Requisitos de las herramientas de corte en procesos de mecanizado

Para poder mecanizar y arrancar virutas, la herramienta de corte tienen que cumplir unos requisitos fundamentales. Sin estos requisitos, no podremos asegurar ni la geometría de las piezas que hemos fabricado, ni sus tolerancias geométricas y tampoco sus tolerancias dimensionales.

Hoy en día, gracias a los grandes fabricantes de herramientas de corte, estos requisitos, se cumplen con creces y tenemos una gran variedad de herramientas de corte. Podemos decir que prácticamente,  no existe material que no se pueda mecanizar, por duro o difícil que sea. Existen aplicaciones para todo tipo de materiales y todo ello es gracias al I+D+I de los fabricantes de herramientas.

Como puedes observar, son aspectos muy importantes y que debes de conocer de primera mano. 

Conociendo estos 8 requisitos, puedes analizar posibles errores en los procesos de mecanizado y saber de dónde provienen, para poder solucionarlos. Además, debes de saber que hay otros factores que influyen en los procesos de mecanizado, además de las herramientas de corte.

El planteamiento que realicemos de la pieza, es otro factor fundamental que debemos de tener en cuenta. En ello se engloba el amarre de la pieza, herramientas de corte a utilizar, estrategias de mecanizado a usar y la misma programación que realicemos, sobre la pieza o piezas a fabricar. 

Todo influye, y debemos en la medida de los posible tener todo controlado, para evitar sobresaltos o errores en los procesos de mecanizado. Comencemos con los requisitos fundamentales de las herramientas de corte. 

Las herramientas de corte, tienen que cumplir 8 requisitos fundamentales, para poder realizar su trabajo de forma efectiva y que eso se traduzca en un trabajo económico y rentable.

Además de realizar un buen planteamiento del trabajo en mecanizado, usar las herramientas de corte adecuadas, nos ayudan a producir más en menor tiempo.

Imagen de una broca de acero rápido HSS, taladrando una placa de acero.

Alta resistencia al desgaste en herramientas de corte en procesos de mecanizado

Tener una alta resistencia al desgaste, nos permite trabajar más tiempo con una misma herramienta. Además, nos ayuda a mantener la geometría de la herramienta de corte, durante más tiempo. Con ello podemos conseguir una alta tasa de volumen de viruta extraída en un minuto. 

Tenemos que destacar, que para tener una alta resistencia al desgaste, va a depender del material de la herramienta de corte y de su recubrimiento.

Hoy en día hay grandes avances en recubrimientos de herramientas de corte, debemos de aplicar el recubrimiento adecuado, para el material que tenemos que trabajar. Además de usar la geometría adecuada.

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Conservar la dureza de la herramienta de corte a altas temperaturas en los procesos de mecanizado

Durante los procesos de mecanizado, se generan altas temperaturas en las zonas de corte. Los materiales templados, las aleaciones termorresistentes y los aceros inoxidables, son los materiales que mayor temperatura alcanza, en las zonas de corte.

El calor es el enemigo de las herramientas de corte. Ya que el calor, hace perder las propiedades físicas y químicas de la herramienta de corte. Los recubrimientos, juegan un papel crucial en este caso, al igual que el material de la herramienta de corte. 

Imagen de una fresa de módulo para fabricar engranajes.

Tener buena tenacidad en herramientas de corte en los procesos de mecanizado

Las herramientas de corte, tiene que tener una buena tenacidad. La tenacidad de una herramienta de corte, se refiere a la resistencia que ofrece ante la rotura de la misma. 

Cuando la herramienta de corte realiza corte interrumpidos, la temperatura en la zona de corte nov es estable y las condiciones de corte no son lo más óptimas para la herramienta. 

Es necesario tener una buena tenacidad en las herramientas de corte, para que puedan aguantar y seguir siendo efectivas, ante condiciones de corte desfavorables.

Coeficiente de rozamiento reducido de herramientas de corte en procesos de mecanizado

Durante la acción de corte en el mecanizado, se genera mucho calor, debido a la fricción entre a herramienta de corte y el material que estamos mecanizando.

Este rozamiento, puede generar un desgaste importante en las herramientas de corte. Por ejemplo, en fresas de metal duro, que son aptas para la estrategia trocoidal, el coeficiente de rozamiento es muy pequeño, ya que ayuda a disipar el calor de forma efectiva en la zona de corte.

El tiempo que la fresa está en contacto con el material es muy pequeño y consigue extraer grandes cantidades de viruta, sin que la herramienta de corte se desgaste.

Si este tipo de fresas, las dejamos en contacto con el material, durante más tiempo que en el caso de la estrategia trocoidal. Desgastaremos la herramienta en cuestión de segundos, ya que el coeficiente de fricción es mayor, de lo que están preparadas este tipo de fresas. 

Tener un coeficiente de fricción pequeño en herramientas de corte, ayuda a evacuar virutas de forma rápida y que tanto el material, como la herramienta de corte, se mantengan a temperaturas relativamente bajas. Con ello, conseguimos tener una temperatura estable. Esto se traduce en que podemos conseguir, que una misma herramienta este trabajando durante un largo tiempo, sin desgastarse.

Imagen de un proceso de cilindrado en un torno CNC.

Conductividad térmica apropiada, según las condiciones de corte en procesos de mecanizado

El calor generado durante los procesos de mecanizado, debemos de evacuarlo de forma efectiva. Podemos usar diferentes tipos de refrigerantes, en cada tipo de aplicación.

La geometría de la propia herramienta de corte, también ayuda a que el calor generado se disipe, lo antes posible de la zona de corte.

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Las virutas, son otro apartado a tener en cuenta, ya que también son encargadas de transmitir calor a la propia pieza, si no las conseguimos eliminar de forma efectiva, de la zona de corte.

Si no evacuamos el calor de forma efectiva, el calor hace dilatar los materiales, principalmente los metales. Al igual que en las herramientas de corte, con ello podemos conseguir que las herramientas de corte, se fracturen por las tensiones internas del propio material, de la herramienta.

Estabilidad química en herramientas de corte en procesos de mecanizado

La estabilidad química en herramientas de corte, es otro requisito fundamental. La herramienta de corte tiene que ser resistente a la corrosión y al deterioro químico. Si la herramienta de corte, no fuera estable químicamente hablando, podríamos llegar a deteriorar el material que estamos mecanizando, o incluso la propia herramienta.

Cuando una herramienta de corte no es químicamente estable, puede corroerse o sufrir daños debido a la interacción con los materiales que estamos mecanizando.

Los fluidos de corte, la humedad o los agentes químicos presentes en el entorno de trabajo, pueden producir a una disminución en la vida útil de la herramienta y con ello, aumentar en el desgaste y la posibilidad de que las piezas mecanizadas tengan defectos o acabados superficiales no deseados.

Por otro lado, una herramienta de corte con alta estabilidad química puede resistir la corrosión y el desgaste químico. Con ello nos garantizamos, de que la herramienta de corte, va a tener una vida útil más prolongada y un rendimiento consistente durante el mecanizado.

Esto ayuda a que las herramientas mantengan sus propiedades de corte durante más tiempo.

La estabilidad química también es importante para evitar la contaminación de las piezas mecanizadas con partículas de metal o residuos químicos que podrían comprometer su calidad o funcionalidad.

Imagen de un fresado de superficie 3D, con una fresa esférica.

Alta resistencia a la compresión de herramientas de corte en procesos de mecanizado

Las herramientas de corte, tiene que tener una alta resistencia a la compresión. Si una herramienta de corte, se pudiera comprimir, no podríamos realizar mecanizados de precisión, ni asegurar las tolerancias geométricas que nos pueden pedir los planos de fabricación.

La compresión es la resistencia que ofrece un material al ser comprimido, por fuerzas externas. Las herramientas de corte, están expuestas a cargas externas, desde el momento que empezamos a arrancar virutas.

Principalmente cuando mecanizamos materiales duros, esas cargas externas son mayores que cuando mecanizamos materiales blandos, como plásticos o aluminios.

Las cargas externas que van a estar sometidas a compresión en herramientas de corte, pueden venir de diversos factores, las vibraciones en los procesos de mecanizado, son una de ellas.

Las vibraciones en el mecanizado, pueden venir de diversos factores. Desde utilizar unas condiciones de corte inadecuadas, hasta no amarrar debidamente la pieza, entre otras.

Una herramienta con alta resistencia a la compresión puede soportar cargas repetidas sin deformarse ni fracturarse de forma repentina. Esto ayuda a que la herramienta de corte, tengan una vida útil más prolongada. Con ello reducimos los costos de los procesos de mecanizado y obtenemos un mayor eficiencia en los procesos de mecanizado.

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Un aspecto muy importante sobre que las herramientas de corte tengan una alta resistencia a la compresión, es que gracias ello, pueden mantener la estabilidad dimensional, en los procesos de mecanizado.

Como hablamos al principio de este apartado, necesitamos garantizar las dimensiones y tolerancias en los procesos de mecanizado. Gran parte de ello es gracias a tener una alta resistencia a la compresión en herramientas de corte, entre otros factores.

Las herramientas de corte con alta resistencia a la compresión tienen menos probabilidades de experimentar vibraciones excesivas durante el mecanizado. Esto ayuda a mejorar la calidad del acabado superficial y reduce el riesgo de daños en la herramienta y en la pieza.

Una herramienta que puede resistir mayores fuerzas de compresión puede mecanizar a velocidades de corte más altas sin comprometer su integridad. Esto hace aumentar la productividad y la eficiencia de los procesos de mecanizado.

Alta resistencia a la rotura por flexión de herramientas de corte en procesos de mecanizado

Las herramientas de corte principalmente las de gran longitud, cuando superan en 4 o 5 veces su diámetro, son capaces de flexionarse en los procesos de mecanizado. La resistencia a la rotura por flexión, se refiere a la capacidad que tiene la herramienta de corte, de flexionarse sin llegar a romperse, cuando es sometida a fuerzas de flexión, en los procesos de mecanizado.

Cuando trabajamos con herramientas de corte, de gran longitud, para conseguir tolerancias de precisión, es necesario de realizar varias pasadas sin carga para la herramienta.

Esto es debido a la flexión de las herramientas de corte en los procesos de mecanizado. Con cada repetición del proceso de mecanizado, vamos reduciendo la carga para la herramienta de corte,  y con ello la herramienta trabaja de forma adecuada sin flexionarse.

La herramienta de corte, tiene que tener resistencia a la flexión, no solo en herramientas de corte, cuando son de gran longitud, sino serlo de forma continua. Si la herramienta se deformara con facilidad ante cargas de flexión, no podríamos realizar operaciones de mecanizado, que nos aseguren una geometría específica.

Trabajar con una longitud adecuada, para la operación de mecanizado encomendada, nos ayuda a que la flexión de la herramienta, se minimice y nos ayude a conseguir la geometría especificada en el plano de una forma más efectiva. 

Imagen de un proceso de mecanizado, fabricando un engranaje por power skiving.

Resumen

Con esta entrada, espero haberos despejado todas vuestras dudas, sobre los requisitos que debe de cumplir toda herramienta de corte en procesos de mecanizado. Cada una de ellas es importante, conocerlas es esencial, para poder solucionar los posibles problemas que podamos tener en los procesos de mecanizado.

Recordar que cuantos más datos tengamos, mejor aplicación podremos aplicar en cada caso. Además de si tenemos un problema, podemos saber rápidamente sus consecuencias para poder solucionarlo. Espero que os haya resultado interesante y nos vemos en la próxima!!

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