Selección de Herramientas para Máquinas CNC: Guía Profesional para Vida de Herramienta y Productividad

Reglas para Elegir Herramientas de Máquinas CNC

La vida de la herramienta está estrechamente ligada al volumen de corte. Al formular parámetros de corte, debe seleccionarse primero una vida de herramienta razonable, determinada según objetivo de optimización. Generalmente dos tipos: vida para máxima productividad y vida para mínimo coste. La primera según objetivo de menor tiempo unitario por pieza; la segunda según objetivo de menor coste de proceso.

Al elegir vida de herramienta según complejidad, coste de fabricación y afilado: vida de herramientas complejas y de alta precisión > herramientas de un solo filo. Para herramientas de sujeción mecánica con plaquetas indexables, por tiempo corto de cambio, para aprovechar rendimiento de corte y mejorar eficiencia, vida puede ser menor, generalmente 15-30 min. Para máquinas multiherramienta, máquinas modulares y mecanizado automatizado donde instalación, cambio y ajuste son más complejos, vida debe ser mayor, asegurando fiabilidad. Cuando productividad de un proceso limita la de todo el taller, vida de ese proceso debe ser menor. Cuando coste unitario de tiempo de un proceso es relativamente grande, vida también menor. Al acabar piezas grandes, para asegurar al menos una pasada completa y evitar cambio de herramienta a mitad de corte, vida debe determinarse según precisión y rugosidad superficial. Frente a métodos de máquina convencional, mecanizado CNC exige más a herramientas: buena calidad, alta precisión, estabilidad dimensional, alta durabilidad, fácil instalación/ajuste. Cumple requisitos de alta eficiencia de máquinas CNC. Herramientas seleccionadas en CNC suelen usar materiales aptos para corte de alta velocidad (acero rápido, carburo de grano ultrafino) y plaquetas indexables.

Herramientas CNC para Torneado

Herramientas de torneado CNC comunes se dividen en tres categorías: herramientas formadas, herramientas de punta y herramientas de arco (tres tipos). Herramientas formadas = prototipo; contorno de pieza determinado totalmente por forma y dimensiones del filo. En torneado CNC, comunes: herramientas de arco de radio pequeño, herramientas no rectangulares, herramientas de roscado. En mecanizado CNC, usar herramienta formada lo menos posible o nunca. Herramienta de punta: filo recto. Punta compuesta por filo principal y auxiliar lineales: herramientas interiores/exteriores 90°, herramientas de cara izquierda/derecha, herramientas de ranurado (corte), herramientas de agujero interior/exterior con punta pequeña. Selección de parámetros geométricos (principalmente ángulos) similar a torneado ordinario, pero considerar características de mecanizado CNC (ruta, interferencia) y resistencia de la propia punta.

Herramienta de arco: filo arqueado con pequeño redondeo o error de perfil lineal. Cada punto del filo arqueado es punta. Punto de posición de herramienta no en arco, sino en centro del arco. Puede tornear superficies interiores/exteriores, especialmente adecuada para superficies de forma suave (cóncavas). Al seleccionar radio de arco, considerar que radio de filo de herramienta de dos puntos ≤ radio mínimo de curvatura en contorno cóncavo de pieza, para evitar mecanizado en seco. Radio no demasiado pequeño, sino difícil fabricación, posible daño por debilidad de punta o mala disipación de calor.

Herramientas CNC para Fresado

En mecanizado CNC, fresas de fondo plano usadas comúnmente para fresar contornos interiores/exteriores de piezas planas y fresado de plano. Datos empíricos parámetros: 1) Radio fresa RD < radio mínimo curvatura Rmin de contorno interior, generalmente RD = (0,8-0,9) Rmin. 2) Altura de procesado H < (1/4-1/6) RD para rigidez suficiente. 3) Al fresar fondo de ranura interior con fresa fondo plano, dos pasadas se solapan; radio filo fondo Re = Rr, diámetro d = 2Re = 2(Rr). Tomar radio herramienta Re = 0,95 (Rr). Para perfiles 3D y contornos con ángulos variables, fresas esféricas, anulares, de tambor, cónicas, de disco.

La mayoría de máquinas CNC usan herramientas serializadas y estandarizadas. Para portaherramientas y cabezales (herramientas exteriores de sujeción mecánica indexable, herramientas de cara), hay normas nacionales y modelos serializados. Para centros de mecanizado y máquinas con cambiador automático, portaherramientas serializados/estandarizados. Ej.: código estándar sistema cónico TSG-JT, sistema recto DSG-JZ. Además, para herramienta seleccionada, antes de uso medir dimensiones estrictamente para datos precisos, operador ingresa datos en sistema, completa proceso mediante llamada de programa, mecanizando piezas cualificadas.

Punto de la Herramienta

¿Desde qué posición empieza la herramienta a moverse a posición especificada? Al inicio de ejecución del programa, debe determinarse posición donde herramienta empieza a moverse en sistema de coordenadas de pieza. Es punto de partida de herramienta relativo a pieza al ejecutar programa. Llamado punto de inicio de programa o punto de partida. Generalmente determinado por puesta a punto de herramienta, también llamado punto de puesta a punto. Al compilar programa, elegir correctamente posición de punto de puesta a punto. Principio: facilitar procesado numérico, simplificar programación; fácil alinear y verificar durante procesado; error de procesado pequeño. Punto puede estar en pieza mecanizada, en útil o en máquina. Para mejorar precisión, punto debe ponerse en base de diseño o base de proceso de pieza. En operación real, punto de posición de herramienta puede colocarse en punto de puesta a punto mediante operación manual, coincidencia «punto de posición» y «punto de puesta a punto». «Punto de posición» = datum de posicionamiento de herramienta. Herramienta de torneado: punta o centro de arco de punta. Fresa fondo plano: intersección eje herramienta y fondo; fresa esférica: centro bola; taladro: punta. Puesta a punto manual: baja precisión y eficiencia. Algunas fábricas usan microscopios de puesta a punto, instrumentos, dispositivos automáticos para reducir tiempo y mejorar precisión. Si se necesita cambio de herramienta durante procesado, especificar punto de cambio. «Punto de cambio» = posición de portaherramientas al rotar para cambiar. Debe estar fuera de pieza/útil, sin tocar pieza u otras partes durante cambio.

Datos de Mecanizado

En programación NC, programador debe determinar datos de mecanizado para cada proceso y escribirlos en programa como instrucciones. Parámetros de corte: velocidad husillo, dato de retro-mecanizado y velocidad avance. Para diferentes métodos, diferentes parámetros. Principio selección: asegurar precisión y rugosidad de piezas, aprovechar rendimiento corte de herramienta, asegurar durabilidad razonable, aprovechar rendimiento máquina para maximizar productividad y reducir costes.

1. Determinar velocidad de husillo

Según velocidad de corte admisible y diámetro de pieza (o herramienta). Fórmula: n = 1000 v / π D. v = velocidad corte (m/min), según durabilidad herramienta; n = velocidad husillo (r/min); D = diámetro pieza o herramienta (mm). Para n calculado, seleccionar velocidad que máquina tenga o sea cercana.

2. Determinar velocidad de avance

Parámetro importante en corte CNC, seleccionado según precisión y rugosidad requeridas, propiedades de herramienta y pieza. Avance máximo limitado por rigidez máquina y sistema de avance. Principio: garantizando calidad, mayor avance para mejorar eficiencia. General 100-200 mm/min; corte, taladro profundo, herramientas acero rápido → menor, 20-50 mm/min; alta precisión/rugosidad → menor, 20-50 mm/min; herramienta en vacío, especialmente «retorno a cero» larga distancia → avance máximo según ajustes CNC.

3. Determinar profundidad de corte

Según rigidez de máquina, pieza y herramienta. Si rigidez permite, profundidad = tolerancia de mecanizado de pieza en lo posible, reduciendo pasadas y mejorando eficiencia. Para asegurar calidad superficie, dejar pequeña tolerancia de acabado, generalmente 0,2-0,5 mm. En resumen, valor específico de datos de mecanizado debe determinarse por analogía según rendimiento máquina, manuales y experiencia real.

Velocidad husillo, profundidad corte y velocidad avance pueden adaptarse mutuamente para formar mejores parámetros de corte.

Los datos de mecanizado no solo son parámetro importante antes de ajuste de máquina, sino que su razonabilidad influye mucho en calidad, eficiencia y coste. «Datos razonables» = aprovechan plenamente rendimiento corte de herramienta y rendimiento dinámico máquina (potencia, par) para alta productividad y bajo coste bajo premisa de calidad.