Maximice la Longevidad de la Herramienta: Cómo los Ángulos de Entrada Moldean el Rendimiento en Torneado

¿Cansado de quemar herramientas de corte con forma de diamante para trabajo de ángulo de entrada? Exploramos los problemas creados por los ángulos de entrada —y hablamos con fabricantes de herramientas de corte sobre las mejores formas de optimizar para sus necesidades.

Para trabajo de torneado de propósito general, los insertos CNMG-estilo, diamantes de 80 grados han sido la opción de inserto por mucho tiempo. Están ampliamente disponibles, razonablemente precio y proporcionan buena vida de herramienta en una amplia variedad de materiales. También permiten al mecanizador enfrentar y torneear la pieza de trabajo con la misma herramienta, simplificando configuraciones y reduciendo tiempo perdido en cambios de herramienta. Debido a este doble deber, los diamantes de 80 grados liberan al menos una estación de herramienta, una consideración importante con torretas de torno abarrotadas.

El Status Quo: Ángulo de Entrada Negativo Afecta la Vida de la Herramienta de Corte

El desafío viene cuando los materiales de la pieza de trabajo caen en la categoría de "no muy divertido de cortar". Níquel o superaleaciones resistentes al calor basadas en cobalto como Inconel 718 y cobalto-cromo (CoCr), titanio Ti-6Al-4V, la mayoría de aceros para herramientas, y aceros inoxidables serie 300 o PH pueden crear una serie de problemas para mecanizadores, incluyendo borde acumulado (BUE), desgaste de flanco excesivo y especialmente entallado por profundidad de corte.

Desafortunadamente, estos problemas son algo auto-infligidos. Al usar un inserto de diamante de 80 grados, el mecanizador de torno está cortando con una herramienta de ángulo de entrada negativo de 5 grados, lo cual es malo para la vida de la herramienta —asumiendo el portaherramientas usual de estilo "face and turn". Ya sea fresando o torneando, cambiar a un ángulo de entrada positivo no solo adelgaza la viruta, sino que también distribuye las fuerzas de corte a lo largo de una mayor longitud de carburo, lo que reduce o, en algunos casos, elimina los modos de falla.

"Las herramientas con ángulos de entrada negativos son las más comúnmente aplicadas de todas las herramientas de torneado", dice Aaron Schade, gerente de programa para el Centro de Conocimiento Américas en Kennametal. "Eso no significa que sean las mejores, solo que eso es lo que todos están usando. Porque tiene claridad en ambas direcciones, un ángulo de entrada negativo hace la herramienta más versátil —puede enfrentar la pieza y luego tornear hasta un hombro, mientras que una herramienta con ángulo de entrada positivo significa que necesitará volver con una segunda herramienta para estas operaciones."

Redondo y Redondo: El Valor de Insertos de Herramienta de Corte Redondos

Aunque los beneficios son difíciles de cuantificar, cambiar a una herramienta con un ángulo de entrada positivo puede ofrecer mejoras significativas en la vida de la herramienta. Y cuando la vida de la herramienta es mejor, la productividad sube, ya sea porque hay menos tiempo de inactividad o porque las tasas de avance pueden ser aumentadas significativamente.

"Recomendamos insertos redondos donde sea posible, principalmente porque son la solución más rentable para clientes que quieren remover grandes cantidades de material en el menor tiempo posible o donde la vida de la herramienta es problemática", dice Aaron-Michael Eller, gerente de producto para torneado ISO y materiales avanzados en Seco Tools. "En un torneado recto usando una profundidad de corte ligera, por ejemplo, puede fácilmente obtener una docena o más índices por inserto y alimentarlo como loco."

Es por esto que Kennametal, Seco Tools, Sandvik Coromant y todos los fabricantes de herramientas de torneado ofrecen portaherramientas que aceptan insertos redondos así como varios insertos con forma de romboide con ángulos de entrada de 15 grados, 45 grados y 75 grados. Todos ofrecen la oportunidad de mejorar dramáticamente las operaciones de torneado de un taller.

No Tan Rápido: Los Ángulos de Entrada Pueden Causar Chatter y Deflexión de Herramienta

A pesar de los beneficios potenciales, sin embargo, hay un lado negativo —a medida que los ángulos de entrada crecen más positivos, el compromiso de la herramienta aumenta, generando fuerzas de corte más altas que ahora se desplazan en dirección radial; el mecanizador puede haber eliminado el entallado por profundidad de corte, pero posiblemente estará enfrentando chatter y deflexión de herramienta en su lugar.

Además, el efecto de adelgazamiento de viruta significa que esas virutas son más difíciles de controlar, y tasas de avance más pesadas probablemente serán necesarias para compensar. Son estas consideraciones, más el hecho de que una segunda herramienta será requerida para enfrentar la pieza de trabajo y limpiar las áreas sin cortar adyacentes a cualquier hombro, que explican por qué la mayoría de los mecanizadores toman el camino de menor resistencia de 80 grados.

Si bien adoptar una estrategia de torneado con ángulo de entrada positivo es admitidamente un acto de equilibrio y puede requerir una serie de pruebas que consumen tiempo para dominar, ambos expertos concuerdan que —para la aplicación correcta— vale la pena el esfuerzo.

"Sí, necesitará una configuración bastante rígida, y sí, debe ajustar sus procesos algo, pero los ángulos de entrada positivos generalmente equivalen a tasas de remoción de metal aumentadas, vida de herramienta y productividad", dice Eller de Seco.

¿Por qué son tan importantes los portaherramientas correctos? Lea "Lecciones en Mecanizado de Alto Rendimiento: No Olvide los Portaherramientas".

No Hay Fórmula Mágica para Determinar la Herramienta de Corte Óptima

El primer cambio de proceso es determinar qué ángulo de entrada es mejor. Este proceso es definitivamente uno de esos instancias donde más no siempre es mejor. Asumiendo una profundidad de corte constante, cambiar de una herramienta de negativo 5 grados a una con ángulo de entrada positivo de 45 grados aumenta el compromiso de la pieza de trabajo en un 40 por ciento. De nuevo, ajustes a los parámetros de corte casi ciertamente serán necesarios para lograr los resultados deseados.

Dado que las fuerzas de corte son siempre perpendiculares al ángulo de entrada de la herramienta, ir positivo significa mayor presión radial de herramienta aplicada a la pieza de trabajo. Al torneear ejes esbeltos y piezas de pared delgada en estos escenarios y con la mayoría de operaciones de mandrinado, un ángulo de entrada neutro es usualmente mejor, ya que las fuerzas de avance están casi enteramente en el eje Z. Es un intercambio complejo. Desafortunadamente, no hay fórmula mágica para determinar la herramienta de corte óptima.

"Necesita una buena comprensión del impacto que los ángulos de entrada tienen en la operación de torneado, pero al mismo tiempo reconocer que la configuración de la pieza también juega un papel crítico en la selección de herramienta", dice Schade. "Si es un corte recto en eje Z sin hombros y sin enfrentar, hay realmente un número ilimitado de opciones de tooling, mientras que rebajes, perfiles, hombros, y otras características de pieza tienden a limitar lo que se puede hacer con una sola herramienta."

"Todo en mecanizado es dependiente de la aplicación, y lo más importante es comprender las opciones disponibles y usarlas a su mejor ventaja —cambiar a un ángulo de entrada positivo es una tal opción", dice Schade.

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