Análisis numérico y experimental del rectificado de caras orientado al comportamiento térmico del proceso

Resumo

El rectificado es un proceso de mecanizado por abrasión el cual suele estar situado al final del proceso deproducción de las piezas. Esto quiere decir que el valor de las piezas al llegar al punto de necesitar serrectificadas es prácticamente su valor final. Debido a que las demandas de tolerancias geométricas y deacabado superficial van en aumento, el proceso de rectificado está constantemente sumido en un procesode investigación y desarrollo. El rectificado es un proceso ampliamente usado en industrias de granvolumen de producción como la industria de la automoción, así como otras de gran valor añadido comola aeroespacial. Tanto un tipo como el otro de industria requieren de un conocimiento tanto teórico comopráctico de los procesos que se llevan a cabo en las piezas. Entre otras operaciones de rectificado, elrectificado de caras es ampliamente usado en la industria, sin embargo, el conocimiento acerca de esteproceso es limitado y se trata de una operación poco documentada.Esta tesis trata sobre el análisis de las dos principales técnicas de rectificado de caras, el rectificado decaras con muelas angulares y con muelas rectas. El análisis de cada una de las dos técnicas se haenfocado en primer lugar en un estudio de la cinemática, así como de los efectos termo-mecánicos decada una de ellas. Para ello se han desarrollado modelos cinemáticos basados en los mecanismos localesde arranque, esto es, analizando en detalle lo que ocurre en cada punto del área de contacto. Además, sehan usado modelos térmicos los cuales han permitido estudiar el efecto de las condiciones de rectificadoen cada punto del área, así como los efectos a un nivel más global como pueden ser el de la refrigeraciónsobre la pieza completa o el posible efecto de realimentación térmica.Con el objetivo de validar las hipótesis planteadas por estos modelos, se han hecho pruebas de rectificadode caras usando ambas técnicas en un amplio rango de condiciones. De esta forma se ha conseguidoestablecer el comportamiento energético en base a la agresividad, así como de la influencia de lascondiciones sobre el desgaste progresivo de la muela. También se ha estudiado la influencia de losparámetros de rectificado en el dañado térmico estableciendo una relación entre la temperatura límite dequemado y el tiempo de contacto para cada una de las técnicas.Vista la importancia de la medición de temperaturas para la correcta caracterización del comportamientotérmico a la hora de modelizar un proceso de rectificado, se ha propuesto un diseño de un medidor detemperaturas específicamente pensado para operaciones de rectificado de caras. La tecnología de lospirómetros de dos colores que se ha usado permite la medición de temperaturas casi instantánea sin ladependencia de la emisividad del material por lo que la precisión es mucho mayor respecto de otrossistemas de medición