Siempre a examen

La herramienta de corte es un elemento que debe sumar varias propiedades mecánicas y térmicas:

1. Dureza y/o tenacidad: Es común en varios campos de la ingeniería la paradoja de que un material de alta dureza no sea tenaz, y el tenaz sea en cambio poco resistente y blando. Por este motivo el mundo del arranque de viruta es un compromiso entre ambos, a veces desequilibrado hacia algunos de los extremos por cuestiones específicas del proceso concreto.
2. Otro enemigo de las herramientas es la temperatura del proceso, que en algunos casos llega a poner los filos a 800º. Luego a la dureza y resistencia debe sumarse la estabilidad térmica. El calor del mecanizado está detrás de casi todos los procesos de degradación de las herramientas de corte.

En el campo de las herramientas los avances y novedades son constantes. Así, un buen ejemplo de cómo la creatividad puede llevar a resultados más que satisfactorios es el mecanizado de alto avance. En este tipo de mecanizado se aplica un avance por diente muy elevado (de hasta 2 mm) pero que lleva asociado un espesor de viruta mucho menor, siempre que no se supere la profundidad de corte máxima que vienen determinada por la forma y tamaño de la plaquita. La fuerza de corte es direccionada en el eje Z de la máquina, el más rígido. Desde las primeras pruebas varios fabricantes presentan fresas de este tipo.

La evolución es continua pero debe estar fundamentada en un conocimiento profundo del proceso, por lo que pasaremos a realizar un repaso de algunos conceptos en función del material de herramienta y las aplicaciones finales.

Aceros rápidos

Los aceros rápidos (HSS, High Speed Steels) aparecieron a comienzos de siglo. Son aceros de alto contenido en carbono con adiciones considerables de elementos de aleación tales como W, Mo, Cr, V y Co. Poseen durezas cercanas a los 75 HRC. En 1906, Taylor, observó que el acero con un 19% de W podía soportar temperaturas hasta de 650°C, el cobalto permite incrementar la resistenciaa la temperatura, el W, Mo, y Cr elevan la dureza y la resistencia al desgaste.

Algunos aceros rápidos están basados en el uso del wolframio (denominado tungsteno por los anglosajones) como los de la series T, otros están basados en el uso de molibdeno, las series M. El vanadio forma el más duro de los carburos en aceros rápidos, siendo usado como aditivo en los aceros super rápidos. La máxima temperatura de trabajo es en torno a los 500ºC.

Hoy día existen herramientas de acero rápido recubiertas con una fina capa de nitruro de titanio (TiN), carbonitruro de titanio (TiCN) o nitruro de titanio-aluminio (TiAlN), o de algún derivado de estas familias de recubrimientos.

Los aceros rápidos son la opción más económica para mecanizar. Sin embargo, la necesidad actual de emplear procesos de mayor rendimiento ha provocado que incluso en el mecanizado de aluminio o aleaciones ligeras se pase a emplear las herramientas de metal duro.

La asociación internacional HSS Forum (www.hssforum.com) busca un mayor empleo de las calidades pulvimetalúrgicas de acero rápido. El HSS-PM tiene muchas ventajas en aplicaciones de gran rendimiento como el fresado en desbaste, tallado de engranajes y brochado, y también en casos de operaciones difíciles de roscado, taladrado y escariado. El HSS-PM se usa así mismo en sierras de cinta, cuchillas, herramientas para trabajo en frío, rodillos de laminación, etc. La empresa Cryobest es valedora de este tipo de materiales, que responden perfectamente al tratamiento criogénico ofrecido por esta empresa. Así en una aplicación real sobre fresas madre (hobbing) ha permitido en algunos casos duplicar la vida del elemento cortante. Las utilizadas para la fabricación de engranajes (fresas madre, cortadores, brochas, afeitadores…) son especialmente complejas y caras ya que, a menudo, se diseñan y fabrican para una referencia concreta. Por otra parte, el tallado de engranajes es un trabajo delicado pero duro para las herramientas por lo que éstas tienen que ser afiladas continuamente.