II FUNDAMENTOS DEL CORTE DE METALES Y DE LAS

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procesos de fabricación, tecnología mecánica, herramientas de corte, deformación plástica, la ley, máquinas herramientas, metales y aleaciones, procesos de manufactura, control numérico, procesos de soldadura, teoría del corte, ministerio público, fundición de metales, ingenieria del software, y tecnologia

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HERRAMIENTAS DE CORTE Y CONSIDERACIONES
GENERALES
2.1.1. Materiales de las herramientas de corte
Las herramientas de corte deben poseer ciertas características específicas, entre las
que se destacan: resistencia mecánica, dureza, tenacidad, resistencia al impacto, resistencia
al desgaste y resistencia a la temperatura (porque en un proceso de mecanizado con
herramientas tradicionales tºherramienta > tºpieza > tºviruta ; con herramientas más avanzadas se
logra concentrar el aumento de temperatura en la viruta). La selección de la herramienta de
corte va a depender de la operación de corte a realizar, el material de la pieza, las
propiedades de la máquina, la terminación superficial que se desee, etc.
Para cumplir con cada uno de estos requerimientos han surgido herramientas
formadas por diferentes aleaciones. Los materiales para las herramientas de corte incluyen
aceros al carbono, aceros de mediana aleación, aceros de alta velocidad, aleaciones
fundidas, carburos cementados, cerámicas u óxidos y diamantes.
Para conocer las aleaciones de aceros para herramientas hay que saber las funciones
que cumplen cada uno de los elementos que forman la aleación. El resumen de estas
características se entrega en el cuadro 2.1. Los elementos se agregan para obtener una
mayor dureza y resistencia al desgaste, mayor tenacidad al impacto, mayor dureza en
caliente en el acero, y una reducción en la distorsión y pandeo durante el templado.

2-1
Elemento Cantidad Propiedades
Carbono, C 0,6 % - 1,4 % - Forma carburos con el hierro.
- Aumenta la dureza.
- Aumenta la resistencia mecánica.
- Aumenta la resistencia al desgaste.
Cromo, Cr 0,25 % - 4,5 % - Aumenta la resistencia al desgaste.
- Aumenta la tenacidad.
Cobalto, Co 5 % - 12 % - Se emplea en aceros de alta velocidad.
- Aumenta la dureza en caliente.
- Permite velocidades y temperaturas de operación
más altas manteniendo la dureza y los filos.
Molibdeno, hasta 10 % - Elemento fuerte para formar carburos.
Mo - Aumenta la resistencia mecánica.
- Aumenta la resistencia al desgaste.
- Aumenta la dureza en caliente.
- Siempre se utiliza junto a otros elementos de
aleación
Tungsteno, W 1,25 % - 20 % - Mejora la dureza en caliente.
- Aumenta la resistencia mecánica.
Vanadio, V Aceros al Carbono - Aumenta la dureza en caliente.
0,20 % - 0,5 % - Aumenta la resistencia a la abrasión.
Aceros Alta Veloc.
1%-5%
Cuadro 2.1

En las herramientas de corte existen varias familias dependiendo del material que se
componen, cada una tiene ciertas características de resistencia y puede realizar mejor alguna
operación de corte, ver cuadro 2.2.

2-2
Cuadro 2.2

Herramienta Características Utilización
Aceros al  Son el tipo de acero más antiguo en  Brocas que trabajan a
Carbono herramientas de corte. velocidades relativamente
 Son muy baratos. bajas.
 Tienen buena resistencia al impacto.  Machuelos.
 Se pueden someter fácilmente a tratamientos  Escariadores y brochas.
térmicos como el templado, lográndose un
amplio rango de durezas.
 Se forman y rectifican con facilidad.
 Mantienen su borde filoso cuando no están
sometidos a abrasión intensa o a altas
temperaturas.
 Han sido sustituidos por otros materiales.
Aceros de Alta  Son el grupo con mayor contenido de  Taladrar.
Velocidad aleaciones de los aceros.  Escariar.
 Conservan la dureza, resistencia mecánica y  Fresar.
filo de los aceros.  Brochar.
 Empleando los equipos adecuados pueden  Machuelar.
ser templadas por completo con poco riesgo  Máquinas para fabricar
de distorsión o agrietamiento. tornillos.
 Se templan al aceite.
Aleaciones  Mantienen su elevada dureza a altas  Se recomiendan para
Fundidas temperaturas. operaciones de desbaste
 Tienen buena resistencia al desgaste. profundo con velocidades y
 No se necesitan fluidos de corte. avances relativamente altos
 Sólo se emplean para
obtener un acabado
superficial especial.
Carburos  Tienen carburos metálicos.
Cementados *  Se fabrican con técnicas de metalurgia de
polvos.
 Tienen alta dureza en un amplio rango de
temperaturas.
 Elevado módulo elástico, dos o tres veces el
del acero.
 No representan flujo plástico.
 Baja expansión térmica.
 Alta conductividad térmica.
 Se emplean como insertos o puntas que se
sueldan o sujetan a un vástago de acero. Se
encuentran en diferentes formas, circulares,
triangulares, cuadrados y otras formas.
Carburo de  Se emplean para mecanizar
Tungsteno hierros fundidos y metales
Aglutinado con abrasivos no ferrosos.
Cobalto

Carburo de
Tungsteno  Mecanizar aceros.
Aglutinado con
Cobalto +

2-3
Solución Sólida W: Tungsteno C: Carbono
de WC-TiC- Ti: Titanio Ta: Tantalio
TaC-NbC Nb: Niobio

Carburo de  Opera a altas temperaturas debido a las  Cortar.
Titanio con altas velocidades de corte.
Aglutinante de  Trabaja piezas de materiales con alta
Níquel y resistencia mecánica.
Molibdeno

Carburos  Son insertos normales de carburo revestidos  Se utilizan en máquinas de
Revestidos con una capa delgada de carburo de titanio, herramientas rígidas, de
nitruro de titanio u óxido de aluminio. mayor velocidad y más
 Con el revestimiento se obtiene una potentes.
resistencia superior al desgaste, a la vez que
se mantiene la resistencia mecánica y la
tenacidad.
 No se necesitan fluidos de corte, si se aplica
debe ser en forma continua y en grandes
cantidades, para evitar calentamiento y
templado.
 Los avances suaves, las bajas velocidades y
el traqueteo son dañinos.
Cerámicas u  Se constituyen de granos finos de aluminio  Son eficaces para
Oxidos ligados entre sí. Con adiciones de otros operaciones de torneado
elementos se logran propiedades óptimas. ininterrumpido a alta
 Resistencia muy alta a la abrasión. velocidad.
 Son más duras que los carburos cementados.
 Tienen menor o nula tendencia a soldarse
con los metales durante el corte.
 Carecen de resistencia al impacto.
 Puede ocurrir una falla prematura por
desportilladura o rotura.
Diamantes  Tienen dureza extrema.  Son empleados cuando se
Policristalinos  Baja expansión térmica. requiere un buen acabado
 Alta conductividad térmica. superficial, en particular en
 Coeficiente de fricción muy bajo. materiales blandos y no
 Se liga a un sustrato de carburo. ferrosos, difíciles de
mecanizar.
 Se emplea como abrasivo en
operaciones de rectificado.
CBN  Es el material más duro que hay en la  Es adecuado para trabajar
Nitruro Cúbico actualidad. aleaciones de altas
de Boro Cúbico  Se liga a un sustrato de carburo. temperaturas y diversas
 La capa de CBN produce una gran aleaciones ferrosas.
resistencia al desgaste.  Se emplea como abrasivo en
 Gran resistencia mecánica de los bordes. operaciones de rectificado.
 Es químicamente inerte al hierro y al níquel
a altas temperaturas.
* : A los carburos cementados se le asigna Grado C-1, Grado C-2, etc. Los grados 1 a 4 se recomiendan para
mecanizar hierro fundido, materiales no ferrosos y no metálicos; los grados 5 a 8 son para mecanizar aceros y
sus aleaciones. Los grados 1 y 5 son para desbastar, los 2 y 6 son para uso general, 3 y 7 son para acabado, y 4
y 8 son para acabado de precisión. Existen también otros grados para diversas aplicaciones y según lo riguroso
de la operación de mecanizado.

2-4
El siguiente cuadro muestra como difieren las propiedades de los distintos tipos de
herramientas.
Cuadro 2.3

Aceros al Aceros alta Aleaciones Carburos Carburos Cerámicas Nitruro de Diamante
carbono velocidad de cobalto cementados revestidos boro cúbico
Dureza en - - - Aumentando - - - 
caliente
Tenacidad - - - Disminuyendo - - - 

Resistencia - - - Disminuyendo - - - 
al impacto
Resistencia - - - Aumentando - - - 
al desgaste
Resistencia - - - Disminuyendo - - - 
a melladura
Velocidad - - - Aumentando - - - 
de corte
Resistencia - - - Disminuyendo - - - 
a cambios tº
Costo - - - Aumentando - - - 

Profundidad Baja a Baja a alta Baja a alta Baja a alta Baja a alta Baja a alta Baja a alta Muy baja
de corte media
Acabado Regular Regular Regular Bueno Bueno Muy bueno Muy bueno Excelente
esperable

2.1.2. Nomenclatura de herramientas de corte
Existen diversos tipos de herramientas de corte, entre las que se destacan las
monofilo, las multifilo y las abrasivas. Las herramientas monofilo se usan en las
operaciones principales de torneado, las multifilo se usan en operaciones de fresado y
taladrado, y las abrasivas en procesos de rectificado.
Las herramientas de corte monofilo (un filo) estructuralmente constan de dos partes,
una cortante (o elemento productor de viruta) y otra denominada cuerpo. Se encuentran
normalmente en tornos, tornos revólver, cepillos, limadoras, mandrinadoras y máquinas
herramientas semejantes.

Fig. 2.1

2-5
En la figura 2.1 se observan las partes más importantes de una herramienta monofilo
donde se pueden destacar :
* La cara, que es la superficie o superficies sobre las cuales fluye la viruta
(superficie de desprendimiento).
* El flanco, que es la superficie de la herramienta frente a la cual pasa la
superficie generada en la pieza (superficie de incidencia).
* El filo es la parte que realiza el corte, siendo el filo principal la parte que
ataca directamente a la pieza y el filo secundario la parte restante.
* La punta de la herramienta es el lugar donde se intersectan el filo principal y
secundario.
En general, la herramienta tiene dos componentes de movimiento. La primera
corresponde al movimiento derivado del movimiento principal de la máquina, y la segunda
está relacionada con el avance de la herramienta. El movimiento resultante corresponde al
movimiento resultante de corte, y el corte, como tal, se produce por un movimiento relativo
entre la herramienta y la pieza. El movimiento principal es el que consume una mayor
cantidad de energía, y corresponde normalmente al que mueve al husillo. El movimiento de
avance ocupa menos energía y puede ser un movimiento continuo o alternado.

Fig. 2.2

El ángulo entre la dirección del movimiento de corte principal y el movimiento
resultante se llama ángulo de la velocidad de corte resultante (). Debe destacarse que,
como habitualmente el avance es relativamente pequeño en comparación con el
movimiento principal, el ángulo de corte resultante se considera cero.

2-6
Otro punto importante de tener presente es que no en todas las operaciones de
mecanizado la velocidad de corte es constante, pues por ejemplo, en el refrentado, la
velocidad de corte es función del radio de la pieza.
La velocidad de corte resultante ve , que es la velocidad instantánea relativa entre el
filo de la herramienta y la pieza, está dada por:
ve = v · cos() (2.1)
pero como para la mayoría de los procesos de mecanizado  es muy pequeño, generalmente
se considera
v e  v (2.2)

Fig. 2.3

Finalmente, otro de los ángulos importantes cuando se considera la geometría de
una operación de mecanizado es el llamado ángulo del filo principal de la herramienta, kr.
El espesor de la capa de material que está siendo removido por un filo en un punto
seleccionado, conocido como espesor de la viruta no deformada ac, afecta
significativamente la potencia requerida para realizar la operación. Esta dimensión debe ser
medida en un plano normal a la dirección de corte resultante pasando por el filo.
Adicionalmente, como  es pequeño, ac puede medirse normal a la dirección del
movimiento principal. Analizando la figura 2.3 se tiene:
a c  a f  sen( k r ) (2.3)
donde af es el encaje de avance, es decir, el encaje instantáneo de la herramienta en la pieza.
Los datos anteriormente explicados, si bien se remiten al caso particular de las
herramientas monofilo, se amplían a los otros casos, como se detallará más adelante en
otros capítulos.

2-7

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