La mecanització per abrasió o rectificació és un procés de mecanització basat en la remoció de ferritja, és a dir, és un procés amb arrencada de ferritja per abrasió de les superfícies, fent ús d'un gra abrasiu com a ferramenta de tall. És molt usat quan els requisits d'acabat superficial i exactitud dimensional són molt exigents, puix que el procés permet d'eliminar quantitats menudes de material, fins i tot micres. A més també s'utilitza quan el material a rectificar és massa dur o fràgil, perquè és impossible l'ús d'altres processos o d'altres ferramentes que no siguen aquelles utilitzades per aquesta mecanització com ara les moles.
Les principals diferències amb altres mecanitzacions, així com les diferències de les accions del gra amb les ferramentes de punta, són les següents: Les ferramentes s'anomenen moles que disposen d'un nombre indefinit d'arestes, formades pels nombrosos grans abrasius units per mitjà d'un lligant, aglutinant o aglomerant. Els grans individuals són irregulars i la distància entre ells és aleatòria. En conseqüència els punts de tall també ho són. La seva distància radial és variant. És un procés no estacionari, aleshores els angles del pla de cisallament varien en tot el tall, però sempre són angles menuts. L'angle mitjà d'atac dels grans és molt negatiu de l'ordre de -60 graus o inclús menors. En conseqüència la formació de la ferritja té característiques diferents de la formació d'aquesta en altres processos. La ferritja sofreix una deformació major que en els processos de tall. Els angles petits fan que la component normal de la força de tall siga major que la component del moviment, fent que les forces de repulsió de la peça siguen elevades. La mida de la ferritja lliurada pel procés és molt menuda, en termes de micres. Les velocitats de tall són molt elevades, normalment de 1.800 m/min però poden aplegar a 4.000 m/min. L'energia consumida en aquest procés és molt elevada, transformant-se en calor en les superfícies de contacte de la peça i de la ferramenta. Aproximadament 85% en la peça, 5% en la ferritja, 10% en la ferramenta. El principal problema en aquest tipus de mecanització és la calor adquirida per la peça, puix que es poden produir cremades, esquerdes superficials, tensions superficials, revinguts en la superfície i altres efectes. Açò fa necessari l'ús de fluids per tal de refrigerar més que per lubricar.
Paràmetres bàsics del procés En el rectificat existeixen quatre paràmetres bàsics que tenen influencia en el procés. Aquestos paràmetres són: La velocitat perifèrica, profunditat de passada i avanç de la mola i les característiques pròpies de l'eina de tall, que influeixen de la següent manera. Velocitat perifèrica de la mola. Aquest paràmetre es relaciona amb el grau d'eliminació de material, a més velocitat major eliminació, i al contrari, quan menor velocitat menys material s'elimina. Per altra banda, aquesta velocitat també pot originar problemes que estan relacionats amb la temperatura, com són deformacions plàstiques, esforços residuals, formació de capes de martensita, etc. Aquestos problemes es poden evitar utilitzant fluids per lubricar la zona que estem treballant. Profunditat de passada i velocitat d'avanç de la mola. Aquests paràmetres estan relacionats amb la qualitat dimensional i la qualitat superficial que volem aconseguir en el rectificat. Aconseguirem més precisió i un acabat més fi quan més xicotets siguen aquestos paràmetres. Per contra, a major profunditat i velocitat, menys precisió dimensional i major rugositat superficial. Característiques de la mola. Aquest paràmetre té a veure amb la forma de la mola, el seu grau, els aglutinants que uneixen els grans, etc. És a dir: amb les qualitats que té la mateixa mola amb la qual treballem.
Eines de rectificar (moles) miniatura|Mola abrasiva. miniatura|Esquema de com les partícules abrasives de la mola, arranquen la ferritja. Les moles són les eineses de tall utilitzades per a realitzar el rectificat, tenen característiques que afectaran a l'hora de treballar la peça. Estan constituïdes pel gra abrasiu i l'aglutinant que uneix aquests grans. Cada un d'aquests components ha de complir unes característiques que ens asseguren un bon funcionament de l'eina i, per tant, un bon resultat en l'operació de rectificat.
Quant a les característiques que ha de tindre el gra abrasiu es poden destacar: la duresa, que permet treballar materials durs, la tenacitat, la qual evita que es trenquen els grans pels colps, a més d'altres característiques com són la resistència al desgast per fricció, ja que el fregament arrodoneix els grans i, per tant, es perd qualitat en el tall i la uniformitat en grandària, per poder obtenir un bon acabat superficial. Totes aquestes propietats estan relacionades amb un altre paràmetre que s'anomena friabilitat, que és la facilitat en la que es trenquen els grans abrasius. Aquesta propietat determina la característica d'esmolar-se a si mateixa que tenen les moles i que permet no perdre la capacitat abrasiva de la mola en el procés.
Per altra banda, quan classifiquem les moles segons la grandària del gra, en realitat estem parlant del nombre dels grans que hi ha en funció de la malla, quan menor és la mida del gra, major és el nombre de grans. Per tant, la granulometria de l'abrasiu es mesura mitjançant el nombre de fils per polzada que té la malla que s'usa per a separar els grans, obtenint així una classificació en la qual com menor és el nombre de classificació major és el grossor, per exemple de 8-16 el gra és molt gros, 100 és fi, 240-600 és superfí.
Els tipus d'abrasius més utilitzats són: òxid d'alumini (Al₂O₃), també anomenat Alundum o Corindó, el carbur de silici (CSi) o Carborúndum, nitrur de bor cúbic (NB) i el diamant natural o sintètic.
Si parlem del lligant o aglutinant, que uneix els grans abrasius, podem citar com a característiques principals que ha de tindre perquè l'eina treballe en bones condicions, les següents: La primera característica és que ha de tindre una bona tenacitat, la segona una bona resistència al calor i també ha de ser resistent als fluids lubricants que s'usen en el tall, ja que si no és resistent a l'atac dels fluids podria produir la ruptura de la pedra. Altra característica, molt important, és la capacitat de retenir el gra abrasiu front als esforços de tall i la força centrifuga. Aquesta capacitat és la que anomenem grau de la mola, per tant, si una mola té un grau menut la mola es desgasta o s'esmicola ràpidament. Aquesta propietat també es relaciona amb la capacitat de la mola d'esmolar-se a si mateixa, ja que al desprendre's els grans més exteriors apareixen els interiors que estan per sota dels que desapareixen. Per altra banda si el grau és alt, la pedra pot mantenir la forma durant més temps però cal tindre en compte que al no desprendre's els grans, aquestos perdrien la capacitat de tall, a més que podrien produir un embotiment de la superfície i hauríem d'esmolar la pedra periòdicament. Generalment s'usen les moles de grau baix en: materials molt durs, en superfícies amb un ampli contacte entre material i pedra, i quan les velocitats de la peça són baixes i per contra quan les velocitats de la mola són elevades. Les pedres d'un grau alt s'usen en cas contrari al de les pedres de grau menut.
Els tipus d'aglomerants amb més ús són: l'aglomerat vitrificat o ceràmic, que constitueix moles poroses, homogènies, rígides i amb una bona resistència als fluids lubricants.Resinoides o pedres orgàniques, que tenen major flexibilitat que les ceràmiques. Lhule que és l'aglomerant més elàstic. També s'usen els aglomerants metàl·lics, la seva adhesió es realitza a alta pressió i temperatura. Altres tipus d'aquests són els aglomerants amb base de silicats, base de goma, base de laca i amb base de resina sintètica.Quant a l'estructura de la mola és important parlar de la disposició i densitat de grans en el lligant de les pedres abrasives i també de la porositat. Si els grans estan molt junts l'estructura és tancada o densa, per contra si estan molt separats l'estructura és oberta. La porositat és important, ja que aquesta permet el lliurament de la ferritja que es forma en el rectificat, també permet una millor circulació dels lubricants i una major velocitat de rotació. Per contra, si la porositat és alta hi ha pocs grans i, per tant, pocs punts de tall, el que fa que el temps de tall siga més alt i, per tant, la productivitat baixa.
Forces de la rectificació Serveixen per determinar flexions que poden aparèixer en les peces i les màquines de rectificat, a més per saber la potència requerida durant el procés i per al disseny de les rectificadores. Aquestes forces provoquen distorsions dimensionals i són crítiques en el rectificat de precisió. Si es suposa la força del gra proporcional a l'àrea transversal de la ferritja sense deformació, es pot demostrar que la força del gra (força tangencial de la pedra) són proporcionals a les variables del procés de la següent manera:
força de gra ∝
Aquesta força és més menuda que les forces de tall d'altres processos. És preferible una força menuda per evitar errades dimensionals i per evitar distorsions en la peça. Aleshores, podem calcular dos tipus de forces en aquest procés. La força de tall Ft, la qual és tangencial a la pedra, i la força d'espenta, Fn, que és normal a la superfície. Per al càlcul d'aquestes forces és necessari parlar també de l'energia dissipada i de l'específica en el procés, i nomenar altres paràmetres com són la rapidesa de remoció de materials, la potència i la potència consumida.
L'energia dissipada per produir la ferritja és la suma de les energies necessàries per formar la ferritja, el ratllat (solcs de material) i per la fricció entre les superfícies de l'eina i la superfície de la peça. Per altra banda l'energia específica és l'energia per unitat de volum de material eliminat en el rectificat.
Els altres paràmetres a anomenar són: Rapidesa de remoció de material
La potència consumida
Potència on
Refrigerants Com en comentat en apartats anteriors, l'efecte de la temperatura és considerable. Per això cal fer ús de refrigerants. A més, aquests també serveixen per a ajudar a l'eliminació de la ferritja produïda durant el procés.
Els fluids més comuns emprats per a tal fi són químics solubles a l'aigua, olis sintètics i olis derivats del petroli. És important que el fluid refrigerant s'apliqui directament a la zona de remoció de la ferritja, per tal d'evitar que aquest es surti fora de la peça per la ràpida rotació de la mola.
La composició d'aquests fluids refrigerant dependran del material que estem treballam, com veiem a continuació:
Material a treballar Tipus de refrigerant Alumini Oli de baixa potència Llautó Oli de baixa potència Ferro colat Oli emulsiu resistent, oli químic de poca potència, oli sintètic Acer dolç Oli resistent, soluble en aigua Acer inoxidable Oli emulsiu resistent, oli químic resistent, oli sintètic Plàstics Oli soluble en aigua, oli emulsiu sec, resistent, oli químic sec, de poca potència, oli sintètic
Factors clau del procés de rectificat Temperatura La temperatura afecta en el procés, ja que apareixen dilatacions i contraccions tèrmiques. Aquestes, afecten negativament a les propietats físiques de les superfícies i poden causar esforços residuals en la peça. També afecta en el control de l'exactitud dimensional, ja que el calor que es genera entra en part a la peça i aquest fet expandeix la zona treballada. L'augment de temperatura es relaciona de la següent manera amb les diferents variables del procés:
Augment de la temperatura ∝