Radio de Filo vs. Radio de Punta en Herramientas de Corte: Lo Que Debes Saber

El mecanizado o corte de metales es un proceso de fabricación sustractivo donde el material excedente se elimina gradualmente en forma de virutas de una pieza preformada utilizando una herramienta de corte para impartir la forma, tamaño y acabado superficial deseados. Para eliminar continuamente (cizallar) capas de material, un filo afilado es indispensable. Durante el mecanizado, se proporcionan movimientos relativos entre la pieza de trabajo y la herramienta de corte en direcciones particulares basadas en la geometría de la característica deseada y la operación seleccionada. Así, el cortador comprime una capa fina de material con su punta y posteriormente la cizalla. Dado que toda la acción de cizallamiento del material se realiza mediante este cortador, su geometría, orientación y material son tres factores cruciales que influyen en todo el rendimiento del mecanizado.

¿Qué incluye la geometría de la herramienta?

La geometría de la herramienta trata con diversas características geométricas de la herramienta de corte que influyen directamente en la capacidad y el rendimiento del mecanizado. Existe una forma básica de cortador para cada operación de mecanizado; sin embargo, muchas características geométricas pueden variar dentro de ciertos límites para proporcionar un resultado óptimo bajo condiciones específicas manteniendo la forma básica inalterada. Dichas características también se muestran de manera estandarizada en diversos sistemas de designación de herramientas (por ejemplo, ASA, ORS, NRS, MRS, etc.).

La superficie de rake y la superficie de flanco son dos superficies importantes de todo cortador y sus inclinaciones se indican con la ayuda del ángulo de rake y el ángulo de clearance, respectivamente. Ciertos cortadores también pueden tener más de una superficie de flanco y, en consecuencia, se denominan superficies de flanco principal y auxiliar y los ángulos correspondientes como ángulos de clearance principal y auxiliar. Un cortador particular puede tener ángulos variables según la dirección (o plano) en que se mide y lo mismo también se refleja en las firmas de herramienta (por ejemplo, rake lateral y rake posterior; ambos indican la inclinación de la superficie de rake pero en direcciones diferentes).

Además de los ángulos de rake y clearance, la firma de la herramienta también puede mostrar otra información como el radio de punta. Sin embargo, la geometría de la herramienta puede abarcar otra información relevante aparte de la encontrada en la firma de la herramienta. El radio de filo es un ejemplo vital.

Concepto de filo y punta del cortador

Físicamente, el filo ocurre cuando dos superficies sólidas se intersectan y una punta ocurre cuando tres o más superficies sólidas se intersectan juntas. En el cortador también, el filo emerge donde la superficie de rake y la superficie de flanco se intersectan y se denomina filo de corte. Si el cortador contiene dos superficies de flanco, se producirán dos filos de corte: filo de corte principal (intersección entre la superficie de rake y la superficie de flanco principal) y filo de corte auxiliar (intersección entre la superficie de rake y la superficie de flanco auxiliar). Un cortador puede contener uno o más filos de corte y, en consecuencia, los cortadores pueden clasificarse como herramientas de corte de punta única y de múltiples puntas.

Cuando tres superficies de punta de la herramienta (rake, flanco principal y flanco auxiliar) se intersectan juntas, emerge la punta del cortador. Durante el mecanizado, esta punta permanece en contacto físico con la pieza de trabajo y está sometida a presión extrema y rozamiento.

¿Qué es el radio de filo?

Ningún filo es perfectamente afilado. Incluso si lo fuera, no se puede medir con precisión ya que todo instrumento de medición tiene capacidad limitada. De hecho, el afilado no se puede medir directamente. Es la redondez del filo la que se mide y el afilado es inversamente proporcional a la redondez. Cuanto mayor sea la redondez o radio del filo, menos afilado será. Por tanto, la redondez es una medida cuantitativa del radio de filo; mientras que el afilado es una medida cualitativa basada en el valor de redondez.

Valor del radio de filo

Aunque el límite teórico mínimo para la redondez es el radio del átomo del material correspondiente, prácticamente un filo así tendrá muy baja resistencia y, por tanto, no tiene aplicación. Esto indica que un filo de corte muy afilado (radio muy bajo) tendrá baja resistencia y, por tanto, se romperá rápidamente durante el mecanizado. Así, se proporciona una redondez adecuada en cada filo del cortador para que no falle o se desafile rápidamente. El valor del radio de filo suele variar entre 0,5-10 µm para herramientas de micro y precisión y 10-500 µm para herramientas convencionales.

Efectos del radio de filo en el mecanizado macro

En el mecanizado macro convencional como torneado, fresado, taladrado, etc., este parámetro tiene influencia insignificante en el rendimiento general del mecanizado ya que el espesor de viruta sin cortar es abrumadoramente mayor que el radio de filo. Típicamente, el espesor de viruta sin cortar es de 0,2-2 mm, mientras que el radio de filo es de 0,5-10 µm; es decir, 500-1000 veces mayor. Dado que es un parámetro trivial en el mecanizado convencional, no se incorpora dentro de la firma de la herramienta del cortador correspondiente.

Efectos del radio de filo en el micro-mecanizado

Sin embargo, cuando el mecanizado se lleva a cabo a escala micro o nano, el radio de filo se convierte en un parámetro predominante que influye en la capacidad de corte y la calidad de la superficie mecanizada. En tales casos, el radio de filo se vuelve comparable con el espesor de viruta sin cortar. Por ejemplo, en fresas de micro-fresado (micro fresa de extremo), el radio de filo es típicamente de 2-5 µm, mientras que la velocidad de avance (equivalente al espesor de viruta sin cortar en fresado de extremo) es solo de 0,5-10 µm/diente. De manera similar, en el torneado de diamante (mecanizado de precisión), el radio de filo es un parámetro significativo. Diversas investigaciones han revelado que la profundidad de corte mínima debe estar dentro del 10-50% (basado en otros parámetros) del radio de filo para eliminar material eficientemente en cada pasada.

¿Qué es el radio de punta?

En la herramienta de corte, la punta es el resultado de la intersección de la superficie de rake, la superficie de flanco principal y la superficie de flanco auxiliar. Como de costumbre, no puede ser perfectamente afilada y se proporciona una redondez adecuada en la punta de la herramienta. El radio de esta punta redondeada, cuando se mide en el plano de referencia, da el valor del radio de punta. Es un parámetro significativo para el mecanizado convencional también ya que su valor es cercano al espesor de viruta sin cortar.

Valor del radio de punta

Típicamente, el radio de punta de cortadores convencionales varía entre 0,8-2 mm; mientras que el espesor de viruta sin cortar puede ser de 0,2-2 mm. Para micro-cortadores, el radio de punta es mucho menor, típicamente unas pocas decenas de micrómetros.

En este artículo se presenta una comparación científica entre el radio de filo y el radio de punta. En conclusión, se puede decir que el radio proporcionado en el filo de corte es básicamente el radio de filo y el radio proporcionado en la punta de la herramienta se denomina radio de punta. En el mecanizado macro convencional, el radio de filo tiene influencia insignificante, pero en el mecanizado micro o de precisión es un parámetro dominante. El radio de punta, sin embargo, siempre influye en el rendimiento del mecanizado.