Por qué el raspado es esencial para el rendimiento de las máquinas herramienta de precisión

Al observar a los técnicos raspando a mano en un fabricante de máquinas herramienta, uno podría preguntarse: “¿Puede esta técnica realmente mejorar las superficies producidas por las máquinas? ¿Es la habilidad humana superior a la de las máquinas?

Si la atención se centra únicamente en la estética, la respuesta es “no”. El raspado no mejora el atractivo visual, pero existen razones de peso para su uso continuo. Un factor clave es el elemento humano: si bien las máquinas herramienta están diseñadas para crear otras herramientas, no pueden producir un producto que supere la precisión del original. Para lograr una máquina con mayor precisión que su predecesora, debemos establecer una nueva línea de base, que requiere intervención humana, específicamente, raspado manual.

El scraping no es un proceso aleatorio o no estructurado; más bien, es un método de replicación precisa que refleja fielmente la pieza de trabajo original, que sirve como plano de referencia estándar, también elaborado a mano.

A pesar de su naturaleza exigente, el scraping es una práctica especializada (similar a una forma de arte). Entrenar a un maestro raspador puede ser más desafiante que entrenar a un maestro tallador de madera. Los recursos que discuten este tema son escasos, particularmente en lo que respecta a la lógica detrás del scraping, lo que puede contribuir a su percepción como una forma de arte.

Por donde empezar

Si un fabricante opta por utilizar una amoladora para eliminar material en lugar de raspar, los rieles guía de la amoladora "maestra" deben exhibir mayor precisión que los de la nueva amoladora.

Entonces, ¿qué sustenta la precisión de la máquina inicial?

Esta precisión puede provenir de una máquina más avanzada, depender de un método alternativo capaz de producir una superficie verdaderamente plana o derivarse de una superficie plana existente y bien elaborada.

Para ilustrar el proceso de generación de superficies, podemos considerar tres métodos para dibujar círculos (aunque técnicamente los círculos son líneas, sirven para aclarar el concepto). Un artesano experto puede crear un círculo perfecto utilizando un compás estándar. Por el contrario, si traza con un lápiz un agujero redondo en una plantilla de plástico, replicará todas las imperfecciones de ese agujero. Si intenta dibujar el círculo a mano alzada, la precisión resultante estará limitada por su propio nivel de habilidad.

En teoría, se puede conseguir una superficie perfectamente plana solapando tres superficies alternativamente. A modo de ilustración, consideremos tres rocas, cada una de las cuales posee una superficie relativamente plana. Frotando estas superficies entre sí en una secuencia aleatoria, las aplanarás progresivamente. Sin embargo, usar sólo dos rocas dará como resultado un par de acoplamiento cóncavo y convexo. En la práctica, el lapeado implica una secuencia de emparejamiento específica, que el experto en lapeado suele emplear para crear la plantilla estándar deseada, como una regla o una placa plana.

Durante el proceso de lapeado, el experto primero aplica un revelador de color a la plantilla estándar y luego lo desliza por la superficie de la pieza de trabajo para identificar las áreas que requieren raspado. Esta acción se repite, acercando gradualmente la superficie de la pieza a la de la plantilla estándar, logrando finalmente una réplica perfecta.

Antes del raspado, las piezas fundidas generalmente se fresan hasta unas pocas milésimas por encima del tamaño final, se someten a un tratamiento térmico para aliviar la tensión residual y luego se devuelven para su acabado. Si bien el raspado es un proceso que requiere mucho tiempo y mano de obra, puede servir como una alternativa rentable a los métodos que requieren maquinaria de alta precisión. Si no se utiliza raspado, la pieza de trabajo debe terminarse utilizando una máquina costosa y de alta precisión.

Además de los importantes costos de equipo asociados con el acabado de la etapa final, se debe considerar otro factor crítico: la necesidad de sujeción por gravedad durante el mecanizado de piezas, particularmente piezas fundidas de gran tamaño. Al mecanizar con tolerancias de unas pocas milésimas, la fuerza de sujeción puede provocar una distorsión de la pieza de trabajo, poniendo en peligro su precisión una vez que se libera la fuerza. Además, el calor generado durante el proceso de mecanizado puede contribuir aún más a esta distorsión.

Aquí es donde el raspado ofrece claras ventajas. A diferencia del mecanizado tradicional, el raspado no implica fuerzas de sujeción y el calor producido es mínimo. Las piezas de trabajo de gran tamaño se apoyan en tres puntos, lo que garantiza que permanezcan estables y libres de deformaciones debido a su propio peso.

Cuando la pista de raspado de una máquina herramienta se desgasta, se puede restaurar mediante un nuevo raspado, un beneficio significativo en comparación con las alternativas de desechar la máquina o enviarla de regreso a la fábrica para su desmontaje y reprocesamiento.

El personal de mantenimiento de la fábrica puede realizar el nuevo raspado, pero también es factible contratar especialistas locales para esta tarea.

En determinadas situaciones, se puede emplear raspado tanto manual como eléctrico para lograr la precisión geométrica deseada. Por ejemplo, si un conjunto de guías de mesa y silla se ha raspado y cumple con las especificaciones requeridas, pero se descubre que la mesa está desalineada con el husillo, corregir esta desalineación puede requerir mucha mano de obra. La habilidad necesaria para eliminar la cantidad adecuada de material en los lugares correctos usando solo un raspador, manteniendo al mismo tiempo la planitud y solucionando la desalineación, es considerable.

Si bien el raspado no pretende ser un método para corregir desalineaciones significativas, un raspador competente puede lograr este tipo de ajuste en un tiempo sorprendentemente corto. Este enfoque exige un alto nivel de habilidad, pero a menudo es más rentable que mecanizar numerosas piezas con tolerancias exigentes o implementar diseños complejos para mitigar la desalineación.

Lubricación mejorada

La experiencia ha demostrado que los rieles raspados mejoran la calidad de la lubricación, reduciendo así la fricción, aunque las razones subyacentes siguen siendo debatidas. Una teoría predominante sugiere que los puntos bajos raspados (específicamente, los hoyos creados) sirven como depósitos de lubricación, permitiendo que el aceite se acumule en las numerosas pequeñas bolsas formadas por los puntos altos circundantes.

Otra perspectiva postula que estas bolsas irregulares facilitan el mantenimiento de una película de aceite consistente, permitiendo que las piezas móviles se deslicen suavemente, que es el objetivo principal de la lubricación. Este fenómeno se produce porque las irregularidades crean un amplio espacio para retener el petróleo. Idealmente, la lubricación funciona mejor cuando existe una película de aceite continua entre dos superficies perfectamente lisas; sin embargo, esto plantea desafíos para evitar que el petróleo se escape o sea necesario un pronto reabastecimiento. Las superficies de los rieles, raspadas o no, generalmente incorporan ranuras de aceite para ayudar en la distribución del aceite.

Esta discusión plantea preguntas sobre la importancia del área de contacto. Si bien el raspado reduce el área de contacto general, promueve una distribución más uniforme, lo cual es crucial para una lubricación efectiva. Cuanto más suaves sean las superficies de contacto, más consistente será la distribución del contacto. Sin embargo, un principio fundamental de la mecánica establece que “la fricción es independiente del área”, lo que indica que la fuerza necesaria para mover la mesa permanece constante independientemente de si el área de contacto es de 10 o 100 pulgadas cuadradas. Es importante señalar que el desgaste es una consideración diferente; un área de contacto más pequeña bajo la misma carga experimentará un desgaste acelerado.

En última instancia, debemos centrarnos en lograr una lubricación óptima en lugar de simplemente ajustar el área de contacto. Si la lubricación es ideal, la superficie de la pista presentará un desgaste mínimo. Por lo tanto, si una mesa experimenta dificultades de movimiento debido al desgaste, es probable que esté relacionado con problemas de lubricación más que con el área de contacto en sí.

Como se hace el raspado

Antes de identificar los puntos altos que requieren raspado, comience aplicando un colorante a una plantilla estándar, como una placa plana o una plantilla de calibre recto diseñada para raspar pistas en V. A continuación, frote la plantilla estándar recubierta de color contra la superficie de la pista que desea raspar; esto transferirá el colorante a los puntos altos de la pista. Posteriormente, utilice una herramienta de raspado especializada para eliminar los puntos altos de color. Este proceso debe repetirse hasta que la superficie de la pista muestre una transferencia de color uniforme y consistente.

Un raspador experto debe dominar diversas técnicas. Aquí describiré dos métodos importantes.

En primer lugar, antes del proceso de coloración, es recomendable utilizar una lima sin filo para frotar suavemente elproductos CNCsuperficie, eliminando eficazmente cualquier rebaba.

En segundo lugar, al limpiar la superficie, utilice un cepillo o la mano en lugar de un trapo. Limpiar con un paño puede dejar fibras finas que pueden crear marcas engañosas durante la coloración posterior del punto alto.

El raspador evaluará su trabajo comparando la plantilla estándar con la superficie de la pista. La función del inspector es simplemente informar al raspador cuándo debe dejar de trabajar, permitiéndole concentrarse únicamente en el proceso de raspado y asumir la responsabilidad de la calidad de su producción.

Históricamente, mantuvimos estándares específicos con respecto al número de puntos altos por pulgada cuadrada y el porcentaje del área total en contacto. Sin embargo, nos resultó casi imposible medir con precisión el área de contacto, por lo que ahora le corresponde al raspador determinar el número apropiado de puntos por pulgada cuadrada. Generalmente, el objetivo es alcanzar un estándar de 20 a 30 puntos por pulgada cuadrada.

En las prácticas de raspado contemporáneas, algunas operaciones de nivelación utilizan raspadores eléctricos que, si bien siguen siendo una forma de raspado manual, pueden aliviar parte del esfuerzo físico y hacer que el proceso sea menos agotador. Sin embargo, la respuesta táctil del raspado manual sigue siendo insustituible, especialmente durante las delicadas tareas de montaje.

Patrones de raspado

Hay una amplia variedad de patrones disponibles. Algunos de los más comunes incluyen patrones de arco, patrones cuadrados, patrones ondulados y patrones en forma de abanico. En particular, los patrones de arco principales son los diseños de la luna y la golondrina.

1. Patrones en forma de arco y métodos de raspado.

Comience usando el lado izquierdo de la hoja raspadora para raspar, luego proceda a raspar en diagonal de izquierda a derecha (como se ilustra en la Figura A a continuación). Simultáneamente, gire la muñeca izquierda para permitir que la hoja oscile de izquierda a derecha (como se muestra en la Figura B a continuación), facilitando una transición suave en el movimiento de raspado.

La longitud vertical de cada marca de cuchillo suele ser de unos 10 mm. Todo este proceso de raspado ocurre rápidamente, lo que permite la creación de varios patrones en forma de arco. Además, puede raspar en diagonal de derecha a izquierda aplicando presión con la muñeca izquierda y girando la muñeca derecha para mover la hoja de derecha a izquierda, asegurando una transición perfecta en la acción de raspado.

Método básico de raspado del patrón de arco

Consejos para raspar patrones de arco

Al raspar patrones de arco, es importante tener en cuenta que las variaciones en las condiciones y técnicas de raspado pueden afectar significativamente la forma, el tamaño y el ángulo de los patrones resultantes. Aquí hay algunas consideraciones clave:

1. Elija el raspador adecuado: El ancho, el grosor, el radio del arco de la hoja y el ángulo de cuña del cabezal raspador influyen en la forma del patrón del arco. Seleccionar un raspador apropiado es crucial.

2. Controlar el movimiento de la muñeca: Dominar la amplitud de la torsión de la muñeca y la longitud del movimiento de raspado es esencial para lograr los resultados deseados.

3. Utilice la elasticidad de la hoja: Generalmente, una mayor amplitud en el movimiento de la muñeca combinada con un trazo de raspado más corto producirá ángulos y formas más pequeños en los patrones de arco raspado, como se ilustra en la Figura C arriba.

Patrón lunar y técnica de raspado

Antes de comenzar el proceso de raspado, use un lápiz para marcar cuadrados con espacios específicos en la superficie de la pieza de trabajo. Al raspar, emplee un raspador fino con hoja de arco circular, colocando la línea central de la hoja en un ángulo de 45° con respecto a la línea central longitudinal de la pieza de trabajo. Raspe desde el frente hacia la parte posterior de la pieza de trabajo para lograr el patrón de luna deseado.

(2) Patrón de deglución y método de raspado El patrón de deglución se muestra en la siguiente figura. Antes de raspar, use un lápiz para dibujar cuadrados con un espacio determinado en la superficie de la pieza de trabajo. Al raspar, utilice un raspador fino con hoja de arco circular, con la línea central del plano de la hoja y la línea central longitudinal de la superficie de la pieza de trabajo en un ángulo de 45°, y raspe desde el frente hacia la parte posterior de la pieza de trabajo. Los métodos de raspado comunes se muestran en la siguiente figura.

Primero, raspe un patrón de arco con el primer cuchillo y luego raspe un segundo patrón de arco ligeramente por debajo del primer patrón de arco, de modo que se pueda raspar un patrón similar a una golondrina, como se muestra en la Figura b arriba.

2. Patrón cuadrado y método de raspado.

El patrón cuadrado se ilustra en la siguiente figura. Antes de raspar, use un lápiz para marcar cuadrados con espacios específicos en la superficie de la pieza de trabajo. Al raspar, coloque la línea central de la hoja en un ángulo de 45° con respecto a la línea central longitudinal de la pieza de trabajo y raspe de adelante hacia atrás.

La técnica de raspado fundamental implica el uso de un raspador estrecho con un borde recto o un borde de arco de gran radio para raspar con empuje de corto alcance. Después de completar el primer cuadrado, asegúrese de mantener una distancia cuadrada (esencialmente dejando una cuadrícula) antes de proceder a raspar el segundo cuadrado.

3. Patrón de ondas y método de raspado.

El patrón de onda se ilustra en la Figura A a continuación. Antes de comenzar el proceso de raspado, use un lápiz para marcar cuadrados con espacios específicos en la superficie de la pieza de trabajo. Al raspar, asegúrese de que la línea central de la hoja sea paralela a la línea central longitudinal de lamecanizado de piezasy raspe desde atrás hacia adelante.

La técnica de raspado fundamental consiste en utilizar un raspador con muescas. Seleccione una posición de caída adecuada para la hoja, generalmente en la intersección de los cuadrados marcados. Después de que la hoja caiga, muévete en diagonal hacia la izquierda. Una vez que alcance una longitud designada (generalmente en la intersección), deslícese en diagonal hacia la derecha y raspe hasta un punto específico antes de levantar la hoja, como se muestra en la Figura B a continuación.

4. Patrón en forma de abanico y método de raspado.

El patrón en forma de abanico se ilustra en la Figura A a continuación. Antes de raspar, use un lápiz para marcar cuadrados y líneas en ángulo con espacios específicos en la superficie de la pieza de trabajo. Para crear el patrón en forma de abanico, emplee un raspador con cabeza de gancho (como se muestra en la Figura B a continuación). El extremo derecho de la hoja debe estar afilado, mientras que el extremo izquierdo debe estar ligeramente desafilado, asegurándose de que el borde de la hoja permanezca recto. La técnica de raspado fundamental se demuestra en la siguiente figura.

Seleccione la posición adecuada para la hoja, normalmente en la intersección de las líneas marcadas. Sostenga el raspador con la mano izquierda aproximadamente a 50 mm de la punta de la hoja, aplicando una ligera presión hacia abajo hacia la izquierda. Con la mano derecha, gire la hoja en el sentido de las agujas del reloj alrededor del extremo izquierdo como punto de pivote. Los ángulos de rotación típicos son 90° y 135°. El patrón correcto en forma de abanico se ilustra en la Figura C arriba.

La aplicación inadecuada de fuerza puede resultar en raspar ambos extremos simultáneamente, lo que lleva al patrón que se muestra en la Figura D arriba. Los patrones creados de esta manera serán demasiado superficiales, lo que dará como resultado un diseño incorrecto.

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