Maquina Bili Dad

H 3

H 55

H 68

H 75

H 4

H 18

H 29

H 44

• Economía de mecanizado

• Mantenimiento y desgaste de la herramienta

• Fórmulas y definiciones

• Material de la pieza

• Filo

• Material de la herramienta de corte

• Fabricación de metal duro

Una buena correspondencia del material de la herrami-enta de corte (calidad) y la geometría de plaquita, con el material de la pieza que se debe mecanizar es muy importante para que el proceso de mecanizado resulte productivo y no se produzcan contratiempos.

Otra información

Maquinabilidad

H 4

B

C

D

E

F

G

A

H

ISO

KISO

MISO

P

ISO

NISO

SISO

H

P

M

K

N

S

H

Tron

zado

y

ranu

rado

Ros

cado

Fr

esad

o Ta

ladr

ado

Man

drin

ado

Por

tahe

rra-

mie

ntas

To

rnea

do

Maq

uina

bilid

ad

Otr

a in

form

ació

n Material de la pieza

Material de la pieza Seis grupos principales La norma ISO divide los grupos de materiales estándar en 6 tipos distintos. Cada tipo cuenta con unas pro-piedades únicas en cuanto a maquinabilidad y prepara-ciones que plantean distintas exigencias sobre la herra-mienta.

La mayor variedad de tipos distintos de piezas se encuentra

probablemente en el área P, que abarca distin-tos sectores industriales.

En el área M una gran parte de aplica-ciones se encuentran en el sector de

procesamiento, bridas, tubos, petróleo y gas, y en el sector farmacéutico.

El área K está dominada por las piezas para automoción, la fabricación de maqui-

naria y la producción con acero.

El sector de la aviación y los fabricantes de llantas de aluminio para el sector de la

automoción dominan el área N.

Los materiales de difícil mecanización del área S se pueden encontrar en los

sectores aeroespacial, de turbinas de gas y de generación de energía.

Los materiales endurecidos del área H se pueden encontrar en gran variedad de

sectores, como el de automoción y subcon-tratistas, así como en el de la fabricación de maquinaria y en el segmento de los moldes y matrices.

Acero Acero inoxidable Fundición

Superaleaciones termo-rresistentes Material endurecido Aluminio

H 5

B

C

D

E

F

G

A

H

ISO

H

ISO

K

ISO

S

ISO

M

ISO

N

ISO

P

M

N

S

H

P K

Tron

zado

y

ranu

rado

Ros

cado

Fr

esad

o Ta

ladr

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Man

drin

ado

Por

tahe

rra-

mie

ntas

To

rnea

do

Maq

uina

bilid

ad

Otr

a in

form

ació

n

ISO-M forma una viruta laminar e irregular porque las fuerzas de corte son más altas

que en el acero normal. Existen diversos tipos distintos de acero inoxidable.La rotura de la viruta varía en función de las propiedades de aleación y del tratamiento térmico, desde virutas fáciles hasta otras que es imposible romper.

Material de la pieza

Factores que es preciso identifi car para determinar la maquinabilidad de un mate-rial:

- Clasifi cación metalúrgica/mecánica del material de la pieza. - La geometría del fi lo que se vaya a utili-zar, a nivel micro y macro.

- El material de la herramienta de corte (calidad) por ejemplo, metal duro con recu-brimiento, cerámica, CBN o PCD, etc.

La selección infl uirá notablemente en la maquinabilidad del material.

Características de formación y eliminación de la viruta

Los materiales ISO-P suelen ser de viruta larga y presentan un fl ujo de formación de

viruta continuo, relativamente uniforme. Las variaciones suelen depender del contenido en carbono. - Bajo contenido en carbono = material tenaz y pastoso.

- Alto contenido en carbono = material que-bradizo.

La fuerza de corte y la potencia necesarias varían muy poco.

La formación de viruta de los materiales ISO-K varía desde virutas casi pulverizadas

a virutas de largas. La potencia necesaria para mecanizar este grupo de materiales suele ser reducida. Tenga en cuenta que hay una gran diferencia entre la fundición gris (casi polvo) y el acero dúctil que a menudo presenta una rotura de la viruta similar a la del acero.

Aunque la gama es amplia, por lo general están presentes fuerzas de corte elevadas.

A menudo presentan una viruta continua, rojo incandescente. Esta elevada tem-

peratura ayuda a reducir el valor de k c1 - y es importante para la aplicación.

Acero

Aluminio

Acero inoxidable

Superaleaciones termorresistentes

Material endurecido

Fundición

A pesar de que necesitan menos potencia por mm 3 , debido a la elevada velocidad de

arranque de viruta, sigue siendo recomendable calcular la potencia máx. necesaria.

H 6

B

C

D

E

F

G

A

H

P

M

K

N

HR

F

M

H

L

M

S

Tron

zado

y

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Ros

cado

Fres

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Tala

drad

oM

andr

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oPor

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rra-

mie

ntas

Torn

eado

Maq

uina

bilid

ad

Otr

a in

form

ació

n

Los grupos de materiales ISO se dividen en 6 tipos distin-tos, con propiedades únicas en cuanto a maquinabilidad

Existen tres tipos principales de aplicaciones que requieren distintas herramientas, plaquitas y calidades. Esto también depende de la carga sobre el filo, desde acabado a desbaste.

Todas las piezas tienen distinto aspecto, necesitan distinta preparación, requieren atención especial y plantean exigencias distintas sobre la herramienta.

El complejo mundo del mecanizado

Distintos parámetros influyen en el proceso de mecanizado

AceroTorneado Condiciones de corte

Condiciones de sujeción

Fresado

Fresado

Desbaste/ Pesado

Medio

Acabado/ Ligero

Acero inoxidable

Fundición

Aluminio

Aleaciones termorre-sistentes

Acero templado

Material de la pieza a trabajar

Aplicación Condición


H 7

B

C

D

E

F

G

A

H

Tron

zado

y

ranu

rado

Ros

cado

Fres

ado

Tala

drad

oM

andr

inad

oPor

tahe

rra-

mie

ntas

Torn

eado

Maq

uina

bilid

ad

Otr

a in

form

ació

n

Dependiendo del tamaño, el tipo de material, la preparación y la forma de mecanizado, será necesario elegir un sistema de herra-mientas distinto (torneado, fresado, taladrado, etc.).

Lo habitual es que exista una relación entre la dureza del material y la vida útil de la herramienta, así como entre los datos de mecanizado y el tipo de geometría y de calidad. A mayor dureza, menor vida útil de la herramienta, con un desgaste más rápido del filo.

El metal duro ofrece el mejor rendimiento posible cuando se mecaniza a temperatura elevada y constante. Por ello la primera elección es mecanizar en sin refrigerante. Sin embargo, algunas cali-dades están diseñadas para trabajar con refrigerante, por ejemplo, las calidades para mecanizar fundición.

Refrigerante

Mecanizado sin refrigerante

Dureza Brinell

Pieza Dureza Entorno de mecanizado


H 8

B

C

D

E

F

G

A

H

CMC 01, 02, 03, 06

CMC 05, 15

CMC 07, 08, 09

CMC 30, 33

CMC 20, 23

CMC 04, 10

P M K N HS

Tron

zado

y

ranu

rado

Ros

cado

Fr

esad

o Ta

ladr

ado

Man

drin

ado

Por

tahe

rra-

mie

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To

rnea

do

Maq

uina

bilid

ad

Otr

a in

form

ació

n

• La interacción entre una calidad y ge-ometría optimizadas y un determinado material de trabajo es la clave para un buen proceso de mecanizado.

• Deben tenerse en cuenta estos tres factores básicos y adaptarlos a cada operación de mecanizado.

• El conocimiento y comprensión de cómo se puede jugar con estos factores tiene una importancia vital.

Dentro de cada grupo de materiales existen subgrupos en función de la dureza de cada material, k c1 - y sus propiedades metalúrgicas y mecánicas.

* CMC = Clasifi cación de materiales Coromant

Calidad de plaquita

Geometría de plaquita


Interacción entre material de la pieza y geometría y cali-dad

Material de la pieza, grupos principales

Aluminio Acero inoxidable Material endurecido

Los distintos materiales se clasifi can en distintos grupos CMC*


Fundición Superaleaciones termo-rresistentes y titanio

Acero

H 9

B

C

D

E

F

G

A

H

01.

02.

03.

06.

05.

15.

07.

08.

09.

30.

33.

20.

23.

04.

10.

CMC

H

S

N

K

M

P

ISO

Tron

zado

y

ranu

rado

Ros

cado

Fres

ado

Tala

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Otr

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form

ació

n

En esta tabla se muestran los 6 grupos de materiales ISO y los 15 grupos CMC. En nuestro catálogo de pedido y en la guía técnica encontrará una explicación del tipo de material incluido en cada grupo.

Durante 2010 se introduce una nueva clasificación de materiales con códigos MC.

Resumen de la clasificación de materiales Coromant (CMC)

Acero no aleado

Acero de baja aleación ( < 5% elementos de aleación )

Acero de alta aleación ( > 5% elementos de aleación )

Acero fundido

Acero inoxidable austenítico

Acero inoxidable – Fundido

Fundición maleable

Fundición gris (GCI)

Fundición nodular (NCI, CGI)

Aleaciones de aluminio

Aleaciones de cobre

Superaleaciones termorresistentes (HRSA)

Aleaciones de titanio

Acero extra duro ( > 45 HRC) Fundición en coquilla

Material


H 10

B

C

D

E

F

G

A

H

P

06.

03.

02.

01.

CMCISO

Tron

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Ros

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Fres

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Tala

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Torn

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form

ació

n

¿Qué es el acero?

- El acero es el grupo más amplio del área de mecanizado.

- El acero puede ser no templado o templa-do y revenido con una dureza de hasta 400 HB.

- El acero es una aleación cuyo componen-te principal es el hierro (Fe). Se fabrica mediante un proceso de fundición.

- Los aceros no aleados tienen un conte-nido de carbono inferior al 0,8 % y sólo contienen Fe, pero no otros elementos de aleación.

- Los aceros aleados tienen un contenido de carbono inferior al 1,7% y elementos de aleación como Ni, Cr, Mo, V, W.

Características de mecanizado:

- Material de viruta larga

- Control de la viruta relativamente fácil y uniforme

- El acero de bajo contenido en carbono es pastoso y requiere filos agudos

- Fuerza de corte específica kc: 1500–3100 N/mm2

- La fuerza de corte y la potencia requerida para mecanizar materiales ISO P, per-manecen dentro de un margen limitado.

Acero ISO P, características principales

Acero fundido

Acero de alta aleación ( > 5% elementos de aleación )

Acero de baja aleación ( < 5% elementos de aleación )

Acero no aleado

Material


H 11

B

C

D

E

F

G

A

H

M

15

05.5

05.2

05.1

CMCISO

Tron

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Ros

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Fres

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Tala

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Torn

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Maq

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form

ació

n

¿Qué es el acero inoxidable?

- Los aceros inoxidables son materiales aleados con un mínimo de un 11–12% de cromo.

- El contenido de carbono suele ser redu-cido (puede bajar hasta 0.01%).

- Las aleaciones son principalmente de Ni (níquel), Mo (molibdeno) y Ti (titanio).

- La capa de Cr2O3 que se forma en la superficie del acero lo hace resistente a la corrosión.



- El control de la viruta es regular en el fe-rrítico y llega a ser difícil en el austenítico y el dúplex

- Fuerza de corte específica: 1800–2850 N/mm2

- El mecanizado genera elevada fuerzas de corte, filo de aportación y superficies con endurecimiento térmico y mecánico.

Acero inoxidable ISO M, características principales

Fundición de acero inoxidable

Acero inoxidable austenítico-ferrítico (dúplex)

Acero inoxidable austenítico

Acero inoxidable ferrítico/ martensítico

Material


H 12

B

C

D

E

F

G

A

H

K

09.

08.

07.

CMCISO

Tron

zado

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Ros

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Fres

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Tala

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form

ació

n

¿Qué es la fundición?

- Hay 3 tipos principales de fundición: gris (GCI), nodular (NCI) y grafito compactado (CGI).

- Se denomina fundición a un compuesto de Fe-C con un contenido relativamente elevado de Si (1–3%).

- El contenido de carbono es superior al 2%, que es la máxima solubilidad del C en la fase austenítica.

- Cr (cromo), Mo (molibdeno) y V (vana-dio) forman carburos que incrementan la resistencia y dureza, pero reducen la maquinabilidad.


- Material de viruta corta

- Buen control de la viruta en todas las condiciones


- El mecanizado a alta velocidad genera desgaste por abrasión

- Fuerzas de corte moderadas.

Fundición SG nodular ferrítica, perlítica, martensítica, ADI

Fundición gris baja y alta resistencia a la tracción

Fundición maleable tipo ferrítica/perlítica, CGI

Material

Fundición ISO K, características principales


H 13

B

C

D

E

F

G

A

H

N

33.1 33.2 33.3

30.3.

30.2

30.1

CMCISOTr

onza

do y

ra

nura

doR

osca

doFr

esad

oTa

ladr

ado

Man

drin

ado

Por

tahe

rra-

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Maq

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Otr

a in

form

ació

n

¿Qué es un material no ferroso?

- Este grupo contiene metales blandos no ferrosos, con un dureza inferior a 130 HB.

- Las aleaciones de aluminio (Al) con menos de un 22% de silicio (Si) representan la parte más amplia.

- Cobre, bronce, latón

- Plástico

- Compuestos (Kevlar)



- Control de la viruta relativamente fácil, si está aleado

- El aluminio (Al) es pastoso y requiere filos agudos


- La fuerza de corte y la potencia requerida para mecanizar materiales ISO N per-manecen dentro de un margen limitado.

Materiales no ferrosos ISO N, características principales

Cobre y aleaciones de cobre Aleaciones de mecanizado fácil, latón, bronce

Fundición Alto contenido en Si 13–22%

Aleaciones de aluminio Fundidas y/o envejecidas

Aleaciones de aluminio Forjadas y/o trabajadas en frío

Material


H 14

B

C

D

E

F

G

A

H

S

23.1 23.2

20.3.

20.2

20.1

CMCISO

Tron

zado

y

ranu

rado

Ros

cado

Fres

ado

Tala

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tahe

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Otr

a in

form

ació

n

¿Qué son las superaleaciones termorresist-entes?

-- Las superaleaciones termorresistentes (HRSA, del inglés Heat Resistant Super Alloys) incluyen un gran número de mate-riales de alta aleación a base de hierro, níquel, cobalto o titanio. Grupos: - base de Fe - base de Ni - base de Co. Estado: - Recocido - Solución con tratamiento térmico - Envejecido, laminado - Forjado, fundición. Propiedades: - Mayor contenido de aleación (más Co

que Ni), lo cual ofrece mejor resisten-cia térmica e incrementa la resistencia a la tracción y a la corrosión.



- Control de la viruta difícil (viruta segmen-tada)

- Se requiere un ángulo de desprendimien-to negativo si se utiliza cerámica y positivo si se utiliza metal duro


para HRSA y 1300–1400 N/mm2

para titanio

- Las fuerzas de corte y la potencia reque-rida son bastante elevadas.

Superaleaciones termorresistentes y titanio ISO S, características principales

Aleaciones de titanio

Base de cobalto Recocido o con tratamiento en solución, envejecido, fundición

Base de níquel Recocido o con tratamiento en solución, envejecido, fundición

Base de hierro Recocido o con tratamiento en solución, envejecido

Material


H 15

B

C

D

E

F

G

A

H

H

10.1.

04.1

CMCISO

Tron

zado

y

ranu

rado

Ros

cado

Fres

ado

Tala

drad

oM

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inad

oPor

tahe

rra-

mie

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Torn

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Maq

uina

bilid

ad

Otr

a in

form

ació

n



- Control de la viruta regular

- Se requiere un ángulo de desprendimien-to negativo


- Las fuerzas de corte y la potencia requerida son bastante elevadas.

Acero templado ISO H, características principales

Fundición en coquilla - fundida o fundida y

envejecida, 400 HB

Acero duro >45 HRC - templado y revenido

Acero extra duro 55-68 HRC - templado y revenido

Material


¿Qué es el acero templado?

- El acero templado es el grupo más reducido desde el punto de vista del mecanizado.

- Este grupo incluye acero templado y revenido con una dureza >45–65 HRC.

- Sin embargo, el torneado de piezas duras habitual se encuentra dentro del rango 55–68 HRC.

H 16

B

C

D

E

F

G

A

H

5000

3000

1000

6000

4000

2000

H

S

NK

MP

Fc

kc

P

M

K

N

H

S

1500 – 3100

1800 – 2850

790 – 1350

350 – 1350

1300 – 3100

2550 – 4870

Tron

zado

y

ranu

rado

Ros

cado

Fres

ado

Tala

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oM

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inad

oPor

tahe

rra-

mie

ntas

Torn

eado

Maq

uina

bilid

ad

Otr

a in

form

ació

n

• La fuerza de corte (Fc) es la fuerza necesaria para cortar una sección transversal de viruta específica, en determina-das condiciones

• Este valor (Fc) se uti-liza para el cálculo del consumo de potencia necesario para llevar a cabo la operación

• El valor de la fuerza de corte específica (Fc) es constante para cada material y se expresa en N mm2

kc1 , constante distinta para cada material

kc1 en N/mm2

Fuerza de corte específica

N/mm2


Fc = kc × ap × fn

H 17

B

C

D

E

F

G

A

H

P 01

10

20

30

40

50

Tron

zado

y

ranu

rado

Ros

cado

Fres

ado

Tala

drad

oM

andr

inad

oPor

tahe

rra-

mie

ntas

Torn

eado

Maq

uina

bilid

ad

Otr

a in

form

ació

n

P01: torneado en acabado interior y exterior; velocidad de corte elevada; sección de viruta pequeña; buen acabado superficial; tolerancias estrechas; sin vibraciones.

P10: torneado; copiado; roscado; fresado; velocidad de corte elevada; sección de viruta pequeña y media.

P20: torneado; copiado; velocidad de corte media; refrentado con sección de viruta pequeña; condiciones medias y difíciles.

P30: torneado; fresado; refrentado; velocidad de corte media y alta; sección de viruta media y grande; incluye operaciones en condiciones de tenacidad.

P40: torneado; refrentado; fresado; corte; ranurado; velocidad de corte baja; sección de viruta grande; ángulo de posición grande; condiciones de gran tenacidad.

P50: siempre que se necesite una gran tenacidad en la herramienta de torneado, refrentado, ranurado, corte, velocidad de corte reducida, sección de viruta grande, ángulo de posición grande, condiciones extremadamente tenaces.

Operaciones y condiciones de trabajo

Nomenclatura ISO en el área ISO-P

Resistencia al desgaste

Tenacidad

Este diagrama se refiere al área ISO P. Estas exigencias se apli-can también a todos los demás materiales de tipo ISO, es decir, M, K, N, S, H.


H 18

B

C

D

E

F

G

A

H

Tron

zado

y

ranu

rado

Ros

cado

Fres

ado

Tala

drad

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oPor

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mie

ntas

Torn

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Maq

uina

bilid

ad

Otr

a in

form

ació

nFilo

Filo

El diseño del filo y de la geometría de plaquita resulta de vital importancia para el proceso de formación de viruta y para garantizar la vida útil de la herramienta en operaciones de mecanizado.

H 19

B

C

D

E

F

G

A

H

ap =13 mm ap=8.1 mm

fn=0.62 fn =1.0

Ft =1700 kp Ft =1700 kp

Tron

zado

y

ranu

rado

Ros

cado

Fr

esad

o Ta

ladr

ado

Man

drin

ado

Por

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rra-

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ntas

To

rnea

do

Maq

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Otr

a in

form

ació

n

La elevada fuerza de corte sobre un fi lo

Adivine la magnitud de la fuerza tangencial que se ejerce sobre el fi lo

Filo

El metal duro presenta una elevada resistencia al esfuer-zo de compresión y puede trabajar a elevadas tempera-turas sin sufrir deformación plástica. También puede resistir grandes fuerzas de corte sin romperse, siempre y cuando la plaquita tenga un buen apoyo.

La fuerza de corte tangencial en estos dos casos (aprox. 17000 Newton o 1700 kp) es equivalente al peso de un vehículo de pasajeros.

a p = 8.1 mm Material: acero

CMC 02.1 180 HB

a p = 13 mm

Cálculo de F c Material: CMC 02.1 180 HB k c = 2100 N/mm 2

F c = k c x a p x f n F c = kc1 2100 x 13 x 0.62 = 17000 N (Newton) = 1700 kp

F c = 1700 kp F c = 1700 kp

H 20

B

C

D

E

F

G

A

H

Tron

zado

y

ranu

rado

Ros

cado

Fres

ado

Tala

drad

oM

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mie

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Torn

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Maq

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ad

Otr

a in

form

ació

n

Temperaturas en la zona de corte

El mecanizado empieza en el filo

Secuencia de rotura de la viruta típica en una toma de alta velocidad.

• El ángulo de desprendimiento de la plaquita, su geometría y el avance representan un papel importante en el proceso de formación de la viruta.

• La disipación del calor de la zona de corte a través de la viruta (80%) es un FACTOR clave.

• El resto del calor se suele distribuir uniformemente entre la pieza y la her-ramienta.

El máximo calor generado durante el corte se centra en la parte superior de la plaquita, en el rompevirutas y cerca del filo. Aquí es donde se ejerce la máxima presión del material y, debido a la fricción entre viruta y metal duro, se genera esta temperatura elevada.

Filo

H 21

B

C

D

E

F

G

A

H

0.2520°

5°

Tron

zado

y

ranu

rado

Ros

cado

Fres

ado

Tala

drad

oM

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tahe

rra-

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Maq

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ad

Otr

a in

form

ació

n

El diseño de una plaquita moderna

Plaquita de torneado medio en acero.

Definiciones y diseño de la geometría

Macrogeometría con rompevirutas

Geometría para profundidad de corte

reducida

• Refuerzo del filo 0.25 mm

• Ángulo de des-prendimiento 20°

• Faceta primaria 5°

Diseño del filo de la punta Diseño del filo principal

Filo

H 22

B

C

D

E

F

G

A

H

Tron

zado

y

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Ros

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Fres

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Tala

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oM

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bilid

ad

Otr

a in

form

ació

n

Refuerzo del filo

El tratamiento de redondeado ER confiere al filo su microgeometría final.

Una faceta negativa incrementa la resistencia del filo

• El tratamiento ER (del inglés Edge Roundness) se realiza antes de aplicar el recubrimiento y confiere al filo su forma final (microgeometría).

• La relación W/H depende de la apli-cación.

• Una faceta negativa incrementa la resistencia del filo, pero crea asimismo mayores fuerzas de corte

Las plaquitas de fresado suelen tener una faceta nega-tiva y vértices de plaquita reforzados para que resulten más resistentes y más seguras en una acción de corte intermitente.

Generalmente, el valor de ER corre-sponde al grosor de un pelo, diámetro: ~ 80 µm.

Faceta negativa

Chaflán

Filo

H 23

B

C

D

E

F

G

A

H

Tron

zado

y

ranu

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Ros

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Maq

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ad

Otr

a in

form

ació

n

Ángulo de desprendimiento de la plaquita

• El ángulo de des-prendimiento de la plaquita es el ángulo formado por la cara su-perior de la plaquita y el eje horizontal de la pieza.

El ángulo de desprendimiento puede ser negativo o positivo. En función de ello, existen plaquitas negativas y positi-vas, con ángulos de incidencia de cero o varios grados positivos, lo cual determina la forma en que se puede inclinar la plaquita en el portaherramientas para dar lugar a una acción de corte negativa o positiva.

Acción de corte positiva y negativa

En las aplicaciones de torneado se pre-cisa un filo duradero que pueda trabajar durante periodos prolongados, a menudo en cortes continuos a alta temperatura. Esta condición requiere un filo con, entre otras propiedades, buena capacidad de rotura de la viruta, buena resistencia frente a los distintos tipos de desgaste y frente a la deformación plástica.

En las aplicaciones de fresado, que siem-pre tiene una acción de corte intermitente, el filo tiene que tener buena resistencia en el núcleo para no romperse. La gran variación de temperatura en el filo debida a los cortes intermitentes también hace que la resistencia a las fisuras térmicas tenga una importancia vital.

En las aplicaciones de taladrado, el filo debe ser lo suficientemente robusto como para soportar velocidades de corte muy bajas, e incluso velocidad cero en el cen-tro de la broca.

En la mayoría de aplicaciones de taladra-do suele estar presente el refrigerante, sobre todo para ayudar al transporte de la viruta, lo que incrementa la tensión en el filo debido a la variación de temperatura. Para que la viruta pueda salir del agujero por las estrechas ranuras, una buena rotura de la viruta es un factor importante.

Filo

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Rendimiento máximo en mecanizadoPlaquitas específicas para distintas aplicaciones

• El filo debe ser lo suficientemente robusto como para soportar velocidades de corte muy bajas, e incluso velocidad cero en el centro de la broca.

• Presencia de refrigerante, sobre todo para ayudar al transporte de la viruta, lo que incrementa la tensión en el filo debido a la variación de temperatura.

• Para que la viruta pueda salir del agujero por las estrechas ranuras, una buena ro-tura de la viruta es un factor importante.

• La acción de corte siempre es inter-mitente y el filo tiene que tener buena resistencia en el núcleo para no rom-perse.

• La variación de temperatura en el filo de-bida a los cortes intermitentes también hace que la resistencia a las fisuras térmicas tenga una importancia vital.

• Necesita un filo duradero que pueda tra-bajar durante largos periodos, a menudo en cortes continuos a alta temperatura.

• Buena capacidad de rotura de la viruta

• Buena resistencia frente a los distintos tipos de desgaste y frente a la deforma-ción plástica.

Torneado

Fresado

Taladrado

Existen diferencias importantes en cuanto a los requisi-tos de geometría y calidad de la plaquita que presentan las aplicaciones de torneado, fresado y taladrado.

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Distintas características para eliminar viruta

Seis grupos principales de materiales para piezas

Acero templado

Fundición

Aleaciones termorre-sistentes

Acero inoxidable

Aluminio

Acero

Una buena formación de viruta suele producir una elevada fuerza de corte y un excesivo calor, en función del material. Esto puede ocasionar velocidades de corte bajas con resultado de tensiones por adherencia. Por otro lado, los materiales como aluminio, acero no aleado y fundición de baja tenacidad producen una fuerza de corte menor.

Filo

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Plaquitas generales

• Geometría universal

• Se optimizan con calidades

• Rendimiento equilibrado

Plaquitas específicas

• Calidades y geometrías específicas

• Rendimiento optimi-zado en función de la maquinabilidad de la pieza

Plaquitas para tornear universales y optimizadas

Área de aplicación

Área de aplicación

Plaquitas específicas para las áreas ISO P, M y K


Acabado Medio Desbaste

Las distintas micro y macrogeometrías están adaptadas a los diferentes requisitos de las aplicaciones.

Filo

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-WF / GC4215 -PF / GC4215

-WM / GC4205 -PM / GC4215

WR / GC4205 -PR / GC4215

-WF / GC4215

PISO/ANSI

-PF / GC4215

-WM / GC4215

-PM / GC4225 -PR / GC4225

-WR / GC4215

-WF / GC4225 -PF / GC4225

-WM / GC4225 -PM / GC4235

-WR / GC4225 -PR/ GC4235

Single sided

Single sided

Double sided

RoughingFinishing Medium

STEEL

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H

R

H

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L

F

L

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GC3200

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GC2000

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GC4200

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Áreas de aplicación dominantes

Profundidad de corte, mm

Avance, mm/r

Material

TorneadoGeometrías específicas

Fresado

Calidades

Tipo de aplicación: torneado

Calidades y geometrías específicas

Torneado pesado • Operaciones para una eliminación máxima de material

y/o para condiciones extremas.• Combinaciones de gran profundidad de corte y ele-

vada velocidad de avance.• Operaciones que requieren la mayor seguridad del filo

posible.Torneado medio • Prácticamente todas las aplicaciones, uso general.• Operaciones medias y desbaste ligero.• Combinaciones de amplia gama de profundidad de corte y

velocidad de avance.

Acabado• Operaciones con poca profundidad de corte y avance reducido.• Operaciones que requieren fuerzas de corte reducidas.

Las opciones actuales de plaquita-calidad-geometría son mucho más específicas para determinadas áreas de aplicación, donde ofrecen un uso completo y optimizado de la capacidad de la máquina y la herramienta, para mejorar así la productividad y reducir el coste.

Filo

FundiciónAcero inoxi-dableAcero

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Avance fz, mm/diente

Tipo de aplicación: fresado

Fresado pesado • Operaciones para máxima eliminación de material y/o

condiciones extremas.• Mayor profundidad de corte y velocidad de avance.• Operaciones que requieren la mayor seguridad del filo

posible.

Fresado medio • Prácticamente todas las aplicaciones, fresado general.• Operaciones medias y desbaste ligero.• Profundidad de corte y velocidad de avance intermedias.

Fresado ligero• Operaciones a profundidades de corte reducidas y avances bajos.• Operaciones que requieren fuerzas de corte reducidas.

Selección de la geometría de la plaquita en fresado

• Extra positiva

• Mecanizado ligero

• Fuerzas de corte reducidas

• Avance reducido

• Geometría de uso general

• Avance medio

• Operaciones medias y desbaste ligero

• Filo reforzado

• Mecanizado pesado

• Seguridad del filo superior

• Velocidad de avance elevada

Ligero (L) Medio (M) Pesado (H)

Filo

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Material de la herramienta de corte

Material de la herramienta de corteLa selección de la calidad y el material de la herramienta es un factor importante que se debe tener en cuenta a la hora de planificar una operación de mecanizado productiva.

Por ello es importante contar con unos conocimientos básicos de cada uno de los materiales de las herramientas y de su rendimiento de cara a realizar la selección correcta para cada aplicación. Por tanto, se debe tener en cuenta el material de la pieza que se va a mecanizar, el tipo de pieza y su forma, las condiciones de mecanizado y el nivel de calidad superficial que se requiere para cada operación.

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Distintos tipos de materiales para herramientas de corte

El material ideal para la herramienta de corte debería:

- ser duro, resistente al desgaste en incidencia y a la deformación

- ser tenaz, resistente a la rotura del núcleo

- no reaccionar químicamente con el material de la pieza

- ser químicamente estable, resistente frente a la oxi-dación y la difusión

- ser resistente a los cambios repentinos de temperatura.

Diamante

DurezaDureza

Nitruro de boro cúbico

Cerámica

Cermet

Metal duro con recubrimiento

Acero rápido

1. Diamante2. Nitruro de boro cúbico3. Cerámica4. Cermet 5. Metal duro con recu-brimiento6. Acero rápido


Tenacidad

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• Metal duro sin recubrimiento (HW)

• Metal duro con recubrimiento (HC)

• Cermet (HT, HC)

• Cerámica (CA, CN, CC)

• Nitruro de boro cúbico (BN)

• Diamante policristalino (DP, HC)

• Se utiliza en aplicaciones moderadas y difíciles sobre acero, HRSA, titanio, fun-dición y aluminio en torneado, fresado y taladrado.

• Buena combinación de resistencia al desgaste por abrasión y tenacidad.

• Presenta filos agudos.

• Buena seguridad del filo, pero limitada resistencia al desgaste con una veloci-dad elevada.

• Representa una parte reducida del pro-grama total de calidades.

La principal gama de materiales para herramientas de corte

Metal duro sin recubrimiento

Características y ventajas


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• Uso general para todo tipo de piezas y materiales en aplicaciones de torneado, fresado y taladrado.

• Muy buena combinación de resistencia al desgaste y tenacidad en distintas tareas.

• Consta de una gran variedad de calidades con sustratos de duros a tenaces, normal-mente con gradiente sinterizado y distintos recubrimientos de tipo CVD y PVD.

• Presenta muy buenas características de desgaste y una vida útil de la herramienta prolongada.

• Domina cada vez más el programa de plaquitas.

• En función del tipo de cerámica, las calidades se utilizan sobre todo en fundición y acero, materiales endurecidos y HRSA.

• Las calidades de cerámica suelen ser resis-tentes al desgaste y presentar una buena resistencia al calor. Amplia área de aplicación en distintos tipos de materiales y piezas.

• La cerámica se considera quebradiza y precisa unas condiciones estables. Gracias a adiciones en la mezcla y a una cerámica reforzada con filamentos es posible aumentar la tenacidad.

• Cuota bastante baja de las ventas totales, pero su utilización se está extendiendo en los sectores aeroespacial y del acero templado-fundición.

• Se utiliza en aplicaciones de acabado y semi-acabado donde se requiere una tolerancia estrecha y buen acabado superficial.

• Químicamente estable con un sustrato duro y resistente al desgaste.

• Consta de metal duro con base de titanio (TiC, TiCN) y cobalto como aglutinante.

• El recubrimiento PVD aporta resisten-cia al desgaste y vida útil de la her-ramienta. Propiedades de "autoafilado". Comportamiento tenaz limitado.

• Cuota muy reducida del programa total de plaquitas.


Cerámica

Cermet



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• Para torneado en acabado de acero templado. Desbaste de fundición gris con una velocidad de corte elevada. Torneado en desbaste de rodillos de fundición en coquilla/blanca.

• Aplicaciones que requieran valores extremos de resistencia al desgaste y tenacidad.

• CBN está formado por nitruro de boro con aglutinante de cerámica o nitruro de titanio.

• Resiste alta temperatura de corte con una velocidad de corte elevada.

• Área de aplicación especial con plaquitas de poco volumen. La tendencia del mecanizado se dirige hacia un mayor volumen de materia-les duros.

Nitruro de boro cúbico


• Torneado de aluminio normal a baja temper-atura y aluminio hipereutéctico muy abrasivo. Se utiliza en materiales no metálicos y no ferrosos.

• Calidades extremadamente resistentes al desgaste. Sensible al astillamiento.

• Plaquita de esquinas soldadas de diamante policristalino (punta de PCD) o con recubri-miento delgado de diamante sobre un sustrato.

• Vida útil de la herramienta prolongada y exce-lente resistencia al desgaste. Se descompone a alta temperatura. Se disuelve con facilidad en hierro.

• Cuota bastante baja y aplicaciones especiales limitadas.

Diamante policristalino


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Desarrollo del material de la herramienta de corte

El desarrollo del material de las herramientas de corte con el paso de los años se puede ver reflejado en la reducción del tiempo empleado para mecanizar una pieza (de 500 mm de largo, con 100 mm de diámetro) desde 1900 hasta hoy.

A principios del siglo pasado, el material de la herramienta sólo era ligeramente más duro que el material que debía mecanizar. Por eso la vida útil de la herramienta era escasa y era necesario mantener muy bajos los valores de velocidad de corte y avance.

La introducción de acero rápido supuso una importante mejora de cara a reducir el tiempo de mecanizado.

20 años más tarde, el metal duro sin recu-brimiento rebajó el tiempo necesario a unos asombrosos 6 minutos.

La introducción de metal duro con recubri-miento volvió a reducir el tiempo de mecani-zado a 1.5 minutos.

Hoy en día, gracias a geometrías optimiza-das y a nuevas técnicas de recubrimiento, hemos alcanzado cifras inferiores a 1 minuto en el tiempo de mecanizado de una barra de acero de 500 mm.

Además del tradicional metal duro con y sin recubrimiento, los nuevos materiales como el cermet, la cerámica, el nitruro de boro cúbico y el diamante, han contribuido a optimizar y mejorar la productividad.


min (registro) Acero al carbono

Metal duro


Geometría de plaquita, nuevos recubrimientos

Nuevos materiales para herramientas

Acero rápido (HSS)

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¿Qué es metal duro y qué es calidad?

Recubrimiento del metal duro

• El metal duro es un material metalúrgico en polvo que está formado por: - partículas duras de WC (carburo de tungsteno)

- un metal aglutinante, cobalto (Co)

- partículas duras de Ti, Ta, Nb (carburos de titanio, tantalio, niobio).

• Una calidad representa la dureza o tenacidad de la plaquita y está determi-nada por la mezcla de ingredientes que forman el sustrato.


• El recubrimiento del metal duro fue desarrollado en la década de los sesen-ta.

• Se añadió una delgada capa de recu-brimiento de nitruro de titanio, de solo unas pocas micras. Esto mejoró el rendimiento del metal duro de la noche a la mañana.

• El recubrimiento aporta mejor resisten-cia al desgaste y mayor vida útil de la herramienta, y también hace posible el incremento de los datos de corte.

• Las modernas calidades que se utilizan en la actualidad están recubiertas con distintas capas de carburos, nitruros y óxidos.

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El metal duro está formado por partículas duras (carburos) en una matriz agluti-nante. El aglutinante suele ser en casi todos los casos cobalto (Co), pero también puede ser níquel (Ni). Las partículas duras están formadas principalmente por carburo de tungsteno (WC) con la posible adición de una fase gama (nitruros y carburos de Ti, Ta, Nb).

La fase gama tiene mejor resistencia al calor y es menos reactiva a alta temperat-ura, por ello se suele utilizar en calidades donde la temperatura de corte puede ser alta. El WC tiene mejor resistencia al desgaste por abrasión.

Microestructura del metal duro

Elementos:

Fase alfa WC (carburo de tung-steno)

Fase gama (Ti,Ta,Nb)C (carburos de titanio, tantalio, niobio)

Fase beta Co (cobalto)

Fase gama (TiC)

Fase alfa (WC)

Fase beta (Co)

Diámetro de un pelo = 50-70 µm


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Características fundamentalesAdemás del tamaño del grano de WC, la cantidad de fase aglutinante (cobalto) es un factor importante para determinar las características del carburo. El conte-nido de Co en las calidades de Sandvik Coromant suele representar un 4–15% del peso total.

Un incremento de contenido en Co y del tamaño del grano de WC incrementa la te-nacidad en el núcleo, pero también reduce la dureza. Como resultado, el sustrato ten-drá menos resistencia a la deformación plástica y esto implica menos resistencia al desgaste/menor vida útil práctica de la herramienta).

Cantidad de aglutinante

Tamaño del grano de WC

Resistente al desgaste

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ISO P20 – P45ISO P10 – P35ISO P05 – P30ISO P01 – P15GC4235GC4225GC4215GC4205

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Diseño del recubrimiento

Ejemplo de calidades modernas para tornear acero

Estructura y acumulación de las capas de recubrimiento

Hay muchos factores que influyen en el comportamiento de la plaquita:

- Proceso de recubrimiento

- Material del recubrimiento

- Grosor del recubrimiento

- Tratamiento posterior

- Morfología de la superficie.

TenacidadResistencia al desgaste

Recubrimientos más gruesos, es decir, mayor resistencia al desgaste.

Sustratos de mayor dureza, es decir, mayor resistencia frente a la deformación.

Sustrato progresivo para optimizar dureza y tenacidad


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M35M25M15P05 – P35K05 – K15

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Diseño de la calidad

El recubrimiento de una calidad moderna para tornear

La calidad juega un papel muy importante en el rendimiento

Los recubrimiento y sustratos varían en función del tipo de aplicación

Los recubrimientos más gruesos suponen una mayor resistencia al desgaste.

Loa sustratos de mayor dureza suponen una mayor resistencia frente a la deformación.

Al2O3 – Recubrimiento para maxi-

mizar la resistencia frente al desgaste químico y térmico.

Metal duro – Resistencia ante la

deformación plástica.

Gradiente funcional – Para optimizar tanto dureza

como la tenacidad.

TiCN – Recubrimiento MTCVD para

maximizar la resistencia al desgaste mecánico.


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TiN

Al2O3

Ti(C,N)

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• Los recubrimientos PVD suelen ser más tenaces que los recubrimientos CVD.

• Los recubrimientos PVD se suelen utilizar en combinación con sustratos de grano fino para cubrir filos "agudos".

• El grosor total de las capas PVD suele estar entre 3 y 6 micras.

• El recubrimiento se aplica a unos 500 °C.

TiN = nitruro de titanio Ti(C,N) = carbonitruro de titanio Al2O3 = Óxido de aluminio

• Los recubrimientos CVD más habituales hoy son TiN, Ti(C,N) y Al2O3.

• TiCN aporta resistencia al desgaste en incidencia.

• Al2O3 aporta protección frente a la tem-peratura (resistencia a la deformación plástica).

• TiN facilita la detección del desgaste y aporta un toque estético.

Propiedades de los distintos materiales de recubrimiento

Plaquitas con recubrimiento PVD

Plaquitas con recubrimiento CVD

Deposición física en fase de vapor

Deposición química en fase de vapor


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El exigente entorno del mecanizado

Distintos mecanismos de desgaste de la plaquita

Mecánico

Los esfuerzos mecáni-cos sobre el filo de la plaquita hacen que se rompa.

Térmico

Las variaciones de temperatura provo-can fisuras y el calor genera deformación plástica (PD) en el filo de la plaquita.

Químico

La reacción química entre el carburo y el material de la pieza produce desgas te.

Abrasivo

En fundición, las incrustaciones de SiC pueden desgastar el filo de la plaquita.

Adhesivo

Con materiales pastosos se forman capas/filos de aport-ación.

CausaImagen del desgasteSímboloTipo de carga

BUE = filo de aportación

PD = deformación plástica


BUE

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Imágenes del desgaste, causa y solución

Desgaste en incidencia (abrasivo) Causa Solución

Velocidad de corte dema-siado alta, escasas resis-tencia al desgaste.

Reducir la velocidad de corte, seleccionar una calidad más resistente al desgaste.

Cráteres de desgaste (químico)

Temperatura de corte demasiado alta.

Reducir la velocidad de corte, seleccionar una calidad más resistente al desgaste (con recubri-miento Al2O3 ).

Desgaste por entalladura (abrasivo)

Velocidad de corte dema-siado alta o poca resisten-cia al desgaste.

Seleccionar una calidad más resistente al desgaste o reducir la velocidad de corte.

Patrones de desgaste más habituales

Filo de aportación (abra-sivo)

Velocidad de corte de-masiado baja. Calidad inadecuada.

Aumentar la velocidad de corte, seleccionar una cali-dad más tenaz, preferible-mente con recubrimiento PVD.


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Deformación plástica (térmico)

Una temperatura de corte demasiado elevada com-binada con una presión alta.

Seleccionar una calidad más dura, reducir la veloci-dad y el avance.

Causa Solución

Astillamiento (mecánico)

Las virutas se desvían hacia el filo.

Modificar el avance, selec-cionar una geometría de plaquita alternativa.


Fisuras térmicas

Variaciones de tempera-tura causadas por:

- mecanizado intermitente - suministro desigual de

refrigerante

Sobrecarga de tensión mecánica.

Seleccionar una calidad más tenaz con mayor resistencia a los cambios bruscos de temperatura.

El refrigerante debe aplic-arse en abundancia, o no aplicarse.

Comprobar lo siguiente: - martillado de las virutas- datos de corte- incrustaciones de arena en la pieza

- filo de aportación- vibración- desgaste excesivo de la plaquita.

Astillamiento/rotura del filo (mecánico)

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La fabricación de plaquitas de metal duro es un proceso diseñado cuidadosamente en donde se equilibran geometría y calidad para ofrecer un producto que se ajuste perfectamente a la aplicación.

Fabricación de metal duro


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G

H

1957

1969

1980

1989

1999

2006

Tron

zado

y

ranu

rado

Ros

cado

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ado

Tala

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Torn

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Otr

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form

ació

n

Desarrollo del material de la herramienta de corte

El desarrollo de mejores sustratos de carburo, recu-brimientos y geometrías ha mejorado la productividad y economía para el usuario final.

En la década de los 60 y 70, con el desarrollo de los primeros recubrimientos, se produjeron importantes mejoras en la productividad.

En los años siguientes, se han seguido produciendo desarrollos: diseño avanzado de sustratos, nuevas geometrías, diseños del filo, nuevas técnicas avanzadas de recubrimiento y tratamientos posteriores de los filos recubiertos.

Efecto sobre la productividad del usuario final

Plaquitas inter-cambiables

Primera plaquita con recubrimiento

Recubrimiento grueso de óxido de aluminio

Gradientes funcionales

Nueva genera-ción de recu-brimientos

Una nueva gene-ración de plaquitas


H 46

B

C

D

E

F

G

A

H

Co (7%)

WC (80%)

(Ti, W)C (8%)

(Ta, Nb)C (5%)

Tron

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rado

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Fres

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tahe

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form

ació

n

Proceso de pulverización

Dos son los elementos principales de una plaquita de metal duro:

- WC = carburo de tungsteno - Co = cobalto

Otros elementos de uso habitual son los carburos de titanio, tantalio y niobio. El diseño de distintos tipos de pulverización y diferentes porcentajes de cada elemento es lo que diferencia las calidades.

El polvo se tritura y deshidrata por aspersión, se tamiza y se vierte en contenedores.

Secado por evaporación

Triturado

Polvo de metal duro

Listo para prensar

Materia prima

Carburo de tungsteno

Titanio

Niobio Tantalio


Cobalto

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B

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A

H

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n

Polvo de tungsteno

Propiedades básicas del metal duro

Tamaño de los granos de carburo de tungsteno

La principal materia prima para la fabri-cación de metal duro es el concentrado de mineral de tungsteno. El polvo de tungs-teno se produce a partir de óxido túngstico derivado químicamente de la materia prima. Modificando las condiciones de reducción es posible preparar polvo de tungsteno con distinto tamaño de grano. El granulado de carburo después del secado por evaporación es de tamaño reducido y varía en tamaño según la calidad.

reduce la dureza y con ella la resistencia al desgaste del sustrato.

Además del tamaño de grano de WC, la cantidad de fase aglutinante es un factor importante para determinar las caracterís-ticas del carburo. Un incremento en el con-tenido de Co y en el tamaño del grano de WC incrementa la tenacidad, pero también

0.10 mm

Cantidad de aglutinante

Tamaño del grano de WCResistente al desgaste

Tenacidad


H 48

B

C

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E

F

G

A

H

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n

Prensado de polvo compactado

La operación de prensado cuenta con varias herramientas:

- Embutidores superior e inferior - Espiga central - Cavidad.

Procedimiento de prensado:

- Se vierte el polvo en la cavidad- Los embutidores superior e inferior se unen (20-50 toneladas)

- Un robot recoge la plaquita y la deposita sobre una bandeja de grafito.

- Se realiza un control SPC aleatorio, para comprobar el peso. La plaquita presenta en esta fase una porosidad del 50%.

Matriz y espiga central

Fuerza de pren-sado 20 - 50 t

Embutidores superior e inferior

Inspección


H 49

B

C

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A

H1

2 3

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n

Sinterizado de las plaquitas prensadas

- Carga de las bandejas de plaquitas en un horno de sinterizado.

- La temperatura se eleva hasta ~1400 °C.- Este proceso funde el cobalto que actúa como aglutinante.

- La plaquita se contrae un 18% en todas las direcciones durante la fase de sin-terizado, lo que supone una reducción de volumen del 50%.

1. Plaquita no sinterizada

2. Plaquita sinterizada

3. Plaquita con recubrimiento

Bandejas de plaquitas

Inspección

Sinterizado

Tasa de contracción

El sinterizado consta de las siguientes fases:


H 50

B

C

D

E

F

G

A

H

Borg 00

7 8 9

4 5 6

1 2 3

SI S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8

Borg 00

Tron

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n

Tipos de operaciones de rectificado

Parte superior y base

Chaflán, faceta negativa

Perfilado libre

Periferia

Perfilado

Refuerzo del filoEl tratamiento de redondeado ER confiere al filo su microgeometría final.

• El tratamiento ER (del inglés Edge Roundness) se realiza antes de aplicar el recubrimiento.

• La relación W/H depende de la apli-cación.

Generalmente, el valor de ER corresponde al grosor de un pelo, diámetro: ~ 80 µm.


Chaflán

Faceta neg.

H 51

B

C

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n

Las plaquitas se apilan dentro de un horno, se introduce una serie de gases en la cámara, se purgan las tuberías y se introduce otra serie de gases. Esta secuencia se repite hasta completar las capas de recubrimiento. El proceso se lleva a cabo a unos 900 °C durante 30 horas. El grosor es de aprox. 2-12 micras.

CVD, deposición química en fase de vapor

• Permite aplicar recubrimientos gruesos.

• Permite que el grosor del recubrimiento sea uniforme.

• Muy buena adherencia al sustrato de metal duro.

• Muy buena resistencia al desgaste.

• Permite aplicar recubrimientos de óxido.

Ventajas de los recubrimientos CVD


H 52

B

C

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F

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H

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n

Las plaquitas se cargan en la cámara de recubrimiento sobre bandejas. Las dianas de material metálico para recubrimiento se colocan en las paredes de la cámara de reacción. El metal más habitual es el titanio (Ti). Las dianas se calientan a una temperatura en la que el metal se ioniza

Mediante el uso de un gas como portador, los iones se transportan desde las dianas hasta las plaquitas. Como las plaquitas tienen una temperatura inferior, los iones se condensan sobre la superficie de la plaquita y forman el recubrimiento.

PVD, deposición física en fase de vapor

• PVD aporta buena tenacidad del filo.

• Los recubrimiento PVD pueden mantener la "agudeza" del filo.

• Es posible utilizar PVD sobre puntas soldadas.

• Es posible utilizar PVD sobre herramien-tas de metal duro enterizo.

El grosor del recubrimiento está en el rango de 2-6 micras en función del área de aplicación de la plaquita.

Los recubrimientos PVD más habituales son TiN, Ti(C,N), (Ti,Al)N, (Ti,Al,Cr)N y ahora también óxidos de aluminio.


H 53

B

C

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F

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A

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n

El proceso de recubrimiento PVD frente al CVDCVD (deposición química en fase de vapor)

En un proceso de recubrimiento CVD, el recubrimiento se forma por una reacción química de distintos gases. Factores como la temperatura, el tiempo, el caudal de gas y la atmósfera de gas, etc. se supervisan cuidadosamente para conducir la deposi-ción de las capas de recubrimiento. Según el tipo de recubrimiento, la temperatura en el reactor está entre 800 y 1100 grados centígrados. Cuanto más grueso sea el recubrimiento, más largo será el proceso. El recubrimiento CVD actual más delgado está por debajo de 4 micras y el más grueso por encima de 20 micras.

PVD (deposición física en fase de vapor)

En un proceso de recubrimiento PVD, el recubrimiento se forma por condensación del metal vaporizado sobre las superficies de la plaquita. PVD actúa del mismo modo que cuando el aire húmedo se condensa sobre una carretera fría y forma una capa de hielo. PVD se forma a una temperatura mucho más baja que CVD. La temperatura normal del proceso PVD se aproxima a 500 °C. El grosor del recubrimiento se encuentra den-tro del intervalo de 2-6 micras en función del área de aplicación de la plaquita.

• Recubrimiento más delgado

• Filos más agudos

• Mayor tenacidad

• Recubrimiento más grueso

• Mayor resistencia al desgaste

• Resistencia térmica

~1000 °C ~1/20 atm


~500 °C ~1/100000 atm

H 54

B

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H

GimoGimo

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n

Control visual, marcaje y empaquetado

Tras inspeccionar dimensiones, recubrimiento y calidad, se marcan las plaquitas con la designación de calidad y se colocan en cajas de 10 unidades, se etiquetan y se empaquetan para su distribución a los clientes o para enviarlas al almacén.

Inspección visual

Marcaje Empaque-tado

DistribuciónEtiquetado


H 55

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C

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n

Economía de mecanizado


¿Cómo se puede mejorar la economía de mecanizado?

H 56

B

C

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A

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135

130

125

120

115

110

105

100

95

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nEconomía de mecanizado

Realizando un mecanizado más productivo en el mismo tiempo de producción

Ataque al margen de productividad

Definición de productivi-dad

El valor del resultado producido dividido por el valor de la inversión o los recursos.

= Resultado/Inversión

Desarrollo de los costes

Margen de produc-tividad

Desarrollo de los precios

Fuente: industria mecánica en OECD.

En todas las operaciones industriales, el coste de ejecución de la operación, por ejemplo, mano de obra, materias primas, equipos, etc. se incrementa a una velocidad mayor en comparación con el precio de venta de los productos. Con objeto de eliminar esta brecha, es necesario incrementar continuamente la eficiencia para conseguir una mayor productividad. Eliminar esta brecha es la única forma de mantener la competitividad y, en último extremo, mantener la actividad de la empresa.

H 57

B

C

D

E

F

G

A

H

Q = vc × ap × fn Q = ap × ae × vf

1000

vf

Tron

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Fr

esad

o Ta

ladr

ado

Man

drin

ado

Por

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n


Si observamos los tres parámetros principales del mecanizado, velocidad de corte, avance y profundidad de corte, cada uno tiene un efecto concreto sobre la vida útil de la herramienta. La profundidad de corte es el que tiene menor efecto, seguido por el avance. La velocidad de corte es el que tiene un efecto más claro con diferen-cia sobre la vida útil de la plaquita.

La productividad "Q" se mide como cantidad de material eliminada en un periodo de tiempo fi jo (cm 3 /min).

Maximizar la productividad


Avance, mm/rev

Velocidad de corte, m/min

Optimizar el avance es la mejor manera de maximi-

zar la productividad

H 58

B

C

D

E

F

G

A

H

3.0 3.0 3.0

0.15 0.3 0.5

425 345 275

191 310 412*

15

50

P

P

*

Tron

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ació

n Economía de mecanizado

Velocidad de arranque de viruta para obtener una profundidad de corte fi ja de 3.0 mm utilizando:

Utilizando una plaquita tipo W trigonal frente a una plaquita de una cara o de dos caras de tipo C

Forma trigonal

Forma rómbica

Plaquita: de doble cara para mecanizado medio.

La velocidad de corte más lenta con el mayor avance = productividad elevada

Acero de aleación baja, CMC 02.1

Acero de aleación baja, CMC 02.1

3/4 mm

1/3 mm

22 segundos

N.º pasadas/profundidad de corte, a p

Tiempo de mecanizado, T c

3/5 mm

16 segundos



2/7.5 mm

8 segundos



Dureza, HB 180

Dureza, HB 180

Plaquita: de doble cara para mecanizado medio.

Plaquita: de una cara para mecanizado en desbaste.

Plaquita: CNMG 120408-PM 4225

Maximizar la productividad, ejemplos

a p , mm

f n , mm/r

v c , m/min

Q, cm 3 /min

H 59

B

C

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ació

n


Utilización de la máquina-herramienta

Mecanizado 20%

Producción 60%

Uso incompleto de turnos adicionales

Vacaciones, etc.

Cambio de herra-mienta 10%

Ajuste y calibración 10%

Roturas 10%

Cambio de pieza 10%

• Costes variables Costes contraídos sólo durante produc-ción: - herramientas de corte, consumibles (3%) - material de las piezas 17%.

• Costes fijos Costes que existen aunque no haya producción: - máquina y portaherramientas (27%) - mano de obra (31%) - edificios, administración, etc. (22%).


H 60

B

C

D

E

F

G

A

H

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Utilización de la máquina-herramientaCoste, vida útil de la herramienta o productividad

El coste de la herramienta, un valor que se mide con facilidad, está siempre cuestionado respecto al precio o los descuentos, pero aunque el precio se redujera un 30%, sólo influiría en el coste de la pieza un 1%.

Obtenemos un resultado similar de reducción de un 1% de coste si se incrementa la vida útil de la herramienta un 50%.

Si se incrementan los datos de corte sólo un 20%, la reducción del coste de la pieza será enorme y permitirá un ahorro de un 10% de piezas.

Una reducción del 30% en el precio sólo permite reducir el coste total por pieza un 1%.

• Reducción de costes:

• Incremento de los datos de corte:

Un incremento del 20% en los datos de corte permite reducir el coste total por pieza más de un 10%.

Un incremento del 50% en la vida útil de la herramienta sólo permite reducir el coste total por pieza un 1%.

• Prolongación de la vida útil de la herramienta:

H 61

B

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n

Economía de la fabricación

Utilización de la máquina

El taller gasta 10.000$ en fabrica 1000 piezas

El coste de la máquina es 10.000$ por pieza

– Herramientas

– Materiales

– Maquinaria

– Personal

– Instalaciones

VariableIncremento datos de corte

Vida útil de la herramienta

Menor precioHoy

Fijos

Ejemplo:

Costos por pieza

Ahorros 15%

$ .30

$ 1.70

$ .21

$ 1.70

$ .20

$ 1.70

$ 2.70

$ 3.10

$ 2.20

$ 2.70

$ 3.10

$ 2.20

$ 2.70

$ 3.10

$ 2.20

$ 10.00 $ 9.91 $ 9.90

1%1%

$ .45

$ 1.70

$ 2.16

$ 2.48

$ 1.76

$ 8.55

H 62

B

C

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ació


• La velocidad de corte no tiene ningún efecto sobre los costes fijos.• A medida que se incrementa la velocidad de corte, se producen más piezas por hora y

de este modo se reduce el coste por pieza.• A medida que se incrementa la velocidad de corte, se utilizan más herramientas y de

este modo se incrementa el coste por pieza.

Si sumamos todos los costes obtendremos la curva de coste de producción total.1. Al aumentar la velocidad, se incrementa el número de piezas por hora hasta alcanzar

un punto en el que se empieza a dedicar un tiempo desproporcionado al cambio de herramientas y la tasa de producción comienza a reducirse.

2. El punto más bajo de la curva de coste de producción corresponde a la velocidad de corte económica.

3. El punto más alto de la curva de coste de producción corresponde a la velocidad de corte máxima.

Las velocidades que se encuentran entre estos dos puntos forman el intervalo de alta eficiencia que es donde se debería intentar trabajar.

Tasa de produc-ción

Piezas por hora

Coste de herrami-entas

Velocidad de corte

Cos

te p

or p

ieza

Coste de produc-ción

Costes fijos

Coste de la máquina

Velocidad de máxima producción

Velocidad económica

Intervalo de alta eficiencia

Economía de mecanizadoDatos de corte y coste

H 63

B

C

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E

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H

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n

Compensación de datos de corte por diferencia en cuanto a la vida útil de la herramienta

Compensación de velocidad de corte por diferencia en dureza, HB


Fundamento de las recomendaciones de datos de corte

• Vida útil de la herramienta

- Todos los datos de corte están basados en una vida útil de la herramienta de 15 min.

- 15 min de vida útil = Factor 1.0

- Utilice el factor de correc-ción para otros valores según la tabla.

• Dureza

- Todos los datos de corte están basados en los materiales de referencia y en la dureza correspon-diente.

- P . ej., ISO P HB 180 = Factor 1.0.

- Utilice los factores de corrección para otros valores según la tabla.

Mayor arranque de viruta

Si desea cambiar la velocidad de corte para obtener mayor ve-locidad de arranque de viruta, los valores de la nueva velocidad de corte se pueden calcular a partir de la tabla siguiente.

Ejemplo:

Si la velocidad de corte recomendada es (vc) = 225 m/min, para una vida útil de la herramienta de 10 minutos se obtiene el valor 225 x 1,11 ≈ 250 m/min.

Factor de corrección

Vida útil de la herramienta (min)

Dureza reducida Dureza incrementada

H 64

B

C

D

E

F

G

A

H

PISO

KISO

KISO

MISO Tr

onza

do y

ra

nura

doR

osca

doFr

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oTa

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Man

drin

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Por

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form

ació


Utilice la tabla o el diagrama para compensar la velocidad de corte según la diferencia de dureza

Diagrama para P, M y K

Acero, HB180 CMC 02.1

Fundición gris, HB220 CMC 08.2

Acero inoxidable, HB180 CMC 05.21

Fundición nodular, HB250 CMC 09.2

Fuerza de corte específica/dureza

Fact

or p

ara

la v

eloc

idad

de

cort

e

N/mm2 HB

H 65

B

C

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G

A

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PISO

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n

Ejemplo de cálculo del factor de dureza y de la compen-sación de velocidad de corte

- Dureza de referencia HB= 180

- 15 min de vida útil = Factor 1.0

- Utilice el factor de correc-ción para otros valores según la tabla.

• Material de la pieza del cliente

- DIN 42CrNiMo4

- Resistencia a la tracción 900 N/mm2.

- 900 N/mm2 = HB 266 valores según la tabla.

• Cálculo del factor de dureza

- HB 266-180 = +86

- Factor de velocidad de corte vc = 0.70.

- Reduzca la velocidad de corte al 70%.

Dureza reducida Dureza incrementada


Acero CMC 02.1

H 66

B

C

D

E

F

G

A

H

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n

Compensación de datos de velocidad de corte y avance en torneado

• Cómo se calcula la compensación de datos de corte - Los datos de corte están basados en una vida útil de la he-rramienta de 15 min.

• Ejemplo 1

- Aumente el avance de, p. ej., fn 0.3 mm/r a 0.45 mm/r = +0.15 mm/r.

- Reduzca la velocidad de corte un 12% a partir del valor de velocidad de corte dado.

- Aumente la velocidad de corte en un 15% p. ej., de 345 m/min a 400 m/min.

- Reduzca el avance 0.18 mm/r a partir del valor de avance dado.

• Ejemplo 2

Aumento de avance fn, mm/r

Reducción de avance fn, mm/r

Red

ucci

ón d

e ve

loci

dad

de c

orte

, %

Aum

ento

de

velo

cida

d de

cor

te, %

Valor de partida

Ejemplo 2

Ejemplo 1


H 67

B

C

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G

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Fr

esad

o Ta

ladr

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form

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n

¿Cómo puede mejorar su productividad?

Consejos de mecanizado para prolongar la vida útil de la herramienta

Aspectos que se deben tener en cuenta

• Identifi que el material y la dureza HB o la resistencia a la tracción N/mm 2 .

• Seleccione la geometría correcta.

• Seleccione la calidad correcta.

• Utilice los valores de datos de corte dados o compénselos en función de sus necesidades.

• Con una aplicación correcta, nuestras herramientas pueden incrementar la productividad un 20% como mínimo.

• Velocidad y avance dentro de los parámetros de la plaquita.

• Utilice todos los ángulos disponibles de la plaquita.

• Radio de plaquita correcto en relación con la profundidad de corte.

• Elija la combinación correcta de radio y geometría de plaquita.

• Utilice fresado a favor en lugar de fre-sado en contraposición siempre que sea posible.

• Las plaquitas gastadas se pueden utili-zar para achafl anar.

Buena estabilidad = Mecanizado productivo


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form

ació

nMantenimiento y desgaste de la herramienta

Mantenimiento y desgaste de la herramienta• Desgaste de la herramienta

• Mantenimiento

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ladr

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drin

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To

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Maq

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ad

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a in

form

ació

n

Mantenimiento y desgaste de la herramienta

Consecuencias del desgaste excesivo de la herramienta

• Daños en la placa de apoyo

• Daños en la plaquita

• Daños en el portaherramientas

• Daños en la pieza

• Daños en la máquina

Resultado:

• Menor producción

• Aumento de costes de producción

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oPor

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form

ació


Inspeccione visualmente la placa de apoyo y el asiento de la misma

Inspeccione el alojamiento

Inspección del desgaste de la herramienta

• Daños en la placa de apoyo. La placa de apoyo no debe presentar astillamiento en los ángulos del área de corte.

• La placa de apoyo no debe presentar desgaste visible por rotura de la viruta y/o marcas producidas por la plaquita.

• Alojamiento dañado o con ángulos redondeados.

• Cavidades sobredimensionadas por desgaste. La plaquita no asienta correc-tamente en los lados del alojamiento. Utilice una placa de apoyo de 0.02 mm para comprobar la separación.

• Pequeñas separaciones en las esqui-nas, entre la placa de apoyo y la base del alojamiento.

Daño

Marcas de rotura de la viruta

¿Por qué se deben utilizar las llaves indi-cadas?

Importancia de utilizar una llave correcta

¿Cuál es el modo correcto de apretar el tornillo de la plaquita?

• Prolonga la vida útil del tornillo y de la llave.

• Reduce el riesgo de pasar la rosca del tornillo.

• Es importante utilizar la llave adecuada.

• Utilice siempre el par de apriete co-rrecto. Los valores están marcados en la herramienta y aparecen también en el catálogo de productos.• Utilice el sentido común.

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Otr

a in

form

ació

n


Torx Plus de Sandvik Coromant

Llaves Torx Plus®

Llaves Torx Plus® con par ajustable

Torx Plus® frente a Torx

Sección transversal

Torx Plus®

Torx Plus®

Tornillo Torx estándar

Torx Plus es una marca registrada de Camcar-Textron (EE. UU.)

Torx

• Las herramientas de tronzado y ranurado requieren una llave dinamométrica ajustable ya que el par no depende del tamaño del tornillo.

• Se debe utilizar en todos los productos con sujeción por tornillo.

Nm

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form

ació

n Mantenimiento y desgaste de la herramienta

Tornillos de plaquita/tornillos de sujeción

• Rosca, cabeza y cavidad Torx del tornillo deben estar siempre en buen estado.

• Utilice la llave correcta.

• Compruebe el par de apriete correcto para cada tornillo

• Aplique lubricante para roscas en canti-dad sufi ciente para impedir que se aga-rroten. El lubricante debe aplicarse tanto en las roscas como en la superfi cie de la cabeza de los tornillos.

• Cambie los tornillos que estén desgas-tados.

Mantenimiento de la herramienta Placa de apoyo y alojamiento de plaquita • Compruebe si hay daños en la placa de

apoyo.

• Limpie el alojamiento de plaquita, la ubicación dañada y el apoyo del fi lo.

• Si es necesario, cambie la posición o sustituya la placa de apoyo.

• Compruebe la ubicación correcta de la plaquita contra los puntos de apoyo.

• Es importante comprobar que los ángulos de la placa de apoyo no hayan sufrido golpes durante el mecanizado o manipulación.

Importante:

Utilice MolyKote en la cabeza y en la rosca del tornillo

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l

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form

ació

n


Mantenimiento de la herramienta

Seguridad de producción

Estabilidad

Caras de contacto

• Es importante seleccionar el tamaño, forma, geometría y radio de punta de plaquita correctos para conseguir un buen flujo de viruta.

- Seleccione la plaquita con el ángulo de punta más grande posible para obtener la mayor resistencia y economía.

- Seleccione el radio de punta más grande posible para que la plaquita tenga mayor resistencia.

- Seleccione un radio de punta más pequeño si existe tendencia a la vibración.

• La estabilidad es el factor clave para un mecanizado productivo, ya que afecta al coste de mecanizado y a la productivi-dad.

• Compruebe que se haya eliminado cualquier holgura, voladizo, debilidad, etc. que no sea necesaria y que se es-tén utilizando unas herramientas de tipo y tamaño adecuados para la tarea.

• Compruebe siempre las caras de contac-to y apoyo de portaherramientas, fresas y brocas y compruebe que no presenten daños ni suciedad.

• Para las operaciones de mandrinado es especialmente importante disponer de la mejor sujeción posible. Si la barra no queda apoyada en el extremo del mango, se incrementará el voladizo y aparecerá vibración.

l = longitud del filo (tamaño de plaquita) re = radio de punta

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form

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Resumen de puntos de mantenimiento

Manejo de las plaquitas

• Las plaquitas no se deben retirar nunca del paquete original hasta que se vayan a utilizar.

Compruebe el desgaste de la herramienta y que la placa de apoyo no esté dañada.Compruebe que el asiento de la plaquita esté limpio.

Compruebe la ubicación correcta de la plaquita.

Compruebe que se utilizan las llaves y destornilla-dores correctos. Los tornillos de plaquita se deben apretar correctamente.

Lubrique los tornillos antes de montar la herramienta.

Compruebe que las caras de contacto estén limpias y sin daños tanto en herramientas como en portahe-rramientas y husillos de la máquina.

Compruebe que las barras de mandrinar estén bien sujetas y que el soporte no presente daños en el extremo.

Contar con un inventario de herramientas bien or-ganizado, mantenido y documentado también permite economizar costes de producción.

La estabilidad siempre es un factor crítico en cual-quier operación de mecanizado.

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ació

n

Fórmulas y defini-ciones, calculadora

Calculadora

Torneado

Fresado

Taladrado

Mandrinado

Calculadora de datos de corte

Fórmulas y definiciones

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B

C

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A

H

vc = π × Dm × n

1000

Tc = lmfn × n

Q = vc × ap × fn

n = vc × 1000

π × Dm

Pc = vc × ap × fn × kc

60 × 103

Dm

fn

ap

vc

n

Pc

Q

hm

hex

Tc

lm

kc

κr

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Otr

a in

form

ació

n

Fórmulas y defi niciones en torneado


Velocidad del husillo, r/min

Tiempo de mecanizado, min

Velocidad de arranque de viruta, cm 3 / min

Potencia neta, kW

mm

mm/r

mm

m/min

rpm

kW

cm 3 / min

mm

mm

mín.

mm

N/mm 2

grados

Diámetro mecanizado

Avance por revolución

Profundidad de corte

Velocidad de corte

Velocidad del husillo

Potencia neta

Velocidad de arranque de viruta

Espesor medio de la viruta

Espesor máximo de la viruta

Tiempo de mecanizado

Longitud mecanizada

Fuerza de corte específi ca

Ángulo de posición

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ació

n/de

fi nic

ión

Uni

dad

Fórmulas y defi niciones

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H

vf = fz × n × zc

Mc = Pc × 30 × 103

Pc = ae × ap × vf × kc

π × n

60 × 106

vc = π × Dcap × n

1000

n = vc × 1000

π × Dcap

fz = vf

n × zc

fn = vf

n

Q = ap × ae × vf

1000

ae

ap

Dcap

Dm

fz

fn

n

vc

vf

zc

hex

hm

kc

Pc

Mc

Q

κr

Tron

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Fr

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form

ació

n

mm

mm

mm

mm

mm

mm/r

rpm

m/min

mm/min

unidades

mm

mm

N/mm 2

kW

Nm

cm 3 / min

grados

Empañe

Profundidad de corte

Diámetro a profundidad de corte real a p

Diámetro mecanizado(diámetro de la pieza)

Avance por diente



Velocidad de corte

Avance de mesa

Número efi caz de dientes

Espesor máximo de la viruta

Espesor medio de la viruta


Potencia neta

Par



Sím

bolo

Den

omin

ació

n/de

fi nic

ión

Uni

dad

Fórmulas y defi niciones en fresado

Avance de mesa, mm/min

Par de apriete, Nm

Potencia neta, kW



Avance por diente, mm

Avance por revolución, mm/rev



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E

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G

A

H

vf = fn × n

Pc = vc × Dc × fn × kc

240 × 103

Mc = Pc × 30 × 103

π × n

vc = π × Dc × n

1000

Ff ≈ 0.5×kc × Dc fn × sin κr2

Q = vc × Dc × fn

4

n = vc × 1000

π × Dc

Dc

fn

n

vc

vf

Ff

kc

Mc

Pc

Q

κr

Tron

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form

ació

n

mm

mm/r

rpm

m/min

mm/min

N

N/mm 2

Nm

kW

cm 3 / min

grados

Diámetro de la broca



Velocidad de corte

Velocidad de penetración

Fuerza de avance


Par

Potencia neta



Sím

bolo

Den

omin

ació

n/de

fi nic

ión

Uni

dad

Fórmulas y defi niciones en taladrado

Velocidad de penetración, mm/min

Potencia neta, kW

Par de apriete, Nm


Fuerza de avance, N




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E

F

G

A

H

vf = fn × n

fn = zc × fz

vc = π × Dc × n

1000

n = vc × 1000

π × Dc

Q = vc × Dc × fn

4

Pc = vc × ap × fn × kc

60 × 1031 –

ap

Dc((

Mc = Pc × 30 × 103

π × nFf ≈ 0.5 × kc × ap × fn × sin κr

Dc

fn

n

vc

vf

Ff

kc

Mc

Pc

Q

κr

zc

Tron

zado

y

ranu

rado

Ros

cado

Fr

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Man

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ado

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a in

form

ació

n

mm

mm/r

rpm

m/min

mm/min

N

N/mm 2

Nm

kW

cm 3 / min

grados

unidades

Diámetro de la broca



Velocidad de corte

Tablas de velocidades (de corte)

Fuerza de avance


Par

Potencia neta



Número efi caz de dientes( z c = 1 para mandrinado escalonado)

Sím

bolo

Den

omin

ació

n/de

fi nic

ión

Uni

dad

mét

rica

Fórmulas y defi niciones en mandrinado

Velocidad de penetración, mm/min

Avance por revolución, mm/r

Potencia neta, kW



Velocidad de arranque de viruta, cm 3 /

min

Par de apriete, Nm Fuerza de avance, N


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form

ació

nCalculadora

Calculadora de datos de corte Intuitiva y fácil de utilizar

• Calculadora métrica/pulgadas

• Tamaño 80x125x15 mm

La calculadora de datos de corte de Sandvik Coromant está diseñada para solucionar la mayor parte de los proble-mas de cálculo que surgen en el área de mecanizado.

Es intuitiva y muy fácil de utilizar. Entre los usuarios se incluyen programadores, operarios, maquinistas, supervisores, encargados, diseñadores y otros.

Como usuario, sólo tiene que elegir el parámetro que desee calcular, seleccionar la fórmula adecuada en el menú de la pantalla e introducir los datos que vaya solicitando la calculadora. Esto supone que el usuario no necesita memorizar ninguna fórmula de mecanizado.

La calculadora de datos de corte de Sandvik Coromant también funciona como una calculadora matemática es-tándar. Es posible realizar los cálculos en métrica o en pulgadas.

Maquina Bili Dad

Documents

Transcript of Maquina Bili Dad