El rectificado cubre un amplio espectro de aplicaciones en materiales de alta dureza, que van desde operaciones de desbaste, como el acondicionamiento de lingotes de fundición, hasta las operaciones de precisión y ultra precisión, en este último caso con límites actuales que alcanzan acabados en rugosidad media Ra en torno a nanómetros. Por supuesto, otros procesos como el lapeado, el pulido o el torneado con punta de diamante pueden proporcionar acabados de mayor calidad que los del rectificado. Sin llegar a estos extremos, el usuario más habitual considera al rectificado como un proceso de mecanizado de precisión tanto en tolerancias como en acabado, en el que es fundamental ser capaz de seleccionar de manera óptima aspectos como la máquina, la muela, el fluido de rectificado y las condiciones de operación.

La concepción del proceso desde el punto de vista de un sistema en el que debe optimizarse el conjunto, y no cada uno de sus componentes por separado, es sin duda una de las claves del éxito tanto para el fabricante de máquinas como para un usuario que quiere conseguir el máximo beneficio de la operación. Analizaremos a continuación los principales avances industriales en cada uno de los anteriores apartados.

Los nuevos procesos

La investigación de nuevos procesos de rectificado de altas prestaciones es una constante entre los principales fabricantes. Fruto de este trabajo, en el que ciencia y tecnología se dan cita para responder a las demandas de los usuarios, han surgido nuevos desarrollos entre los cuales se encuentran los procesos de alto rendimiento como el rectificado a alta velocidad, el HEDG (High Efficiency Deep Grinding) y el Speed-Stroke, y los procesos de configuración geométrica innovadora como el Quick-Point y su variante, el rectificado por contorneado, por citar solo los desarrollos más conocidos.

Dentro del concepto de alta velocidad se encuadran los procesos de rectificado con alta velocidad periférica de muela y con alta velocidad de avance de pieza (Speed-Stroke), aunque en ocasiones se incluye también en este contexto los procesos de elevada tasa de arranque de material como el HEDG antes citado. El rectificado con elevada velocidad periférica de muela solo puede llevarse a cabo con éxito en máquinas de elevada rigidez dinámica que incorporen husillos de alta frecuencia. Así mismo, la velocidad periférica máxima del proceso está limitada por el tipo de muela utilizado. En este sentido, los límites máximos en muelas de abrasivo convencional tanto vitrificadas como resinosas se encuentran en torno a los 130-150 m/s, aunque estos valores se encuentran muy por encima de las aplicaciones de rectificado convencional a que están habituados los usuarios del proceso, en las que raramente se superan velocidades periféricas en torno a los 40-45 m/s. Cuando se pasa a muelas de superabrasivo, como por ejemplo nitruro de Boro cúbico (CBN), la velocidad periférica máxima puede alcanzar los 180 m/s en el caso de muelas metálicas. Velocidades superiores de hasta 300 m/s pueden alcanzarse sustituyendo las muelas metálicas por electrodepositadas. En el proceso UHSG (Ultra-High-Speed Grinding), en fase de investigación, se han alcanzado velocidades máximas de 300 m/s utilizando muela de CBN vitrificada. El calor generado durante el rectificado a alta velocidad provoca que la sensibilidad del material de pieza a la temperatura limite la velocidad de giro de la muela. Así, materiales como aceros blandos se pueden rectificar a 120 m/s, mientras que en el rectificado de aleaciones aeronáuticas como el Inconel las velocidades deben limitarse a los 50 m/s. Los materiales cerámicos también pueden ser rectificados a altas velocidades, aunque empleando muelas con grano de diamante. Obviamente, el fluido de trabajo (a los cuales se dedican comentarios más adelante) juega un papel fundamental a la hora de reducir la cantidad de calor transferida a la pieza, tanto al reducir el rozamiento como al refrigerar la zona de trabajo.

El rectificado Speed-Stroke es un proceso en el que el movimiento de avance de pieza se caracteriza por alcanzar velocidades y aceleraciones muy elevadas, de hasta 200 m/min y 50g respectivamente, siendo estos valores máximos en operaciones de planeado. El objetivo es alcanzar tasas de arranque de material muy elevadas con el mínimo daño térmico en pieza, bajo desgaste de muela y excelente acabado superficial. Si se desea obtener perfiles de velocidad lineales la solución lógica son los motores lineales de alta potencia, a pesar de su elevado coste. En operaciones de rectificado cilíndrico es posible alcanzar velocidades periféricas de pieza considerablemente superiores.

A modo de resumen, la tabla 1 incluye rangos de los valores de los parámetros de operación para diferentes tecnologías. Se mencionan también datos referentes al proceso creep-feed, caracterizado por elevadas profundidades de pasada y bajos avances. Obviamente los valores son orientativos, y el objetivo de la tabla es disponer de una comparación a primera vista entre el rectificado convencional y los procesos de alto rendimiento.

Por lo que respecta a la configuración geométrica del proceso, merece la pena hacer un apunte sobre el revolucionario concepto de rectificado de piezas de revolución aparecido en 1985 bajo el nombre de Quick Point.El proceso surgió con objeto de dar cobertura a las crecientes exigencias de los usuarios en cuanto a precisión, calidad de producto y flexibilidad en el rectificado de exteriores. En el proceso Quick Point la muela trabaja posicionada con un cierto ángulo respecto al eje de la pieza, normalmente de 0,5º. La geometría de la muela es específica para este proceso, con un perfil casi angular, de modo que el área de contacto entre ambos cuerpos es mínima. Para garantizar la duración del punto de contacto se emplean muelas con aglomerante metálico, espesor en torno a los 4 mm y superabrasivo, diamante o CBN en función del material a rectificar. Las velocidades periféricas que se obtienen con estas muelas, y que superan los 150 m/s, permiten multiplicar la capacidad de arranque de viruta, lo que se refleja en tiempos más cortos de rectificado. Con este tipo de configuración se pueden rectificar todos los contornos de pieza técnicamente mecanizables. El posicionamiento de la muela implica que el desgaste en la dirección axial no afecta directamente a la precisión radial de la pieza. Debido a la naturaleza del proceso, la muela no precisa ser diamantada hasta que el espesor total de la muela se encuentra desgastado. Entre los materiales rectificados utilizando este proceso se encuentran los aceros templados, fundición gris, piezas forjadas, aluminio, metal duro y titanio (empleando muela de CBN), y de forma minoritaria cerámicas (empleando muela de diamante).

El rectificado por contorneado es una de las variantes del proceso, con aplicaciones similares al Quick Point. La figura 1 muestra la rectificadora modelo FG-600-3BS para el rectificado por contorneado fabricada por la empresa vasca Danobat. La máquina consta de un cabezal muela giratorio que puede incorporar hasta 3 muelas de rectificado de alta velocidad. Dos de las muelas son de CBN trabajando por contorneado a velocidades que oscilan entre 100-120 m/s, y que permiten rectificar por completo todos los diámetros de la pieza. La tercera muela es de abrasivo convencional y realiza la operación de rectificado de una rosca partiendo de un diámetro previamente torneado. Los diámetros a rectificar presentan tolerancias IT5 y la rugosidad alcanzada por el proceso de rectificado por contorneado es siempre inferior a Ra 0,4mm.