HERRAMIENTAS DE CORTE PARA FRESADORA CNC Alumnos: Alberto Córdova perez,
Materia: Manufactura Avanzada
Carrera: Ing. Mecatrónica
Semestre: 7mo
Grupo: “A”
Introducción Una herramienta de corte es el elemento utilizado para extraer material de una pieza cuando se quiere llevar a cabo un proceso de mecanizado. Hay muchos tipos para cada máquina, pero todas se basan en un proceso de arranque de viruta. Es decir, al haber una elevada diferencia de velocidades entre la herramienta y la pieza, al entrar en contacto la arista de corte con la pieza, se arranca el material y se desprende la viruta. Las fresas son herramientas de corte de forma, material y dimensiones muy variados de acuerdo con el tipo de fresado que se quiera realizar. Una fresa está determinada por su diámetro, su forma, material constituyente, número de labios o dientes que tenga y el sistema de sujeción a la máquina. Los labios cortantes de las fresas de acero rápido (HSS) pueden ser rectilíneos o helicoidales, y las fresas que montan plaquitas intercambiables son de carburo metálico como el carburo de tungsteno, conocido como widia, de metalcerámica o, en casos especiales, de nitruro de boro cúbico (CBN) o de diamante policristalino (PDC).
Historia La historia del mecanizado comenzó a desarrollarse hasta la revolución industrial en el siglo XIX, Ese desarrollo no hubiese posible sin la evolución que sufrieron las herramientas de corte. En los albores del mecanizado las herramientas apenas eran un poco más duras que los materiales que mecanizaban, que eran los que ofrecían menos problemas (hierro forjado, bronce y fundición gris). Las herramientas fabricadas de acero al carbono templado no resultaban válidas para el mecanizado de aceros aleados, y no fue hasta la aparición del acero Mushet cuando esto varió (Robert Mushet experimentó con el manganeso y tungsteno en el acero). Varios años después de su descubrimiento se vio que este material tenía mucha mayor resistencia al desgaste y las herramientas utilizadas se tenían que reafilar con menor frecuencia. En realidad, más que la mayor capacidad de corte, la ventaja principal radicaba en su capacidad para soportar temperaturas de corte mayores. La velocidad de corte oscilaba en torno a los 10 metros/minuto. En 1900, cuando Fredrick Taylor efectuó una demostración en la Exposición Internacional de París torneando una pieza de acero dulce con una herramienta que a grandes velocidades de corte y avances (para aquella época) obtenía unas virutas azules y seguía afilada aún estando al rojo. La velocidad de corte se situó, de repente, en 40 metros/minuto. LOS ACEROS RÁPIDOS (HSS) Taylor, junto con Maunsel White, pasaron de utilizar aceros Mushet añadiendo elementos, en la aleación como cromo y wolframio, incrementando el contenido en carburos duros resistentes al calor basados en el tungsteno y la temperatura de utilización. Al no perder la dureza hasta los 600 º C, gracias sobre todo a su alto contenido de wolframio, hace posible el mecanizado con velocidades de corte elevadas. Estas herramientas se fueron mejorando progresivamente, y en los años 30 aparecieron los aceros extra-rápidos (HSS-E), situándose la velocidad de corte en torno a los 70 metros/minuto. Aunque se han visto ampliamente superadas por nuevos materiales para herramientas, todavía se siguen utilizando de manera significativa.
Figura 1. Fresa frontal de HSS (UOP grupo IZAR)
EL METAL DURO (“WIDIA”) En el año 1926 la empresa alemana Krupp descubre el carburo cementado, presentándolo en la feria de Leipzig en 1927 con la denominación de Widia. En los años 30 comenzó su aplicación práctica como material de corte, con un 90% de carburos de gran dureza (inicialmente carburo de tungsteno) y cobalto a modo de aglutínate. El material pulverizado es prensado y sinterizado, uniéndose entonces con el aglutínate). Por aquel entonces se soldaban pequeñas placas de carburo cementado en mangos de herramientas, para formar así la herramienta de corte. Sin embargo, no fue hasta la Segunda Guerra Mundial hasta cuando hubo máquinas potentes y demanda suficiente para fabricar armas y elementos de transporte. No obstante todavía se producía una rotura rápida del filo, problemas que se fueron solucionando con la adición de carburos de titanio, tántalo y niobio, como elementos adicionales del carburo de tungsteno, en diferentes fases. También fueron lográndose mejoras en la tenacidad de la herramienta, para las condiciones más desfavorables (a costa de una menor dureza).
Figura 2. A la izquierda, placa soldada de metal duro. A la derecha, portaherramientas de sujeción de palanca con plaquita de corte intercambiable (Euskron SA).
Pero las placas soldadas a un mango todavía presentaban un problema, y era el afilado. Se planteaba como alternativa más deseable una placa que fuese desmontable e intercambiable, con una geometría determinada, para asegurar así la repetibilidad. Se sustituía así la placa soldada, por una placa intercambiable fijada mecánicamente. Ello trajo consigo el desarrollo de las plaquitas intercambiables, al principio la década de los años 60 . Conviene destacar la existencia de los denominados CERMETS (la palabra proviene de la simbiosis CERámica – METal), una calidad formada por partículas de cerámica en un aglomerante metálico. Más específicamente, en realidad constituido por carburo de titanio (en vez de tungsteno) y níquel como metal aglutinante. Entre otras ventajas, posee una elevada resistencia a la abrasión. LA CERÁMICA Los materiales cerámicos más comunes se basan en alúmina (óxido de aluminio) y nitruro de silicio fundamentalmente. Como principales ventajas, ofrecen unas elevadas velocidades de corte y pueden soportar una elevada temperatura en el filo (hasta 1500º) que les permite trabajar sin refrigerantes. El principal inconveniente es su alta fragilidad.
Figura 3. Plaquitas de cerámica para mecanizar fundición gris (Kennametal).
NUEVOS MATERIALES: EL CBN Y EL DIAMANTE POLICRISTALINO El descubrimiento del nitruro de boro cúbico o CBN (Cubic Boron Nitride) se debe a R.H. Wentorf de General Electric, en el año 1957. Sin embargo, no fue gasta finales de los años 70 cuando se generalizó el uso del CBN. Por su ordenación cristalina semejante a la del diamante, posee una alta dureza incluso hasta la temperatura de 2000ºC y es más tenaz que las cerámicas. Es generado por el tratamiento del nitruro de boro hexagonal a altas presiones y temperaturas, de la misma forma que se genera el diamante artificial a partir del grafito. El aglutinante suele ser cerámica o nitruro de titanio.
Figura 4. A la izquierda, torneado con plaquitas de CBN. A la derecha, detalle de una plaquita “Wiper” con punta de CBN (Mitsubishi).
En la primera mitad de la década de 1970 apareció el diamante policristalino o PCD, después de que en diciembre de 1954 los Schenectady Laboratories de la General Electric produjesen el diamante sintético manufacturado.
Figura 5. Plaquitas de de torneado con punta de diamante para aluminio (WNT Ibérica).
Se trata de la sustancia conocida más dura y por consiguiente de elevadísma resistencia a la abrasión. A cambio, es extremadamente frágil, no puede superarse una temperatura de 600° en la zona de corte, y por su alta afinidad química con el hierro no puede mecanizar materiales férreos. Actualmente es utilizado para operaciones de torneado y fresado, concretamente cuando se requiere excelente acabado superficial y precisión. A modo comparativo, pueden alcanzar velocidades de corte de hasta 2000 metros/minuto en elmecanizado de aluminio.
Materiales para herramientas de corte En las operaciones de mecanizado las herramientas de corte trabajan a elevadas temperaturas, sometidas a fricciĂłn y a importantes fuerzas. Por lo que es de esperar que la herramienta sea tenaz, que mantenga la dureza en un rango amplio de temperatura, que resista al desgaste que impone la fricciĂłn y que no reaccione con el material de la pieza incluso a altas temperaturas. CaracterĂsticas del material de la herramienta que influyen en el comportamiento de la misma son:
Estabilidad química para resistir la oxidación y la corrosión
Capacidad para disipar calor
Agudeza de filo obtenible
características
Resistencia a los choques térmicos
Químicamente inerte con el material a mecanizar
Resistencia al desgaste y a la deformación plástica a la temperatura del corte
Tenacidad
En orden creciente de velocidad de corte y costo, los materiales para herramientas pueden clasificarse de la siguiente manera: Aceros al carbono Son aceros con contenidos porcentuales de C entre 0,7 y 1,2. Por medio del temple adquieren elevada dureza, pero su fragilidad y su baja resistencia al trabajo en caliente ha limitado su uso tras la apariciónde otros materiales. El templado correcto requiere habilidad y experiencia por lo que su aplicación se torna aún más difícil. El empleo de los aceros al carbono se limita a:
- Mecanizados en los que se desarrollan temperaturas no muy altas. - Herramientas para acabado a baja velocidad de corte, en trabajos muy delicados. - Herramientas que requieren finura en la arista cortante, que es difícil de obtener con los aceros rápidos.
- Herramientas de forma complicada para número limitado de piezas. La velocidad de corte no debe superar el orden de los 5 m/min mecanizando aceros. Aceros rápidos Se denomina así a un tipo de aceros que en su origen permitieron aumentar las velocidades de corte. La principal propiedad de estos aceros es la de mantener la dureza y por lo tanto su capacidad de corte a altas temperaturas. Se provee en forma de barritas templadas y rectificadas de sección cuadrada o circular (bits) o rectangular (cuchillas) para herramientas monocortantes de torneado, alesado, cepillado, etc., que se afilan con la geometría deseada manualmente o a máquina Se provee en forma de barritas templadas y rectificadas de sección cuadrada o circular (bits) o rectangular (cuchillas) para herramientas monocortantes de torneado, alesado, cepillado, etc., que se afilan con la geometría deseada manualmente o a máquina Es de hacer notar que la dureza inicial (en frío) es similar a la de los aceros al C templados, pero estos últimos solo la conservan hasta los 250°C, mientras que los aceros rápidos, la mantienen hasta los 600°C, como surge de la figura 1, que muestra la disminución de dureza al aumentar la temperatura, que experimentan los principales materiales de herramientas.
Figura 1
En la composición química de los aceros rápidos pueden intervenir los siguientes elementos químicos: Carbono, Silicio, Azufre y Fósforo, Manganeso, Cromo, Tungsteno, Molibdeno, Vanadio, Cobalto, Níquel, Titanio, Boro. Cada uno aporta una característica particular. A continuación se detalla el efecto de cada elemento en forma individual:
Carbono (C): Confiere al acero dureza luego del temple pero al mismo tiempo aumenta la fragilidad con el riesgo de agrietamiento. El porcentaje de C puede llegar hasta el 2%. Silicio (Si): En la fabricación del acero este elemento se emplea como desoxidante, que dando como impureza normal. Se admite en los aceros un contenido entre 0,1 y 0,3% para evitar el aumento de fragilidad de la estructura obtenible por temple (martensita). Azufre (S) y Fósforo (P): Son impurezas provenientes del mineral, y del proceso de fabricación del acero. El contenido de cada uno de ellos no debe superar el 0,03%. Manganeso (Mn): También es una impureza normal. No obstante aporta templabilidad y reduce las deformaciones de los perfiles: El contenido varía entre 0,15 y 0,35%. Los elementos citados hasta aquí están siempre presentes en la composición de los aceros. En cambio los que se tratarán a continuación son elementos de adición o aleantes. Cromo (Cr): Facilita el temple y reduce la oxidación en caliente. Favorece la distribución uniforme de los carburos presentes en la estructura de temple. Tungsteno o Wolframio (W): Produce los carburos de mayor dureza. Estos carburos confieren a la herramienta la propiedad de mantener la dureza en caliente, sin aumentar en exceso la fragilidad. No obstante origina descarburación, razón por la cual se tiende a aumentar el %C cuando hay alto tenor de W, provocando fragilidad en estos aceros. El contenido de W puede llegar al 25% en ciertos aceros especiales. Molibdeno (Mo): Reduce la fragilidad y mejora en conjunto todas las propiedades del material. Con elevados porcentajes de Mo pueden reducirse los de tungsteno. Vanadio (V): Su gran afinidad con el carbono favorece la formación de carburos muy estables, afina el grano mejorando la capacidad de corte y la resistencia a la abrasión. Cobalto (Co): Mejora la tenacidad y disminuye la temperatura de temple. Proporciona al acero alta dureza en caliente, resistencia al desgaste a alta temperatura, con leve disminución de la tenacidad. Níquel (Ni): Mejora la tenacidad (resistencia al impacto) y la penetración del temple. No se emplea para herramientas de corte, pero es utilizado como aleante en aceros para punzones y matrices de estampado. Titanio (Ti): Mejora la resistencia del acero a alta temperatura y atenúa la oxidación. Boro (B): Se lo adiciona especialmente en los aceros rápidos al molibdeno. Reduce la descarburación y aumenta la capacidad de corte de la herramienta. Tipos de aceros rápidos La composición química en los aceros rápidos mas comúnmente empleados es la siguiente:
Las posibles adiciones son: Mo = 2 a 5%; V = 0,4 a 3%; Ti = 0,8 1,0% Un acero clásico es:
W = 18%
Cr = 4%
V = 1%
conocido como 18-4-1
Pero existe una extensa gama de composiciones que dotan a los aceros rápidos de prestaciones que abarcan un amplio rango de propiedades para cubrir
necesidades que se plantean en el mecanizado de aceros, fundiciones, no ferrosos, plásticos, madera, y otros materiales, en operaciones muy diversas. En general los tipos de aceros rápidos mas difundidos, son los de base Mo y los de base W. La composición química de la mayoría de ellos está informada en Metals Handbook, Machining, Vol. 16. Para trabajos de mucha exigencia se emplea Cobalto entre 2,5 hasta 18% que le confiere mayor capacidad de corte en caliente. Stellitas Son básicamente aleaciones ternarias de Cr, Co y W. La herramienta se obtiene por colada. Solamente son mecanizables mediante abrasivos. Su dureza en frío está entre 57 y 60 HRC, siendo algo menor que los aceros rápidos. Sin embargo, en caliente conservan valores más altos que aquellos (ver figura 1). El mayor inconveniente es que son más frágiles que los aceros rápidos, por lo cual su empleo ha ido decreciendo. Deben trabajar a velocidad de corte elevada y con pequeño avance. Son insensibles a los tratamientos térmicos. Por tener un punto de fusión cercano a los aceros (1280°C) e idéntico coeficiente de dilatación que los mismos, permite realizar el recargue oxiacetilénico sobre barras soporte de acero. Por ser un producto de colada, las barras de este material pueden presentar porosidad. Carburos sinterizados (Metal duro) Estos materiales, conocidos vulgarmente como “widia” (del alemán, wie diamant, como el diamante), son compuestos de carburos de W, o de Tantalio (Ta) y W, e incluso de carburos de Ti y Nb (niobio), aglomerados comúnmente con Co. También se los conoce con el nombre de metales duros. Los carburos aportan la dureza necesaria mientras que el Co cumple la función de aglutinante. Los carburos componentes y el aglutinante se muelen finamente por separado en partículas de tamaño 1 a 10micrones, se mezclan y se prensan obteniéndose formas diversas según su uso. Este proceso de obtención de piezas conformadas por prensado a partir de polvos se conoce como pulvimetalurgia. Se las sinteriza luego calentándolas a temperaturas próximas al punto de fusión (1400 / 1600°C), se someten a otro prensado post-sinterizado, se rectifican si su tolerancia dimensional lo exige, y en muchos casos se recubren con capas muy finas (pocos micrones) de compuestos de dureza superior. Los metales duros pueden operar a velocidades de corte muy superiores a los aceros rápidos. Desde el momento de su aparición, promovieron un notable avance tecnológico, que incentivó nuevos desarrollos en la tecnología de las máquinas-herramientas.
Su dureza es de 9,7 en la escala MOHS, en la que el diamante tiene valor 10, como el elemento más duro que se conoce. En la escala Rockwell C, las diferentes variedades de carburos alcanzan valores entre 78 y 82. Su elevada dureza se debe a que los carburos son fabricados con metales refractarios, es decir, de alto punto de fusión. Los carburos no admiten ningún tratamiento térmico. La forma de estas herramientas es muy variada, siendo las más comunes las conocidas plaquitas, provistas en dos tipos principales: Aquellas que deben soldarse a un mango o barra soporte y luego se afilan (figura 2). Aquellas llamadas insertos, que se montan en portaherramientas de diseños especiales en donde se alojan y van retenidas mediante diferentes tipos de fijación mecánica, figura 3. Estos insertos presentan una variedad de formas, tamaños, ángulos de filos y radio de punta adecuados para trabajos diversos. Presentan un filo activo por cada lado de su forma poligonal, en una sola cara o en ambas. También los hay de forma circular. Una vez agotados todos los filos, el inserto es descartado. Se emplean en torneado, alesado, fresado y taladrado. La aplicación del metal duro se extiende cada día más a herramientas que fueron siempre de dominio casi exclusivo de los aceros rápidos, como brocas, fresas pequeñas, machos, etc. en las que todo el volumen está constituido por metal duro; son las herramientas de metal duro integral. La adopción masiva de estos materiales se alcanzó después de haber superado serios escollos, entre otros su fragilidad, y las fallas de soldadura de las plaquitas sobre las barras soporte. La fragilidad disminuyó con el perfeccionamiento de las técnicas de prensado, al igual que la seguridad de las soldaduras. El uso de plaquitas soldadas ha disminuido aunque se emplea aún en herramientas para mecanizado en serie industrial como: brocas cañón, cabezas de taladrar descartables, brocas delta (Sandvik), etc. y herramientas de torno para baja producción, brocas para mampostería, y otras. El rectificado de las plaquitas descartables nuevas se efectúa con muelas de diamante en máquinas específicas, y el reafilado manual de plaquitas soldadas se realiza en amoladoras corrientes con muela de carburo de silicio verde, que posee un ligante de baja dureza. Actualmente, las herramientas de carburos sinterizados llevan recubrimientos duros en su mayoría, lo que les da mayor resistencia al desgaste, aumentando varias veces la duración del filo, respecto al metal duro sin recubrir. Cerámicos Son materiales obtenidos por proceso de sinterizado a 1700°C de polvos de óxidos de aluminio o de nitruro de silicio entre 90 y 99%, y adiciones de otros óxidos como el óxido de Circonio, de Cromo, de Magnesio, de Hierro, etc. En estos materiales, la dureza del compuesto final supera la de sus componentes individuales.
El óxido de aluminio o alúmina (Al2O3), también llamado Corindón, usado además en muelas abrasivas, tiene una dureza superior a los CW, pero su fragilidad también es mayor, lo que lo hace sensible a choques y vibraciones, por lo que uso se limita a operaciones de mecanizado continuo y sobre máquinas robustas, estables, potentes y de elevada rigidez estructural. Con el nitruro de silicio (Si3N4) se obtiene un cerámico superior al de Al2O3 en cuanto a tenacidad y resistencia a los choques térmicos. La tenacidad es comparable a ciertas calidades de metal duro. También tiene especial importancia en este caso, el diseño portaherramientas, que deben ser lo más rígidos y robustos posibles.
de
los
Un cerámico muy nuevo es el cerámico–reforzado–whisker constituido con base de Al2O3 al que se le incorporan fibras (whiskers) de carburo de silicio (SiC) de 1um de diámetro y 20um de largo aproximados, se mezclan y prensan en caliente, resultando con dureza, tenacidad, y resistencia a los choques térmicos bien equilibradas, que se emplean para mecanizar aleaciones termorresistentes, aceros y fundiciones endurecidas, incluyendo corte interrumpido. Las leyes del corte que rigen para los otros materiales de herramientas (aceros rápidos, carburos sinterizados, etc.) no son aplicables en el caso de los cerámicos. Dichas leyes hacen referencia a los siguientes conceptos: La formación del filo recrecido. El desgaste de la herramienta en forma de cráter. El espesor mínimo de viruta que puede ser arrancado. En el primer caso, al no ser los cerámicos aleaciones metálicas, no se produce la soldadura de partículas de viruta sobre la cara de ataque de la herramienta, no formando filo recrecido, con lo cual se consiguen acabados superficiales de muy buena calidad. El cráter que se forma por erosión de la viruta que desliza sobre la cara de ataque en los aceros rápidos y metales duros, no tiene lugar en los materiales cerámicos. Solo se presenta desgaste sobre la cara de incidencia en las adyacencias del filo, el conocido desgaste del flanco. El espesor mínimo de viruta que puede arrancarse con los cerámicos es menor. Esto es posible debido a la fina granulometría y la alta dureza que permite obtener filos de muy buena calidad y duración, que permiten realizar pasadas de 0,01mm de profundidad. Normalmente los cerámicos deben trabajar con ángulo de ataque negativo para que el esfuerzo sobre la herramienta sea netamente de compresión evitando solicitaciones de flexión que den lugar a componentes de tracción. Lo mismo que el metal duro, estas herramientas se proveen en forma de insertos que se montan sobre portaherramientas. Pueden operar con velocidades de corte más altas que el metal duro, pudiendo superar los 1000m/min en casos especiales. Las principales áreas de aplicación de los cerámicos son: Fundición gris, Aleaciones termorresistentes, Aceros endurecidos, Fundición nodular, Fundición en coquilla, y otros aceros en algunos casos.
Cermets Cermet es el nombre asignado a los metales duros donde las partículas duras están basadas en carburo de titanio (TiC), carburo de nitruro de titanio (TiCN) y/o nitruro de titanio (TiN) en vez de carburo de tungsteno (WC). Su nombre proviene de CERamic METal, como partículas de cerámica en un aglomerante metálico. Son productos pulvimetalúrgicos, metales duros basados sobre TiC en lugar de WC, que se prensan y finalmente se sinterizan obteniéndose insertos. Se le adicionan componentes metálicos de alto punto de fusión como Mo, Cr y V, y no metálicos como SiC, BoC, y silicatos. Entre los cermets de mejores características para el corte se encuentran los compuestos por Al2O3 Mo2C, y VC. El porcentaje de carburos metálicos pueden variar entre un 5 y un 40%. Pese a su relativa fragilidad ofrecen una aceptable tenacidad, no siendo solamente materiales para acabado, sino también para fresado y torneado de aceros inoxidables. Sus características salientes son: alta resistencia al desgaste en incidencia y en cráter, Alta estabilidad química y resistencia al calor, poca tendencia a filo recrecido y al desgaste por oxidación. Nitruro de Boro cúbico (CBN) Es segundo en dureza después del diamante, elevada dureza a altas temperaturas (2000°C), excelente resistencia al desgaste y buena estabilidad química durante el mecanizado. Es mas tenaz que los cerámicos pese a su mayor dureza, pero menores resistencia térmica y química. Una aplicación importante es el torneado de piezas duras que antes debían rectificarse. Otras aplicaciones típicas son: Aceros forjados, aceros y fundiciones endurecidas, metales pulvimetalúrgicos con Co y Fe, rodillos de laminación de fundición perlítica, y aleaciones de alta resistencia al calor. El CBN se produce a gran presión y temperatura para unir los cristales de boro cúbico con un aglomerante cerámico o metálico. Las partículas orientadas sin un orden forman una estructura muy densa policristalina. El cristal CBN real, es similar al del diamante sintético. Las propiedades del material de corte CBN pueden variarse alterando el tamaño del cristal, su contenido y tipo de aglomerante con el fin de fabricar una variedad de calidades. Un bajo contenido de CBN con aglomerante cerámico, tiene más resistencia a la abrasión y estabilidad química, apto para aceros y fundición endurecida. Mayor contenido de CBN mejora la tenacidad, y es indicado para aceros y fundiciones duras, y también aceros aleados resistentes al calor.
Con CBN sobre un sustrato de metal duro, se alcanza mayor tenacidad que con un aglomerante cerámico, aunque con éste se logra mas resistencia al desgaste y estabilidad química. El CBN debe utilizarse para mecanizar piezas de materiales muy duros (>48HRC). Piezas demasiado blandas causan mayor desgaste que las piezas de materiales duros. Las fuerzas de corte tienden a ser grandes, por la geometría negativa que debe emplearse, los requerimientos del material a cortar y la alta fricción. Son elementos cruciales una gran estabilidad y potencia de la máquina, como así también gran rigidez de la herramienta y generoso radio de punta. La preparación del filo con chaflanes o facetas lapeadas dan resistencia y duración al mismo, mayores que el metal duro y los cerámicos. Son excelentes herramientas para acabado de precisión, para Ra=0,3 y tolerancias de 0,01mm. El fluido de corte debe ser muy abundante e ininterrumpido, de lo contrario trabajar en seco para evitar el choque térmico. Se fabrican como insertos de CBN integral o segmentos de CBN adheridos en puntas de insertos de metal duro, como se observa en el inserto para roscar de la figura 4.
Diamante Policristalino (PCD) Tiene dureza muy cercana a la del diamante natural monocristalino. Por ello tiene elevada resistencia al desgaste y se lo emplea mucho como abrasivo para muelas de rectificar. Los finos cristales de diamante son unidos mediante sinterizado, a alta presión y temperatura. Su orientación es desordenada con el fin de eliminar cualquier dirección que favorezca las fracturas, resultando una resistencia al desgaste y dureza uniformes en todas direcciones. Pequeñas plaquitas de PCD son soldadas sobre una esquina en insertos de metal duro (figura 5) que se fijan sobre portaherramientas. La duración de filo puede ser varias veces mayor que el metal duro, en el orden de cien veces. Sin embargo este aparentemente material de corte ideal tiene algunos puntos críticos: La temperatura en la zona de corte no debe exceder los 600°C, no se
puede utilizar para metales ferrosos debido a su afinidad, tampoco para materiales tenaces de elevada resistencia a la tracción. Esto excluye al PCD de la mayoría de las aplicaciones del mecanizado. Utilizando para su aplicación correcta resulta excelente: para materiales abrasivos no ferrosos y materiales no metálicos que requieran gran precisión y alta calidad de acabado superficial. Se emplea para torneado y fresado de aleaciones abrasivas de Si y Al. De hecho el metal duro de grano fino sin recubrir y el PCD son los dos materiales principales para mecanizar aluminio. Son esenciales filos bien agudos y ángulo de ataque positivo. Otros materiales que pueden mecanizarse con PCD son: composites, resinas,plásticos, carbón, cerámicas y metales duros presintetizados, asó como Cu, bronce, aleaciones de Mg, aleaciones de Zn, Pb y latón. Por su gran estabilidad química, el rozamiento con la pieza no afecta al filo. El PCD no deja rebabas y la vida de la herramienta es muchas veces mayor. Por su alta fragilidad se requieren condiciones muy estables, herramientas muy rígidas y máquinas trabajando a grandes velocidades. Puede usarse fluido para refrigerar. Las operaciones típicas son acabado y semiacabado en torneado y mandrinado: Para el fresado se emplean placas de barrido en asientos especiales. Las profundidades y avances deben ser pequeños y se deben evitar cortes interrumpidos.
Diamante Su dureza es la mayor obtenible en herramientas de corte, lo que le da a una prolongada duración del filo. Tiene como principal desventaja la fragilidad, lo que lo hace inepto para resistir vibraciones. Su uso se limita a mecanizado con pasada continua y baja profundidad, condiciones que le permiten responder a tolerancias del orden de 0,002mm, con acabado superficial superior al rectificado. Se emplean para mecanizar materiales plásticos, algunos bronces, aleaciones de Al, Cu, Latón, Caucho, Amianto, ebonita, cartón, etc. Como fluido de corte pueden emplearse aceites solubles y aceites de petróleo. Para disminuir los riesgos de fractura por fragilidad,la punta de la herramienta se redondea con una curva de radio grande, ya sea de forma continua o siguiendo una poligonal compuesta de múltiples facetas, como se muestra en la figura 6.
Pueden utilizarse en forma de pastillas que se montan en portaherramientas de acero de diseño especial, pero actualmente se las incorpora por soldadura en una esquina de un inserto de metal duro de forma triangular o romboidal. También han aparecido plaquitas de metal duro con depósito superficial de diamante. Se emplean exclusivamente para operaciones de terminación. La velocidad de corte está solamente limitada a la aparición de las primeras vibraciones en la máquina-herramienta o en la pieza. Se trabaja con avance pequeño, entre 0,03 y 0,05mm/vta., y profundidad de pasada de 0,1 a 0,5 mm.
Los carburos se dividen en dos grupos basicos:
WC-Co: Para materiales que no incluyan acero. WC-TiC-TaC-Co: Para aceros.
Para normalizar la selección de las herramientas de metal duro se emplean dos sistemas de clasificación:
Sistema de grados C del ANSI. Implementado en Estados Unidos en torno a 1942, clasifica lasherramientas de carburos de acuerdo con el uso para el que están diseñadas como se puede observar en la figura Clasificación ANSI de los carburos.
Sistema ISO R513-1975(E). Cuyo título es “Aplicación de los carburos en el mecanizado mediante eliminación deviruta”, es el más extendido. Este sistema divide los carburos en grupos básicos con su propio código de letra y color. Dentro de cada grupo se rigen también por un código numérico que ordena cada material según su dureza y tenacidad en sentidos inversos. De forma que el código ISO de cada herramienta indica el material a mecanizar para el que se ha concebido la herramienta. La clasificación se muestra en la tabla. Sistema ISO de clasificación de carburos.
Códigos de proceso de fabricación y tratamiento térmico en el sistema ISO. Además del código del material de la herramienta que consta de una letra y dos números podemos encontrar el código con letras adicionales que indican el proceso de fabricación y el tratamiento térmico que se ha efectuado a la herramienta, según se indica en la tabla.
Un ejemplo de la nomenclatura puede ser: P12.Z.AN que se corresponde a una herramienta para acero no aleado, 0,25 % < % C = 0,55 %, fabricado mediante forjado/laminado o estirado en frio y con un tratamiento térmico de recocido. Significado de los codigo del sistema ISO de clasificación de carburos ISO P = Acero La mayor variedad de tipos distintos de piezas se encuentra probablemente encuadrada en la “P”, que abarca distintos sectores industriales. Suelen ser de viruta larga y presentan un lujo de formación de viruta continuo, relativamente uniforme. Las variaciones suelen depender del contenido en carbono.
Bajo contenido en carbono = material tenaz y pastoso.
Alto contenido en carbono = material quebradizo.
La fuerza de corte y la potencia necesarias varían muy poco. ¿Qué es el acero?
El acero es el grupo más amplio del área de mecanizado.
El acero puede ser no templado o templado y revenido con una dureza de hasta 400 HB.
El acero es una aleación cuyo componente principal es el hierro (Fe). Se fabrica mediante un proceso de fundición.
Los aceros no aleados tienen un contenido de carbono inferior al 0,8 % y sólo contienen Fe, pero no otros elementos de aleación.
Los aceros aleados tienen un contenido de carbono inferior al 1,7% y elementos de aleación como Ni, Cr, Mo, V, W. Características del mecanizado en ISO P / Acero:
Material de viruta larga.
Control de la viruta relativamente fácil y uniforme.
El acero de bajo contenido en carbono es pastoso y requiere filos agudos.
Fuerza de corte específica kc:1500–3100 N/mm2.
La fuerza de corte y la potencia requerida para mecanizar materiales ISO P, permanecen dentro de un margen limitado.
ISO M = Acero Inoxidable Encuentra gran parte de su aplicación en el sector de procesamiento, bridas, tubos, petróleo y gas, y en el sector farmacéutico. Durante el mecanizado, forma una viruta laminar e irregular porque las fuerzas de corte son más altas que en el acero normal. Existen diversos tipos de acero inoxidable. La rotura de la viruta varía en función de las propiedades de aleación y del tratamiento térmico, desde virutas fáciles hasta otras que es imposible romper. ¿Qué es el acero Inoxidable?
Los aceros inoxidables son materiales aleados con un mínimo de un 11– 12% de cromo.
El contenido de carbono suele ser reducido(puede bajar hasta 0.01%).
Las aleaciones son principalmente de Ni(níquel), Mo (molibdeno) y Ti (titanio).
La capa de Cr2O3 que se forma en la superficie del acero lo hace resistente a la corrosión. Características del mecanizado en ISO M / Acero Inoxidable:
Material de viruta larga.
El control de la viruta es regular en el ferrítico y llega a ser difícil en el austenítico y en el dúplex.
Fuerza de corte específica: 1800–2850 N/mm2
El mecanizado genera elevada fuerzas de corte, filo de aportación y superficies con endurecimiento térmico y mecánico. ISO K = Fundición Principalmente se trata de piezas para automotriz, la fabricación de maquinaria y la producción con acero. La formación de viruta de los materiales ISO-K varía desde virutas casi pulverizadas a virutas de largas. La potencia necesaria para mecanizar este grupo de materiales suele ser reducida. Es importante tener en cuenta que hay una gran diferencia entre la fundición gris (casi polvo) y el acero dúctil que a menudo presenta una rotura de la viruta similar a la del acero.
¿Qué es la fundición?
Hay 3 tipos principales de fundición: gris (GCI), nodular (NCI) y granito compactado (CGI).
Se denomina fundición a un compuesto de Fe-C con un contenido relativamente elevado de Si (1–3%).
El contenido de carbono es superior al 2%, que es la máxima solubilidad del C en la fase austenítica.
Cr (cromo), Mo (molibdeno) y V (vanadio) forman carburos que incrementan la resistencia y dureza, pero reducen la maquinabilidad. Características del mecanizado del ISO K / Fundición:
Material de viruta corta.
Buen control de la viruta en todas las condiciones.
Fuerza de corte específica: 790–1350 N/mm2.
El mecanizado a alta velocidad genera desgaste por abrasión.
Fuerzas de corte moderadas. ISO N = Aluminio La industria aeroespacial, la aviación y los fabricantes de llantas de aluminio para el sector automotriz se encuentran entre los principales usuarios de este material. A pesar de que necesitan menos potencia por mm3, debido a la elevada velocidad de arranque de viruta, sigue siendo recomendable calcular la potencia máxima necesaria. ¿Qué es un material no ferroso (ej: aluminio)?
Este grupo contiene metales blandos no ferrosos, con un dureza inferior a 130 HB.
Las aleaciones de aluminio (Al) con menos de un 22% de silicio (Si) representan la parte más amplia.
Cobre, bronce, latón, plástico, compuestos como el Kevlar Características del mecanizado del ISO N / No Ferroso:
Material de virtuta larga.
Control de la viruta relativamente fácil, si está aleado.
El aluminio (Al) es pastoso y requiere filos agudos.
Fuerza de corte específica: 350–1350 N/mm2.
La fuerza de corte y la potencia requerida para mecanizar materiales ISO N permanecen dentro de un margen limitado. ISO S = Super Aleaciones Termo-resistentes Se trata de materiales de difícil mecanización, dentro de la clasificación “S”, se pueden encontrar aplicaciones vinculadas al sector aeroespacial, de turbinas de gas y de generación de energía. Aunque la gama es amplia, por lo general, están presentes fuerzas de corte elevadas. ¿Qué son las super aleaciones termo-resistentes?
Las superaleaciones termo-resistentes (HRSA, del inglés Heat Resistant Super Alloys) incluyen un gran número de materiales de alta aleación a base de hierro, níquel, cobalto o titanio. GRUPOS: – base de Fe: Recocido o con tratamiento en solución, envejecido. – base de Ni: Recocido o con tratamiento en solución, envejecido, fundición. – base de Co:Recocido o con tratamiento en solución, envejecido, fundición. – aleaciones de titanio.
Propiedades: Mayor contenido de aleación (más Co que Ni), lo cual ofrece mejor resistencia térmica e incrementa la resistencia a la tracción y a la corrosión. Características del mecanizado del ISO S / Super Aleaciones Termoresistentes:
Material de viruta larga.
Control de la viruta difícil (viruta segmentada).
Se requiere un ángulo de desprendimiento negativo si se utiliza cerámica y positivo si se utiliza metal duro.
Fuerza de corte específica: 2400–3100 N/mm2 para HRSA y 1300–1400 N/mm2 para titanio.
Las fuerzas de corte y la potencia requerida son bastante elevadas.
ISO H = Material Endurecido Los materiales endurecidos clasificados como “H” se pueden encontrar en gran variedad de sectores, que van desde el automotriz hasta la fabricación de maquinaria o en el segmento de fabricación de moldes y matrices. A menudo presentan una viruta continua, rojo incandescente. ¿Qué es el material endurecido. ej: acero templado?
El acero templado es el grupo más reducido desde el punto de vista del mecanizado.
Este grupo incluye acero templado y revenido con una dureza >45–65 HRC.
Sin embargo, el torneado de piezas duras habitual se encuentra dentro del rango 55–68 HRC. Características del mecanizado del ISO H / Material Endurecido:
Material de viruta larga.
Control de la viruta regular.
Se requiere un ángulo de desprendimiento negativo.
Fuerza de corte específica: 2550–4870 N/mm2.
Las fuerzas de corte y la potencia requerida son bastante elevadas.
Las normas ISO, identifican a los metales duros de herramienta de esta manera:
Norma ISO para herramientas de corte. 401
Herramienta de cilindrada recta.
402
Herramienta de cilindrar acodada.
403
Herramienta de refrentar en รกngulo.
404
Herramienta de ranurar.
406
Herramienta de refrentar de costado.
407
Herramienta de tronzar.
408
Herramienta de cilindrar interiormente.
409
Herramienta de refrentar en รกngulo interior.
451
Herramienta de corte en punta.
452
Herramienta de filetea
453
Herramienta de filetear interiormente.
454
Herramienta de cajear interiormente.
Valores de los Ángulos de Incidencia y Salida de Viruta. En el afiliado de las herramientas de corte simple o monofilo de acero al carbono (prácticamente ya no se usa en la industria metalmecánica) y de acero rápido (acero de alta velocidad, HSS high speed steel), es necesario controlar los ángulos de incidencia y de salida de viruta (desprendimiento), de acuerdo con el material que se vaya a mecanizar. Estos valores son recomendaciones de las casas fabricantes y cumplen una función orientativa. En el cuadro siguiente se presentan algunos valores de herramientas de acero rápido y de metal duro, con el ánimo de diferenciar sus valores.
Material de la Herramienta.
Acero Acero Acero Acero
Material a Mecanizar al carbono R = 50Kg/mm² al carbono R = 60 Kg./mm² al carbono R = 70 Kg./mm² al carbono R = 80 Kg./mm²
Fundición gris 140 HB Fundición gris 180 HB Bronce duro, Latón agrio Aluminio, Cobre
Latón en barra
Acero Rápido Incidencia S de viruta
Metal Duro Incidencia S de viruta
6° 6°
25° 20°
*** 5°
*** 12°
6°
15°
5°
10°
6°
10°
5°
10°
8°
15°
7°
10°
6°
10°
6°
8°
8°
5°
7°
10°
10°
30°
8°
15°
8°
20°
7°
10°
Designación de una Herramienta Monofilo. En la designación de una herramienta monofilo se debe indicar lo siguiente: Tipo de la Herramienta: Es el número de referencia ISO. Sentido de Corte: L (left) a izquierdas R (right) a derechas. Dimensión del Mango:
Q sección cuadrada. H sección rectangular. Altura solamente R sección redonda.
Calidad:
R1: R2: R3: R4:
Acero Acero Acero Acero
al carbono. rápido ordinario. rápido superior. extra rápido.
Ángulo de Salida de Viruta: Valor en grados. Ejemplo: una herramienta con la designación: 401-L-30H-R3-15°, significa lo siguiente: 401:
Herramienta de cilindrar recta.
L:
Corte a izquierdas.
30H:
Sección rectangular. 30 mm de altura.
R3:
Acero rápido superior.
15°:
Angulo de salida de viruta positivo a 15°.
TIPOS DE
¿Que es una herramienta de corte? Por herramienta dede cortecorte se entiende a aquel instrumento que, por su forma especial por su modo de empleo, modifica paulatinamente el aspecto de un cuerpo por desprendimiento de viruta, hasta conseguir el objeto deseado empleando el mínimo de tiempo estas herramientas se denominan de filos multiples. ¿Qué son las Fresas? Las fresas son piezas giratorias para el mecanizado de materiales y constituyen las herramientas principales de las fresadoras. Se construyen generalmente en acero rápido, pero, dado el elevado costo de este material, las fresas de mayor tamaño poseen un cuerpo de acero de construcción. Las fresas son herramientas de dimensiones muy variados de acuerdo con el tipo de fresado que se quiera realizar. Una fresa está determinada por su diámetro, su forma, material constituyente, número de labios o dientes que tenga y el sistema de sujeción a la máquina. Los labios cortantes de las fresas de acero rápido (HSS) pueden ser rectilíneos o helicoidales, y las fresas que montan plaquitas intercambiables son de carburo metálico como el carburo de tungsteno, conocido como widia, de metalcerámica o, en casos especiales, de nitruro de boro cúbico (CBN) o de diamante policristalino (PDC). En general, los materiales más duros en los filos de corte permiten utilizar mayores velocidades de corte, pero al ser menos tenaces, exigen una velocidad de avance menor. El número de labios o plaquitas de las fresas depende de su diámetro, de la cantidad de viruta que debe arrancar, de la dureza del material y del tipo de fresa. Todas estas partes cortantes (o filos) están normalmente dispuestas de manera simétrica alrededor de un eje y su función es eliminar progresivamente el material de la pieza de trabajo transformándola en una pieza acabada, con la forma y las dimensiones deseadas.
Fresas cilíndricas para diversas aplicaciones.
Movimientos de la herramienta El principal movimiento de la herramienta es el giro sobre su eje. En algunas fresadoras también se puede variar la inclinación de la herramienta o incluso prolongar su posición a lo largo de su eje de giro. En las fresadoras de puente móvil, todos los movimientos los realiza la herra- mienta mientras la pieza permanece inmóvil.
Movimientos básicos de fresado. 1.- Fresado frontal 2.- Fresado frontal y tangencial 3.- Fresado tangencial en oposición. 4.- Fresado tangencial en concordancia. Movimiento de corte. Movimiento de avance. Movimiento de profundidad de pasada.
• son piezas giratorias para el mecanizado de materiales y constituyen las herramientas principales de las fresadoras.
INSERTOS DE CORTE
FRESAS
Herramientas de corte que se usan para las fresadoras
• Herramientas de presición, conocidas también como plaquitas intercambiable s, están compuestas de material Carburo( de Tungsteno, de Titanio, de Tántalo de Niobio) o
Metal duro.
Partes de una herramienta de fresado
Ă ngulos de los filos de una fresa
CaracterĂsticas de la fresa y especificaciones
Comparación de la forma del área del desprendimiento de la viruta
Características y aplicaciones de los diferentes número de helice de las fresas
Clasificación de las fresas Según la forma de sus dientes se distingue entre fresas de dientes puntiagudos por ejemplo: fresas cilíndricas. y fresas destalonadas.
Fresas cilíndricas y fresas Frontales:
Las fresas cilíndricas tienen filos únicamente en su periferia. Se utilizan para desbastar y afinar superficies planas por medio de la maquina fresadora horizontal;
Las fresas cilíndricas acopladas, con dientes helicoidales de sentidos opuestos, tienen la ventaja de que el empuje axial queda en ellas parcialmente compensado;
Las fresas frontales cilíndricas tienen dientes no solamente en la periferia, sino también en una de las caras frontales. Se prestan estas fresas para trabajar superficies planas y rebajos en ángulo recto, tanto con la fresadora horizontal como la vertical.
Fresas en forma de disco se utilizan para fresar entalladuras estrechas:
La sierra circular se utiliza para cortar piezas y para hacer en ellas ranuras estrechas como, por ejemplo, en las cabezas de los tornillos;
Las fresas para ranurar con dientes rectos sirven para fresar ranuras planas. Con objeto de evitar el roce lateral, estas fresas van ahuecadas con la muela por ambos lados;
Las fresas de disco de dientes triangulares son apropiadas para chaveteros más profundos;
Las fresas de dientes cruzados van provistas de filos dirigidos alternativamente a la derecha y a la izquierda;
Las fresas de discos acoplados pueden , después de haber sido afiladas, volver a su primitiva anchura mediante interposición de las convenientes arandelas;
Fresa de disco en posición de trabajo.
Fresa con vástago:
Las fresas de vástago con fresas frontales cilíndricas de pequeño diámetro. El vástago o mango sirve para sujeción. Las fresas de vástago con corte a la derecha y hélice a la derecha o las de corte a la izquierda con hélice a la izquierda, pueden salirse del husillo como consecuencia del empuje axial. Para evitar esto, el mangos de fresa provistos de lengüeta de arrastre no se usan generalmente nada más que para cortes ligeros:
Las fresas de vástago para ranuras se prestan para la ejecución de ranuras en T;
Las fresas para agujeros rasgados tienen dos filos y se utilizan para el fresado de chaveteros y de agujeros rasgados.
Fresas de forma:
Las fresas angulares son necesarias para la ejecución de guías prismáticas;
La fresa frontal angular se utiliza para el mecanizado de guías en ángulo;
Las fresas de un solo filo se utilizan para pequeños trabajos de fresado de forma.
TIPOS DE FRESAS
¿Que son los insertos de cortes? Los insertos de corte son herramientas de precisión. Las puntas que presente (seis, ocho o diez) permiten la efectividad al momento de realizar determinados cortes. Las plaquitas también se pueden fijar a la herramienta por medio de un tornillo. Están hechas de diferentes materiales duros como el acero al carbono o cerámicas, de forma que aguanten elevadas temperaturas. Tienen la ventaja de que cuanto la arista de corte se desgasta, se puede sacar el tornillo, girar la plaquita por una cara nueva y volverla a utilizar. Finalmente cuando todas las caras se desgastan, se puede poner una nueva plaquita sin tener que cambiar la herramienta. Esta es una manera económica de tener las herramientas con aristas siempre afilado. Características de las plaquitas insertables
Fresa de planear con plaquitas insertables cuadradas.
La calidad de las plaquitas insertables se selecciona teniendo en cuenta el material de la pieza, el tipo de aplicación y las condiciones de mecanizado. La variedad de las formas de las plaquitas es grande y está normalizada. Asimismo, la variedad de materiales de las herramientas modernas es considerable y está sujeta a un desarrollo continuo. Los principales materiales de las plaquitas de metal duro para fresado son los que se muestran en la tabla ISO/ANSI: La adecuación de los diferentes tipos de plaquitas según sea el material a mecanizar se indican a continuación y se clasifican según una norma ISO/ANSI para indicar las aplicaciones en relación a la resistencia y la tenacidad que tienen. Como hay tanta variedad en las formas geométricas, tamaños y ángulos de corte, existe una codificación normalizada por la Organización Internacional de Estandarización (ISO 1832) que está compuesta de cuatro letras y seis números donde cada una de estas letras y números indica una característica determinada del tipo de plaquita correspondiente.
Plaquita de widia cuadrada. Fresa de perfilar con plaquitas redondas.
Ejemplo de código de plaquita: SNMG 160408 HC Las dos primeras cifras indican, en milímetros, la longitud de la arista de corte de la plaquita; las dos cifras siguientes indican, en milímetros, el espesor de la plaquita; y las dos últimas cifras indican, en décimas de milímetro, el radio de punta de la plaquita. A este código general el fabricante de la plaquita puede añadir dos letras para indicar la calidad de la plaquita o el uso recomendado.
¿Cómo elegir Insertos de Corte? La elección de un insertos de corte debe obedecer a la necesidad de cada trabajo; por ello, al momento de escoger alguno, se debe tomar en cuenta lo siguiente: Forma del inserto de corte Entre las formas que destacan en el mercado, tenemos insertos con forma de rombo, triángulo, cuadrado y redondo. Se debe tener en cuenta que la resistencia de filo de un inserto dependerá de su forma, por lo que a mayor ángulo incluido, mayor resistencia de filo.
Rompe viruta. Sirven para controlar el flujo de la viruta durante el proceso de corte, eliminando los excesos de largas virutas al momento del corte, proporcionando mayor comodidad y precisión.
Velocidad de corte. La selección de la velocidad dependerá del material a cortar, por ello se debe elegir adecuadamente la forma del inserto de corte, para aplicar una velocidad determinada. De acuerdo al tipo de inserto de corte
Inserto Normal. Este tipo de insertos realiza trabajos con mayor comodidad, pero sufre un mayor desgaste con el acero inoxidable. Inserto Wiper. Este tipo de inserto -al momento que realiza un trabajo en una máquina-, sufre un mayor desgaste a una velocidad de 2000rpm.
Se debe recordar que los insertos de corte poseen varias puntas, que al gastarse una de éstas, automáticamente se indexa la otra; es decir, que existe una retroalimentación entre las puntas, por ello muchos torneros utilizan insertos con mayor cantidad de puntas para realizar trabajos más precisos y en menor tiempo. Por último, hay que observar que el portaherramientas sea el adecuado y que contenga diversos mecanismos de sujeción para un correcto trabajo. Insertos de corte on: 28 de enero de 2011En: Mecanizado8 Comentarios Los insertos de corte o también llamados plaquitas intercambiables se encuentran en el rubro de herramientas de corte, específicamente compuestas de material Carburo (de tungsteno, de titanio, de tántalo, de niobio) o metal duro.
En el proceso de corte hay factores que influyen decisivamente como el material o estado de la herramienta o la susceptibilidad al desgaste. Si bien sabemos que existen diversos tipos de material para elaborar herramientas de corte, los insertos de carburo son una evolución en la tecnología del metal, se desenvuelven con gran dureza dentro de un amplio margen de temperaturas y al ser piezas individuales de corte con varias puntas disminuyen la operación de cambio de herramienta optimizando el trabajo. Fijación de insertos de corte El uso del inserto de corte en la máquina herramienta empieza con la fijación de este en elporta-herramienta con diversos mecanismos de sujeción. La fijación mecánica es la manera predilecta y tradicional para asegurar un inserto de corte ya que el inserto posee varias puntas de corte, por lo cual al gastarse una de ellas se indexa otra (gira en su soporte para tener otra punta de corte). Clasificación de los insertor de corte Los parámetros de clasificación de insertos de corte se pueden realizar dependiendo de su forma o de la conformación de material.
Forma: Los insertos se obtienen en gran variedad de formas, como cuadrado, rombo, triángulo y redondo. La resistencia del filo depende de la geometría de la herramienta, mientras menor sea el ángulo incluido la resistencia del filo será menor.
Material: Los carburos se encuentran regulados por la Norma ISO (International Organization for Standardization) de clasificación de metales duros, ayudando en la selección del inserto correcto para el proceso de mecanizado que se requiere.
1. Área azul, código P: Para el mecanizado de materiales de viruta larga como
los aceros, aceros fundidos, aceros inoxidables ferríticos o martensíticos, y fundiciones maleables de viruta larga. 2. Área amarilla, código M: Para el mecanizado de materiales más difíciles
como los aceros inoxidables austeníticos moldeados, acero fundido, materiales termo-resistentes al calor, aceros al manganeso, aleaciones de hierro fundido, aleaciones de titanio.
3. Área roja, código K: Para el mecanizado de materiales de viruta corta como
fundición, aceros endurecidos, y materiales no ferrosos como el bronce, aluminio, plásticos, madera, etc. Cada área esta está dividida en campos de aplicación o calidades básicas que son números que van del 01 al 50 para el área azul, y del 01 al 40 para las áreas amarilla y roja. Desgaste de la herramienta • El desgaste progresivo de la herramienta, es un fenómeno inevitable. • La selección de una herramienta de corte óptima ayuda a retrasar su aparición y ralentizar el desgaste en la medida de lo posible, pero con el uso continuado se desgasta. • Una vez que se llega a un desgaste elevado, se alcanza el fin de vida de la herramienta. • El desgaste en las herramientas se da por la combinación de rozamiento, alta temperatura y afinidad química entre el material de la herramienta y el material de la pieza.
Mecanismos de desgaste de las herramientas de corte: Existen una serie de fenómenos que provocan, el desgaste de la herramienta. • Abrasión con la pieza y viruta, pérdida de material de la herramienta. • Difusión, favorecida por las altas temperaturas. • Oxidación: se da en la superficie de la herramienta y también es favorecida por las altas temperaturas. • Adhesión debida a la alta presión de contacto entre viruta y herramienta. Localización del desgaste de herramienta: El desgaste de herramienta se concentra fundamentalmente en: Sup. de incidencia: Desgaste de flanco. Sup. de desprendimiento: Desgaste de cráter Filo principal: Entalla
Tipos de desgastes
Desgaste en incidencia
Causa Desgaste rápido que da lugar a un deficiente acabado superficial o a la pérdida de las tolerancias.
Velocidad de corte demasiado alta
Poca resistencia al desgaste
Avance, fz, demasiado bajo
Solución
Reducir la velocidad de corte, vc
Seleccionar una calidad con mayor resistencia al desgaste
Incrementar el avance, fz
Causa Desgaste excesivo que reduce la vida útil de la herramienta.
Vibración
Remecanizado de la viruta
Formación de rebabas en la pieza
Acabado superficial deficiente
Generación de calor
Ruido excesivo
Solución
Incrementar el avance, fz
Fresado en concordancia
Evacuar la viruta con aire comprimido
Verificar los datos de corte recomendados
Causa Desgaste irregular con daño del ángulo.
Desviación de la herramienta
Vibración
Corta vida útil de la herramienta
Deficiente acabado superficial
Alto nivel de ruido
Fuerzas radiales demasiado altas
Solución
Reducir la desviación por debajo de 0.02 mm
Verificar el portaherramientas y la pinza
Minimizar el saliente de la herramienta
Menos dientes en el corte
Mayor diámetro de herramienta
Para CoroMill Plura y CoroMill 316, seleccionar geometría helicoidal más alta (gp ≥45°)
Dividir la profundidad de corte axial, ap, en varias pasadas
Reducir el avance, fz
Reducir la velocidad de corte, vc
HSM requiere pasadas pequeñas
Mejorar la sujeción de la herramienta y la pieza
Craterización
Causa Desgaste excesivo que debilita el filo. El filo de corte se rompe por la parte posterior y provoca un acabado superficial deficiente.
Desgaste por difusión debido a temperaturas demasiado altas en la cara de desprendimiento
Solución
Seleccionar una calidad con recubrimiento de Al 203
Seleccionar una plaquita de geometría positiva
Reducir primero la velocidad para conseguir una temperatura inferior y después reducir el avance
Deformación plástica
Causa Deformación plástica del filo, depresión o impresión del flanco, provoca control de viruta y acabado superficial deficientes, y rotura de la plaquita.
Temperatura y presión de mecanizado demasiado altas
Solución
Seleccionar una calidad con mayor resistencia al desgaste (más dura)
Reducir la velocidad de corte, vc
Reducir el avance, fz
Astillamiento
Causa
La parte del filo de corte que no está en contacto con la pieza está dañada por causa del martillado de las virutas. Tanto la cara superior como el soporte de la plaquita pueden sufrir daños.
Las virutas son desviadas hacia el filo de corte
Solución
Seleccionar una calidad más tenaz.
Seleccionar una plaquita con un filo más robusto
Incrementar la velocidad de corte, vc
Seleccionar una geometría positiva
Reducir el avance al empezar el corte
Mejorar la estabilidad
Causa Pequeñas fracturas (astillamiento) del filo de corte que provocan un acabado superficial deficiente y un desgaste de incidencia excesivo.
Calidad demasiado frágil
Geometría de plaquita demasiado débil
Filo de aportación
Solución
Seleccionar una calidad más tenaz.
Seleccionar una plaquita con una geometría más robusta
Incrementar la velocidad de corte,vc, o seleccionar una geometría positiva
Reducir el avance al empezar el corte
Desgaste en entalladura
Causa Desgaste en entalladura que provoca un acabado deficiente, con riesgo de rotura del filo.
Materiales que se endurecen al ser mecanizados
Costras y cascarilla
Solución
Reducir la velocidad de corte, vc
Seleccionar una calidad más tenaz.
Incrementar la velocidad de corte, vc
Fisuras térmicas
Causa Pequeñas fisuras perpendiculares al filo de corte, que provocan astillamiento y un acabado superficial deficiente. Fisuras térmicas debidas a variaciones de temperatura causadas por:
Mecanizado intermitente.
Suministro de refrigerante irregular
Solución
Seleccionar una calidad más tenaz con mayor resistencia a los cambios bruscos de temperatura
El refrigerante debe aplicarse en abundancia o no aplicarse.
Filo de aportación (B.U.E)
Causa Filo de aportación que provoca acabado superficial deficiente y rotura del filo de corte cuando se arranca dicho filo.
Temperatura de la zona de corte demasiado baja.
Material muy pastoso, como acero de bajo contenido en carbono, acero inoxidable y aluminio.
Solución
Incrementar la velocidad de corte
Cambiar a una geometría de plaquita más adecuada
Causa El material de la pieza se suelda al filo debido a:
Velocidad de corte baja, vc
Avance reducido, fz
Geometría de corte negativa
Acabado superficial deficiente
Solución
Incrementar la velocidad de corte, vc
Incrementar el avance, fz
Seleccionar una geometría positiva
Utilizar aceite pulverizado o refrigerante
Fabricantes de Herramienta de corte Herramientas con el mejor desempeño en la industria, lo mejor en insertos de carburo, cerámicos y diamante, brocas, cortadores, limas rotativas, rimas, end mills, machuelos, adaptadores, collets, bushings, portaherramientas y sierra cintas. En las marcas: Stellram, Fullerton, Korloy, Mastercut Tool, Starrett, Greenfield, Cleveland, Dorian Tools, OSG Royco y M. Curry. Kennametal Es un líder global de tecnología integrada en el desarrollo de soluciones para el corte de metales para aplicaciones de torneado, fresado, taladrado, roscado y ranurado.
Fullerton Sus esfuerzos estan orientados a buscar maneras para mejorar el servicio a los clientes, la calidad de las herramientas y su desempeño. Dentro de los productos se encuentran: herramientas de carburo, limas rotativas, rimas, end mills, sierras circulares, cortadores, buriles, brocas y especiales.
Starrett Los profesionales mas exigentes saben que la marca Starrett en hojas de sierras de cinta, significa calidad, atención excepcional y asistencia técnica especializada. Dentro de la línea se cuenta con diversas hojas de sierras de cinta, hojas de sierras máquina, accesorios y máquinas de sierra de cinta.
Korloy El principal productor de herramientas de corte de carburo en Corea, con exportaciones a más de cincuenta países en el mundo. Su línea contempla herramienta para corte de metales para aplicaciones de torneado, fresado, taladro y aplicaciones especiales.
Mastercut Tool Atendiendo las necesidades de herramienta de corte para la industria alrededor del mundo. Producto de end mills, end mills de alto rendimiento, limas rotativas, rimas, cortadores, brocas y herramienta especial de carburo.
M. Curry Provén soluciones para reducir costos de los clientes, dándoles una ventaja competitiva en el siempre creciente mercado global. Por medio de las líneas de carburo de dados formadores, gages, bushings, insertos de formado y especiales.
Dorian Tool Es un jugador activo en la industria metal mecánica, particularmente en el diseño y desarrollo de herramientas altamente técnicas e innovadoras. Ofrece una amplia selección de productos para máquinas manuales y CNC, desde insertos de carburo, portainsertos, herramientas para grafilado, marcado e indexables.
Greenfield Un reconocido y respetado nombre de la industria de herramientas de corte. Sus principales productos son brocas de acero de alta velocidad, brocas de concreto, buriles calzados, buriles, cuchillas, machuelos alta velocidad y machuelos al carbón.
Cleveland Provee una amplia gama de productos para la industria, herramientas de corte en acero de alta velocidad y en carburo de tungsteno. Incluye brocas, cortadores, sierras circulares, buriles, cuchillas, cortadores verticales, machuelos, extractores y rimas.
OSG Royco Ofrece una extensa línea de herramientas de corte de alta tecnología para ser utilizadas con las condiciones agresivas. Su línea incluye brocas, end mills, cortadores, machuelos y limas rotativas.
SANDVIK Coromant Empresa multinacional dedicada a la fabricación de herramientas de corte Kyocera empresa japonesa reconocida por su linea de herramienta en metal duro, cermet, ceramicas, CNB Y PCD
CARB
JetStream
SCS
CARB-AP
V CARB
Power-Carb
Comparacion de herramientas de corte de marcas asiaticas, americanas, y europeas en Mexico Cortadores para fresas
Cortadores verticales
Fresa de ranurado multifilo
Insertos para fresados
Velocidades de corte Se llama velocidad de corte a la velocidad expresada en metros por minutos (espacio en metros recorridos enun minuto), de un punto de la superficie que se mecaniza si es ésta quien lleva el movimiento de corte (torneado), o de un punto de la arista de corte se es la herramienta quien posee el movimiento de corte (fresadora, taladradora, cepilladora, etc.). Cuando el movimiento de corte es circular, el punto a considerar es el mas alejado del eje de rotación. Es decir el diámetro exterior de la herramienta o pieza
Calculo de velocidad de corte Se designa con la letra D al diámetro mayor de la herramienta o pieza y con N el numero de revoluciones por minuto [r/min] ó [min -1], se calcula:
Ejemplo: ¿Cuál será la velocidad de corte que lleva una broca de 20[mm] si gira a razón de N= 320[r/min]?
Calcular N [r/min] que ha de dar una broca de 20[mm] para que su velocidad sea 25[m/min].
Si la maquina dispone de varias velocidades, 50-100-200-400-750-1400. se aproxima a la mas cercana.
La velocidad de corte excesiva puede dar lugar a: Desgaste muy rápido del filo de corte de la herramienta. Deformación plástica del filo de corte con pérdida de tolerancia del mecanizado. Calidad del mecanizado deficiente. La velocidad de corte demasiado baja puede dar lugar a: Formación de filo de aportación en la herramienta. Efecto negativo sobre la evacuación de viruta. Baja productividad. Costos elevados del mecanizado.
Velocidad de Rotación La velocidad de rotación del husillo portaherramientas o porta piezas, se expresa habitualmente en revoluciones por minuto (rpm). En las maquina herramientas por arranque de viruta hay una gama limitada de velocidades, que dependen de la velocidad de giro del motor principal y del número de velocidades de la caja de cambios de la máquina. La velocidad de rotación de la herramienta es directamente proporcional a la velocidad de corte y al diámetro de la herramienta.
Velocidad de Avance El avance o velocidad de avance, es la velocidad relativa entre la pieza y la herramienta, es decir, la velocidad con la que progresa el corte. El avance y la punta de la herramienta de corte son los dos factores más importantes de los cuales depende la rugosidad de la superficie obtenida.
Cada herramienta (broca, fresa o buril) puede cortar adecuadamente en un rango de velocidades de avance por cada revolución de la herramienta, denominado avance por revolución (Fn). Este rango depende fundamentalmente del diámetro de la broca o pieza, de la profundidad del agujero o pasada, del tipo de material de la pieza y de la calidad de la herramienta. La velocidad de avance (F) es el producto del avance por revolución (F n) por la velocidad de rotación (N) de la herramienta.
El avance por revolución (F n) es el producto del avance por diente (F ≈) por el número de dientes (z) de la herramienta.
La velocidad de avance (F) es el producto del avance por revolución (F n) por la velocidad de rotación de la herramienta.
Al igual que con la velocidad de rotación de la herramienta, en las maquinas convencionales la velocidad de avance se selecciona de una gama de velocidades disponibles, mientras que las maquinas de control numérico pueden trabajar con cualquier velocidad de avance hasta la máxima velocidad de avance de la máquina.
La velocidad de avance excesiva da lugar a: Buen control de viruta Menor tiempo de corte Menor desgaste de la herramienta Riesgo más alto de rotura de la herramienta Elevada rugosidad superficial del mecanizado. La velocidad de avance baja da lugar a: Viruta más larga Mejora de la calidad del mecanizado Desgaste acelerado de la herramienta Mayor duración del tiempo de mecanizado Mayor coste del mecanizado
Profundidad de corte o de pasada La profundidad de corte o profundidad de pasada (p) es la profundidad de la capa arrancada de la superficie de la pieza en una pasada de la herramienta. La longitud de corte efectiva (la), cuyo valor máximo está directamente relacionado con la longitud de la arista del filo de corte, depende de la profundidad de pasada (p) y del ángulo de posición (κr).
Tabla de Velocidad de Corte
Tabla de Profundidad de Fresado