Visión Completa de Herramientas de Máquina CNC: Tipos, Funciones y Aplicaciones

Las máquinas CNC pueden realizar diversos procedimientos de mecanizado gracias a las diferentes herramientas de mecanizado CNC disponibles. Estas herramientas tienen diversas propiedades que las hacen aptas para distintas operaciones, reduciendo la necesidad de intervención manual del operador. Esto elimina el viejo problema de la fatiga del operador arruinando el proceso.

Las herramientas CNC se dividen en varios tipos: torneado, corte (fresado), taladrado y rectificado. Entre ellas, las herramientas de corte/fresado CNC son las más usadas.

Este artículo describe los diversos tipos de herramientas de máquina CNC y sus funciones. Si quiere saber más sobre estas herramientas, esta es su guía rápida.

Herramientas de Torneado CNC (CNC Turning Tools)

El torneado es uno de los procesos de mecanizado más antiguos, que se remonta al imperio egipcio. Las herramientas de torneado CNC trabajan con un torno (máquina de torneado) que rota la pieza a altas RPM mientras la herramienta la conforma según la forma programada. La forma final depende del tipo de procedimiento de torneado y la herramienta usada. Ejemplos:

Herramientas de Mandrinado (Boring Tools)

Trabajan con el torno para agrandar agujeros rectos o cónicos ya taladrados o fundidos en la pieza.

Herramientas de Chaflanado (Chamfering Tools)

Los maquinistas usan herramientas de chaflanado para desbarbar, eliminar aristas vivas y biselar piezas.

Herramienta de Moleteado (Knurling Tool)

Las herramientas de moleteado son herramientas de torneado CNC para producir patrones (diagonal, recto, rombo) en la superficie de las piezas, mejorando el agarre.

Herramienta de Corte/Parting (Parting Tool)

Tienen filo en forma de cuchilla que corta material de la pieza. También se usan para separar la pieza terminada del resto de la barra.

Herramientas de Corte CNC (CNC Milling Tools / CNC Cutters)

Las herramientas de corte CNC son uno de los conjuntos más utilizados en la industria CNC. Aunque se llaman "herramientas de corte", no existe un procedimiento llamado "corte" en CNC; en su lugar está el fresado (milling). Por eso también se llaman fresas CNC / cortadores CNC.

El fresado es otro procedimiento popular para el que se usan comúnmente herramientas de mecanizado. Aunque vital, alcanza la precisión del torneado gracias a la gran variedad de herramientas CNC usadas en fresado. Las fresas CNC se usan con fresadora CNC (milling machine), que usa cortadores para eliminar material de distintos puntos de una pieza fija en movimiento circular.

Ejemplos de herramientas de corte:

Fresas de Mango (End Mills)

Si conoce el fresado CNC, habrá oído hablar de fresas de mango (end mills). Son similares a brocas pero más versátiles. Cortan agujeros en materiales incluso sin taladro previo. Hay varios tipos según número de flautas (cortes) y tipo de punta.

Clasificándolas por punta: punta esférica (ball nose), punta toroidal (bull nose) y punta plana (flat end mill). Respecto al número de flautas, el mínimo que puede tener una fresa de mango es 2 (no 8 como dice el original; corrección técnica).

Fresas de Caras (Face Mills)

Son cortadores CNC con caras planas y filos de corte intercambiables de metal duro (carburo). Como los filos están en el lateral, solo cortan en dirección horizontal. Su función es crear secciones planas en piezas. Ventaja: filos intercambiables → mayor vida útil.

Fresas de Disco / Cilíndricas (Slab Mills)

Herramientas para fresar superficies planas. Aptas para operaciones pesadas (heavy-duty). La superficie de la pieza debe colocarse paralela a la mesa de la fresadora.

Fresas de Volante (Fly Cutters)

Consisten en cuerpo de herramienta y plaquitas de corte. Función: cortes poco profundos o anchos. Pueden tener una o dos plaquitas. Ventaja de dos plaquitas: cubren mayor sección de la pieza. Sirven para funciones similares a fresas de caras, pero son más económicas.

Fresas Huecas (Hollow Mills)

Cortadores CNC con forma de tubo, como fresas de mango invertidas. Usadas comúnmente para crear radios de forma y puntas completas en piezas.

Además de estos tipos, existen muchos más:

• Escariadores (Reamers)
• Cortadores laterales y de cara (Side-and-face cutters)
• Fresas de roscado (Thread mills)
• Cortadores de engranajes involuta (Involute Gear Cutters)

Herramientas de Taladrado (Drilling Tools)

También conocidas como brocas (drill bits), los maquinistas las usan para crear agujeros en piezas. Trabajan con taladros helicoidales (twist drills) o fresadoras CNC, usando sus flautas y puntas cónicas de corte. Ejemplos:

Brocas de Centrado (Center Drills)

Para hacer agujeros precisos en la pieza antes de usar otras brocas para agrandarlos.

Brocas Expulsoras (Ejector Drills)

Usadas tras brocas de centrado para crear agujeros más grandes y profundos.

Taladros Helicoidales (Twist Drills)

Para hacer agujeros que no requieren especificaciones mayores.

A veces, los maquinistas clasifican las herramientas de taladrado como subsección de herramientas de corte.

Herramientas de Rectificado (Grinding Tools)

Trabajan junto con muelas abrasivas (grinding wheels). Se usan para suavizar la superficie de una pieza y suelen tener alto nivel de precisión. La única herramienta de rectificado identificada es la muela abrasiva.

Diferentes Tipos de Materiales para Fabricar Herramientas de Máquina CNC

La materia prima de la herramienta CNC determina el procedimiento de mecanizado, como tasa de avance y velocidad de corte. Regla general: el material de la herramienta debe ser más duro que el de la pieza. Si no, la herramienta será ineficaz. Ejemplos comunes:

Acero al Carbono (Carbon Steel)

Mezcla de silicio, carbono y manganeso. Es el más barato para fabricar herramientas CNC. Pero su baja durabilidad es gran desventaja. Punto de fusión bajo (200 °C) → no soporta calor de operaciones pesadas; se funde. Se usa para cortar materiales ligeros como espuma o plástico.

Acero de Alta Velocidad (High-Speed Steel / HSS)

Contiene metales más duraderos: tungsteno, molibdeno, cromo. Material más duradero para herramientas CNC. Punto de fusión 600 °C → apto para operaciones pesadas y altas temperaturas.

Carburos Cementados (Cemented Carbides)

Consisten en carburos y metales como titanio. Soportan temperaturas aún mayores que el HSS. Pero menos duraderos que HSS; su vida puede acortarse por grietas o astillas. Uso principal: herramientas de acabado.

Cerámicas de Corte (Cutting Ceramics)

El material más duro de esta lista. Resistente a corrosión y calor; herramientas de este material cortan las piezas más duras. Pero, como los carburos, su vida útil es limitada por susceptibilidad a grietas y astillas. Raramente se usan para fabricar herramientas CNC por esa fragilidad.

Recubrimientos Comunes en Herramientas de Mecanizado CNC

Otro factor que aporta propiedades a las herramientas CNC es el recubrimiento. Mejoran vida útil, dureza y resistencia a temperatura. Ejemplos:

Nitruro de Titanio (TiN)

Uno de los primeros y más comunes recubrimientos para aumentar dureza de herramientas de corte. Mejora también estabilidad térmica y resistencia al desgaste. Resistencia moderada a oxidación. Luego surgieron variantes con mejores propiedades, por lo que su uso no es tan extendido como antes.

Nitruro de Cromo (CrN)

Creado para funcionar donde el TiN no podía. Aumenta dureza, resistencia a corrosión, fortaleza térmica; apto para herramientas en aplicaciones de alto calor.

Nitruro de Aluminio Titanio (AlTiN) / Nitruro de Titanio de Súper Vida

No confundir con TiAlN (Nitruro de Titanio Aluminio). Difieren en contenido de aluminio: TiAlN ~40% Al; AlTiN ~65% Al. Este recubrimiento aumenta la resistencia al calor de las herramientas CNC.

Carbonitruro de Titanio (TiCN)

Variante del TiN que contiene carbono. Por su temperatura de trabajo relativamente baja, no funciona en entornos de alta temperatura. Mejora dureza y lubricidad superficial de herramientas de corte CNC.

Factores a Considerar al Seleccionar Herramientas de Máquina CNC

Tener la herramienta correcta es vital para el éxito de cualquier procedimiento de mecanizado. Para asegurarla, debe considerar las propiedades requeridas para completar con éxito piezas con la mejor rugosidad superficial. Factores:

Material de la Pieza (Workpiece)

El material a trabajar es vital para la elección de herramienta. Como se dijo, la herramienta debe ser más dura que la pieza. Tras determinar la tenacidad de la pieza, puede determinar fácilmente qué materiales sirven para el procedimiento.

Materia Prima de la Herramienta

Las propiedades de la herramienta son vitales. Ejemplo: si necesita herramienta con larga vida y resistencia a alto calor, el HSS es la mejor opción. Si quiere cortar materiales extra-duros como fundición, la cerámica de corte es la mejor.

Número de Flautas (Flutes)

El número de flautas determina la tasa de avance (feed rate). Más flautas → mayor velocidad del cortador contra la pieza. Pero demasiadas flautas pueden atascar virutas entre ellas. Obtener el número óptimo es vital.

Tipo de Operación de Mecanizado

Existen herramientas CNC específicas para cada procedimiento. El tipo de operación le da una lista corta de herramientas utilizables. En algunos casos, herramientas de un procedimiento sirven para otras aplicaciones.

Recubrimiento de la Herramienta

El recubrimiento impacta las propiedades de la herramienta. Ejemplo: recubrimiento TiN aumenta coste y dureza. Si necesita herramienta barata, una con TiN queda descartada.

No Hay Mecanizado sin Herramientas de Máquina CNC

Las herramientas de máquina CNC son indispensables en los procedimientos de mecanizado. Pero necesita la correcta para que el proceso transcurra sin problemas. En lugar de complicarse con la herramienta adecuada, puede externalizar sus operaciones de mecanizado a expertos.

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Preguntas Frecuentes (FAQs)

¿Existe alguna herramienta que funcione para todos los procedimientos?
Aunque algunas herramientas sirven para más de un procedimiento, ninguna herramienta única funciona en todos los tipos. Es aconsejable usar solo herramientas especificadas para un procedimiento para lograr los mejores resultados.

¿Qué tipo de material es el mejor para fabricar herramientas CNC?
El mejor material depende del procedimiento. Sin embargo, el acero de alta velocidad (HSS) ofrece lo mejor de ambos mundos en precio y dureza.

¿Es necesario el recubrimiento en herramientas CNC?
El recubrimiento mejora las propiedades de las herramientas; por tanto, son importantes para muchas. Pero no son estrictamente necesarios. Puede usar herramientas sin recubrimiento; el único inconveniente es que puedan no durar tanto como las recubiertas.