Cuando pasas frente a un fabricante de máquinas herramienta y ves a los técnicos raspar y rectificar a mano, no puedes evitar preguntarte: “¿Realmente pueden mejorar estas superficies mecanizadas mediante el raspado y la rectificación? (¿Pueden las personas ser más poderosas que las máquinas?)”
Si nos referimos únicamente a su apariencia, nuestra respuesta es “no”; no lo haremos más bello. Pero, ¿por qué debemos raspar? Por supuesto, existen razones; una de ellas es el factor humano: la finalidad de la máquina herramienta es fabricar otras máquinas herramienta, pero jamás podrá reproducir un producto más preciso que el original. Por ello, si queremos construir una máquina más precisa que la máquina original, debemos partir de un nuevo punto de partida, es decir, comenzar con esfuerzos humanos. En este caso, esos esfuerzos humanos se refieren al raspado manual.
El raspado y la rectificación no son operaciones realizadas “a mano desnuda” ni de manera improvisada. En realidad, constituyen un método de copia; reproducen casi a la perfección la matriz, que es una superficie plana de referencia y también se elabora a mano.
Aunque el raspado resulta laborioso, se trata de una habilidad —una tecnología de nivel artístico—; quizá sea más difícil formar a un maestro en raspado que a un maestro en talla de madera. En el mercado existen pocos libros sobre este tema, y aún menos materiales que expliquen “por qué el raspado es una disciplina tan especial”. Tal vez por ello el raspado se considere un arte.
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¿Por dónde empezar?
Si un fabricante decide rectificar con una rectificadora en lugar de raspar, la precisión del carril guía de su “máquina maestra” deberá ser superior a la de la nueva rectificadora.
Entonces, ¿de dónde proviene la precisión de la máquina?
Debe provenir de una máquina más precisa, o bien depender de otro método que pueda producir una superficie verdaderamente plana, o bien puede haber sido copiada de una superficie plana bien ejecutada.
Podemos emplear tres métodos para trazar círculos con el fin de ilustrar el proceso de generación de la superficie (aunque el círculo es una línea y no una superficie, puede citarse para explicar el concepto). Un artesano puede dibujar un círculo con un compás común; si utilizara un lápiz para trazar a lo largo de un orificio redondo en una plantilla de plástico, reproduciría todas las imperfecciones del orificio; y si traza el círculo a mano, la precisión del mismo dependerá de sus limitadas habilidades.
En teoría, una superficie plana puede obtenerse mediante la fricción alternada (pulido) entre tres superficies. Para simplificar, tomemos tres piedras, cada una con una superficie relativamente plana, como ejemplo. Si frotamos las tres superficies de forma alternada y en orden aleatorio, acabarán quedando cada vez más lisas. En cambio, si utilizamos solo dos piedras para frotar, obtendremos un par acoplado, uno cóncavo y otro convexo. En la práctica, además de emplear el raspado en lugar del pulido, se sigue también un orden claro de acoplamiento. El maestro raspador suele aplicar esta regla para elaborar el dispositivo de referencia (calibre recto o placa plana) que desea utilizar.
Al realizar el raspado, el operario aplica primero el revelador al dispositivo de referencia y luego lo coloca sobre la superficie de la pieza para deslizarlo, de modo que se exponga la zona que debe ser retirada. Si repite esta acción de manera continua, la superficie de la pieza se acercará cada vez más al dispositivo de referencia, pudiendo reproducir así las mismas características que presenta dicho dispositivo.
Las piezas fundidas que van a ser raspadas suelen mecanizarse hasta alcanzar un tamaño superior en varios milésimos respecto al dimensionado final; posteriormente, se someten a un tratamiento térmico para liberar las tensiones residuales y, finalmente, vuelven a pasar por un proceso de pulido antes del raspado. Aunque el raspado requiere mucho tiempo y elevados costos laborales, puede sustituir procesos de fabricación que demandan una inversión considerable en equipos. Si no se desea recurrir al raspado como alternativa, la pieza deberá ser rectificada con máquinas de alta precisión y costosas.
Además del elevado costo de los equipos necesarios en las etapas finales del proceso de acabado, existe otro factor a considerar: durante el mecanizado de piezas, especialmente de grandes fundiciones, es frecuente tener que aplicar ciertas presiones de sujeción debidas a la gravedad. Cuando la precisión alcanza niveles de algunos milésimos, dicha fuerza de sujeción suele provocar deformaciones en la pieza, comprometiendo su exactitud una vez liberada la carga; asimismo, el calor generado durante el procesamiento también puede ocasionar distorsiones en la pieza.
Esta es una de las muchas ventajas del raspado: no existe ninguna fuerza de sujeción y el calor generado durante el proceso es prácticamente nulo. Las piezas de gran tamaño se apoyan en tres puntos, garantizando que no se deformen bajo su propio peso.
Cuando la pista de deslizamiento de una máquina herramienta se desgasta, puede corregirse mediante un nuevo raspado, lo cual constituye una gran ventaja frente a la opción de desechar la máquina o enviarla a fábrica para su desmontaje y reacondicionamiento.
Cuando la pista de una máquina herramienta requiere un nuevo raspado, este trabajo puede ser realizado por el personal de mantenimiento de la propia fábrica; además, es posible contratar a especialistas locales para llevarlo a cabo.
En algunos casos, tanto el raspado manual como el raspado eléctrico pueden emplearse para lograr la precisión geométrica requerida. Si las guías de un conjunto de mesas de trabajo y de los carros han sido raspadas y la precisión ya cumple con los requisitos, pero se detecta que el paralelismo entre la mesa de trabajo y el husillo no está conforme (lo cual demanda un esfuerzo considerable para corregirlo), ¿puede imaginarse cuánta tecnología sería necesaria para eliminar la cantidad adecuada de metal en el lugar preciso utilizando únicamente una máquina de raspado, sin perder la planicidad ni corregir correctamente el error de alineación?
Por supuesto, este no es el propósito del rectificado, ni debería emplearse como método para corregir grandes errores de alineación. Sin embargo, un maestro experto en rectificado puede realizar este tipo de corrección en un tiempo sorprendentemente breve. Aunque este método requiere una técnica especializada, resulta más económico que procesar un gran número de piezas con una precisión extremadamente alta o diseñar soluciones fiables o ajustables para prevenir los errores de alineación.
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Mejora de la lubricación
La experiencia práctica ha demostrado que el rectificado del riel puede reducir la fricción gracias a una lubricación de mejor calidad, aunque no existe consenso sobre el motivo. La opinión general sostiene que al rectificar los puntos bajos (o, más específicamente, las cavidades talladas y los depósitos de aceite destinados principalmente a la lubricación), se crean numerosos pequeños reservorios de aceite, que luego son raspados por los muchos puntos altos circundantes.
Otra afirmación lógica es que permite mantener una película de aceite de manera continua, de modo que las piezas móviles floten sobre dicha película, lo cual constituye el objetivo de toda lubricación. La razón principal de esto es que estos depósitos irregulares de aceite generan numerosas cavidades llenas de aceite, dificultando su escape. La condición ideal para la lubricación consiste en mantener una película de aceite entre dos superficies lisas; sin embargo, en este caso es necesario abordar el problema de evitar que el aceite se salga, o bien reabastecerlo lo antes posible. (Ya sea que exista o no una espátula en la superficie del riel, normalmente se construyen canales de aceite para facilitar su distribución.)
Esta afirmación podría llevar a cuestionar el efecto del área de contacto. El raspado reduce el área de contacto, pero genera una distribución uniforme, y esa distribución es clave. Cuanto más planas sean las dos superficies en contacto, más uniforme será la distribución de las zonas de contacto. Sin embargo, existe un principio mecánico según el cual “la fricción es independiente del área”, lo que significa que, ya sea un área de contacto de 10 o de 100 pulgadas cuadradas, se requiere la misma fuerza para mover la mesa de trabajo. (El desgaste, en cambio, es otra cuestión: cuanto menor sea el área bajo la misma carga, más rápido se producirá el desgaste.)
Lo que quiero señalar es que lo que perseguimos es un mejor efecto lubricante, no una mayor o menor superficie de contacto. Si el efecto lubricante es perfecto, la superficie del riel nunca se desgastará. Si una mesa de trabajo resulta difícil de mover debido al desgaste, ello podría estar relacionado con la lubricación más que con la superficie de contacto.
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¿Cómo se realiza el raspado?
Antes de identificar los puntos altos que deben ser raspados, primero se aplica el revelador sobre la plantilla estándar (una placa plana o una plantilla de calibre recto cuando se va a raspar el riel en V), y luego se frota dicha plantilla recubierta con revelador sobre la superficie del riel a raspar; el revelador se transferirá a los puntos altos de la superficie, tras lo cual se utiliza una herramienta especial de raspado para eliminar esos puntos. Este procedimiento debe repetirse hasta lograr una transferencia uniforme sobre toda la superficie del riel.
Por supuesto, un maestro raspador debe dominar todo tipo de técnicas. Aquí comentaré dos de ellas.
Antes de realizar la evaluación de color, solemos utilizar una lima roma para frotar suavemente la superficie de la pieza y eliminar las rebabas.
Limpie la superficie con un cepillo o con la mano, no con un trapo. Si se usa tela para limpiar, las finas fibras que deja la tela pueden provocar marcas engañosas en la siguiente evaluación de color de los puntos altos.
El propio Maestro Raspador verificará su trabajo comparando el dispositivo estándar con la superficie de la vía. El inspector solo necesita indicarle al Maestro Raspador cuándo puede detener el trabajo, por lo que no tiene que preocuparse por el proceso de raspado. (El Maestro Raspador puede responsabilizarse de la calidad de su propio trabajo)
En el pasado, todos contábamos con un conjunto de normas que establecían cuántos puntos altos debía tener cada pulgada cuadrada y qué porcentaje del área total debía presentar dichos puntos; sin embargo, descubrimos que resulta prácticamente imposible comprobar la superficie de contacto, por lo que ahora corresponde al maestro raspador determinar el número de puntos por pulgada cuadrada. En resumen, el maestro raspador suele esforzarse por alcanzar la norma de entre 20 y 30 puntos por pulgada cuadrada.
En el proceso actual de raspado, algunas operaciones de nivelación emplean máquinas eléctricas de raspado, que también son raspados manuales, pero permiten eliminar parte del trabajo más arduo, haciendo que las tareas de raspado resulten menos cansadas. No obstante, cuando se realiza un montaje de precisión, la sensación que produce el raspado manual sigue siendo insustituible.
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Patrón rayado
Existen muchos tipos de patrones. Aquí presentamos varios patrones comunes, como el patrón en arco, el patrón cuadrado, el patrón ondulado y el patrón en abanico. El patrón en arco incluye principalmente el patrón lunar y el patrón de golondrina.
1. Patrón en arco y método de raspado
En primer lugar, utilice el lado izquierdo del filo de la cuchilla para dejar caer la hoja y luego raspe en diagonal de izquierda a derecha (como se muestra en la figura a a continuación). Al mismo tiempo, gire la muñeca de la mano izquierda para que la cuchilla describa un movimiento en arco de izquierda a derecha (como se muestra en la figura b a continuación), de modo que el raspado del filo pase de izquierda a derecha. La longitud longitudinal de la marca dejada por la cuchilla suele ser de aproximadamente 10 mm. Todo el proceso de raspado se realiza de manera instantánea, lo que permite obtener diversos patrones en arco. Asimismo, la cuchilla también puede rasparse en sentido oblicuo de derecha a izquierda. Mientras presiona con firmeza con la muñeca izquierda, gire la muñeca derecha para que la cuchilla describa un movimiento en arco de derecha a izquierda, haciendo que el raspado pase de derecha a izquierda.
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Método básico de raspado del patrón en arco
Puntos principales del raspado de patrones en arco: debido a las distintas condiciones de raspado y métodos de operación, la forma, el tamaño y el ángulo incluido del patrón en arco obtenido presentan variaciones considerables. En primer lugar, es importante seleccionar el raspador adecuado, ya que el ancho y el espesor de la hoja, el radio del arco de la hoja y el tamaño del ángulo de cuña influyen en la forma del patrón en arco; en segundo lugar, es necesario controlar el rango de torsión de la muñeca y la longitud de la carrera al empujar y raspar; en tercer lugar, aprovechar el efecto elástico del cabezal del cortador. En términos generales, cuanto mayor sea la torsión de la muñeca y más corta la carrera de empuje y raspado, menor será el ángulo incluido y la forma del patrón en arco obtenido, como se muestra en la figura c anterior.
(1) Patrón lunar y método de raspado
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Antes de proceder al raspado, trazar con lápiz un cuadrado sobre la superficie de la pieza, dejando una cierta distancia entre sus lados.
Al realizar el raspado, se utiliza un raspador fino con hoja curva. La línea central del plano de la hoja forma un ángulo de 45° con la línea central longitudinal de la superficie de la pieza, y el raspado se lleva a cabo desde el frente hacia la parte posterior de la pieza.
(2) Patrón de golondrina y método de raspado
El patrón en forma de golondrina se muestra en la figura siguiente. Antes de comenzar el raspado, trazar con lápiz un cuadrado sobre la superficie de la pieza, dejando una cierta distancia entre sus lados. Al realizar el raspado, se emplea un raspador fino con hoja curva. La línea central del plano de la hoja forma un ángulo de 45° con la línea central longitudinal de la superficie de la pieza, y el raspado se efectúa desde el frente hacia la parte posterior de la pieza. Los métodos habituales de raspado son:
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En primer lugar, se raspa un patrón curvo con el primer raspador; a continuación, se raspa un segundo patrón curvo ligeramente por debajo del primero, de modo que se obtenga un diseño similar al de una golondrina, tal como se ilustra en la figura b anterior.
2. Patrón cuadrado y método de raspado
El patrón cuadrado se muestra en la figura siguiente. Antes de iniciar el raspado, trazar con lápiz un cuadrado sobre la superficie de la pieza, dejando una cierta distancia entre sus lados. Durante el raspado, la línea central del plano del cuerpo de la herramienta forma un ángulo de 45° con la línea central longitudinal de la superficie de la pieza, y el raspado se realiza desde el frente hacia la parte posterior de la pieza. El método básico consiste en utilizar un raspador estrecho con borde recto (o con borde curvo de gran radio) para realizar raspados cortos mediante empuje. Tras raspar el primer cuadrado, se debe dejar un espacio equivalente a la dimensión de un cuadrado antes de proceder al raspado del segundo cuadrado.
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3. Patrón ondulado y método de raspado
El patrón ondulado se muestra en la figura a. Antes de raspar, traza con un lápiz un cuadrado de determinada dimensión sobre la superficie de la pieza de trabajo. Al raspar, la línea central del plano del cuerpo de la herramienta debe estar paralela a la línea central longitudinal de la superficie de la pieza, y el raspado se realiza desde la parte posterior hacia la parte frontal de la pieza. El método básico de raspado consiste en utilizar el raspador dentado para realizar el raspado; seleccionar la posición del cortador (generalmente en la intersección) y, una vez que el cortador se ha desplazado, moverlo en diagonal hacia la izquierda. Cuando el cortador alcanza cierta longitud (normalmente hasta la intersección), se desplaza en diagonal hacia la derecha y luego se levanta el cortador, como se ilustra en la figura b a continuación.
siete
4. Patrón de ventilador y método de raspado
El patrón en forma de abanico se muestra en la figura a. Antes de raspar, dibuja con un lápiz un cuadrado y una línea angular de determinada distancia sobre la superficie de la pieza de trabajo. Para raspar el patrón en forma de abanico se debe emplear el raspador de gancho (como se muestra en la figura b a continuación). El extremo derecho de la hoja debe estar afilado, el extremo izquierdo ligeramente romo y la línea del filo recta. El método básico de raspado es:
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Selecciona la posición de caída de la herramienta (generalmente en el punto de intersección), sostén la mano izquierda a 50 mm del cabezal del cortador, presiónalo hacia la izquierda, toma el extremo izquierdo de la hoja como centro del círculo y gira la mano derecha en sentido horario. Los ángulos de rotación suelen ser de 90° y 135°. El patrón en forma de abanico correcto se muestra en la figura c anterior. Debido a una aplicación inadecuada de la fuerza, es fácil raspar ambos extremos simultáneamente, lo que produce el patrón mostrado en la figura d anterior. De este modo, las marcas del patrón obtenidas resultarán demasiado poco profundas y corresponderán a un patrón incorrecto.