UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA
ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL INGENIERÍA MECÁNICA
“RECTIFICADORA UNIVERSAL”
-CASTAÑEDA CHÁVEZ, Gabriel Omár-FERNANDEZ LOYOLA, Owhen Elías
-HUAMAN LOPEZ, Antoni Junior-SOLANO MOSCOSO, Bryan
NVO. CHIMBOTE - JULIO 2015
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ÍNDICE
Presentación………………………………………………………………………………….03
Introducción……………………………………………………………………………….….04
Objetivo……………………………………………………………………………………..…05
Justificación………………………………………………………………………………….05
Capítulo I: Nociones Básicas……………………………………………………………...06
I) Definición……………………………………………………………….07
II) Características………………………………………………………….07
III) Partes de una rectificadora universal……………………………….09
3.1. Bancada……………………………………………………….09
3.2. Mesa…………………………………………………………...09
3.3. Cabezal Portamuelas………………………………….........09
3.4. Motor de Rotación de la Muela……………………………10
3.5. Muela…………………………………………………………..10
3.6. Cabezal Portapiezas…………………………………………14
3.7. Motor de Rotación de la Pieza…………………………….14
3.8. Pieza…………………………………………………….……..15
Capitulo II: Funcionamiento y Recomendaciones…………………………………..….16
I) Funcionamiento.......................................................................17
II) Ajustes para obtener un buen rectificado………………………….17
III) Seguridad en operaciones de rectificado………………………....19
Conclusiones………………………………………………………………………………..20
Referencias Bibliográficas ………………………………………………………………….21
Anexos……………………………………………………………………………………..…22
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PRESENTACIÓN
La presente monografía se llevó a cabo con el motivo de dar a conocer el concepto,
características, estructura, funcionamiento y aplicaciones de la Rectificadora
Universal.
Este tipo de máquina herramienta es de suma importancia pues a lo largo de nuestra
vida universitaria y laboral, daremos uso y conocimiento acerca de la rectificación y de
esta máquina.
El estudio de esta estructura es también necesario en nuestro desarrollo académico
profesional ya que como futuros ingenieros mecánicos debemos conocer el
funcionamiento y la estructura interna de este tipo de máquinas como muchas otros,
porque serán de utilidad para acabados de piezas.
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INTRODUCCIÓN
Hoy en día el mercado demanda rectificadoras de gran precisión para poder realizar
diferentes operaciones de acabado con extrema calidad y bajos niveles de rugosidad,
en una única pasada y con alto grado de automatización.
En los últimos años, estas máquinas han evolucionado constantemente hacía el
aumento de la velocidad de rotación del husillo, lo que ha mejorado ostensiblemente
la capacidad de la máquina de obtener un excelente acabado superficial de la pieza.
Este proceso, que elimina, por abrasión, pequeños espesores de material para
obtener altos niveles de tolerancias medidos en centésimas y milésimas, los cuales no
sería posible obtener con otras máquinas por arranque de viruta, se aplica a
superficies planas así como también a cilíndricas, cónicas o curvas, las diversas
variedades de rectificado dependen de la combinación armónica de los movimientos
de la herramienta, de la naturaleza geométrica de las superficies a trabajar y de la
adaptación o uso de cabezales instalados en la máquina.
El proceso de RECTIFICADO utiliza una herramienta abrasiva (MUELA) y se lleva a
cabo en una máquina llamada RECTIFICADORA. Suele utilizarse en la etapa final de
fabricación, tras el torneado o fresado, para mejorar la tolerancia dimensional y el
acabado superficial del producto.
La rectificadora es una máquina herramienta, utilizada para conseguir mecanizados
de precisión tanto en dimensiones como acabados superficiales, a veces a una
operación de rectificado le siguen otras de pulido y lapeado.
Las piezas que se rectifican son principalmente de acero endurecido mediante
tratamiento térmico, utilizando para ellos discos abrasivos robustos llamadas muelas.
Las rectificadoras universales son las más versátiles que existen, puede rectificar todo
tipo de rectificados en diámetros exteriores de eje, como en agujeros si se utiliza el
cabezal adecuado. Su cabezal porta-muelas tiene un variador de velocidad para
adecuarlo a las características de la muela que se incorporará y al tipo de pieza que
rectifica.
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OBJETIVO
La presente monografía tiene como finalidad primordial el incorporar a nuestros
compañeros, los conocimientos básicos de la máquina herramienta
“Rectificadora Universal”
JUSTIFICACIÓN
Gracias a la investigación realizada, el siguiente trabajo se justifica porque:
- Tiene un fin positivo, el cual es informar.
- Tiene una sólida importancia en relación a nuestra profesión.
- Será de apoyo en las clases de práctica y en las bases de Mecánica, en el
entorno de talleres.
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CAPÍTULO I:
NOCIONES BÁSICAS
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I) DEFINICIÓN
- Es una máquina-herramienta donde el movimiento de corte, que es
circular, corresponde a la herramienta (muela abrasiva). La pieza, que
también está animada de un movimiento de rotación, posee el
movimiento de avance y se desplaza siguiendo una trayectoria que le
permite acabar piezas de revolución. Es una máquina-herramienta
indicada para eliminar, por abrasión, pequeños espesores de material en
aquellas piezas previamente mecanizadas en otras máquinas-
herramientas y que tienen unas características de dureza, dimensiones
o estado superficial, que no es posible terminar por arranque de viruta
con herramientas de corte.
- La Rectificadora Universal es una máquina de múltiples aplicaciones
capaz de afilar una gama muy amplia de herramientas en acero rápido,
herramientas con punta de carburo, cortador rotatorio de metales fresa
espiral, sierra para ranurar metales, cortadoras cilíndricas, fresa de disco
y de refrentar, cortadora involuta de engranajes, cortadora de hierros
angulares, cortadora convexo y cóncavo, fresa de espiga, cortadora de
ranuras, etc.
II) CARACTERÍSTICAS
Entre sus principales características podemos mencionar:
- Apropiado también para rectificar ángulos de escariadores y cortar el
frente por las estrías de machos.
- Con accesorios opcionales especiales se puede rectificar broca de
barrena, machos y rectificar en radio.
- Velocidad del husillo: 2800 rpm y está controlado por un conmutador
inversor.
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- Cabezal sobre una placa de base grabado que gira por 360o y puede
estar engrapado en cualquier posición.
- La columna de hierro fundido puede estar ajustado verticalmente y
engrapado en cualquier posición. El movimiento está controlado
precisamente por medio de un micrómetro.
- Mesa superior de trabajar tiene una ranura para fijar porta-herramienta,
etc. y también para localización precisa de centros sueltos. Está
graduado en ambos direcciones del Cero y gira por 180º.
- Travesero transverso controlado precisamente por rueda de mano fijado
con micrómetro.
2.1. Características generales
- Clase de rectificadora: Universal.
- Naturaleza del cabezal portamuela: Giratorio y desplazable.
- Naturaleza del cabezal portapiezas: Orientable.
2.2. Características de Capacidad
- Longitud máxima de pieza al rectificar en la máquina.
- Diámetro máximo de pieza al rectificar en la máquina.
- Dimensiones máximas de la muela.
2.3. Características de trabajo
- Potencia de los distintos motores.
- Gama de velocidades del eje portapiezas.
- Gama de velocidades del eje portamuela.
- Gama de velocidades de avances automáticos del cabezal. portamuela
por cada inversión de la pieza.
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- Giro máximo de la mesa en los dos sentidos.
- Giro máximo del cabezal portamuela en los dos sentidos.
III) PARTES DE UNA RECTIFICADORA UNIVERSAL
La rectificadora universal, como máquina-herramienta, se compone de las
siguientes partes:
3.1. Bancada
Es de fundición y robusta para proporcionarle rigidez, consta de dos
guías; una horizontal por la que se desliza el carro y la mesa giratoria
y a la que van acoplados el cabezal porta piezas y el cabezal
contrapunto. Otra es una guía transversal y perpendicular a la
horizontal sobre la que se desliza el cabezal portamuelas.
La bancada es el órgano que constituye la parte inferior del motor,
sirve de soporte para las piezas rotantes y como pared de contención
para el aceite lubricante. Debe tener la resistencia para soportar los
esfuerzos internos provenientes del sistema biela-manivela, la cupla
de reacción y en el caso de los motores navales, el empuje de la
hélice.
3.2. Mesa
Va colocada sobre el carro y puede girar (+ o -) 10° sobre un eje
vertical puedo ser oscilante o giratoria
3.3. Cabezal Portamuelas
Puede deslizarse sobre la guía transversal de la bancada, que está
detrás de la mesa, su eje principal es paralelo a las guías del carro y
va montado sobre dos cojinetes de fricción.
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3.4. Motor de rotación de la muela
Este motor será el encargado de hacer girar la muela de la máquina.
3.5. Muela
La muela de rectificar es una herramienta abrasiva utilizada para el
arranque de viruta dentro de las operaciones de mecanizado con
abrasivos. La operación que se realiza con las muelas es el
denominado rectificado en el que se elimina material por medio de
esta herramienta.
El proceso de rectificado se emplean en materiales de gran dureza
pudiendo eliminar cantidades muy pequeñas de material, lo que hace
posible que las medidas estén dentro de órdenes de 10-6 m y
alcanzan una rugosidad superficial muy pequeña. No obstante,
también se pueden utilizar en materiales blandos, pero adaptándose
en cada situación a las características pertinentes.
Debido a la dureza y dimensiones de material a eliminar, desaparece
la posibilidad de utilizar otro tipo de mecanizado convencional por
medio de una herramienta, por ello para trabajos de esta índole el uso
de las muelas es el único permisible, haciendo de este un proceso
muy determinado en el sector.
Propiedades:
• Tienen un número indefinido de aristas cortantes, formadas por
granos abrasivos, y cada uno de estos granos elimina una cantidad
muy pequeña del material. Estos granos están unidos por un
aglomerante.
• Los puntos de corte de la muela están situados de forma aleatoria
al tener imposibilidad de controlar la posición y forma de cada grano
de la muela.
• La velocidad de corte puede llegar a los 4000 m/min
• La energía consumida en este proceso es muy alta, siendo el 10%
de esta energía empleada la consumida por la muela. El 80% de la
energía es perdida en forma de calor.
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• La velocidad de arranque de material es muy bajas, del orden de
300mm3/min
Operaciones de mecanizado en las que se emplean muelas.
• Tronzado y ranurado: en mecanizado por abrasivos esta
operación obtiene acabados de alta calidad, difíciles de encontrar en
otros tipos de mecanizado. Para la realización de esta operación se
utilizan muelas delgadas con aglomerante orgánico.
• Afilado de herramientas: es de uso común realizar afilados con
este tipo de mecanizado, lo que se conoce popularmente como "lijar".
• Amolado: elevada cantidad de material eliminado, proceso manual
• Desbardado: mayor eliminación de material que el proceso
anterior, ya que en éste no se tiene en cuenta el resultado final.
• Rectificado: aumentar calidad superficial, dimensional y de forma.
• Procesos industriales de superacabado: mejores resultados que
en el caso anterior, obteniendo las mejores calidades posibles en
mecanizado, creando muy poca cantidad de viruta debido a su baja
eliminación de material.
3.5.1. Constitución
Una muela está constituida por el grano abrasivo y el
aglutinante.
a) ABRASIVO
El objetivo del abrasivo es la eliminación del material, siendo
su parámetro fundamental el tamaño de grano en cuanto al
tamaño de huella que va a quedar. A mayor tamaño de
grano, mayor velocidad de arranque de material pero peor
rugosidad y acabado superficial. Por esta razón se suelen
utilizar muelas de grano basto para operaciones de desbaste
y muelas de grano fino, con mucho menor rendimiento
volumétrico, para operaciones de acabado.
Las características ideales del grano abrasivo son:
• Que todos los granos tengan el mismo tamaño, ya que
esto afecta al acabado superficial final.
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• Que sean tenaces.
• Que sean duros, para poderlos emplear en materiales
duros.
• Que sean granos resistentes al desgaste.
Los tipos de abrasivos más empleados son:
• Alundum o Corindón (Al2O3)
• Diamante natural o sinterizado
• Borazón (NB)
• Carborundum (CSi)
De menor a mayor dureza, estarían ordenados de la
siguiente manera:
Alundum o Corindón (2100 kp/mm²) – Carborundum (2400
kp/mm²) – Borazón (4700 kp/mm²) – Diamante sinterizado
(7000 kp/mm²) (superabrasivo)
Según su dureza se usa para materiales tales como aceros
o hierros (los más blandos) hasta el afilado de metales duros
y aceros de matricería (los más duros).
b) AGLUTINANTE
El aglutinante, como su nombre indica, es el encargado de
hacer permanecer unidos a los granos de abrasivo durante
las operaciones de rectificado. La principal característica de
los aglutinantes es su capacidad de conservar el abrasivo
ante los esfuerzos de corte y fuerzas centrifugas.
Las características ideales del aglutinante son:
• Que sean resistentes al ataque de los fluidos de corte.
• Que sean resistentes al calor.
• Que sean tenaces.
Los tipos de aglutinante más utilizados son:
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• Cerámico: son los más empleados en la industria. No se
ven afectados por el ambiente pero son frágiles. Son
mezclas de feldespatos, arcillas y cuarzo tratados entre 1300
y 2000ºC. La velocidad máxima periférica que admiten sin
perder el abrasivo es 30m/s.
• Aglomerantes orgánicos y resionides: poseen mayor
flexibilidad y tenacidad que los anteriores. Son cauchos,
bakelitas, gomas o lacas. La velocidad máxima periférica
que admiten sin perder el abrasivo es 80m/s.
• Metálicos: formados por discos de algún material en cuya
superficie se pone una capa de material más blando
(típicamente Aluminio) donde se encuentra disperso un
superabrasivo. La velocidad máxima periférica que admiten
sin perder el abrasivo es 250m/s.
• Minerales: son los más baratos pero presentan problemas
al ser hidroscópicos por lo que no se utilizan en la industria.
Si el grado de la muela es bajo, esto quiere decir que los granos se
desprenden fácilmente y se desgasta rápidamente, pero a su vez,
esto general que aparezcan granos nuevos, lo que se le llama auto-
afilado. Por otro lado, el grado de la muela es alto, los granos están
fuertemente sujetos y tiene una larga vida útil, pero a su vez, estos
granos se desgastan y pierden su capacidad de corte, lo que implica
que tocará afilar y limpiar la muela, lo que se llama reavivar la muela.
Las muelas de bajo grado se suelen emplear para:
• Velocidades de muela altas.
• Velocidades de la pieza bajas.
• Superficies de contacto entre material y muela amplias.
• Materiales muy duros.
En cambio, las muelas de alto grado se suelen emplear para:
• Velocidades de muela bajas.
• Velocidades de la pieza altas.
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• Superficies de contacto entre el material y muela pequeñas.
• Materiales blandos.
3.6. Cabezal Porta Piezas
Tiene un plato de garras giratorio para sujeción de las piezas. El
movimiento lo proporciona un motor. Mediante sistemas de
engranajes puede disponerse de diversos números de revoluciones.
El cabezal está fijado sobre el lado izquierdo de la bancada. El
huesillo del cabezal, un eje cilindro y hueco soporta por cojinetes,
proporciona el impulso atreves de los engranes desde el motor a los
dispositivos de sujeción de la pieza de trabajo. Puede ajustarse un
centro vivo, un plato o un mandril al extremo del husillo, para sujetar y
dirigir la pieza de trabajo. El centro vivo tiene una punta de 60° que
proporciona el apoyo para que el trabajo gire entre centros.
Los husillos del cabezal pueden ser propulsados ya sea por una
banda con polea escalonada, o por engranes de transmisión en el
cabezal. Los tornos con propulsión por polea escalonada se conocen
como torno de banda; el torno propulsado por engranes se conoce
generalmente como torno de cabezal de engranes. Algunos tornos
para servicio ligero y medio están equipados con propulsión de
velocidad variable. En este tipo de propulsión, la velocidad puede
cambiarse mientras el huesillo del cabezal está girando. Sin embargo,
cuando el torno cambia en el intervalo de alta a baja velocidad o
viceversa, el huesillo del torno debe detenerse antes que se haga el
cambio fe velocidad. La palanca de avance en reversa, montada
sobre el cabezal, invierte la rotación de la varilla de avance y tornillo
3.7. Motor de rotación de la pieza
En interés de la precisión del trabajo se debe probar si la
pieza rota exactamente. Para ello se conecta el movimiento
de avance rotatorio. Un reloj de medición muestra el error de
rotación
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3.8. Pieza
Es la material a rectificar, su rectificado es por abrasión lo cual hace
que se elimine espesores de material para obtener altos niveles de
tolerancia.
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CAPÍTULO II:
FUNCIONAMIENTO Y
RECOMENDACIONES DE USO
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I) FUNCIONAMIENTO
Se trata de las máquinas que ofrecen mayor capacidad de trabajo, ya que
mecanizan cuerpos de revolución. Con estas máquinas de gran robustez y
envergadura se logra el rectificado tanto de exteriores como interiores de
árboles de levas, cigüeñales, interiores de cilindros, conos, camisas y
muchas otras piezas.
El carro longitudinal de la máquina proporciona el movimiento de traslación
a las piezas en rotación a través de su avance y retorno automático provisto
por un mecanismo hidráulico, mientras las muelas reciben el movimiento de
rotación, opuesto al de la pieza. La dureza o las características de las
piezas definen la velocidad de rotación del eje por medio de reguladores de
velocidad. La figura de abajo esquematiza las partes principales de una
rectificadora universal.
II) AJUSTES PARA OBTENER UN BUEN RECTIFICADO
La operación de rectificado exige, para obtener una gran precisión
geométrica y dimensional, precauciones particulares por parte del operario
como regular el acercamiento de la muela, el reglaje de los recorridos, el
diamantado y el modo de empleo de las muelas. De acuerdo con el
ingeniero de producción Oscar Andrés Manrique Pardo, asesor técnico y
comercial de la compañía Herratec S.A., importadora de máquinas-
herramienta: “un gran porcentaje de los accidentes en la industria
metalmecánica son ocasionados por la operación inadecuada de las
rectificadoras y especialmente se producen por descuido”, siendo los más
frecuentes las laceraciones en los ojos por esquirlas y contusiones
ocasionadas por muelas fisuradas que al iniciar la rápida rotación se
fracturan y se desprenden trozos a grandes velocidades o aquellas muelas
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mal sujetas con las que ocurre lo mismo y pueden llegar a causar la muerte
del operario o incluso de otras personas, pues el objeto puede volar en
cualquier dirección, por tal razón lo que primero se recomienda es:
Montar la muela adecuada en la máquina, para ello, es necesario probar
previamente si la rueda está agrietada y esto se sabe golpeándola
suavemente con el mango de un destornillador o un martillo, si el sonido es
hueco y no es uniforme en toda la rueda, seguramente está averiada y no
debe utilizarse. También puede verificarse al trabajar la rueda al vacío, por
tres minutos, para identificar si está desalineada o vibra.
Una vez que se verifique que la piedra no está dañada, debe limpiarse el
adaptador de la rueda para realizar el montaje de la piedra y asegurarla.
Posteriormente, es necesario balancear la muela para lo cual deben
hacerse los siguientes pasos:
- Verificar que la máquina está encendida.
- Colocar una punta de diamante en la base, accionar el magneto2b
(mesa magnética que sostiene el objeto) y llevarlo al centro la
muela tirado un poco hacia la derecha, todo esto sin tocar la piedra.
- Accionar la muela.
- Llevar el diamante a que toque la muela para que limpie todo el
ancho de la piedra, así se logra que la piedra se limpie de los
residuos de material y se balancee.
- Finalmente, desactivar el funcionamiento de la muela y del magneto,
separar el diamante de la muela, y retirarlo de la base. Este
procedimiento debe realizarse como mínimo una vez a la semana.
Manualmente, limpie la base o active el sistema de limpieza de la máquina
para eliminar cualquier residuo existente ya que éste puede estropear el
trabajo de rectificado de cualquier pieza.
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Monte la pieza a rectificar y prenda el magneto.
Coloque los topes de la carrera de la bancada a la medida de la pieza.
III) SEGURIDAD EN OPERACIONES DE RECTIFICADO
Como las piedras de esmeril y de rectificado son frágiles y giran a grandes velocidades, se deben seguir con cuidado ciertos procedimientos para manejarlas, almacenarlas y usarlas. El no apegarse a ellos y a las instrucciones y aviso impresos en las etiquetas puede provocar graves lesiones o la muerte. Las piedras se deben almacenar de forma adecuada, y protegerse de los extremos en el ambiente (por ejemplo), la alta temperatura o humedad). Esas piedras se deben inspeccionar visualmente para ver si tienen grietas y daños, antes de instalarlas en las rectificadoras.
Los daños a una piedra pueden reducir mucho su velocidad de explosión, o de desintegración, que se define como la velocidad superficial a la cual se desintegra o explota una piedra en rotación libre. Naturalmente, la velocidad superficial se relaciona con el diámetro y la velocidad de rotación de una piedra, por lo que se puede definir en términos de rpm para determinada piedra.
La velocidad de explosión depende del tipo de piedra, su aglomerante, grado y estructura. En las ruedas de diamantes y de CBN, que trabajan a grandes velocidades superficiales, el tipo de material de núcleo de ellas afecta la velocidad de explosión, como era de esperarse, los núcleos metálicos tienen la máxima velocidad de explosión, del orden de unos 250 m/s (800 pies/s).
Las piedras se deben montar en husillos del tamaño correcto para que ni estén forzadas (con lo que podrían romper en su centro) ni flojas (lo que puede causar desbalanceo). Las cejas deben tener el diseño y dimensiones adecuadas. Las piedras deben estar balanceadas, porque si no la superficie producida quedará ondulada y la piedra causara vibraciones, que posiblemente causen su fractura. Algunos husillos y cejas de maquina permiten balancear las piedras.
Las piedras abrasivas se deben usar de acuerdo con sus especificaciones y velocidades máximas de operación, y no se deben dejar caer ni someterlas a condiciones drásticas. También son muy importantes las defensas o guardas de las piedras, la protección del operador y la seguridad de las personas cercanas.
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CONCLUSIONES
Luego de indagar y fundamentar ciertos aspectos acerca de la rectificadora
universal, llegamos a las siguientes conclusiones:
La rectificadora universal es una máquina herramienta útil e
importante porque favorece el corregimiento o dar mejor a las piezas.
Para una correcta rectificación hay que saber y distinguir los pasos
para rectificar un material, indicados en la monografía.
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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Las fuentes usadas a nuestra disposición fueron obtenidas virtualmente por apuntes,
recopilaciones y resúmenes de información:
Rojas Gutiérrez M, (ed.) Maquinarias Rectificadoras. Colombia: Metal Actual.
http://www.metalactual.com/revista/13/maquinaria_rectificadoras.pdf (último
acceso 20 septiembre 2015).
Anónimo. Máquina Herramienta.
http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~04700107/departamentos/electricidad/
electromecanica/pagina_tmmm/documentos/M%25C3%25A1quina-
Herramienta.pdf (último acceso 20 septiembre 2015)
García Aritzmendi E, (ed.) Máquinas Herramientas (2011).
http://es.slideshare.net/edmundo1990/maquinas-herramientas-7367279 (último
acceso 20 septiembre 2015).
Anónimo. Maquinas rectificadoras, tipos y usos. (2012).
http://www.demaquinasyherramientas.com/maquinas/rectificadoras-tipos-y-usos
(último acceso 20 septiembre 2015).
Tello J, (ed.) Procesos de manufactura, la rectificadora. (2013).
http://es.slideshare.net/juantelloelpotro/procesos-de-manufactura-la-rectificadora
(último acceso 20 septiembre 2015).
21
Anónimo. Rectificadora universal. (2012).
https://prezi.com/-4yr_bxfnlge/rectificadora-universal/ (último acceso 20
septiembre 2015).
ANEXOS
Anexo 01: Partes de una Rectificadora universal
Anexo 02: Muela
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Anexo 03: Rectificadora Modelo Mello
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