Dominando el Torneado en Duro: Superando Desafíos con Herramientas Avanzadas

El torneado en duro (hard turning) se ha usado durante décadas para agilizar y en muchos casos eliminar operaciones de rectificado cilíndrico. Es rápido, preciso y, gracias a proveedores de herramientas como Kennametal, hay una amplia gama de herramientas de corte predecibles y rentables disponible para domar incluso los aceros endurecidos, superaleaciones y hierros enfriados más difíciles. Pero a medida que las industrias aeroespacial, automotriz, generación de energía y otras continúan desarrollando metales aún más robustos, los fabricantes de herramientas de corte deben evolucionar también con herramientas de alto rendimiento para abordar estos materiales.

Lo Mejor de lo Mejor

Eso es exactamente lo que Kennametal Inc. ha logrado recientemente con la introducción de KBH10, una nueva generación de insertos de torneado en duro de nitruro de boro cúbico policristalino (PcBN) diseñados específicamente para los desafíos del exigente mercado actual. Helmut Gremer, ingeniero senior de tecnología de mecanizado global, dice que el nuevo inserto complementa los grados PcBN existentes de Kennametal, KBH20 y KB5630, al proporcionar la extrema resistencia al desgaste necesaria para tornear con éxito metales endurecidos hasta 65 HRC, especialmente donde se requieren acabados superficiales muy finos.

"Hemos visto que muchos fabricantes están disminuyendo las tolerancias permitidas en cuellos de cojinetes, anillos y pistones, cubos de engranajes, etc.", dice. "Por ejemplo, tolerancias dimensionales de < 4 μm o menos son cada vez más comunes, al igual que requisitos de superficie mejores que Ra < 0,4 μm. Este nuevo grado cierra la brecha para estos y otros clientes que necesitan una vida de herramienta superior al acabar tales piezas".

En un ejemplo, un conocido fabricante automotriz logró más que duplicar la vida de la herramienta, de 150 piezas por filo a 350 piezas, durante una operación de frenteo interno en un buje de cojinete de aleación 5115 de 140 mm (5,5 pulg.) de diámetro, previamente tratado térmicamente a 62 HRC. Y un productor de ejes de transmisión logró resultados similares, aumentando la vida de la herramienta de 250 a 450 piezas por filo al tornear acero UC1 de 58 HRC (similar a S53) en sus tornos de torreta vertical, manteniendo consistentemente un acabado superficial de 6 Rz mientras lo hacía.

Argumentando el Caso del Torneado en Duro

En cada caso, se usaron velocidades de corte de 180 m/min (590 sfm), con profundidades de corte promedio de 0,15 mm (0,006 pulg.) y avances de 0,22 a 0,32 mm por rev (0,0087 a 0,013 ipr). También en cada caso, el cliente ahorró miles de dólares anuales en costos de insertos comparado con su solución existente, mientras reducía sustancialmente el tiempo muerto por cambios de herramienta.

El sustrato KBH10 es completamente nuevo. Su composición PcBN está diseñada para velocidades de corte hasta un 20% más altas mientras proporciona vida de herramienta equivalente o en algunos casos mucho mayor. Los ingenieros de Kennametal frecuentemente lograron Ra 0,2 y Rz 1 de rugosidad superficial, manteniendo consistentemente los perfiles y tolerancias dimensionales mencionados anteriormente. Y como KBH10 está disponible en varias geometrías y preparaciones de filo diferentes, se está convirtiendo rápidamente en el inserto de referencia para una amplia sección transversal de fabricantes y sus aplicaciones de torneado.

"KBH10 es ideal para operaciones de acabado fino pero lo suficientemente tenaz para manejar interrupciones ligeras o operaciones de profundidad de corte variable", dice Gremer. "Y como la presión de corte y por lo tanto el calor se reducen, el desgaste de cráter y flanco también se reduce, extendiendo la vida de la herramienta. También hay una menor ocurrencia de la capa blanca que aqueja muchas operaciones de mecanizado de piezas duras".

Esta última parte se logra mediante la preparación de filo única de KBH10. En lugar del redondeo en cascada (waterfall) o radio aplicado a prácticamente todas las herramientas de corte PcBN, Kennametal ha desarrollado una forma especial que es a la vez más afilada y de corte más libre que las soluciones competidoras, pero aún lo suficientemente tenaz para soportar los rigores del torneado en duro.

"Hace cinco años, nadie podía generar filos como estos, y mucho menos medirlos", explica Gremer. "Pero gracias a avances bastante recientes en metrología y tecnología de máquinas-herramienta, podemos producir consistentemente esta forma de redondeo, que reduce las fuerzas de corte pasivas hasta en un 40%. Junto con el sustrato más tenaz de KBH10, también nuevo, hemos producido un inserto que logra un equilibrio fino entre resistencia al desgaste, dureza y agudeza".

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