montadas en herramientas, con muela de forma B y D. Ø75.- 150 mm Desbaste: C –5 60 / J 6v Acabado: C –5 80 / I 6v Ø 150 250 mm Desbaste: C –5 46 / J 6v Acabado: C –5 80 / I 6v

FORMAS : DESCRIPCIÓN, DENOMINACIÓN Y FORMAS DE PERFIL.



SEGURIDAD EN EL TRABAJO CON ABRASIVOS. Si el trabajo con muelas abrasivas, se realiza correctamente según unas pautas normales, resulta ser una operación muy segura, sino puede llegar a ser muy peligrosa. Fijémonos que cuando decimos que una muela trabaja a 45 mts./seg. De velocidad periférica, está yendo a 162 Km./hora, por lo tanto si rompe, los pedazos saldrán despedidos a esa velocidad, con el enorme peligro que ello representa. Los esfuerzos que soporta una muela cuando trabaja son de varias clases:

Los platos se sujeción que provocan un esfuerzo de compresión

Cuando se pone la máquina en marcha, la aceleración provoca unas tensiones por el progresivo aumento de la fuerza centrífuga.

Cuando la muela ya alcanza la velocidad de trabajo, el esfuerzo sobre ésta

producido por la fuerza centrífuga es constante pero máximo.

La tensión que puede producir un posible desequilibrio, bien sea de la muela o de los platos de sujeción

Los impactos radiales que puede dar la muela sobre el material.

Los esfuerzos tangenciales, que aumentan con área de contacto.

Las tensiones térmicas, debidas al calor del rectificado, y que van aumentando a

medida que la muela se emboza.



Las muelas tienen que estar preparadas para soportar estos esfuerzos holgadamente, es por ello que éstas se someten en la fábrica a unos rigurosos controles, para tener la seguridad de que llegan al usuario en perfectas condiciones para poder trabajar a pleno rendimiento.

Para ello, las muelas se someten a unos controles específicos:

• Equilibrado. • Control de la velocidad periférica.

Equilibrado: Las muelas abrasivas antes de su envío son sometidas a un control del desbalanceo que pueda tener; para ello se utilizan dos sistemas: el equilibrado estático y el estático dinámico. Por medio de ello las muelas se clasifican en tres grupos:

1º. El de aquellas muelas que tienen un correcto equilibrio. 2º Aquellas que aún teniendo un pequeño desequilibrio se encuentra dentro de unos márgenes, en éstas se procede a la corrección del desequilibrio antes de su envío. 3º El de aquellas muelas que exceden de un determinado margen, las cuales son rechazadas. Control de la velocidad: Por medio de este control, se comprueba la resistencia de la muela, éstas se someten a una prueba de velocidad de aproximadamente un 50% superior a la de trabajo, que es la que se marca en la etiqueta de la muela. La fuerza es proporcional al cuadrado de la velocidad:

RVxMF

2

= Aquí vemos que al someter a la muela a una velocidad 1,5 veces superior (1,52 = 2,25), tenemos un factor de seguridad de 2,25, que es la relación que hay entre las tensiones que produce en la muela la fuerza centrífuga a la velocidad de prueba (50%) y la que provocará la velocidad de trabajo, es decir 2,25 veces más esfuerzos. Ya hemos vistos anteriormente, que la muela cuando trabaja, soporta otras tensiones aparte de la fuerza centrífuga, pero todas ellas sumadas no sobrepasan el factor de seguridad 2,25 que se obtiene al probar la muela, no debe ser nunca sobrepasa.



No obstante, bien por imprudencia o accidente, es posible que una muela se rompa durante su trabajo, por ello las máquinas deben estar preparadas sobre todo en sus protecciones para aguantar el impacto. El usuario de muelas abrasivas, por su parte, debe examinar éstas antes de proceder a su montado en máquina, ya que durante el transporte, puede haber recibido algún golpe que las haya deteriorado. Asimismo, deben almacenar las muelas adecuadamente, respetar las recomendaciones del fabricante y proteger e instruir al personal que las maneja.

Antes de montar una muela, sobre todo si ésta es de aglomerante cerámico, se debe realizar la prueba del sonido suspendido la muela por el eje o, si ésta es muy pesada colocada en posición vertical en el suelo, y golpeándola con un objeto no metálico a unos 45º de la línea vertical, si la muela no está rota, emitirá un sonido acampanado.

La muela no debe entrar forzada en el eje de la máquina. Los platos de sujeción deben de ser del mismo diámetro sin rebabas y con el rebaje correcto, el diámetro de los mismos tiene que ser como mínimo de 1/3 de la muela.

La tuerca no debe apretarse excesivamente.

Entre los platos y la muela debe interponerse un papel secante a fin de amortiguar posibles irregularidades.

Una vez montada, la muela debe dejarse girar en vacío alrededor de un minuto, comprobando por medio de un tacómetro que las revoluciones son correctas.

Todas las muelas excepto las de vástago y de interior, tienen que trabajar con protector. Los protectores tanto periféricos como laterales, deben de ser de un material resistente, normalmente se usa o bien acero fundido o acero laminado, si son de acero fundido deben ser más gruesas que si son de acero laminado.

Existen ciertas normas en cuanto a los ángulos que pueden estar expuestas las muelas durante su trabajo:

Esmeriladoras de banco y pedestal: ángulo máximo de exposición 90º y por encima del plano horizontal de 65º. Rectificadoras universales o cilíndrico exterior: ángulo máximo de 180º, pero asimismo por encima del plano horizontal no más de 65º.



Rectificadoras de superficies planas: ángulo máximo de 150º. Cortadoras: ángulo máximo de 150º. Esmeriladora de balancín: ángulo máximo de 180º, siempre por debajo del plano horizontal. Esmeriladoras portátiles: ángulo máximo de 180º

Estos ángulos no deben sobrepasarse, ya que están calculados para proteger los fragmentos que se puedan desprender de una muela, teniendo en cuenta que éstos salen despedidos tangencialmente a la dirección de rotación de la muela.

BRIDAS DE FIJACIÓN

Los cuerpos abrasivos han de fijarse de forma segura. En los cuerpos abrasivos con agujero central esta fijación se efectúa mediante las bridas de fijación, de las cuales, se indican a continuación algunos tipos usuales.



Velocidades periféricas para diferentes revoluciones.

Ø mm

VELOCIDADES PERIFÉRICAS EN m/s 15 20 25 30 35 40 45 60 80

REVOLUCIONES POR MINUTO

3 95.000 5 57.300 76.400 95.500 8 35.800 47.800 59.700 71.600 83.600 95.500

10 28.600 38.200 47.700 57.300 66.800 76.400 86.000 15 19.100 25.500 31.800 38.200 44.600 51.000 57.500 76.500 20 14.300 19.100 23.900 28.600 33.400 38.200 43.100 57.300 76.500

25 11.500 15.300 19.100 23.000 26.750 30.550 34.370 45.840 61.000 40 7.160 9.550 11.940 14.320 16.700 19.100 21.500. 28.700 38.200 50 5.730 7.650 9.550 11.450 13.400 15.275 17.185 22.900 30.500

65 4.400 5.900 7.350 8.800 10.300 11.750 13.200 17.800 23.500 75 3.825 5.100 6.370 7.650 8.910 10.185 11.455 15.300 20.400 90 3.185 4.245 5.300 6.370 7.430 8.490 9.560 12.750 17.000

100 2.865 3.825 4.775 5.730 6.700 7.640 8.600 11.450 15.300 115 2.490 3320 4.150 4980 5.815 6.640 7.470 9.965 13.300 125 2.300 3.050 3.800 4.600 5.300 6.110 6.875 9.200 12.200

150 1.900 2.550 3.200 3.800 4.450 5.100 5.730 7.640 10.200 175 1.635 2.200 2.730 3.270 3.800 4.365 4.910 6.550 8.750 200 1.440 1.910 2.390 2.865 3.350 3.820 4.300 5.730 7.640

225 1.275 1.700 2.100 2.550 2.975 3.395 3.820 5.100 6.800 250 1.150 1.525 1.900 2.300 2.675 3.055 3.440 4.575 6.100 300 950 1.275 1.590 1.900 2.230 2.550 2.865 3.820 5.100

350 820 1.090 1.370 1.640 1.900 2.180 2.450 3.275 4.360 400 725 960 1.200 1450 1.675 1.910 2.150 2.870 3.810 450 635 850 1.060 1275 1.485 1.700 1.910 2.550 3.400

500 575 770 960 1.150 1.340 1.525 1.720 2.290 3.050 550 515 700 850 1.030 1.200 1.390 1.565 2.080 2.780 600 475 640 800 950 1.110 1.275 1.430 1.910 2.550

650 440 590 730 875 1.030 1.175 1.320 1.750 2.350 700 405 540 675 810 950 1.090 1.225 1.640 2.180 750 380 510 535 765 890 1.020 1.145 1.530 2.040

800 360 475 600 715 835 955 1.075 1.430 1.910 850 340 450 565 675 790 900 1.010 1.350 1.800 900 320 425 530 640 750 850 955 1.270 1.700

950 300 400 500 600 700 805 905 1.205 1.610 1000 285 380 480 570 670 765 860 1.145 1.530



EQUILIBRADO DE MUELAS ABRASIVAS

Cuando montamos una muela en una rectificadora, debemos realizar ciertas operaciones para que la misma quede en condiciones de realizar correctamente el rectificado de la superficie que deba tratar; entre estas operaciones están el equilibrado de la muela, sujeción de la misma en el eje y diamantado de su superficie.

Si la muela no está correctamente centrada o tiene un desequilibrio apreciable, el perfil resultante, al rectificar una superficie plana, puede ser como vemos en la figura 74.

Debemos tener presente que en una rectificadora existen dos movimientos como son el circular de la muela y el de vaivén de la mesa que contiene la superficie a rectificar o en el caso de que la pieza a rectificar sea un eje existirán dos movimientos circulares, el de la muela y el del eje; es debido a estos dos movimientos que la superficie tratada puede tener el aspecto que se muestra en la figura 74 en el caso de superficie plana.

Recordemos que cuando un rotor, en este caso una muela, está desequilibrada, existe una fuerza centrífuga según la ecuación:

donde m es el desequilibrio, R es el radio donde se encuentra el desequilibrio y w es la velocidad angular de la muela.

La estructura de la rectificadora recibe la fuerza centrífuga provocada por el desequilibrio de la muela, que se transmite a través del eje y de los cojinetes; esta fuerza provoca un desplazamiento vectorial diferente en cada momento durante el giro de la muela debido a que normalmente una rectificadora tiene una rigidez mayor en sentido vertical y menor en sentido horizontal, por tanto el desplazamiento vectorial que describe es una elipse y no un círculo. Debido a esto cuando rectificamos una superficie plana la vibración que ataca a esta superficie lo hace en el eje menor de la elipse y cuando rectificamos un cilindro la vibración ataca a este en el eje mayor de la elipse.



En la figura se muestra la representación de una rectificadora donde podemos observar la formación de la elipse descrita, provocada por el desequilibrio de la muela; debido a que la rigidez es diferente en cada eje, la velocidad angular del desplazamiento también es diferente.

Tenemos:

Como

RgX < RgY,

entonces

weX < weY

El vector s representa la vibración vectorial, del centro de la muela, provocada por la fuerza centrífuga F cuando gira a una velocidad angular w, dependiendo ademas de la rigidez de la estructura Rg, ya sea RgX o RgY y de la velocidad angular de la excentricidad we ya sea weX o weY, según el punto angular donde se encuentre ¬F:

En la figura vemos una rectificadora de cilindros, donde tenemos dos velocidades angulares w1 de la muela y w2 del cilindro. Ademas vemos que el ataque se realiza por el radio mas largo de la elipse. Dependiendo de la relación entre w1 y w2 y de la rigidez de la maquina rectificadora, es decir de la elipse formada, pueden generarse en la superficie del cilindro perfiles poligonales como los mostrados en la figura.



En el caso de una superficie plana el perfil que se genera es tal como se muestra en la figura, dependiendo siempre de la velocidad angular de la muela, de la plataforma y del desequilibrio de la muela.

La altura h y forma del perfil se puede calcular matemáticamente, pero no entraremos en ello pues la intención del autor es que el libro sea práctico.

Soluciones:

Las soluciones son sencillas:

Colocar la muela

equilibrar la muela

diamantar la muela

volver a equilibrar la muela

Lo expuesto anteriormente debe ser realizado por completo y en el orden descrito para obtener una buena calidad de rectificado de sus piezas.

Para realizar el equilibrado de una muela de rectificadora necesita una máquina de equilibrar, generalmente portátil; estas máquinas disponen de un transductor o captador de vibraciones que se coloca en el cuerpo de la rectificadora, en lugar próximo a la muela. Este captador detecta las vibraciones que son amplificadas y filtradas por un circuito electrónico resonante o integrador y transmitidas a un instrumento donde podemos observar la magnitud del desequilibrio; además esta misma señal activa una lámpara de efecto estroboscópico que mostrará el lugar donde se localiza el desequilibrio, permitiendonos la corrección del mismo.



En el caso de muelas muy anchas el equilibrado se realizará dinámicamente, es decir en dos planos y para ello generalmente se utilizan máquinas estacionarias en las que se sitúan las muelas provistas de un eje-utillaje.

En el caso de muelas "crudas", sin solidificar, el sistema es totalmente diferente pues no se pueden hacer girar ya que su material se esparciría; el sistema es colocarlas en una plataforma dotada de un sistema basculante X-Y electrónico que detecta el desequilibrio en magnitud y ángulo sin la necesidad de girar. Este sistema es suficiente preciso para realizar el equilibrado pero no tanto como las máquinas que giran por lo que solo es recomendable para este caso en concreto.

Cuando la muela se desgasta de forma irregular generalmente se desequilibra a medida que transcurren las horas de trabajo de la rectificadora y por tanto es necesario equilibrarla de nuevo cada cierto tiempo. Es por ello que son necesarios equipos, montados en la rectificadora, que de forma permanente miden y presentan en una pantalla digital o computadora, el nivel de vibración de la muela.

Existen equipos de equilibrado de muelas que actúan durante el proceso de trabajo y que detectan el desequilibrio de la muela compensando éste automáticamente mediante la inyección de líquido en cámaras que giran adosadas a la muela, instaladas previamente para tal efecto.

Documents

Abrasivos _Teoria_