Cómo Seleccionar un Radio de Esquina

Las ventajas de un radio de esquina mayor a comparación de un radio de esquina menor:

-Raramente se producen astillamiento del filo y fracturas.
-El desgaste es más difícil de producirse.
-No se producen deformaciónes fácilmente.
-El valor de terminación superficial es menor.

Por otro lado, las ventajas de un radio de esquina pequeño son las siguientes:

-El astillamiento y la vibración se producen muy raramente.
-La escasa fuerza de retroceso elimina la deformación de las piezas de trabajo delgadas.
-Es posible el corte fluido con poco rigidez en la máquina, pieza de trabajo y herramienta.
-Mejora el control de virutas con baja profundidad de corte y bajo avance.

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Fig. 1 - Problemas y soluciones referentes al radio de esquina

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Fig. 2 - Radios de esquina y características de corte

La fig. 1 muestra los problemas causados por el radio de esquina y las contramedidas apropiadas.
La fig. 2 muestra la relación entre el tamaño del radio de esquina y las características de corte.
Los problemas en el corte son causados por muchos factores: grado, geometría de inserto, características de la pieza de trabajo, condiciones de corte (Vc, ap, f), características de la máquina, forma de la piezae de trabajo, voladizo y refrigerante.
Las reglas básicas de cómo seleccionar el radio de esquina para problemas de desempeño son los siguientes:

-Influencia del radio de esquina en el astillamiento y la vibración.

El radio de esquina mayor incrementa la resistencia al corte en dirección de la fuerza posterior, por ello puede producirse problemas tales como astillamiento y vibración cuando:

-El voladizo es grande.
-La máquina es vieja y tiene poca rigidez.
-En el torneado la longitud de la pieza de trabajo es demasiado larga a comparación con el diámetro.

Las causas de estos problemas necesitan ser eliminadas teniendo en consideración la herramienta de corte, la máquina y las características de la pieza de trabajo para lograr los posibles problemas de desempeño más apropiados.
Cuando la prevención de astillamiento es requerida, se deben seleccionar herramientas de corte con la rigidez aplicable y emplea un equipo de apoyo, como plantillas hidráulicas de alta rigidez, así como mantener una rigidez suficiente. Si estas contramedidas no están disponibles, entonces:

-Seleccione un rompeviruta con poca fuerza posterior.
-Seleccione un ángulo de inclinación grande de elevada exactitud.
-Utilice el mayor avance posible sin generar deformación plástica y fracturas.

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Fig. 3 - Radio de esquina y presencia de vibraciones
Material: Acero aleado, AISI 4340 (226HB)
Diámetro 80 x Longitud 430mm
Herramienta: CTGNR2525M43 Grado: STi20
Geometría del inserto: () muestra radio de esquina (mm)
Condiciones de corte: Vc=120m/min, ap=2.0mm, corte en seco

También es importante seleccionar un radio de esquina pequeño. La fig. 3 muestra los valores de corte de astillamiento y vibración para torneado con poca rigidez a un avance y radio de esquina diferente. Se observó astillamiento en los valores de corte para todas las condiciones cuando el radio de esquina era de 1.6mm y 2.0mm. Sin embargo, no se observó astillamiento en los insertos con poco radio de esquina, 0.4mm y 0.8mm. Los insertos con radio de esquina de 1.2mm sufren vibraciones con poco avance pero esto no es aparente a un avance alto.
Por ello, es claro que seleccionar un radio de esquina pequeño es un método efectivo de evitar posibles problemas de desempeño en una máquina con poca rigidez que tiende a producir astillamiento. Además, un avance más alto es más adecuado que un avance menor.

Radio de esquina y grado de la herramienta
Las fig. 4 y fig. 5 muestran la relación entre el radio de esquina y el desempeño en el corte. Estas comparan el desgaste causado en el torneado del radio de esquina que varía entre 0.4-2.0mm. Los grados de la herramienta utilizados fueron P10 y P20.

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Fig. 4 - Radio de esquina y desgaste
Material: Acero aleado, AISI 4340 (219HB)
Herramienta: CTGNR2525M43
Radio de esquina: 0.4 mm (TNMG220404) / 0.8 mm (TNMG220408) / 1.2 mm (TNMG220412)
1.6 mm (TNMG220416) / 2.0 mm (TNMG220420)
Condiciones de corte: ap=2.0mm, f=0.21mm/rev, corte en seco

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Fig. 5 - Radio de esquina y desgaste
Material: Acero aleado, AISI 4340 (219HB)
Herramienta: CTGNR2525M43
Radio de esquina: 0.4 mm (TNMG220404) / 0.8 mm (TNMG220408) / 1.2 mm (TNMG220412)
1.6 mm (TNMG220416) / 2.0 mm (TNMG220420)
Condiciones de corte: ap=2.0mm, f=0.21mm/rev, corte en seco

El carburo cementado P10 es un grado elevado que no sufre de una gran variación en el desgaste con cambio en el radio de esquina. Sin embargo, el grado P20 experimenta grandes efectos de diferentes radios de esquina; en particular el tope del radio de esquina sufre un severo desgaste.
En el mecanizado muy eficiente de alta velocidad, los grados bajos tales como K20, M20 y P30 con poco radio de esquina no debería ser aplicado porque tienden a experimentar deformaciones plásticas. Por otro lado, los grados tales como las cerámicas, que son más elevadas que el carburo cementado, carecen de dureza y tienen poca resistencia ante fracturas. A diferencia de los grados bajos, las cerámicas sufren de fracturas en el filo cuando adoptan un radio de esquina pequeño. Con respecto a los problemas de desempeño, lo más apropiado es incrementar la confiabilidad del filo aplicando un radio de esquina superior.
La fig. 6 muestra la relación entre el radio de esquina y la resistencia del inserto ante fracturas durante el mecanizado con interrupciones, al utilizar un carburo cementado P10.

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Fig. 6 - Radio de esquina y daños en el filo
Material: 42CrMo4 (280HB) Grado: P20
Geometría de herramienta: -5, -5, 5, 5, 15, 15, Var
Condiciones de corte: Vc=100m/min, ap=2.0mm, f=0.335mm/rev, corte en seco

Radio de esquina y velocidad de corte
La fig. 7 muestra la asociación entre el radio de esquina, la velocidad de corte y el desgaste en la herramienta. Cuanto más pequeño el radio de esquina, mayor el desgaste en la herramienta a alta velocidad de corte, por ello este radio de esquina no es aplicable.
En el mecanizado de alta velocidad, la temperatura de corte es extremadamente alta, por ello los factores térmicos causarán daños en la herramienta tales como deformación plástica en el filo, el desgaste en la superficie inclinada y oxidación en el filo.
La elección de grados con poco desgaste y resistencia ante fracturas debería ser evitado cuando se apliquen herramientas a alta velocidad de corte. Luego de la selección del mejor grado posible para mecanizado de alta velocidad, debe ser utilizado un radio de esquina grande para soportar las altas temperaturas y presión generadas por el corte.

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Fig. 7 - Radio de esquina y desgaste a varias velocidades de corte
Material: Acero aleado, AISI 4340 (219HB)
Herramienta: CTGNR2525M43, STi20 (P20)
Radio de esquina: 0.4 mm (TNGN220404) / 0.8 mm (TNGN220408)
1.6 mm (TNGN220416)
Condiciones de corte: ap=2.0mm, f=0.21mm/rev, corte en seco

Radio de esquina y avance
La conexión entre el radio de esquina y el avance tienen una influencia substancial en la durabilidad de la herramienta. Es difícil determinar el avance ideal. La fig. 8 muestra la relación entre la dureza del material y el radio de esquina/avance.
El radio de esquina pequeño es especialmente inapropiado para corte pesado y corte de alto avance porque tiende a provocar deformación plástica.

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Fig. 8 - Dureza de la pieza de trabajo y radio de esquina/avance

Radio de esquina y profundidad de corte
Si el avance y el radio de esquina son ideales para el corte general, la profundidad de corte tiene un efecto mínimo sobre la durabilidad. No tiene la misma influencia sobre la durabilidad que la velocidad de corte y el avance.
Sin embargo, para el mecanizado con una profundidad de corte que fluctúa, no se debe aplicar un radio de esquina pequeño porque disminuye la confiabilidad del filo. Por ejemplo, mecanizar una superficie sin mecanizado previo o mecanizar una pieza que tiene una profundidad de corte nula, con corte interrumpido en algunas etapas.

Radio de esquina y exactitud en el corte
La política de elección para determinar el radio de esquina está dividida en dos áreas cuando se requiere una gran exactitud en el corte.
La primera regla general puede observarse en la fig. 9, el radio de esquina grande tiene un valor teórico pequeño para aspereza superficial, por ello es considerado como el más adecuado. La segunda y excepción a la regla es que el radio de esquina debe ser adoptado cuando se producen vibraciones y astillamiento con gran voladizo, poca rigidez de la máquina y una pieza de trabajo larga y delgada.

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Fig. 9 - Radio de esquina y aspereza superficial teórica.

Insertos intercambiables y radio de esquina
La fig. 10 muestra la relación entre el radio de esquina y el porcentaje de radio del inserto intercambiable para torneado que es más grande que el circulo inscripto de 12.7mm. Esta información recompilada fue obtenida de la industria automotríz.

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Fig. 10 - Grado y consumo de energía del radio de esquina

Es clasificado como un grado alto de carburo cementado para corte de acero (P10-20, M10), grado bajo de carburo cementado (P30-40, M20-40), grado alto de carburo cementado para fundición (K05-20), cermet y carburo recubierto.
Cada grupo tiene una pequeña diferencia en la distribución pero todos los grupos tienen el consumo más elevado con 0.8mm de radio de esquina. Estos datos son bastantes viejos pero se pueden seguir considerando a los intertos intercambiables de radio de esquina de 0.8mm como los de mayor consumo. Para la elección de radios de esquina estándar para torneado y desbaste general, puede tomarse estos valores como una referencia.

Fuente: www.mitsubishicarbide.com