¿Cómo elegir entre el torneado en duro y el rectificado cilíndrico normal?

Tiene una pieza de acero templado que necesita un acabado perfecto. Tiene que decidir entre un torno y una amoladora. Tomar la decisión equivocada cuesta tiempo y arruina su margen de beneficios.

Elija el torneado en duro para formas complejas, lotes pequeños y corte en seco ecológico cuando las tolerancias IT5-IT6 sean aceptables. Seleccione el rectificado cilíndrico para ejes largos y delgados, lotes grandes y cuando necesite precisión submicrónica o acabados superiores a Ra 0,2 µm. El torneado en duro ofrece una preparación más rápida, mientras que el rectificado garantiza la máxima estabilidad.

En J&M Machine Tools vendemos tanto tornos CNC como rectificadoras cilíndricas. No tenemos prejuicios. Sólo queremos que utilice la máquina adecuada para cada trabajo. En los últimos 12 años, hemos ayudado a talleres de 26 países a tomar esta decisión. Así es como desglosamos la elección basándonos en las necesidades reales de producción.

¿Cuál es la diferencia en el mecanismo de arranque de material entre el torneado en duro y el rectificado?

Se podría pensar que hacen lo mismo. Pero la forma en que atacan el metal es completamente diferente, y esto cambia la forma de gestionar el calor y la tensión.

El torneado en duro utiliza una herramienta de una sola punta para cizallar el metal en virutas, manteniendo el calor en la viruta. El rectificado utiliza una rueda abrasiva para cortar, arar y frotar la superficie. El torneado se basa en la fuerza mecánica y la deformación plástica, mientras que el rectificado se basa en la fricción y la microabrasión, y requiere refrigerante para gestionar el calor.

Tenemos que fijarnos en la física para entender la diferencia. El torneado en duro funciona como el torneado tradicional, pero el material es mucho más duro, normalmente más de 45 HRC. Utilizamos una herramienta de corte de una sola punta, normalmente Nitruro de boro cúbico policristalino (PCBN)¹ o cerámica. La herramienta tiene un filo cortante. Penetra en el acero y elimina material por cizallamiento. Esto crea un punto focalizado de deformación plástica. La viruta se desprende limpiamente. Lo mejor de esto es la gestión del calor. Alrededor de 80% a 90% del calor entra en la viruta, dejando la pieza relativamente fría. Esto preserva la microestructura de la pieza.

El rectificado es diferente. Utiliza una rueda giratoria de alta velocidad compuesta por miles de diminutos granos abrasivos. Estos granos no sólo cortan. Realizan tres acciones: cortar, arar y frotar. Algunos granos cortan el metal, pero otros simplemente lo empujan o lo rozan. Esta fricción genera un calor inmenso. A diferencia del torneado, a este calor le gusta impregnar la pieza. Casi siempre se necesita refrigerante para evitar daños térmicos. Por tanto, torneado duro² es un proceso de "cizallamiento" rápido y frío. El rectificado es un proceso de "abrasión" lento, caliente y preciso.

¿Por qué el torneado en duro suele ser más rentable para la producción de lotes pequeños?

Los trabajos pequeños acaban con los beneficios si la preparación lleva demasiado tiempo. Necesita un proceso que empiece a producir virutas inmediatamente, sin pasar horas calibrando una máquina o reavivando una rueda.

El torneado en duro es más barato para lotes pequeños porque funciona en tornos CNC estándar con tiempos de preparación cortos. Elimina las costosas muelas abrasivas y las fijaciones específicas. Se pueden mecanizar varios elementos en una sola sujeción, lo que reduce el tiempo de manipulación, y las virutas secas son más fáciles de reciclar que los lodos de rectificado.

El dinero importa en todos los talleres. Cuando se trata de lotes pequeños o medianos, el torneado en duro casi siempre cuesta menos. En primer lugar, hay que tener en cuenta la inversión en la máquina. Un torno CNC suele costar entre 1/3 y 1/2 del precio de una rectificadora cilíndrica. Se ahorra capital inmediatamente.
En segundo lugar, fíjese en la configuración. El rectificado requiere una calibración compleja. Hay que dar a la muela la forma perfecta y equilibrarla. A menudo se necesitan útiles específicos para cada pieza. El torneado en duro utiliza soportes estándar. Se cambia una herramienta, se carga el programa y listo. El cambio se realiza en minutos, no en horas.

En tercer lugar, el proceso se agiliza. El torneado en duro le permite "tornear en lugar de rectificar". Puede terminar el diámetro exterior, el interior, la cara y las ranuras en una sola sujeción. No es necesario trasladar la pieza a otra máquina. Esto reduce la mano de obra y los errores de manipulación.
Por último, piense en el medio ambiente. El torneado en duro suele ser un proceso en seco. No necesita costosos sistemas de refrigeración ni eliminación de lodos. Las virutas secas están limpias y son fáciles de reciclar. Esto hace que toda la operación sea más limpia y reduce significativamente sus facturas de servicios públicos en comparación con el proceso de rectificado, que consume mucha energía.

Característica	Giro brusco	Rectificado cilíndrico
Tiempo de preparación	Corto (minutos)	Largo (horas)
Coste de la máquina	Bajo (1/3 de Grinder)	Alta
Necesidades de refrigerante	Ninguno (corte en seco)	Imprescindible (Flood Coolant)
Tipo de residuo	Fichas limpias y reciclables	Lodos tóxicos de molienda

¿Cómo se comparan las capacidades de acabado superficial y tolerancia entre el torneado en duro y el rectificado?

Hay que alcanzar un número concreto en el plano. Si no se alcanza la tolerancia, la pieza es desechada. Debe conocer los límites absolutos de cada tipo de máquina.

El rectificado gana en precisión máxima, alcanzando tolerancias de IT4 y rugosidad por debajo de Ra 0,1µm. El torneado en duro alcanza IT5-IT6 y Ra 0,2-0,8µm, lo que es suficiente para la mayoría de las piezas de transmisión. El rectificado es la elección para acabados espejo, mientras que el torneado en duro se ajusta a las necesidades estándar de alta precisión.

Este suele ser el factor decisivo para nuestros clientes de gama alta. Rectificado cilíndrico exterior³ sigue siendo el rey de la precisión. Si su impresión requiere tolerancias dimensionales a nivel submicrónico (≤1μm) o grado IT4, debe rectificar. Si necesita un acabado "espejo" con una rugosidad (Ra) sistemáticamente inferior a 0,1μm, debe rectificar. La naturaleza abrasiva de la muela crea una textura aleatoria con rayas cruzadas que resulta increíblemente suave. El proceso es extremadamente estable y ofrece altos valores de Cpk en largas series de producción.

El torneado en duro ha mejorado mucho. Con una máquina rígida y herramientas PCBN de calidad, podemos alcanzar tolerancias IT5 o IT6. Podemos alcanzar una rugosidad superficial de Ra 0,2-0,8μm. Para 80% de piezas, como engranajes, ejes de transmisión o asientos de rodamientos, esto es suficiente. Sin embargo, el torneado deja una línea de avance microscópica en espiral en la pieza. Aunque los números parecen buenos, la textura es diferente.
Además, el torneado en duro puede inducir tensiones residuales de compresión en la superficie. De hecho, esto mejora la vida a fatiga de la pieza, lo cual es una ventaja oculta. Pero para obtener una redondez absoluta (dentro de 0,5 micras) y un acabado de espejo auténtico, el rectificado sigue siendo la única opción fiable.

¿Cómo determinar si la geometría de la pieza favorece el torneado o el rectificado?

La forma de la pieza suele tomar la decisión por usted. Algunas formas son imposibles de rectificar eficazmente, mientras que otras son imposibles de tornear sin provocar vibraciones.

Elija el torneado en duro para geometrías complejas con escalones, contornos y superficies cónicas que requieren mecanizado en una sola operación. Elija el rectificado para ejes largos y finos (alta relación longitud-diámetro) o piezas de paredes finas que se deforman con facilidad. El torneado se adapta mejor a los perfiles, mientras que el rectificado destaca en los cilindros rectos y estables.

Mire el dibujo de su pieza. La geometría le indica qué máquina comprar. Si la pieza es compleja, utilice el torneado en duro. ¿Tiene escalones, conos, ranuras, roscas o contornos esféricos? Un torno puede realizar todas estas características con una trayectoria de herramienta continua. Puede programar cualquier contorno que desee. Una muela abrasiva es ancha y plana. No puede entrar fácilmente en esquinas estrechas ni cortar curvas complejas sin una muela especial y cara. El torneado le ofrece la flexibilidad de mecanizar perfiles complejos y formas no circulares, como levas, de una sola vez.

Sin embargo, si la pieza es estructuralmente débil, utilice el rectificado. Piense en un eje largo y delgado o en un manguito de paredes finas. A esto lo llamamos elevada relación longitud/diámetro⁴. Si empuja una herramienta de torneado contra ella, la fuerza de corte doblará la pieza. La parte central del eje acabará siendo más gruesa que los extremos debido a la flexión. El rectificado ejerce muy poca presión de corte. No empuja la pieza. Rectifica siempre un cilindro recto y verdadero sin deformar las paredes finas. Si no puede girar la pieza con facilidad o tiene superficies que interfieren mucho, el rectificado puede ser su única opción física.

Conclusión

Elija el torneado en duro para obtener velocidad, ahorro ecológico y formas complejas en lotes pequeños. Opte por el rectificado para ejes largos, paredes finas y delicadas, y cuando necesite una precisión de espejo absoluta.

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