Tema 28: Herramientas de Corte para el Mecanizado por Arranque de Viruta (PDF)

opositafp.com ©2025 TEMA 28. Herramientas de corte para el mecanizado por arranque de viruta: normas, identificación, tipos en función de la operación de mecanizado, aplicaciones, elementos componentes y estructuras de las herramientas. Geometrías de corte. Materiales. El desgaste de las herra...

opositafp.com ©2025 TEMA 28. Herramientas de corte para el mecanizado por arranque de viruta: normas, identificación, tipos en función de la operación de mecanizado, aplicaciones, elementos componentes y estructuras de las herramientas. Geometrías de corte. Materiales. El desgaste de las herramientas de corte. Índice 1. Introducción................................................................................................................. 2 2. Normas, identificación y tipos en función de las operaciones de mecanizado................. 2 a) Normalización................................................................................................................... 2 b) Identificación..................................................................................................................... 2 c) Tipos.................................................................................................................................. 4 3. Aplicaciones................................................................................................................. 5 4. Elementos componentes y estructuras de las herramientas........................................... 5 5. Geometrías de corte..................................................................................................... 6 6. Materiales................................................................................................................... 7 7. Desgaste de las herramientas....................................................................................... 8 a) Zonas de desgaste:........................................................................................................... 9 8. Conclusión................................................................................................................... 9 9. Bibliografía.................................................................................................................. 9 a) Legislación......................................................................................................................... 9 b) Bibliografía........................................................................................................................ 9 c) Webgrafía.......................................................................................................................... 9 d) Biografía............................................................................................................................ 9 1 Rafael López Elsón Especialidad de Mecanizado y Mantenimiento de Máquinas  opositafp.com ©2025 1. Introducción Nuestros antepasados ya utilizaban piedras como herramientas, algunas veces para cortar, otras para golpear, y otras veces lo hacían para generar calor por rozamiento y abrasión. Las herramientas de corte para el mecanizado por arranque de viruta han evolucionado mucho en las últimas décadas debido a la aparición de nuevos materiales, como los HRSA con base de Ni o Titanio, los polímeros, las fibras, etc. Y también por la aparición de las máquinas CNC, cada vez más rápidas, potentes y precisas, impulsadas por una industria cada vez más exigente que requiere máxima calidad y plazos de entrega cortos evitando stocks innecesarios (método JIT). El rendimiento económico de las herramientas es uno de los factores más buscados, y este depende de las condiciones de corte y de la calidad del material de construcción de las herramientas, las cuales deben soportar elevadas cargas de compresión, ser tenaces a los impactos y resistentes a la abrasión. También se piden otras funciones a las herramientas de corte, como: cortar en forma de viruta corta para evacuarla bien, evacuar el calor producido durante el corte, robustez para soportar las elevadas fuerzas de corte, rigidez durante el trabajo para conseguir una elevada precisión,... 2. Normas, identificación y tipos en función de las operaciones de mecanizado a) Normalización La aparición de herramientas de corte se relaciona directamente con la fabricación de armamento para las guerras. Por eso, los países más desarrollados en armamento fueron los pioneros en normalizar su producción, creando las normas DIN en Alemania, ANSI en EEUU, y las JIS en Japón. Años después, para facilitar el comercio internacional de componentes, apareció la Organización Internacional de la Estandarización, que estableció las normas ISO a nivel mundial. Al inicio, las ISO eran, en mayor medida, copia de las ya existentes anteriormente (DIN, JIS, ANSI), y actualmente se desarrollan por su comité técnico mundial. Las normas españolas (UNE) aparecieron después de las ISO y son, prácticamente, una copia traducida de ellas. Por eso, muchas veces hablamos directamente de las ISO. b) Identificación Aunque en algunos centros educativos todavía se usan herramientas de cobalto, la mayoría de empresas usan herramientas de corte de dos tipos: integrales de metal duro, y plaquitas (insertos) intercambiables. Éstas últimas se identifican por dos normas, la ISO 513 y la ISO 1832. La ISO 2 Rafael López Elsón Especialidad de Mecanizado y Mantenimiento de Máquinas  opositafp.com ©2025 513:2012 establece las calidades de los insertos y su aplicación, usando una letra y dos números a continuación. Ejemplo: P40 Actualmente hay 7 grupos de aplicación y cada uno lleva asociado su color. Letra Color Aplicación principal P Azul Acero M Amarillo Inoxidable K Rojo Fundición N Verde No ferrosos (aluminio, bronce, latón, etc) S Marrón Aleaciones Termorresistentes (HRSA) H Gris Aceros Templados O Negro Plásticos y Fibras (catálogo Hoffmann) El número que aparece a continuación indica la tenacidad (calidad) que posee el inserto, siendo más tenaz a mayor número, y más duro cuando el número es menor. Se representa con estos números: 01, 10, 20, 30, 40. Los insertos más duros se usan para corte continuo, ya que son frágiles y no existen impactos, y los más tenaces se usan para corte interrumpido, ya que pueden absorber impactos. La ISO 1832:2017 establece una codificación de 4 letras y 6 números para determinar la geometría del inserto para mecanizado en general. Ejemplo: SNMG160408 para torneado.  La 1ª letra (S) indica la forma del inserto en planta: C=80º, S=90º (del inglés Square), T=60º (Triangular), R=redonda (Round), D= 55º (Diamond), V=35º, W=80º (Wipper), O= octogonal, H= hexagonal, P= pentagonal, etc.  La 2ª letra (N) indica el ángulo de incidencia del inserto: A=3º, B=5º, C=7º, D=15º, N=0º (entonces se dice que la plaquita es negativa).  La 3ª letra (M) indica la tolerancia dimensional del inserto, o sea, la calidad de sus dimensiones en el círculo circunscrito, etc.  La 4ª letra (G) indica el tipo de inserto (su sección en planta): si es reversible, si lleva rompevirutas, si tiene agujero central normal o avellanado, etc. 3 Rafael López Elsón Especialidad de Mecanizado y Mantenimiento de Máquinas  opositafp.com ©2025  Los dos números siguientes (16) se asocian normalmente a la longitud del filo de corte, aunque no es realmente así. Se trata de un código que se aproxima al diámetro real de la circunferencia inscrita tangente a los filos de corte, y esto depende de la geometría del inserto. Lo mejor es verlo en la tabla. Valores típicos 12, 16, 20,...  Los siguientes dos números (04) indican el espesor del inserto. Al igual que el punto anterior, es un valor aproximado. Existen: 03, T3, 04, 05, 06,...  Los dos últimos números (08) indican el radio de punta del inserto: "08"=0.8 mm de radio de punta. Valores usuales: 02, 04, 08, 12,... Si el inserto fuese para fresado aparecerían dos letras en vez de dos números. La primera letra indica el ángulo de posicionamiento del filo de corte, y la segunda el ángulo de incidencia del inserto. Ejemplo: ED (E=75º y D=15º). Para roscado, muchas veces vemos esta codificación: 16ER60AG  16= "longitud del filo de corte", aunque se trata del diámetro aproximado de la circunferencia circunscrita que pasa por las aristas del inserto.  E= External. O sea, para roscas externas. Puede ser para internas, y aparecería una I.  R= Right= Derecha. Para roscas a derechas. Podría ser a izquierdas (L= Left).  60= ángulo de punta del inserto (60= métrica, 55= whitworth).  AG= inserto de paso parcial, capaz de mecanizar pasos de 0.5 a 3 mm. Puede aparecer un número con decimales (0.8, 1.0, 1.25, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0) y significaría que el inserto es de paso total para esa rosca. c) Tipos Existen una gran variedad de insertos de corte, y son diferentes entre sí. Por ejemplo, para cilindrado, ranurado, roscado, fresado, brocas con insertos, etc. Aunque actualmente también se usan herramientas enterizas de metal duro, como brocas y fresas MDI de bola, planas y tóricas. Se ha demostrado que se consigue mayor caudal de viruta en los desbastes con las herramientas tóricas enterizas MDI que con los platos de cuchillas. En todo caso, un inserto no sería nada sin su porta herramienta. En el torneado general podemos encontrar portas exteriores y barras de mandrinar para interiores. Ambos se designan con la ISO 5610 y 5609 respectivamente. 4 Rafael López Elsón Especialidad de Mecanizado y Mantenimiento de Máquinas  opositafp.com ©2025 3. Aplicaciones Las herramientas de corte tienen muchas aplicaciones en el sector industrial, pero podemos agruparlas en 3 diferentes grupos atendiendo a su uso: a. Mecanizado manual: limado, aserrado, burilado, cincelado, roscado,... b. Mecanizado convencional: torneado, fresado, cepillado, brochado, taladrado, escariado, mandrinado, mortajado, tallado de levas y engranajes, acoplamientos de dientes,... c. Mecanizado de alta velocidad: torneado CNC, fresado CNC, centros de mecanizado, máquinas multitarea,... 4. Elementos componentes y estructuras de las herramientas Normalmente, las herramientas de corte para el mecanizado por arranque de viruta poseen una arista de corte principal y otra secundaria, una superficie de desprendimiento por donde evacua el material cortado, una superficie de incidencia principal y otra secundaria que facilitan el avance de la herramienta, y un radio de punta. También, en torneado es común ver un rompevirutas sobre la superficie de desprendimiento para fraccionar la viruta cortada en pequeñas porciones y así evitar que se enrolle con la pieza mecanizada. De este modo evitaremos rallar la superficie mecanizada y accidentes innecesarios por enrollamiento. A la hora de elegir o afilar una herramienta se deben considerar 11 o más ángulos, los cuales son necesarios para producir satisfactoriamente el corte y formar la geometría óptima de la herramienta. Los ángulos de incidencia principal y secundario se llaman α y α' respectivamente, el ángulo de la cuña del filo se llama β, el ángulo de desprendimiento se llama γ. Luego, también encontramos δ, ε, θ, θ', λ, χ, ω. 5 Rafael López Elsón Especialidad de Mecanizado y Mantenimiento de Máquinas  opositafp.com ©2025 5. Geometrías de corte Las geometrías de corte van a depender mucho del material mecanizado, de la máquina usada y de la herramienta empleada. Durante el corte existen estos tres factores importantes: presión, calor y fricción. Para materiales duros usamos herramientas robustas, con ángulos de desprendimiento "γ" negativos y ángulos de incidencia "α" mínimos. Esto 6 Rafael López Elsón Especialidad de Mecanizado y Mantenimiento de Máquinas  opositafp.com ©2025 favorece la robustez del filo de corte cuando se somete a cortadura. Con materiales blandos, lo contrario. El ángulo de posición, conocido como "K", influye en la forma de la sección de viruta cortada y en su propia vida útil. Cuando K=90º, genera virutas rectangulares con dimensiones idénticas a la profundidad de pasada (Ap) y al avance por vuelta (Av), deja superficies perpendiculares al sentido de avance, el esfuerzo de corte es totalmente axial, produce mayores colisiones al entrar a mecanizar y esto desgastará más la herramienta. Cuando K