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pastillas carburadas para maquinas herramientas
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Herramientas de Corte para Torno
Básicamente, el mecanizado mediante un torno genera formas cilíndricas con una herramienta de corte o cuchilla que, en la mayoría de los casos, es estacionaria, mientras que la pieza de trabajo es giratoria.Una herramienta de corte típica para usar en un torno (también conocida como buril) consta principalmente de un cuerpo, mango o vástago, y de un cabezal donde se encuentra la parte cortante. A su vez, el cabezal se compone de diversas partes, tal como vemos en la figura de abajo. PARTES DE UNA HERRAMIENTA
TIPICA PARA TORNO
Es requisito indispensable que la herramienta de corte presente alta dureza, incluso a temperaturas elevadas, alta resistencia al desgaste y gran ductilidad. Estas características dependen de los materiales con los que se fabrica la herramienta, los cuales se dividen en varios grupos:
Acero al carbono:de escasa aplicación en la actualidad, las herramientas fabricadas en acero al carbono o acero no aleado tienen una resistencia térmica al rojo de 250-300 ºC y, por lo tanto, se emplean solamente para bajas velocidades de corte o en el torneado de madera y plásticos. Son herramientas de bajo costo y fácil tratamiento térmico, pero por encima de 300°C pierden el filo y la dureza. Con acero al carbono se fabrican machuelos, terrajas, limas de mano y otras herramientas similares.
Acero rápido: son herramientas de acero aleado con elementos ferrosos tales como tungsteno, cromo, vanadio, molibdeno y otros. Estos aceros adquieren alta dureza, alta resistencia al desgaste y una resistencia térmica al rojo hasta temperaturas de 650 ºC. Aunque a escala industrial y en el mecanizado de alta velocidad su aplicación ha disminuido notablemente en los últimos años, las herramientas de acero rápido aún se prefieren para trabajos en metales blandos o de baja producción, porque son relativamente económicas y son las únicas que se pueden volver a afilar en amoladoras o esmeriladoras provistas de una muela abrasiva de óxido de aluminio, de uso común en la mayoría de los talleres.Los materiales que siguen son aquellos con los que se construyen los hoy tan difundidos
Carburo cementado o metal duro: estas herramientas se fabrican a base de polvo de carburo, que junto a una porción de cobalto, usado como aglomerante, le otorgan una resistencia de hasta 815°C. Los carburos más comunes son: carburo de tungsteno (WC owidia), carburo de titanio (TiC), carburo de tantalio (TaC) y carburo de niobio (NbC). Por su dureza y buena resistencia al desgaste son las herramientas más adecuadas para maquinar hierro colado, metales no ferrosos y algunos materiales abrasivos no metálicos. Otra categoría de metales duros aleados comprende carburo cementado recubierto, donde la base de carburo cementado se recubre con carburo de titanio, nitruro de titanio (TiN), óxido de aluminio, nitruro de titanio y carbono (TiCN) y nitruro de titanio y aluminio (TiAlN).
Cermet (combinación de material cerámico y metal): aunque el nombre es aplicable incluso a las herramientas de carburo cementado, en este caso las partículas base son de TiC, TiCN y TiN en vez de carburo de tungsteno. El aglomerante es níquel-cobalto. Estas herramientas presentan buena resistencia al desgaste, alta estabilidad química y dureza en caliente. Su aplicación más adecuada es en los materiales que producen una viruta dúctil, aceros y las fundiciones dúctiles.
Cerámica: existen dos tipos básicos de cerámica, las basadas en óxido de aluminio y las de nitruro de silicio. Son duras, con alta dureza en caliente y no reaccionan químicamente con los materiales de la pieza, pero son muy frágiles. Se emplean en producciones en serie, como el sector automotriz y las autopartes, donde dado a su buen desempeño, han logrado aumentar notablemente la cantidad de piezas fabricadas.
Nitruro de boro cúbico (CBN): es el material más duro después del diamante. Presenta extrema dureza en caliente, excelente resistencia al desgaste y en general buena estabilidad química durante el mecanizado. Es frágil, pero más tenaz que la cerámica.
Diamante policristalino (PCD): es sintético y casi tan duro como el diamante natural. Presenta una increíble resistencia al desgaste y una baja conductividad térmica, por lo que la vida útil de la herramienta es hasta cien veces mayor que la del carburo cementado. Sin embargo, también es muy frágil, las temperaturas de corte no deben exceder de 600 ºC, no puede usarse para cortar materiales ferrosos porque existe afinidad y no sirve para cortar materiales tenaces.
Estandarización de las herramientas de corteAhora que hemos visto los principales materiales que componen una herramienta de corte para torno, veamos otras clasificaciones importantes que caracterizan cada herramienta y que responden a las normas internacionales ISO y/o DIN que detallaremos seguidamente. Las herramientas para torno pueden clasificarse:
1) Según la dirección de avance de la herramienta:•Corte derecho (R): son herramientas que avanzan de derecha a izquierda.•Corte izquierdo (L): son herramientas que avanzan de izquierda a derecha.2) Según la forma del vástago de la herramienta:•Vástago recto: cuando desde el extremo de la herramienta se observa un eje recto.•Vástago acodado: cuando desde el extremo de la herramienta se observa que su eje se dobla hacia la derecha o la izquierda, cerca de la parte cortante.
3) Según el propósito o aplicación de la herramienta:•Cilindrado: la pieza se rebaja longitudinalmente para generar formas cilíndricas.•Refrentado: se rebaja el extremo de la pieza para lograr que quede a 90º respecto del eje de simetría.•Torneado cónico: se combina el movimiento axial y radial de la herramienta para crear formas cónicas y esféricas.•Roscado: la pieza se rebaja de forma helicoidal para crear una rosca que puede servir para colocar una tuerca o unir piezas entre sí.•Mandrinado: se rebaja el interior de un orificio para lograr medidas muy precisas.
•Torneado de forma: la herramienta se desplaza radialmente de afuera hacia adentro de la pieza. Un corte a profundidad constante deja la forma ranurada o acanalada, mientras que un corte profundo corta totalmente el cilindro (tronzado).•Taladrado: se emplea una broca para efectuar orificios en la pieza y las herramientas empleadas en el taladrado en el torno son las mismas que se utilizan en las taladradoras. Para efectuar agujeros profundos se utilizan básicamente dos tipos de brocas: brocas helicoidales con agujeros para la lubricación forzada y brocas para cañones.•Escariado: para escariar en el torno, además de las herramientas de filo simple, se utilizan también los escariadores de dientes, también llamados escariadores para máquina. Los escariadores están formados por un número de dientes rectos o helicoidales que varía de 4 a 16, dispuestos simétricamente alrededor del eje de la herramienta.
4) Según el método de fabricación de la herramienta:•Herramientas integrales o enteras: se forjan a la forma requerida en una sola pieza de un mismo material. Se fabrican en forma de barra redonda, cuadrada o rectangular de acero para herramientas forjadas, que en un extremo tienen su filo cortante.•Herramientas compuestas: son de distintos tipos que podemos clasificar en tres subgrupos:
• Herramientas fabricadas con distintos materiales: por lo general, el vástago es de acero para construcciones y la parte cortante es de acero rápido y está soldada a tope.
•Herramientas con placa soldada: vástago de acero y parte cortante de acero rápido o widia en forma de pequeña pastilla o placa soldada. La soldadura de cada herramienta requiere tiempo y destreza. Dependiendo de la aplicación, de la forma del vástago y de la dirección de avance, estas herramientas se clasifican según normas ISO y DIN (ver tabla más abajo). La placa soldada puede volver a afilarse cuando sea necesario y hasta el término de su vida útil.•Portaherramientas con placa intercambiable: constan de un mango o portaherramientas capaz de reutilizarse innumerables veces, en el que alternativamente pueden montarse y desmontarse pequeñas pastillas o placas intercambiables denominadas insertos, de compuestos cerámicos, de forma triangular, cuadrada, rómbica, redonda u otras. Los insertos están diseñados para intercambiarse o rotarse a medida que cada borde de corte se desgasta y al término de su vida útil se descartan, por lo que no se requiere el afilado. Los insertos se clasifican bajo estrictas normas ISO que veremos detalladamente en un próximo artículo.
Clasificación ISO/DIN de las herramientas con placa soldada de metal duro
En la siguiente figura vemos las principales aplicaciones de las herramientas para torno, con la clasificación ISO/DIN específica de las que
presentan placa soldada de widia, detallada en la tabla correspondiente.
Herramientas de Corte para Torno
Introducción a los Insertos Para TornoAnte la expansión de la maquinaria para torneado de alta performance y con control CNC desde hace unos 40 años, el auge que han cobrado los insertos o plaquitas intercambiablesfue notorio, al punto de convertirlos actualmente en la herramienta obligada para el torneado de alta velocidad, aún a pesar de su costo.La gran variedad actual de insertos y porta-insertos en el mercado ha determinado suestandarización bajo normas ISO (o ANSI en Estados Unidos, que emplean medidas inglesas) a fin de facilitar la elección adecuada para cada aplicación.En este artículo, que no pretende ser exhaustivo debido a la inmensa diversidad de insertos, vamos a conocer las dos normas ISO que regulan los insertos de metal duro para torneado, así como los tipos principales de sujeción de los insertos a los porta-insertos, también regulados por ISO.
Estandarización de insertosa) Norma ISO 1832Esta norma agrupa los insertos de metal duro en 10 categorías diferentes que contemplan diversos parámetros. Cada una de estas categorías presenta una multiplicidad de insertos que se designan con símbolos compuestos por letras mayúsculas y/o números, formando una secuencia de identificación del inserto que sigue un orden estricto.La especificación de las categorías 1 a 7 que veremos a continuación es obligatoria en la secuencia de identificación de todo tipo de insertos, mientras que la de las categorías 8, 9 y 10 es optativa y depende de cada fabricante. La categoría 10 se usa, generalmente, para ofrecer información especial del inserto, por ejemplo, las características del rompevirutas. Si en la secuencia de identificación del inserto aparece el símbolo de la categoría 10, este se separa de todos los demás símbolos mediante un guion.Veamos en detalle cada una de las 10 categorías que componen la secuencia de identificación del inserto según ISO, así como los símbolos que representan esas categorías.
1.Forma del inserto: es una letra que indica la forma de la cara superior del inserto. La norma categoriza 16 formas y las más comunes son: redonda, cuadrada, rómbica (de diversos ángulos), triangular y trigonal.2.Ángulo de alivio frontal o ángulo de incidencia: es una letra que indica la diferencia de 90° medida en un plano normal al borde de corte generado por el ángulo entre el flanco y la superficie superior del inserto. Permite que el filo de corte trabaje libremente y que no se presente roce en la pieza a mecanizar.3.Tolerancia en las dimensiones: es una letra que define las tolerancias máxima y mínima del tamaño del inserto, designado por el círculo más grande que puede inscribirse dentro del perímetro del mismo.4.Sistema de sujeción y rompevirutas: es una letra que indica diferencias en el diseño no provistas específicamente en las otras categorías de la secuencia. Las diferencias más comunes son la existencia de agujeros de sujeción, avellanado y características especiales de las superficies de ataque.5.Longitud de la arista de filo: es un número de dos dígitos (con un cero adelante o no) que indica el tamaño del círculo inscrito (CI) para todos los insertos que tienen un CI verdadero (formas redonda, cuadrada, triangular, trigonal, rómbica, etc.). El símbolo de esta categoría se representa solamente con números enteros y no se consideran las cifras decimales; si el diámetro del CI es menor de 10 mm se antepone un cero. En el caso de los insertos de forma rectangular y de paralelogramo, que no tienen un CI verdadero, se usan las dimensiones de ancho y largo.
1.Espesor: es un número o letra + número que indica el espesor del inserto en milímetros. El símbolo de esta categoría se representa solamente con números enteros y no se consideran las cifras decimales.2.Radio de la nariz (o punta): es un número o letra + número que indica el radio de la punta y varía generalmente de 0,03 mm a 3,2 mm. El símbolo de esta categoría se representa solamente con números enteros y no se consideran las cifras decimales.3.Arista de corte: es una letra (o dos, según el fabricante) que define condiciones especiales, tales como el tratamiento de la arista y el acabado superficial.4.Dirección de corte: es una letra que indica el sentido de corte que debe llevar el inserto durante el proceso. Puede ser R (derecho), L (izquierdo) o N (neutro o en ambos sentidos).5.Personalización del producto: a criterio del fabricante.En su catálogo de insertos, cada fabricante provee las tablas del código ISO que ayudan a identificar cada uno de sus productos.
Para una mejor comprensión de cómo funciona este proceso de identificación, veamos un ejemplo.Supongamos que la etiqueta de cierto fabricante de un inserto nos brinda la siguiente secuencia de identificación del inserto:
C N M G 12 04 08 E N – MP
¿Cómo interpretamos cada uno de estos símbolos? La figura que sigue reproduce parte de esas tablas que provee el fabricante, donde podemos identificar con el óvalo rojo las características indicadas correspondientes al inserto en cuestión.
De la interpretación de estas tablas, se desprende entonces que un inserto con el código: C N M G 12 04 08 E N – MP tiene las siguientes características:1.“C”: forma rómbica de 80º.2.“N”: ángulo de alivio o incidencia de 0º.3.“M”: las tolerancias dimensionales en las medidas del inserto son: altura “m” del rombo de ±0,08 mm a ±0,18 mm, diámetro del círculo inscrito D1 de ±0,05 mm a ± 0,13 mm y espesor S1 ±0,13 mm.4.“G”: respecto del sistema de sujeción y rompevirutas, el código “G” indica que se trata de un inserto con agujero central (cilíndrico) y con rompevirutas en ambas caras.5.“12”: con este número “12” para una forma rómbica “C” indicada en la categoría 1, vemos que la longitud de la arista de filo (representada por el diámetro del círculo inscrito) es de 12,70 mm.6.“04”: indica que el espesor del inserto es de 4,76 mm.7.“08”: indica que el radio de la nariz es de 0,8 mm.8.“E”: arista de corte redondeada.9.“N”: dirección de corte en ambos sentidos.10.“MP”: características del rompevirutas (información exclusiva del fabricante que provee en su catálogo de insertos).
b) Norma ISO 513Ahora bien, ¿para qué sirven todos estos parámetros que acabamos de ver? Es evidente que deberemos tenerlos en cuenta a la hora de elegir el inserto adecuado para el trabajo que deseamos realizar. Características tales como el tipo de material que conforma la pieza(dureza y fuerza de corte específica), el tipo de corte (desbaste, acabado, ranurado, tronzado, barrenado, roscado, etc.) y la capacidad del torno determinarán el material, laforma, la profundidad de corte, el avance, el radio de la nariz, el tamaño y el espesor delinserto.Respecto del material con el que está construido el inserto, las normas ISO 513 definen 6 categorías de metal duro representadas por una letra y un color diferente. Dentro de cada categoría, también se asignan diversas subcategorías con números que van del 1 al 50, que tienen en cuenta la tendencia del inserto a ser tenaz o duro, donde los números bajos representan menor tenacidad y los números altos representan menor dureza.En la siguiente tabla detallamos cada una de las seis categorías, como así también las subcategorías correspondientes, con sus aplicaciones.
En términos de versatilidad, tenacidad, vibración y requisitos de potencia, hay formas de insertos que se adaptarán mejor para el trabajo a realizar. Por ejemplo, los insertos rómbicos de 80º son ideales para desbaste y terminación de diámetros interiores y exteriores, mientras que los insertos rómbicos de 55º o 35º se usan para el copiado.El radio de la nariz afecta el acabado superficial de la pieza. Para operaciones de acabado se usan los valores de radio más bajos, capaces de realizar cortes más finos, mientras que para desbaste y desbaste pesado se emplean los valores más altos, que ofrecen un filo fuerte y resistente a avances importantes. Recordemos que el avance es la velocidad de la herramienta hacia la pieza; se mide preferentemente en mm/rev o mm/min. La siguiente tabla muestra la relación entre avance y radio de la nariz, con valores recomendados para el primero.Relación entre avance y radio de la nariz
Radio de la nariz (mm) Intervalo de avance recomendado (mm/rev)
0,40 0,12 – 0,25
0,80 0,25 – 0,50
1,20 0,36 – 0,70
1,60 0,50 – 1,00
2,40 0,70 – 1,60
A su vez, el avance está relacionado con la velocidad de corte, definida como la velocidad con la cual un punto de la circunferencia de la pieza pasa por la herramienta de corte en un minuto y se expresa en metros por minuto.Relación entre avance y velocidad de corte
Material
Avance (mm/rev) Velocidad de corte (m/min)
Desbaste Acabado Desbaste
Acabado
Roscado
Acero de máquina
0,250 – 0,500
0,070 – 0,250 27 30 11
Acero de herramienta
0,250 – 0,500
0,070 – 0,250 21 27 9
Hierro fundido
0,400 – 0,065
0,130 – 0,300 18 24 8
Bronce 0,400 – 0,650
0,070 – 0,250 27 30 8
Aluminio 0,400 – 0,750
0,130 – 0,250 61 93 18
Estandarización de porta-insertosLa elección del portaherramientas para el inserto se realiza de acuerdo con diferentes modos de mecanizado tales como torneado exterior, frontal y copiado. A tal efecto, elsistema de sujeción del inserto al portaherramientas también está normalizado por ISO y, aunque hay varias, existen cuatro categorías principales, simbolizadas por letras:P: el inserto es fijado por medio de una palanca que lo empuja sobre su asiento en la herramienta.C: el inserto se sujetado por una brida a presión, que mantiene al inserto presionado sobre el asiento en el porta-herramientas.S: el agujero del inserto tiene forma cónica y el inserto es fijado por tornillo.M: el inserto es fijado por una cuña (o brida y tornillo) que sujeta simultáneamente la parte superior y lateral del mismo.La tabla que sigue ejemplifica cada uno de los tipos de fijación principales, así como sus características y aplicaciones.
