Escoja la rueda de rectificado correcta

La rueda de rectificado es una herramienta de corte. Es una herramienta de corte abrasiva.

En una rueda de rectificado, el abrasivo realiza la misma función que los dientes en una sierra. Pero a diferencia de una sierra, la cual tiene dientes sólo en su filo, la rueda de rectificado tiene granos abrasivos distribuidos en toda la rueda. Miles de estos granos duros y resistentes se mueven contra la pieza de trabajo para cortar pequeñas virutas de material.

Selección de ruedas abrasivas y sus componentes

Los proveedores de abrasivos ofrecen una amplia gama de productos para una amplia gama de aplicaciones de rectificado metalmecánico. La selección incorrecta del producto puede costarle al taller mucho tiempo y dinero. Este artículo presenta algunos fundamentos básicos para seleccionar la mejor rueda de rectificado para un trabajo dado.

Las ruedas abrasivas y otros abrasivos aglutinados tienen dos componentes principales: los granos abrasivos que hacen el corte real y el aglutinante que mantiene juntos los granos y los soporta mientras cortan. Los porcentajes de grano y adhesivo y su espaciamiento en la rueda determinan la estructura de la misma.

El abrasivo particular que se usa en una rueda se escoge con base en la forma como interactuará con el material de trabajo. El abrasivo ideal tiene la capacidad de permanecer agudo con un mínimo afilado de punto. Cuando comienza el afilado, el abrasivo se fractura, creando nuevos puntos de corte.

Características de los distintos tipos de abrasivos

Cada tipo de abrasivo es único, con propiedades distintas de dureza, tenacidad, resistencia a la fractura y resistencia al impacto.

Óxido de aluminio: el abrasivo más común

El óxido de aluminio es el abrasivo más común usado en ruedas abrasivas. Normalmente, es el abrasivo escogido para rectificar acero al carbono, acero aleado, acero de alta velocidad, hierro maleable endurecido, hierro forjado, y bronces y metales similares.

Hay muchos tipos de abrasivos de óxido de aluminio, cada uno hecho y mezclado especialmente para tipos particulares de trabajos de rectificado. Cada tipo de abrasivo lleva su propia designación –generalmente una combinación de una letra y un número–. Estas designaciones varían por fabricante.

Alúmina de circonio: abrasivo tenaz y duradero

La alúmina de circonio es otra familia de abrasivos, cada una hecha de un porcentaje diferente de óxido de aluminio y óxido de circonio. La combinación resulta en un abrasivo tenaz y durable que trabaja bien en aplicaciones de rectificado de desbaste, como las operaciones de tronzado, en una amplia gama de aceros y aleaciones de acero. Como con el óxido de aluminio, hay muchos tipos diferentes de alúmina de circonio para escoger.

Carburo de silicio: para materiales no ferrosos y piedra

El carburo de silicio es un abrasivo usado para rectificar hierro gris, hierro enfriado, latón, bronce suave y aluminio, así como piedra, caucho y otros materiales no ferrosos.

Óxido de aluminio cerámico: el último desarrollo en abrasivo

El óxido de aluminio cerámico es el último desarrollo principal en abrasivos. Este es un grano de alta pureza manufacturado en un proceso de sinterizado en gel. El resultado es un abrasivo con la capacidad de fracturarse a una tasa controlada a un nivel de submicras, creando constantemente miles de nuevos puntos de corte.

Este abrasivo es excepcionalmente duro y fuerte. Se usa principalmente para rectificar con precisión en aplicaciones exigentes en aceros y aleaciones, que son las más difíciles de rectificar. El abrasivo normalmente se mezcla en varios porcentajes con otros abrasivos para optimizar su desempeño en diferentes aplicaciones y materiales.

Tamaño de la rueda de rectificado

Una vez se conoce el grano, la siguiente pregunta tiene que ver con su tamaño. Cada rueda de rectificado tiene un número que designa esta característica. El tamaño de grano es el tamaño de los granos abrasivos individuales en la rueda. Corresponde al número de aperturas por pulgada lineal del tamiz final usado para dimensionar el grano.

En otras palabras, los números más altos se traducen en aperturas más pequeñas en el tamiz que atraviesan los granos. Los números más bajos (como el 10, 16 o 24) denotan una rueda con grano grueso. Entre más grueso el grano, mayor es el tamaño del material retirado.

Los granos gruesos son usados para una rápida remoción de material donde el acabado no es importante. Los números más altos (como el 70, 100 y 180) son ruedas de grano fino. Éstas son aptas para impartir acabados finos, para pequeñas áreas de contacto, y para usar con materiales duros y frágiles.

Función del aglutinante en ruedas abrasivas

Para permitir que el abrasivo en la rueda corte eficientemente, la rueda debe contener el aglutinante apropiado. El aglutinante es el material que mantiene juntos los granos abrasivos de modo que ellos puedan cortar de manera eficiente. El aglutinante también debe desgastarse a medida que los granos se desgastan y se expelen, de modo que se expongan nuevos granos agudos.

Tipos de aglutinantes en ruedas de rectificado

Hay tres tipos principales de aglutinantes usados en las ruedas de rectificado convencionales. Cada tipo es capaz de dar características distintas a la acción de rectificado de la rueda. El tipo de aglutinante seleccionado depende de factores como la velocidad de operación de la rueda, el tipo de operación de rectificado, la precisión requerida y el material a ser rectificado.

La mayoría de ruedas abrasivas son hechas con aglutinantes vitrificados, los cuales consisten en una mezcla de arcillas cuidadosamente seleccionadas. A las altas temperaturas producidas en los hornos donde se hacen las ruedas de rectificado, las arcillas y el grano abrasivo se funden en una condición de vidrio fundido. Durante el enfriamiento, el vidrio forma una separación que une cada grano con su vecino y soporta los granos mientras cortan.

Las ruedas de rectificado hechas con aglutinantes vitrificados son muy rígidas, fuertes y porosas. Estas retiran material a altas tasas y rectifican según requerimientos precisos. No son afectadas por agua, ácido, aceites o variaciones de temperatura.

Los aglutinantes vitrificados son muy duros, pero al mismo tiempo son frágiles como el vidrio. Se rompen con la presión del rectificado.

Algunos aglutinantes son hechos de sustancias orgánicas. Estos aglutinantes se suavizan con el calor del rectificado. El tipo de aglutinante orgánico más común es el aglutinante resinoide, el cual se hace de resina sintética.

Las ruedas con aglutinante resinoide son una buena elección para aplicaciones que requieren una rápida remoción de material, así como aquellas donde se necesitan mejores acabados. Están diseñadas para operar a velocidades más altas y, generalmente, se usan en ruedas para talleres de fabricación, fundiciones, talleres de lingotes y para afilado de sierras.

Otro tipo de aglutinante orgánico es el caucho. Las ruedas hechas con aglutinante de caucho ofrecen una acción de rectificado suave. Los aglutinantes de caucho se encuentran generalmente en ruedas que se usan donde se requiere un acabado de alta calidad, como rodamientos de bolas y guías para rodamientos de rodillos. También se usan frecuentemente en ruedas de tronzado donde las rebabas y las quemaduras deben mantenerse en el mínimo.

La resistencia de un aglutinante se designa en el grado de la rueda de rectificado. Se dice que el aglutinante tiene un grado duro si las separaciones entre cada grano abrasivo son muy fuertes y retienen bien los granos contra las fuerzas de rectificado que tienden a hacer palanca para soltarlos. Se dice que una rueda es de grado suave si sólo se necesita una pequeña fuerza para liberar los granos. Es la cantidad relativa de aglutinante en la rueda la que determina su grado o dureza.

Las ruedas de grado duro son usadas para una vida de la rueda más larga, para trabajos en máquinas de alta potencia, y para trabajos con pocas áreas de contacto o áreas estrechas. Las ruedas de grado suave son usadas para una rápida remoción de material, para trabajos con áreas de contacto grandes, y para materiales duros como aceros para herramientas o carburos.

Formas de la rueda de rectificado

La rueda misma viene en una gran variedad de formas. El producto que se representa normalmente cuando alguien piensa en una rueda de rectificado es la rueda recta. La cara de rectificado –la parte de la rueda que realiza el trabajo– está en la periferia en una rueda recta. Una variación común del diseño de rueda recta es la rueda ahondada, llamada así porque el centro de la rueda está deprimido para permitirle ajustarse en un ensamble bridado del husillo de máquina.

En algunas ruedas, la cara cortante está en el lado de la rueda. Estas ruedas se nombran generalmente por sus formas distintivas, como ruedas cilíndricas, ruedas de copa y ruedas de plato. Algunas veces se ensamblan secciones de abrasivo aglutinado de diferentes formas para conformar una rueda de rectificado continua o intermitente. Estos productos se llaman segmentos. Las ruedas con caras cortantes en sus lados se usan generalmente para rectificar los dientes de las herramientas de corte y otras superficies de difícil alcance.

Las ruedas montadas son pequeñas ruedas de rectificado con formas especiales, como conos o tapones, que se montan permanentemente en un mandril de acero. Estas son usadas en diferentes trabajos de rectificado interno de precisión y sin preparación.

Cuál es la rueda de rectificado a escoger

Debe considerarse un gran número de factores en la selección de la mejor rueda de rectificado para un trabajo dado. La primera consideración es el material a rectificar. Esto determina la clase de abrasivo que se necesitará en la rueda. Por ejemplo, el óxido de aluminio o la alúmina de circonio debería usarse para rectificar aceros y aleaciones de acero. Para rectificar hierro fundido, metales no ferrosos y materiales no metálicos, seleccione un abrasivo de carburo de silicio.

Los materiales duros y frágiles generalmente requieren una rueda con un tamaño de grano fino y un grado más suave. Los materiales duros resisten la penetración de granos abrasivos y provocan que se desafilen rápidamente. Por esto, la combinación de un grano más fino y un grado más suave permite que los granos abrasivos se rompan y se vuelvan agudos, exponiendo puntos de corte frescos y agudos. De otro lado, las ruedas con grano grueso y grado duro deberían escogerse para materiales suaves, dúctiles y fácilmente penetrables.

También debe considerarse la cantidad de material a retirar. Los granos más gruesos dan una rápida remoción de material, ya que son capaces de una penetración mayor y cortes más pesados. Sin embargo, si el material de trabajo es duro de penetrar, una rueda de grano ligeramente más fino cortará más rápido, ya que hay más puntos de corte para hacer el trabajo.

Las ruedas con aglutinantes vitrificados proveen cortes rápidos. La resina, el caucho o los aglutinantes de laca deberían escogerse si se va a retirar una cantidad más pequeña de material o si los requerimientos de acabado son más altos.

Otro factor que afecta la selección del aglutinante de la rueda es la velocidad de la rueda en operación. Generalmente, las ruedas vitrificadas se usan a velocidades menores a 6.500 pies superficiales por minuto. A velocidades más altas, el aglutinante vitrificado puede romperse. Normalmente, las ruedas de aglutinante orgánico son la opción entre 6.500 y 9.500 pies superficiales por minuto. Trabajar a velocidades más altas suele requerir ruedas diseñadas especialmente para rectificar a alta velocidad.

En cualquier caso, no exceda la velocidad de operación segura que viene en la rueda o en su registro. Esta puede ser especificada en rpm o sfm.

El siguiente factor a considerar es el área de contacto en el rectificado entre la rueda y la pieza de trabajo. Para un área de contacto amplia, use una rueda con un grano más grueso y un grado más suave. Esto asegura una acción de corte libre y fresco bajo la carga más pesada impuesta por el tamaño de la superficie a rectificar. Las áreas de rectificado más pequeñas requieren ruedas con granos más finos y grados más duros para soportar la mayor presión unitaria.

A continuación, considere la severidad de la acción de rectificado. Esta es definida como la presión bajo la cual la rueda de rectificado y la pieza de trabajo se acercan y se mantienen juntas. Algunos abrasivos han sido diseñados para soportar condiciones de rectificado severas cuando se rectifican aceros y aleaciones de acero.

También debe considerarse la potencia de la máquina rectificadora. En general, las ruedas de grano más duro deberían usarse en máquinas con potencia más alta. Si la potencia en caballos de potencia es menor que el diámetro de la rueda, debería usarse una rueda de grado más suave. En caso contrario, escoja una rueda de grado más duro.

Cuidado y manejo de las ruedas de rectificado

Las ruedas de rectificado deben manejarse, montarse y usarse con la precaución y protección adecuadas.

Deberían almacenarse siempre de modo que estén protegidas del contacto, vibración y penetración. El cuarto de almacenamiento no debe estar sujeto a variaciones extremas de temperatura y humedad, ya que puede dañar los aglutinantes en algunas ruedas.

Inmediatamente después de desempacarlas, todas las ruedas nuevas deben ser inspeccionadas cuidadosamente para asegurarse de que no se hayan dañado en el transporte. Todas las ruedas usadas que se regresen al cuarto de almacenamiento también deben inspeccionarse.

Las ruedas deben ser manejadas cuidadosamente para evitar caídas y golpes, ya que esto puede conllevar daños o grietas. Las ruedas deben cargarse hasta el lugar de trabajo, no rodarse. Si la rueda es demasiado pesada para cargarla manualmente de forma segura, use una carretilla manual o elevadora con amortiguamiento para evitar daños.

Antes de montar una rueda vitrificada, realice la prueba de anillo como se explica en el Código de Seguridad para el Uso, Cuidado y Protección de Ruedas de Rectificado B7.1 del American National Standards Institute (ANSI). La prueba de anillo está diseñada para detectar cualquier grieta en una rueda. Nunca use una rueda agrietada.

Una precaución sabia es asegurarse de que las rpm del husillo de la máquina que está usando no excedan la máxima velocidad segura de la rueda de rectificado.

Siempre use una rueda con un tamaño de agujero central que se ajuste cómodamente en el husillo sin forzarla. Nunca intente alterar el agujero central. Use un par de bridas limpias y hundidas que emparejen, por lo menos de un tercio del diámetro de la rueda. Las superficies de los rodamientos de brida deben ser planas y estar libres de cualquier rebaba o formación de suciedad.

Apriete la tuerca del husillo sólo lo suficiente para sostener la rueda firmemente sin sobre apretar. Si se monta una rueda con dirección, busque la flecha marcada en la rueda y asegúrese de que apunte en la dirección de la rotación del husillo.

Siempre asegúrese de que todas las guardas de la rueda y la máquina estén en su sitio, y de que todas las cubiertas estén cerradas herméticamente antes de operar la máquina. Después de que la rueda esté montada de manera segura y las guardas estén en sitio, prenda la máquina, apártese y déjela por lo menos un minuto a la velocidad de operación, antes de comenzar a rectificar.

Rectifique sólo en la cara de una rueda recta. Rectifique sólo en el lado de una rueda cilíndrica, de copa o de segmentos. Haga el contacto de rectificado suavemente, sin golpear o hendir. Nunca fuerce el rectificado de modo que el motor se ralentice notablemente o el trabajo se caliente. El amperímetro de la máquina puede ser un buen indicador del correcto desempeño.

Si una rueda se rompe durante el uso, haga una inspección cuidadosa de la máquina para asegurarse de que los capuchones y guardas de protección no se hayan dañado. También, verifique las bridas, el husillo y las tuercas de montaje, para asegurarse de que no estén dobladas, saltadas o dañadas de cualquier forma.

La rueda de rectificado es un componente en un sistema de ingeniería que consta de la rueda, la máquina-herramienta, el material de trabajo y los factores operacionales. Cada factor afecta los otros. Así, el taller que quiera optimizar el desempeño del rectificado escogerá la rueda de rectificado que mejor se adapte a todos los demás componentes del proceso.

Sobre el autor: Joe Sullivan es gerente de producto senior de Norton Company, en Worcester, Massachusetts.