Herramientas de corte 101: Tipos, materiales y aplicaciones

En este artículo aprenderás qué es una herramienta de corte, sus materiales, clasificación y tipos de herramientas de corte, todo explicado con imágenes.

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¿Qué es una herramienta de corte?

Las herramientas de corte son utensilios en forma de cuña con filo afilado, usados durante el mecanizado para eliminar capas de material de una pieza y lograr la forma, dimensiones y precisión deseadas. Tienen una sujeción segura a la máquina herramienta.

La herramienta debe soportar el calor y la fuerza generados durante el mecanizado, y su material debe ser más duro que el de la pieza (workpiece).

Además, deben tener una geometría específica con ángulos de depuración para que solo el filo de corte contacte la superficie de la pieza. El ancho, número y forma de las ranuras o dientes, así como los ángulos de la cara de corte, son factores significativos.

Todas estas variables, junto con la velocidad y avance de la máquina, deben optimizarse para mayor vida útil. Pueden usarse herramientas de corte de un solo filo y de múltiples filos.

Clasificación según número de filos de corte

El método más popular para clasificar una herramienta de corte se basa en cuántos filos principales participan activamente en el corte en un solo paso.

#1 Herramienta de corte de un solo filo (Single Point)

Tiene un solo filo principal que elimina material en un movimiento. Se usa en torneado, cepillado, planeado y procesos similares.

Se fabrican con materiales duros como acero al carbono, acero de alta velocidad (HSS), cerámica y diamante. Como un solo filo hace todo el trabajo, la remoción de material puede no ser rápida y el filo podría romperse.

Si el filo se rompe durante el uso, debe detenerse y reemplazar la herramienta completamente. Un escariador de una sola hoja es ejemplo de herramienta de un solo filo.

Ventajas

1. Diseño y fabricación relativamente fáciles y rápidos.
2. Considerablemente más económicas.

Desventajas

1. Durante el mecanizado, un solo filo mantiene contacto constante con la pieza. Vida útil corta por alta tasa de desgaste.
2. Rápido aumento de temperatura por contacto constante. Acelera el desgaste y calienta la superficie mecanizada.

#2 Herramienta de corte de dos filos (Double Point)

Tiene dos filos que cortan y cizallan simultáneamente en un paso. Las de un filo tienen uno; las de múltiples filos, más de dos.

En algunos casos, los cortadores solo se dividen en doble filo y multifilo. Un filo se forma al intersectar una superficie de rake y una de flanco. Por tanto, las de doble filo tienen dos superficies de rake y dos de flanco.

El único ejemplo es la broca (drill). Las brocas pueden tener más de dos ranuras, pero la broca típica para metal solo tiene dos. Los filos modificados pueden tener más filos, clasificándolas como multifilo.

Ventajas

1. Absorbe golpes como vibraciones durante el mecanizado.
2. Capaz de producir un elemento de corte fijo.
3. Dos filos trabajan simultáneamente, a diferencia de las de un filo.

Desventajas

1. Los filos de esta herramienta podrían alterarse.
2. Pueden surgir problemas de precisión de la herramienta.

#3 Herramienta de corte de múltiples filos (Multi-Point)

Tiene más de dos filos que cortan simultáneamente en un paso. A veces se consideran multifilo las herramientas con más de un filo (en lugar de doble filo).

El número de filos puede variar de tres a varios cientos. Al aparecer los filos en la intersección de superficies de rake y flanco, estas superficies son necesarias para cada filo.

Ejemplo popular: fresas (milling cutters). Otros cortadores suelen ser multifilo, excepto la fresa de volante (fly cutter, de un solo filo). Una fresa de extremo pequeña puede tener tres filos, mientras que una fresa pesada grande puede tener hasta cuarenta.

Ventajas

1. Carga de viruta pequeña por diente.
2. Facilitan mayor velocidad, avance y profundidad de corte.
3. Alta tasa de remoción de material y productividad.

Desventajas

1. Diseño y fabricación complejos.
2. Más costosas que otros tipos.
3. Corte inherentemente intermitente.

Clasificación según movimiento de la herramienta

#1 Movimiento translatorio

Ocurre cuando un cuerpo se mueve de forma que todas sus partículas se desplazan en paralelo. Estas herramientas se encuentran en tornos.

#2 Movimiento alternativo

Repetición de un movimiento lineal ascendente-descendente o adelante-atrás. Estas herramientas se encuentran en cepilladoras.

#3 Movimiento rotatorio

Ocurre cuando un cuerpo gira alrededor de un eje fijo. Estas herramientas se encuentran en fresadoras y taladradoras.

Clasificación según nombres comunes de herramientas de corte

#1 Broca (Drill)

Herramienta para crear agujeros circulares o colocar sujetadores. Tiene una broca, ya sea portabrocas o punta de taladro. Los tipos inalámbricos a batería reemplazan rápidamente a los manuales por su eficiencia y usabilidad.

Se acoplan a taladradoras, fresadoras o tornos para realizar operaciones de taladrado. Diversos tipos se usan en carpintería, metalurgia, construcción, fabricación de máquinas herramienta y proyectos de servicios públicos.

#2 Fresa (Milling Cutter)

En fresadoras o centros de mecanizado, las fresas realizan operaciones de fresado (y ocasionalmente en otras máquinas). Eliminan material moviéndose dentro de la máquina (como fresa de bola) o directamente por la forma del cortador (como fresa de hobbing).

#3 Fresa de volante (Fly Cutter)

Herramientas rotativas para superficies planas que tienen una o más herramientas de un solo filo. La fresa de volante es una herramienta de un solo filo montada en un porta-herramientas especial que parece una herramienta de torno.

Se usan típicamente en fresadora para mecanizar áreas grandes y planas. No requieren arboles adicionales en fresadoras manuales y centros de mecanizado.

#4 Cepilladora (Shaper)

Las herramientas de cepilladora son de un solo filo con depuraciones, rakes y ángulos similares a los de tornos. Son más rígidas y pesadas para soportar el choque al inicio de cada carrera de corte.

Para hierro fundido y acero, el ángulo de depuración lateral es solo 2° y 4°, respectivamente. El material más típico es acero de alta velocidad, pero materiales más duros pueden mecanizarse con herramientas de carburo cementado resistentes al choque. Se usa en cepilladora para dar forma y precisión a la pieza.

#5 Planeadora (Planer)

En planeadora solo se usan herramientas de un solo filo. Son similares en forma y ángulos a las de tornos o cepilladoras, pero más pesadas y con secciones transversales mayores.

Para hacer cortes pesados en carreras largas, deben operar con avances gruesos. Tres tipos: maciza, forjada y de punta. Las puntas son de carburo cementado, estelita o acero de alta velocidad.

#6 Barra de mandrinar (Boring Bar)

Comunes en metalurgia y carpintería. El mandrinado es técnica común en construcción. Carpinteros lo usan desde hace siglos como tipo de taladrado. Herramientas de mandrinado hacen cortes circulares profundos en carpintería.

En metalurgia difiere ligeramente: el agujero no tiene que ser circular. Para agujero perfectamente circular, la herramienta se empuja y tira arriba-abajo (eje Z) mientras hunde y arrastra en ejes X e Y.

#7 Escariador (Reamer)

Dispositivo para agrandar o terminar agujeros pretaladrados, mandrinados o vaciados, logrando buen acabado y dimensiones precisas. Es un cortador multi-diente que elimina poco material.

Superficies de corte rectas, ligeramente torcidas o acanaladas en espiral, rectificadas a diámetro muy preciso. Se clasifican según uso, diseño y forma. Se usan en taladradoras para operaciones de escariado.

#8 Brocha (Broach)

Tiene una serie de filos de corte distintos a lo largo de su longitud, llamados dientes de corte. El avance se logra aumentando el escalón entre dos dientes sucesivos. Suelen ser de acero de alta velocidad (HSS).

El movimiento lineal de la herramienta hacia la pieza determina la velocidad de corte. Los contornos de los filos determinan la forma de la superficie mecanizada. En brochadora realiza la operación de brochado.

#9 Hob (Hob)

Herramienta para cortar dientes en una pieza. Tiene dientes helicoidales y forma cilíndrica. Para facilitar corte y evacuación de viruta, los dientes helicoidales tienen ranuras a lo largo de todo el hob.

Existen hobs especiales para engranajes únicos como piñones y engranajes estriados. Se usan en hobbing machine para operaciones de hobbing.

#10 Muela abrasiva (Grinding Wheel)

Contiene compuestos abrasivos para rectificado y mecanizado. Los granos abrasivos dan capacidad de corte, acabando el material a la precisión dimensional y acabado superficial requeridos.

Se emplean en rectificadoras. Son consumibles, con vida útil de pocas horas a muchos años según uso. Al cortar, granos abrasivos se liberan periódicamente,usually por embotamiento y arrastre por mayor fricción.

Clasificación según forma de la herramienta de corte

#1 Maciza (Solid)

Usada típicamente como herramienta de torneado en torno para operaciones de torneado.

#2 De plaqueta (Tipped Tool)

Fabricadas con diversos materiales: el cuerpo de un material y el mecanismo de corte de otro. Múltiples formas de unión: sujeción, soldadura, etc. Ejemplo: herramientas con plaqueta de carburo de tungsteno.

#3 De punta (Pointed Tool)

La punta del cortador es fina y afilada, y los filos convergen en una sola línea. Ejemplos: diamantes afilados montados en porta-herramientas y cortadores de carburo duro.

#4 Tamaño de grano (Grain Size)

Clasificadas según tamaño y cantidad de granos. Si el grano es fino, remueve más material; si es grande, remueve más material. Ejemplo: muelas abrasivas usan herramientas de tipo abrasivo.

#5 Bit de herramienta (Tool Bit)

Este cortador no rota. Se usa en cepilladoras o planeadoras para dar forma y planear la pieza. Al ser herramienta de corte, tiene solo una ranura principal de corte. Ejemplos: satélite de cobalto no ferroso fundido, herramientas de torno en porta-herramientas, etc.

Clasificación según materiales de herramientas de corte

#1 Acero al carbono alto

El alto contenido de carbono mejora el funcionamiento en entornos de alta dureza. Pero al subir la temperatura, la dureza disminuye.

Soportan hasta 400 °C sin afectar estructura ni composición.

#2 Acero de alta velocidad (HSS)

Velocidades de corte más rápidas. Aleación de acero con cobalto, tungsteno y cromo.

Operan entre 550 °C y 650 °C por ser materiales fuertes, duros y resistentes a la temperatura. Comunes en hojas de sierra eléctrica y brocas.

#3 Herramienta de cerámica

Entre las más duras para mecanizado por tolerar altas temperaturas. Rango de operación: 1160 °C a 1210 °C. Comunes en tornos y fresadoras.

#4 Carburo cementado

Contiene titanio, tungsteno y otros metales. Gran resistencia y dureza.

Mayor resistencia al desgaste y soportan mayores temperaturas. Operan entre 900 °C y 1000 °C.

#5 Diamante

Actualmente los materiales más resistentes para herramientas de corte. Beneficios en resistencia a esfuerzo, desgaste y temperatura. Cortan materiales resistentes, fuertes y duros.

#6 Abrasivos

Eliminan material por rectificado y erosión, no por corte con dientes de sierra.

Materiales duros y gruesos que desgastan lo que contactan. La herramienta contiene sustancia abrasiva. La muela abrasiva es la forma más básica.

Conclusión

Eso es todo. Gracias por leer. Espero haber cubierto todo sobre "Tipos de herramientas de corte". Avísame si faltó algo o tienes dudas.

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