Herramientas de corte y aplicación
en torno. 
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El conocimiento de los
diferentes parámetros que se deben tener en cuenta a la hora de elegir una
herramienta de corte, de sus principios de funcionamiento y sus características
generales nos ayudarán a tener una visión global de
este basto mundo.
Introducción:
Las herramientas de corte para metales son utensilios de uso masivo en la
industria metalmecánica, gran parte de la eficiencia de un proceso esta
influida por la utilización de la herramienta correcta. Este articulo
pretende dar una visión global del proceso de corte como tal y de los
parámetros y elementos involucrados en el mismo.
Para lograr el objetivo se introdujeron elementos de la teoría básica del corte
y se hizo un énfasis en el proceso de torneado con el animo de darle un poco de
profundidad al mismo.
1. Diferentes clasificaciones de las
herramientas de corte
La siguiente tabla nos muestra la clasificación que reciben las diferentes
herramientas de corte según sus características y según la maquina donde son
empleadas:
Por su número de filos: a. un
filo (buril) ver
b. doble filo en hélice (broca) ver
c. filos múltiples (fresas y seguetas)
indefinidos (esmeril)
Por el tipo de material con que están construidas WS.
Acero de herramientas no aleado.
SS. Aceros de herramienta aleados con wolframio,
cromo, vanadio, molibdeno y otros. Soporta hasta
HS. Metales duros aleados con cobalto, carburo de
carbono, tungsteno, wolframio y molibdeno. Son
pequeñas plaquitas que se unen a metales corrientes para que los soporten.
Soportan hasta
Diamante. Material natural que soporta hasta
Materiales cerámicos. Se aplica en herramientas de arcilla que soportan hasta
Por su movimiento para el corte 1. Fijo. El material se entierra en la
herramienta.
2. Contra el material. La herramienta se mueve en contra del material.
3. En contra dirección. La herramienta y el material se mueven en contra una
del otro.
Por el tipo de viruta que se genera
1. Viruta continua, en forma
de espiral.
2. En forma de coma.
3. Polvo sin forma definida
Por el tipo de máquina en que son utilizadas 1. Torno
2. Taladro
3. Fresa
4. Cepillo
Útiles para el torno:
Conocidos como buriles o cuchillas de corte, los que pueden estar ubicados en:
• Torres
• Puentes de sujeción
• Fijadores múltiples
Se clasifican de acuerdo a su uso en los siguientes tipos:
Útiles de desbaste:
• rectos: derechos e izquierdos
• curvos: derechos y curvos
Útiles de afinado:
• puntiagudos
• cuadrados
Útiles de corte lateral
• derechos
• izquierdo
Útiles de forma:
• corte o tronzado
• forma curva
• roscar
• desbaste interior
Pastillas para corte de un filo para torneado Broca de dos filos y con mango
cónico
Torno con chuck de tres mordazas y torre para 4
herramientas
2. Fluidos de corte y técnicas de
formado
Durante el proceso de maquinado se genera fricción y con ello calor, lo que
puede dañar a los materiales de las herramientas de corte por lo que es
recomendable utilizar fluidos que disminuyan la temperatura de las
herramientas. Con la aplicación adecuada de los fluidos de corte se disminuye
la fricción y la temperatura de corte con lo que se logran las siguientes
ventajas económicas:
1. Reducción de costos
2. Aumento de velocidad de producción
3. Reducción de costos de mano de obra
4. Reducción de costos de potencia y energía
5. Aumento en la calidad de acabado de las piezas producidas
Características de los líquidos para corte:
1. Buena capacidad de enfriamiento
2. Buena capacidad lubricante
3. Resistencia a la herrumbre
4. Estabilidad (larga duración sin descomponerse)
5. No se degrada fácilmente
6. No tóxico
7. Transparente (permite al operario ver lo que está haciendo)
8. Viscosidad relativa baja (permite que los cuerpos extraños la sedimentación)
9. No inflamable
Tabla de fluidos refrigerantes usados
en el proceso de corte:
Fluido Características:
Aceite Activo para corte • Aceites minerales sulfurados (
• Aceites minerales sulfoclorinados (3% S y 1% Cl
• Mezclas de aceites grasos sulfoclorinados (más del
8% de S y 1% Cl)
Aceites de corte inactivos • Aceites minerales simples
• Aceites grasos o animales
• Mezclas de aceites animales y minerales
• Mezclas de aceites animales y minerales sulfurados
Aceites emulsificantes (solubles) Aceites minerales
solubles al agua. Contienen un material parecido al jabón que permite la
dilución en el agua se agregan de los concentrados de
Fluidos sintéticos para el corte Emulsiones estables que contienen un poco de
aceite y se mezclan con facilidad con el agua. Existen varios tipos de fluidos
sintéticos para corte, los mejores son aquellos conocidos como de alta
precisión y funcionan con reacciones químicas de acuerdo con el material que
estén enfriando.
3. Materiales para herramientas de corte
Los materiales duros se han usado para cortar o deformar otros metales durante
miles de años. Si embargo, en los últimos 150 años se han inventado o
desarrollado mejores materiales. Por lo general, a medida de que se dispuso de
mejores materiales, se construyeron máquinas herramientas más grandes y
potentes para producir piezas maquinadas con mayor rapidez y economía.
1. Aceros al alto carbono
Los aceros al alto carbón o carbono, se han usado desde hace más de tiempo que
los demás materiales. Se siguen usando para operaciones de maquinado de baja
velocidad y para algunas herramientas de corte para madera y plásticos. Son
relativamente poco costosos y de fácil tratamiento térmico, pero no resisten
usos rudos o temperaturas mayores de
Los aceros de esta categoría se endurecen calentándolos arriba de la
temperatura crítica, enfriándolos en agua o aceite, y templándolos según se
necesite. Cuando se templan a
Nótese que las herramientas de corte de acero al alto carbono endurecido deben
mantenerse frías mientras se afilan. Si aparece un color azul en la parte que
se afila, es probable que se haya reblandecido, por accidente.
2. Acero de alta velocidad
La adición de grandes cantidades de Tungsteno hasta del 18%, a los aceros al
carbono les permite conservar su dureza a mayores temperaturas que los aceros
simples al carbono.
La aleación de aceros de alta velocidad conocida como 14-4-1, que mantienen su
filo a temperaturas hasta de
El acero Básico 184-1 (T-1) contiene el 10.5% de tungsteno, 4.1% de cromo, 1.1%
de vanadio, de
Los aceros de alta velocidad al molibdeno contienen tan solo de
Los aceros de alta velocidad se usan para herramientas de corte de aplicación a
materiales tanto metálicos como no metálicos.
3. Aleaciones coladas
El término aleación colada o fundida se refiere a materiales constituidos por
un 50% de cobalto, 30% de cromo, 18% de tungsteno y 2% de carbono. Las
proporciones de esos metales no ferrosos varía, pero el cobalto es el material
dominante y las herramientas hechas de estas aleaciones, con frecuencia se les
llama "Stellite", permanecen duras hasta
Por su capacidad de resistir calor y abrasión, las aleaciones coladas se usan
para ciertas partes de motores y turbinas de gas, y para herramientas de corte.
También son muy resistentes a la corrosión y permanecen tenaces hasta
El ingrediente principal es el polvo de carburo de tungsteno, que se compone
del 95 % de tungsteno y 55 de carbono finamente pulverizados. Estos dos
materiales se calientan y se combinan, formando partículas extremadamente duras
de carbono y tungsteno. Este carburo se mezcla con un
La cantidad de cobalto que se usa para aglomerar los carburos afecta la
tenacidad y resistencia al choque, pero no san tan duras.
Las herramientas de carburo se dividen en dos categorías principales. Una de
ellas se compone de las de carburo de tungsteno simple que son duras y tienen
buena resistencia al desgaste. Son las más adecuadas para maquinar hierro
colado, metales no ferrosos y algunos materiales no metálicos abrasivos. Los
tipos más duros de carburos también se pueden emplear para dados de
herramientas y otras aplicaciones en las que sea importante la resistencia al
desgaste y los choques impuestos sean pequeños.
La segunda categoría (clase 5-8) comprende las combinaciones de carburo de
Tungsteno y de titanio. Esos carburos se usan por lo general para maquinar
acero, son resistentes a desportillamiento, que es un
problema serio cuando se usa carburo de tungsteno para maquinar acero.
4. Herramientas de cerámica:
Las herramientas de cerámica para corte se fabrican con polvo de óxido de
aluminio, compactado y sintetizado en formas de insertos triangulares,
cuadrados o rectangulares. Se pueden sintetizar sin aglomerante o con pequeñas
cantidades de algún vidrio. Se han estado usando durante tan solo de
Las herramientas de cerámica son muy duras, y son químicamente Inertes, pero
son más frágiles o quebradizas que los carburos u otros materiales. Los
Insertos de cerámica para herramienta se pueden fabricar con los métodos de
prensado en frío o prensado en caliente, las herramientas prensadas en frío se
compactan a una presión de
En los últimos años los diamantes se han usado más como herramientas de corte
de punta, son particularmente eficaces cuando se usan con alto contenido de
silicio. Un ejemplo de la utilización eficaz de los diamantes es la producción
en masa de los pistones para automotores, con ello se ha logrado aumentar
notablemente la cantidad de piezas fabricadas con grandes tolerancias de
control. Aunque los diamantes como herramientas son caros la producción masiva
y su alto grado de precisión los justifica.
4. Recomendaciones básicas para el afilado
de un buril
1. Empleo de un esmeril con grano grueso para el desbaste y grano fino para el
acabado.
2. Empleo de las velocidades de rotación establecidas para cada tipo de
esmeril.
3. Comprobación de que el esmeril gire en contra del borde de la herramienta.
4. Evite sobrecalentamientos durante el afilado y aplicar una presión moderada
de esmerilado.
5. Evite el esmerilado cóncavo. Es ventajoso usar esmeriles de taza o de copa
para esta operación.
6. Mantener los esmeriles limpios reavivándolos frecuentemente.
7. Evite choques térmicos.
8. Remueva las cantidades excesivas de material y aplicar demasiada presión de
esmerilado implica el riesgo de originar fisuras en la herramienta que la
inutilizan para siempre.
Una condición grave es cuando se provoca el choque térmico al introducir
bruscamente la herramienta en líquidos enfriados después de elevar su
temperatura durante el afilado.
Estos son algunos tipos de buriles y cuchillas de corte con su respectivo
material y descripción:
5. Corte de metales
El corte de los metales se logra por medio de herramientas con la forma
adecuada. Una herramienta sin los filos o ángulos bien seleccionados ocasionará
gastos excesivos y pérdida de tiempo.
En casi todas las herramientas de corte existen de manera definida:
superficies, ángulos y filos.
Las superficies de los útiles de las herramientas son:
Superficie de ataque: Parte por la que la viruta sale de la herramienta.
Superficie de incidencia. Es la cara del útil que se dirige en contra de la
superficie de corte de la pieza.
Los ángulos son:
Ángulo de incidencia a (alfa). Es el que se forma con la tangente de la pieza y
la superficie de incidencia del útil. Sirve para disminuir la fricción entre la
pieza y la herramienta.
Ángulo de filo b (beta). Es el que se forma con las superficies de incidencia y
ataque del útil. Establece qué tan punzante es la herramienta y al mismo tiempo
que tan débil es.
Ángulo de ataque g (gama). Es el ángulo que se forma entre la línea radial de
la pieza y la superficie de ataque del útil. Sirve para el desalojo de la
viruta, por lo que también disminuye la fricción de esta con la herramienta.
Ángulo de corte d (delta). Es el formado por la tangente de la pieza y la
superficie de ataque del útil. Define el ángulo de la fuerza resultante que
actúa sobre el buril.
Ángulo de punta e (epsilon). Se forma en la punta del
útil por lo regular por el filo primario y el secundario. Permite definir el
ancho de la viruta obtenida.
Ángulo de posición c (xi). Se obtiene por el filo
principal del la herramienta y el eje de simetría de la pieza. Aumenta o
disminuye la acción del filo principal de la herramienta.
Ángulo de posición l (lamda). Es el que se forma con
el eje de la herramienta y la radial de la pieza. Permite dan inclinación a la
herramienta con respecto de la pieza.
Filos de la herramienta:
Filo principal. Es el que se encuentra en contacto con la superficie desbastada
y trabajada.
Filo secundario. Por lo regular se encuentra junto al filo primario y se
utiliza para evitar la fricción de la herramienta con la pieza.
La suma de los ángulos alfa, beta y gama es siempre igual a 90o
Para la definición de los valores de los ángulos se han establecido tablas
producto de la experimentación.
Tabla de los ángulos
alfa, beta y gama.
Aceros rápidos Materiales trabajar Metales duros
Alfa Beta Gama Material Alfa Beta Gama
8 68 14 Acero sin alear hasta 70 kg/mm2 5 75 10
8 72 10 Acero moldeado 50 kg/mm2 5 79 6
8 68 14 Acero aleado hasta 85 kg/mm2 5 75 10
8 72 10 Acero aleado hasta 100 kg/mm2 5 77 8
8 72 10 Fundición maleable 5 75 10
8 82 0 Fundición gris 5 85 0
8 64 18 Cobre 6 64 18
8 82 0 Latón ordinario, latón rojo, fundición de bronce 5 79 6
12 48 30 Aluminio puro 12 48 30
12 64 14 Aleaciones de aluminio para fundir y forjar 12 60 18
8 76 6 Aleaciones de magnesio 5 79 6
12 64 14 Materiales prensados aislantes (novotex
baquelita) 12 64 14
12 68 10 Goma dura, papel duro 12 68 10
Porcelana 5 85 0
6. Fuerzas que actúan en una herramienta de corte
De manera simplificada se puede decir que actúan en una herramienta tres
fuerzas:
Fuerza radial, Fr. Se origina por la acción de la penetración de la herramienta
para generar el corte y como su nombre lo señala actúa en el eje radial de la
pieza.
Fuerza longitudinal, Fl. Es la que se produce por el
avance de la herramienta y su actuación es sobre el
eje longitudinal de la pieza.
Fuerza tangencial, Ft. Es la fuerza más importante en
el corte y se produce por la acción de la pieza sobre la herramienta en la
tangente
de la pieza.
La contribución de la tres fuerzas como componentes de las resultante total es:
Fr = 6% Fl = 27% Ft = 67%
Producto de acción de las tres fuerzas de corte se tiene una resultante que es
la que deberá soportar la herramienta. Se debe tener en consideración que como
las fuerzas son cantidades vectoriales es muy importante su magnitud,
dirección, posición y punto de apoyo.
A continuación se presentan representaciones de corte con torno en donde se
muestran las fuerzas involucradas en el proceso y los ángulos de corte y de la
herramienta.
Para terminar quiero dejar claro que el éxito de los procesos metal mecánicos
de corte y maquinado dependerá en gran parte de una buena elección la
herramienta, con ángulos de corte bien definidos, un afilado adecuado
, un buen intercambio de calor por medio de líquidos refrigerantes, un
posicionamiento correcto de la herramienta y el uso adecuado de la misma. Todos
estos son aspectos que garantizan el buen desempeño de la herramienta, su
duración y la de la maquina herramienta y son claves para dar eficiencia y
productividad a la producción de artículos metálicos para
la industria y el comercio.