Selección de herramientas para torneado

CARACTERISTICAS VARIAS DE LOS PORTA-HERRAMIENTAS

Porta-herramientas de acero rápido
Los porta-herramientas de acero rápido usualmente son una herramienta sólida y el filo es soldado sobre la misma.
Comparado con otros porta-herramientas de diferentes materiales, los porta-herramientas de acero rápido tienen una tenacidad muy elevada y son ideales para el mecanizado inestable a baja velocidad y con interrupciones. Sin embargo, el mecanizado a baja velocidad puede dejar deformación en el filo y provocar astillamiento sobre el mismo, una vez que el filo es vuelto a afilar.
Por ello, para el mecanizado a baja velocidad (menor a los 50m/min, en acero), una herramienta extremadamente dura es más efectiva. Las herramientas de acero rápido son convenientes gracias a su bajo costo y fácil reafilado.

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Comparación de materiales de herramientas Comparación de durabilidad


Porta-herramientas soldados
Los porta-herramientas soldados tiene un mango de acero y un filo soldado. El filo soldado depende de su aplicación. La forma del porta-herramienta es diseñada por JIS de acuerdo a la pieza a mecanizar y su uso.
Para el filo, se utiliza acero rápido o carburo, dependiendo de la velocidad de corte.
El grado y la geometría del filo son seleccionadas de acuerdo al material y geometría de la pieza. El filo es soldado para formar un ángulo de inclinación, un ángulo de descarga y el rompeviruta. La soldadura de cada herramienta requiere tiempo y destreza, por ello más del 90% de los porta-herramientas utilizados actualmente son de insertos intercambiables.

Porta-herramientas con insertos intercambiables
Estos, tal como su nombre lo explica, tienen filos que pueden ser reemplazados. El filo en este caso es llamado inserto. Hay grados para insertos de acero rápido y carburo, pero los más utilizados son estos últimos. La característica principal de estos porta-herramientas es la posibilidad de utilizar varios insertos con diferentes propiedades en un sólo mango. Además, no necesita reafilado ya que el inserto es reemplazado por otro.
Considerando el poco tiempo previo necesario al mecanizado, su geometría regular y exacta y la reducción de herramientas utilizadas, los porta-herramientas con insertos intercambiables tienen excelentes ventajas en cuanto al costo.

SELECCION DE INSERTOS PARA TORNEADO EXTERIOR

La amplia variedad en combinacines de geometrías tales como triangular y cuadrada, tamaño, grosor, radio de esquina y tipo de rompevirutas produce muchos tipos de insertos. Esto hace que la selección del mismo sea muy importante para incrementar la eficiencia en el mecanizado y reducir costos.

Geometría del inserto
La geometría del inserto es seleccionada luego de considerar cuatro puntos: modo de mecanizado, fuerza de filo, fueza de fijación y economía.

Modos de mecanizado
Los tornos CNC son las máquinas más utilizadas y una geometría de insertos que permita tanto torneado exterior como interior es la elección más común. Los insertos de 80º rómbicos son ideales para desbaste y terminación de diámetros interiores y exteriores.
Para el copiado, son utilizados insertos rómbicos de 55º o 35º. Aunque tengan menor fuerza en el filo, son ideales para una amplia variedad de operaciones dependiendo de la geometría de la pieza.
Exceptuando los anteriormente mencionados, hay otras formas de insertos para roscado, ranurado y tronzado.

Fuerza del filo
Un ángulo de punta mayor incrementa la fuerza en el filo, haciéndolo más efectivo en el mecanizado con interrupciones. Sin embargo, un punto débil es que tiene límites en cuanto a su uso en ciertas operaciones, por ejemplo, perfilado profundo.
Para aplicaciones estables tales como mecanizado contínuo, los insertos triangulares con muchas esquinas son efectivos, aunque la fuerza del filo se deteriore. Para profundidades de corte menores, los insertos trigones de 80º con varios filos mantienen la fuerza del filo.
Los insertos redondos tienen la mayor fuerza de filo y son la mejor opción al requerir una terminación superficial superior. Sin embargo, gracias a su elevada fuerza de retroceso, los insertos redondos son vulnerables a la vibración en el mecanizado de piezas pequeña y de escaso grosor. Otro problema es que el cambio de filo puede ser complicado.

Fuerza de sujeción
Los insertos de mayor tamaño y grosor tienen más de un area superficial, por ello la fuerza de fijación los hace más adecuados para el mecanizado pesado, los insertos rómbicos de 80º tienen filos largos y cuando son fijados a la herramienta, se utilizan dos de sus caras, proporcionando una elevada fuerza de sujeción. Esto hace al inserto ideal para un mecanizado pesado e interrumpido.

Economía
En lo que se refiere a insertos negativos, los insertos cuadrados de cuatro filos por lado, con un total de 8 filos, son los más económicos. Además, el ángulo del filo de 90º tiene una elevada fuerza. Luego de los insertos cuadrados, los insertos triangulares con tres filos por lado y un total de seis son los más económicos.

EFECTOS DEL RADIO DE ESQUINA

Un radio de esquina mayor produce una superficie más lisa y una mayor fuerza de corte, pero esto también incrementa la resistencia al corte, lo que puede causar vibración y escaso control de virutas.
Sin embargo los insertos con diferentes radios pueden ser utilizados en un mismo cuerpo.

Aspereza superficial teórica
Cuando el radio de esquina es Rc (mm), y el avance es f (mm/rev), la aspereza superficial teórica (µm) puede ser obtenida con la siguiente fórmula:

h = f² / 8 Re X 1,000

Con un avance fijo, un radio de esquina mayor teóricamente producirá una terminación superficial superior.

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Relación entre el radio de esquina y la aspereza superficial

Sin embargo, cuando utiliza el mismo radio de esquina pero con una variación en la profundidad de corte, puede notarse que el grosor de la viruta decrece cuando la profundidad de corte es reducida. Esto resultará en una reducción en el calor generado durante el mecanizado.

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Relación entre la profundidad de corte y el grosor de la viruta

Fuerza del filo
En general, los radios de esquina de valor 0.4mm~1.2mm son utilizados para torneado. Para mecanizado pesado, se utiliza un radio de esquina superior por su fuerza en el filo. Mientras que para terminación, suelen utilizarse un radio de esquina menor.

Resistencia al corte
Un radio de esquina que es demasiado grande incrementa la resistencia al corte en dirección a la pieza de trabajo y causa inexactitudes en el mecanizado por vibraciones.

Control de virutas
El uso de un radio de esquina a poca profundidad de corte tiene el mismo efecto como incremento en el ángulo principal. Esto reduce el grosor de virutas y las virutas tienden a alargarse y a alejarse de la superficie de trabajo.

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Relación entre el radio de esquina y el grosor de la viruta

ROMPEVIRUTAS

Selección de los rompevirutas:

Acero general

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Para acero general, un rompeviruta es elegido de acuerdo a las condiciones de corte. La profundi-dad de corte y avance son especialmente importantes y el rompeviruta debería ser elegido de acuerdo al área de mecanizado. Además, también debe considerarse la aplicación: termina-ción, corte liviano, medio, semi-pesado o pesado.


Acero blando y materiales de difícil corte
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Para el mecanizado de estos materia-les se requiere resistencia ante soldaduras y durabilidad en los rompe-virutas. Por ello, es necesario reunir todos los parámetros. En general, para evitar altas temperaturas se utiliza un rompeviruta con gran ángulo de inclinación y filo exacto. También es impor-tante la fuerza del filo.


Fundición
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En el mecanizado de fundición, no es necesario que las virutas sean muy rizadas. El rompeviruta ideal debe mantener tanto fuerza en el filo como reducir la resistencia al corte.


SELECCIÓN DE PORTA-HERRAMIENTAS PARA TORNEADO EXTERIOR

Cuando seleccione un porta-herramienta, debe considerarse su aplicación, fuerza en el filo y costo.

Angulo principal

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El porta-herramienta es seleccionado de acuerdo a diferentes modos de mecanizado tales como torneado exterior, frontal y copiado.

 

Ángulo principal y ángulo final del filo para torneado exterior.

PORTA-HERRAMIENTAS DISPONIBLES PARA TORNEADO EXTERIOR

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Sistema de fijación del inserto
ISO indica las estructuras de sujeción del inserto intercambiable, las mismas son:

Tipo M: modo de sujeción en el tope del inserto y su agujero.
Tipo P: modo de sujeción por el agujero del inserto.
Tipo S: modo de sujeción del inserto con un tornillo en el agujero del inserto.
Tipo C: modo de sujeción por el tope del inserto, el mismo no tiene agujero.

En la actualidad, hay nuevas formas de sujeción con símbolos únicos, los mismos son utilizados para diferenciar estos nuevos métodos de fijación de los estándares.

Fijación con palanca
El inserto es fijado por medio de una palanca que empuja al inserto sobre su asiento en la herramienta.
Este modo de fijación es uno de los más utilizados. Sin embargo, no es recomendable en cortes interrumpidos debido a su pobre sujeción en dirección vertical.

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P

Fijación doble
El inserto es fijado por un tornillo, el mismo es sujetado a su vez por una brida que incrementa la fuerza de sujeción del inserto hacia el cuerpo. Este tipo de sujeción es ideal para corte interrumpido.
Este tipo de fijación no tiene asignación ISO, pero usualmente se le clasifica como M.

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D

Fijación por cuña
El inserto es fijado por una cuña que sujeta la parte superior y lateral del miamo simultaneamente.
Este modo de fijación tiene variables, ya que no existe una descripción específica del mismo.
Su forma de sujeción no lo hace aconsejable para el copiado, debido a que el inserto es sujeto a presión.

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M

Fijación por tornillo
El inserto es fijado por tornillo, el agujero del inserto tiene forma cónica. Este sistema es ideal para la sujeción de insertos pequeños, y es muy utilizado en porta-herramientas pequeños, barras anti-vibratorias y brocas con insertos intercambiables. La posición del filo es exacta y es utilizado también para insertos positivos.

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S

Fijación a presión
Este tipo de fijación es para insertos sin agujero. El mismo es sujetado por una brida a presión, que mantiene al inserto presionado sobre el asiento en el porta-herramientas. Este método es aplicable para insertos positivos y negativos; además puede utilizarse en mecanizado interrumpido. La exactitud del filo es muy elevada.

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C

Fijación por pasador
Éste método es para fijar un inserto con agujero presionandolo contra la pared del asiento con un pasador excéntrico. Su costo es bajo gracias a las pocas piezas necesarias para este tipo de sujeción. La exactitud en el posicionamiento del inserto es baja. No tiene designación ISO, pero es conocido como P.

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Fuente: www.mitsubishicarbide.com