Cómo tornear en duro, con una máquina rígida y un filo de corte duro
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Factores de éxito para el torneado en duro

Septiembre de 2012

Peter Zelinski

Una máquina rígida, un filo de corte duro, considerar la rigidez del sistema y una fuerza de corte continua son el comienzo para lograr un torneado duro.

Los materiales de herramientas de corte, tales como cerámica y PCBN, posibilitan mecanizar duras piezas de trabajo por medio del torneado en lugar del rectificado. Las piezas de trabajo de 50 a 60 HRc pueden ser ―y con frecuencia lo son― mecanizadas en el estado endurecido en un centro de torneado CNC, sin involucrar el rectificado.

No toda parte es candidata para esto. El rectificado logra tolerancias superiores al torneado. Además, los requerimientos de superficie de la parte pueden hacer del rectificado un deber. Pero en casos en los que el torneado en duro puede tomar el lugar del rectificado, esta sustitución entrega múltiples beneficios. La productividad se incrementa, no solo porque la tasa de remoción de metal con el torneado es más alta, sino también porque el tiempo de alistamiento suele ser menor. El inventario de herramientas es reducido, puesto que una sola herramienta de torneado posiblemente tome el lugar de una gama de ruedas de rectificado diferentes. Además, desarrollar la mayoría o todo el trabajo de tolerancias estrechas de la parte con una sola máquina de torneado hace más probable que la planta pueda añadir un robot u otro dispositivo para manejo de trabajos que permitan automatizar el proceso.

John Pusatera es un entrenador especialista del proveedor de herramientas de corte Sandvik Coromant. Recientemente dio una presentación detallando los factores por considerar en el diseño de un proceso de torneado en duro. El factor básico es la máquina-herramienta, dice él. Debido a que la cerámica y el PCBN son materiales relativamente frágiles, la máquina necesita ser suficientemente rígida para controlar la vibración, y bastante precisa para proteger el filo de corte de fluctuaciones en la carga no planeadas. (Pusatera hizo su presentación en Emag, una compañía que suministra máquinas diseñadas para torneado en duro).

Con el proceso correcto, él dice que el torneado en duro puede entregar una precisión hasta de ±0.0002 pulgadas en diámetro, acabados superficiales de cerca de 7 µin Ra en pases de torneado rectos, acabado de 11 µin Ra en arcos y conos, y error total de redondez de 0.0001 pulgadas.

Sin embargo, lograr este nivel de desempeño involucra controlar varios detalles del proceso, incluidas consideraciones que pueden parecer pequeñas. El torneado en duro es más retador que el torneado convencional, y la máquina y el herramental constituyen apenas el comienzo. Según Pusatera, estos son algunos de diversos elementos para lograr un proceso de torneado en duro efectivo:

Estar listos en verde
Mecanizar la parte en el estado verde (antes de que la pieza de trabajo sea endurecida) presenta una oportunidad significativa para asegurar la efectividad de las últimas operaciones de torneado en duro. Para minimizar variaciones en la carga de corte, el mecanizado en verde debería procurar dejar una cubierta de material consistente alrededor de la parte. También, las ranuras de chavetas y los agujeros deberían chaflanarse en este estado verde. En el estado endurecido, tales características crean esquinas duras que pueden fracturar un filo de corte. Para evitar este daño conviene suavizar las esquinas, redondeándolas antes de que comience el torneado en duro.

Minimizar la deflexión
La vibración durante el torneado en duro puede resultar porque la parte o la herramienta se deflectan. Controle ambas siguiendo estas reglas del dedo gordo:

  1. La saliente de una herramienta de torneado no debería ser mayor a 1,5 veces la altura del vástago del portaherramientas.
  2. Para torneado OD, una pieza de trabajo no soportada debería extenderse desde la cara del mandril, una distancia no mayor a cuatro veces su diámetro. Si la parte es soportada por un contrapunto, puede extenderse hasta ocho veces su diámetro.
  3. En operaciones de perforación ID, una barra de perforado de acero debería tener una relación longitud a diámetro de no más de 3 a 1. Una barra de perforado de carburo puede tener una longitud hasta de 6:1.

Exceder cualquiera de estos límites genera el riesgo de vibración, que puede deteriorar gravemente la vida y la efectividad de la herramienta.

Asegurar una sujeción rígida
Aun cuando las dimensiones de la herramienta y la pieza de trabajo se mantengan en los límites indicados arriba, la vibración puede continuar si alguna de ellas no está sujetada con seguridad. Para una pieza de trabajo sujetada en mordazas del mandril, Pusatera recomienda mordazas amplias, que distribuyan la fuerza de sujeción a lo largo de la mayor porción posible del diámetro de la parte. Para la herramienta, aconseja un sistema que sujete todo el vástago de la herramienta, no solo en el punto en el que el tornillo de fijación lo hace. El sistema Capto, de Sandvik Coromant, es un ejemplo de una interfaz de portaherramientas que provee esta sujeción rígida.

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Acerca del autor

Peter Zelinski

Editor de proyectos especiales de la revista Modern Machine Shop, del grupo editorial Gardner Publications con sede en Cincinnati, Ohio, E.U.

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