Procesos híbridos de rectificado
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Procesos híbridos para la generación de acabados en piezas metálicas

Noviembre de 2016

Miguel Garzón

El rectificado asistido por ultrasonido y la combinación del rectificado con procesos de manufactura aditiva en una sola máquina, son algunas de las tendencias.

Los procesos híbridos, como el rectificado asistido por ultrasonido y la combinación del rectificado con procesos de manufactura aditiva en una sola máquina, ahora marcan la dirección de los procedimientos clave en la fabricación de productos de alta calidad. En este artículo el autor presenta algunas de las características de estas tendencias para la generación de acabados en piezas metálicas.

Conforme las diferentes tecnologías de maquinado evolucionan y los procesos de producción se hacen más complejos y especializados, también surge la oportunidad de establecer procesos híbridos y combinados con la finalidad de que, en una sola máquina, se pueda generar la manufactura de un producto completamente terminado. La expectativa de mejora en productividad y calidad se incrementa con ello al tiempo que se logra la flexibilidad requerida en la ecuación volumen/mezcla. El rectificado no es la excepción y a continuación enumeramos algunos de los aspectos clave a observar en este proceso evolutivo.

Vibraciones ultrasónicas

Esta es una tecnología relativamente reciente en la que se logra una superposición entre el rectificado convencional y una vibración (típicamente en el rango ultrasónico). En esta área el proceso más conocido es el del rectificado rotativo asistido por ultrasonido (RUAG, por su abreviatura en inglés), en el que se usan herramientas tubulares (cilíndricas) con granos de diamante en matriz metálica. Este proceso está montado usualmente en máquinas CNC de fresado de tres o más ejes. Dependiendo de los parámetros de mecanizado, las condiciones en que los granos duros interactúan con el material cambian drásticamente con respecto al rectificado convencional. Debido a la vibración, el contacto con la pieza de trabajo toma una trayectoria sinusoidal y la penetración se vuelve mucho más como un proceso de impacto (1) . Figura 1

La empresa DMG Mori es una de las que está posibilitando el mecanizado de este tipo para productos con geometrías complejas en materiales de alta tecnología como cerámicos, vidrios, corundio, carburos de tungsteno e incluso compuestos. Gracias a la sobreposición cinemática de la rotación de la herramienta con oscilación adicional paralela al eje, genera reducciones de fuerzas de procesamiento de hasta un 40% en comparación con procesos tradicionales. Esto permite que para la misma herramienta se puedan tener avances y velocidades de corte mayores, una mayor vida de la herramienta y acabados superficiales mejores.

El concepto de maquinaria con husillos asistidos por ultrasonido de DMG Mori está basado en equipos multitarea de cinco ejes, en los que se puede fresar, tornear, taladrar y rectificar usando esta tecnología híbrida entre el mecanizado tradicional y la asistencia vibratoria de alta frecuencia. Los husillos de gran precisión y rigidez ofrecidos para el mecanizado pueden girar hasta 60,000 rpm logrando así realizar tareas de HSC (mecanizado de alta velocidad, por su abreviatura en inglés). A su vez, las mesas de trabajo pueden girar hasta 1500 rpm, lo que permite realizar tareas de rectificado y cilindrado interno de piezas de alta complejidad.

Las oscilaciones generadas por el husillo presentan amplitudes en el orden de los 10 µm, teniendo en cuenta que esta debe ser mayor que el tamaño promedio de las pequeñas virutas retiradas por el proceso. Esto para garantizar que se tiene un contacto intermitente entre la pieza y la herramienta.

Los materiales del futuro

Gracias a la reducción de fuerzas de procesamiento debido a la cinemática de las herramientas, se pueden producir piezas de paredes aún más delgadas, pensando en estructuras de bajo peso. De igual manera, al reducir el efecto de las fuerzas de corte en el material y por ende disminuyendo el calentamiento de las piezas de trabajo, se reduce la presencia de micro-grietas y esfuerzos residuales que son críticas en materiales cerámicos o compuestos.

Un efecto interesante de la vibración generada por el resonador ultrasónico es que las partículas removidas salen del área de trabajo mucho más fácilmente que con los procesos tradicionales, evitando que se acumule material en las herramientas de rectificado.

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Palabras relacionadas: Procesos híbridos, rectificado asistido por ultrasonido, manufactura aditiva, piezas metálicas, máquinas CNC de fresado, carburos de tungsteno, husillos, maquinaria con husillos asistidos por ultrasonido, rectificado ultrasónico, impresión 3D, IMTS, Markus Stanix, Elb-Schliff.

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