El desgaste de las herramientas es un problema muy común durante las operaciones de torneado. Tanto en tornos convencionales como en tornos CNC, las herramientas de corte se desgastan gradualmente bajo condiciones de mecanizado continuo. Cuando el desgaste es severo, puede afectar la precisión dimensional, el acabado superficial, la eficiencia del mecanizado e incluso provocar la rotura de la herramienta o el descarte de la pieza. En muchos talleres de mecanizado, problemas como la inestabilidad dimensional, la falla frecuente de los insertos y el ruido de corte anormal están estrechamente relacionados con el desgaste de las herramientas. Identificar a tiempo el desgaste de las herramientas y aplicar las soluciones adecuadas puede mejorar significativamente la estabilidad del mecanizado y prolongar la vida útil de las herramientas.
¿Por qué se produce el desgaste de las herramientas de torneado?
Durante las operaciones de torneado, la herramienta de corte está expuesta a altas temperaturas, presión y fricción constante. Por lo tanto, el desgaste de la herramienta es inevitable. Sin embargo, la tasa de desgaste varía considerablemente según las condiciones de mecanizado. Comprender las causas del desgaste ayuda a reducir el daño a la herramienta de forma más eficaz.
Una temperatura de corte excesiva provoca daños en la herramienta.
Durante el torneado, se genera una gran cantidad de calor cerca del filo de corte. Cuanto mayor sea la velocidad de corte, mayor será la fricción entre la herramienta y la pieza, lo que provoca un rápido aumento de la temperatura en la punta de la herramienta. Si la temperatura se mantiene demasiado alta, la dureza de la herramienta disminuye, el filo de corte se ablanda y puede producirse el desprendimiento del recubrimiento o el astillamiento del filo. Este problema se agrava durante el mecanizado a alta velocidad de acero inoxidable y materiales endurecidos. Si las condiciones de refrigeración son insuficientes, la vida útil de la herramienta se reducirá significativamente.
La dureza de la pieza de trabajo afecta la vida útil de la herramienta.
Los diferentes materiales afectan al desgaste de las herramientas a ritmos diferentes:
- El acero dulce es relativamente fácil de mecanizar.
- El acero endurecido genera una mayor resistencia al corte.
- El acero inoxidable tiende a provocar acumulación de material en los bordes y endurecimiento por deformación.
- El hierro fundido produce partículas de desgaste abrasivas.
Si el material del inserto no coincide con el material de la pieza de trabajo, puede producirse fácilmente un desgaste rápido de la herramienta o el astillamiento de los bordes.
Parámetros de corte inadecuados
Muchos fallos en las herramientas se deben a ajustes incorrectos de los parámetros. Una velocidad de corte, un avance o una profundidad de corte excesivos aumentan significativamente la carga de la herramienta. Cuando los parámetros de corte superan la capacidad del inserto, la temperatura de corte aumenta rápidamente y el desgaste se acelera. Algunos operarios utilizan condiciones de corte exigentes de forma continua para mejorar la productividad, pero esto suele acortar considerablemente la vida útil del inserto.
Tipos comunes de desgaste de herramientas de torneado
Los distintos patrones de desgaste afectan la calidad del mecanizado y la vida útil de las herramientas de diferentes maneras. Comprender los tipos de desgaste más comunes ayuda a los operarios a identificar problemas y ajustar rápidamente las condiciones de mecanizado.
Desgaste de flanco
El desgaste del flanco es una de las formas más comunes de desgaste de la herramienta. A medida que aumenta el tiempo de corte, la superficie del flanco se desgasta gradualmente, lo que provoca que el filo se desafile. Esto conlleva una menor calidad del acabado superficial y una mayor resistencia al corte. El uso continuado puede provocar imprecisiones dimensionales. En condiciones normales, el desgaste del flanco es normal, pero las plaquitas deben reemplazarse una vez que el desgaste alcance un límite crítico.
Desgaste por cráter en la cara del rastrillo
El flujo continuo de virutas sobre la cara de ataque a alta temperatura forma gradualmente una ranura en forma de cráter. Este tipo de desgaste es común durante el mecanizado a alta velocidad, especialmente al procesar materiales de alta resistencia. El desgaste por cráter debilita la estructura del inserto y puede provocar, con el tiempo, la rotura del filo. En entornos de corte a alta velocidad, un control inadecuado de los parámetros puede acelerar drásticamente el desgaste por cráter.
Problemas de astillamiento de bordes
El astillamiento del filo es un problema grave de fallo de la herramienta. Las causas comunes incluyen:
- Impacto de corte excesivo
- Vibración severa de la máquina
- Escasa estabilidad de sujeción de la pieza de trabajo
- Fuerza insuficiente de la herramienta
Es más probable que este problema ocurra durante un corte interrumpido. Una vez que el filo de corte se astilla, suelen aparecer marcas visibles en la superficie de la pieza y la precisión dimensional puede verse afectada de inmediato.
Cómo reducir el desgaste de las herramientas de torneado
Si bien el desgaste de las herramientas no se puede evitar por completo, los ajustes adecuados en el mecanizado pueden reducir significativamente las tasas de desgaste. En muchos entornos de producción, la vida útil de los insertos mejora notablemente tras optimizar las condiciones de mecanizado.
Seleccione los materiales de herramienta adecuados
Los diferentes materiales de las piezas de trabajo requieren diferentes tipos de insertos:
- El mecanizado general de acero utiliza plaquitas de carburo recubiertas.
- El acero inoxidable requiere insertos resistentes al calor.
- Los materiales endurecidos requieren herramientas de CBN.
- Las aleaciones de aluminio son más adecuadas para los insertos de PCD.
Cuando el material del inserto es el adecuado, la estabilidad del mecanizado y la vida útil de la herramienta mejoran significativamente.
Ajuste los parámetros de corte para reducir la carga.
Unos parámetros de corte adecuados ayudan a reducir la tensión en la herramienta. Si el desgaste de la herramienta es demasiado rápido, se puede reducir la velocidad de corte, disminuir la velocidad de avance o adoptar métodos de corte de varias pasadas. En muchos casos, una ligera reducción de la velocidad del husillo puede prolongar notablemente la vida útil del inserto. Los parámetros de mecanizado también deben ajustarse continuamente según las condiciones de corte reales, en lugar de permanecer fijos.
Mejorar la refrigeración y la evacuación de chips.
El refrigerante reduce la temperatura de la punta de la herramienta y mejora la evacuación de las virutas. Si el flujo de refrigerante es insuficiente o no se dirige correctamente, el calor no se disipa eficazmente, lo que acelera el desgaste de la herramienta. Una evacuación deficiente de las virutas también puede provocar que estas rocen repetidamente contra el inserto, aumentando aún más la temperatura de corte. El uso de insertos rompevirutas, el aumento de la presión del refrigerante y la optimización de las trayectorias de mecanizado pueden mejorar el control de las virutas.
Cómo determinar cuándo se debe reemplazar una herramienta
Muchos operarios siguen utilizando las plaquitas incluso después de que se produzca un desgaste severo. Esto no solo afecta la calidad del mecanizado, sino que también aumenta los riesgos de producción. Un control adecuado del estado de las herramientas ayuda a evitar problemas de mecanizado adicionales.
La calidad del acabado superficial disminuye notablemente.
A medida que el filo de corte se desafila, la superficie de la pieza comienza a cambiar notablemente. Los signos comunes incluyen superficies rugosas, marcas de herramienta excesivas, desgarros superficiales y menor suavidad. Estos síntomas suelen indicar que el inserto ha entrado en una etapa de desgaste severo. El mecanizado continuo puede resultar en el rechazo del producto.
La precisión dimensional se vuelve inestable.
Una vez que se produce el desgaste de la herramienta, la repetibilidad del mecanizado disminuye:
- Las dimensiones comienzan a desviarse
- La consistencia del producto empeora.
- La precisión del acabado disminuye significativamente
- Los ajustes de compensación de herramientas se vuelven más frecuentes.
Aunque la máquina y el programa permanezcan sin cambios, las dimensiones inestables suelen deberse al desgaste de las herramientas.
Ruido de corte anormal y carga de la máquina
En condiciones normales, el sonido de corte se mantiene relativamente estable. Si durante el mecanizado aparecen ruidos agudos, vibraciones de alta frecuencia o ruidos de impacto repetidos, suele deberse a un desgaste anormal de la herramienta. Al mismo tiempo, la carga del husillo suele aumentar, junto con una mayor vibración de la máquina y una mayor generación de calor. El uso continuado de herramientas desgastadas puede provocar la rotura de los insertos o incluso daños en la máquina.
Errores comunes en el uso de herramientas de torneado
Muchos talleres de mecanizado tienen hábitos de trabajo incorrectos que pueden no mostrar problemas inmediatos, pero que acelerarán gradualmente el desgaste de las herramientas y afectarán la estabilidad de la máquina.
Entre los problemas más comunes se incluyen el corte continuo con cargas pesadas, no cambiar las plaquitas para diferentes materiales, seguir utilizando herramientas muy desgastadas y mantener los parámetros de corte sin cambios durante largos periodos. Algunos operarios también ignoran la concentración del refrigerante y las condiciones de evacuación de virutas, lo que provoca que las herramientas permanezcan sometidas a un calor excesivo. Los diferentes materiales, estructuras de las piezas y etapas de mecanizado requieren un ajuste flexible de las herramientas y las condiciones de corte. El uso continuo de los mismos parámetros y plaquitas suele provocar un desgaste cada vez mayor de las herramientas.
