Propiedades de los Materiales para Herramientas de Corte

Las propiedades clave de los materiales empleados en herramientas de corte son:

• Tenacidad: Capacidad de resistencia a impactos y presiones alternantes en el filo. Esencial en procesos de corte interrumpido, con vibraciones o con materiales de pieza poco homogéneos.
• Resistencia al desgaste: Debe ser alta en la superficie de la herramienta. La dureza mejora el desgaste en la superficie de desprendimiento. Se optimiza mediante recubrimientos.
• Rozamiento: Debe ser lo más bajo posible para reducir las fuerzas de corte y el calentamiento de la pieza.
• Propiedades térmicas: La conductividad térmica y el calor específico deben ser altos para una mejor evacuación del calor generado en el filo, que se evacúa a través del soporte de la herramienta. El coeficiente de dilatación térmica influye en las variaciones de la geometría de la herramienta.
• Coste: Un mayor coste debe compensarse con una mayor capacidad de producción de la herramienta.

La importancia relativa de cada propiedad depende de la aplicación:

• Tipo de operación (corte continuo o discontinuo, desbaste, acabado, rigidez).
• Tipo de herramienta (ángulos, fijación).
• Tipo de máquina (estado, rigidez, potencia).
• Material de la pieza (dureza, estructura, aleación).
• Volumen de producción.

Materiales básicos empleados en el filo de la herramienta:

• Aceros aleados (aceros rápidos)
• Aleaciones fundidas (no ferrosas)
• Carburos metálicos (metal duro)
• Cermet (cerámicas metálicas)
• Óxidos (cerámicas)
• Nitruros
• Diamantes

Se añaden recubrimientos y aleantes para mejorar las propiedades.

El Proceso de Torneado

El torneado es el mecanizado de una pieza de revolución mediante dos movimientos: rotación de la pieza y avance de la herramienta. Pueden obtenerse superficies no cilíndricas. Las piezas torneadas representan el 50% del total de piezas producidas. El husillo principal suele estar hueco.

El mecanizado de una pieza de revolución se divide en:

• Torneado exterior: cilindrado, refrentado y perlado.
• Torneado interior: mandrinado.

Otras operaciones:

• Ranurado radial y axial.
• Tronzado.
• Roscado (con tres subclases):
  • Penetración radial (la más común, pero genera vibraciones).
  • Penetración en flanco (para roscado interior, mejor control de viruta).
  • Penetración incremental (mejor, pero requiere programación especial).

Herramientas para roscar:

• Monofilo de perfil completo: asegura diámetros, no provoca rebabas, solo para un tipo de rosca.
• Monofilo de perfil en V: parte de diámetros torneados con precisión, permite varias roscas, menor inventario.
• Multifilo: menos pasadas (mayor duración y productividad), condiciones estables de mecanizado (mayor carga), no disponible para todos los pasos ni perfiles.

Influencia de los Ángulos en el Torneado

El ángulo de posición efectivo depende de la dirección del movimiento de la herramienta y determina:

• La dirección de las fuerzas.
• La distribución de las tensiones en el filo.
• La formación de la viruta.
• Los módulos de las fuerzas de corte.

Cortar espesores de viruta más finos requiere fuerzas de corte mayores. Menores tensiones en el filo implican menor desgaste. Un ángulo de entrada demasiado acusado puede romper la plaquita.

El ángulo de punta afecta a:

• La robustez de la herramienta.
• La tendencia a vibraciones.
• La accesibilidad.

Influencia del Radio de la Plaquita

El tamaño de la plaquita limita la profundidad de corte. Su radio determina el acabado superficial.

Un mayor radio de punta:

• Genera un mejor acabado superficial.
• Aumenta la tendencia a vibraciones.
• Genera mayores fuerzas radiales.
• Mejora la resistencia al desgaste.
• Evacúa mejor el calor.

La geometría de la plaquita determina la robustez (redondeo del filo) y la formación de la viruta.

Cálculo de Fuerzas en el Torneado

Los objetivos de estimar las fuerzas de corte son:

• Estimar la potencia consumida para comprobar la viabilidad de la máquina.
• Estimar las fuerzas que causan deformaciones en la pieza y la herramienta, lo cual influye en la tolerancia.

Para ello, es necesario conocer:

• El modo de formación de la viruta.
• La geometría del filo de la herramienta.
• La posición relativa entre herramienta, máquina y pieza.

Elección de la Herramienta

Pasos para elegir la herramienta adecuada:

1. Identificar el material (tipo, dureza).
2. Definir el tipo de aplicación (geometría, radio de punta).
3. Establecer las condiciones de mecanizado (material de la herramienta, tipo de soporte).
4. Calcular los datos (velocidad de corte, avance, profundidad).

Se deben tomar acciones para evitar problemas como los diferentes tipos de desgaste.