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Herramientas de Corte para Torno

Herramientas de Corte para Torno on: 17 de marzo de 2014En: Mecanizado35 Comentarios Imprimir Correo Electrónico Básicamente, el mecanizado mediante un torno genera formas cilíndricas con una herramienta de corte o cuchilla que, en la mayoría de los casos, es estacionaria, mientras que la pieza de trabajo es giratoria. Una herramienta de corte típica para usar en un torno (también conocida como buril) consta principalmente de un cuerpo, mango o vástago, y de un cabezal donde se encuentra la parte cortante. A su vez, el cabezal se compone de diversas partes, tal como vemos en la figura de abajo.

PARTES DE UNA HERRAMIENTA TÍPICA PARA TORNO Es requisito indispensable que la herramienta de corte presente alta dureza, incluso a temperaturas elevadas, alta resistencia al desgaste y gran ductilidad. Estas características

dependen de los materiales con los que se fabrica la herramienta, los cuales se dividen en varios grupos: Acero al carbono: de escasa aplicación en la actualidad, las herramientas fabricadas en acero al carbono o acero no aleado tienen una resistencia térmica al rojo de 250-300 ºC y, por lo tanto, se emplean solamente para bajas velocidades de corte o en el torneado de madera y plásticos. Son herramientas de bajo costo y fácil tratamiento térmico, pero por encima de 300°C pierden el filo y la dureza. Con acero al carbono se fabrican machuelos, terrajas, limas de mano y otras herramientas similares. Acero rápido: son herramientas de acero aleado con elementos ferrosos tales como tungsteno, cromo, vanadio, molibdeno y otros. Estos aceros adquieren alta dureza, alta resistencia al desgaste y una resistencia térmica al rojo hasta temperaturas de 650 ºC. Aunque a escala industrial y en el mecanizado de alta velocidad su aplicación ha disminuido notablemente en los últimos años, las herramientas de acero rápido aún se prefieren para trabajos en metales blandos o de baja producción, porque son relativamente económicas y son las únicas que se pueden volver a afilar en amoladoras o esmeriladoras provistas de una muela abrasiva de óxido de aluminio, de uso común en la mayoría de los talleres. Los materiales que siguen son aquellos con los que se construyen los hoy tan difundidos insertos o plaquitas. Carburo cementado o metal duro: estas herramientas se fabrican a base de polvo de carburo, que junto a una porción de cobalto, usado como aglomerante, le otorgan una resistencia de hasta 815°C. Los carburos más comunes son: carburo de tungsteno (WC o widia), carburo de titanio (TiC), carburo de tantalio (TaC) y carburo de niobio (NbC). Por su dureza y buena resistencia al desgaste son las herramientas más adecuadas para maquinar hierro colado, metales no ferrosos y algunos materiales abrasivos no metálicos. Otra categoría de metales duros aleados comprende carburo cementado recubierto, donde la base de carburo cementado se recubre con carburo de titanio, nitruro de titanio (TiN), óxido de aluminio, nitruro de titanio y carbono (TiCN) y nitruro de titanio y aluminio (TiAlN). Cermet (combinación de material cerámico y metal): aunque el nombre es aplicable incluso a las herramientas de carburo cementado, en este caso las partículas base son de TiC, TiCN y TiN en vez de carburo de tungsteno. El aglomerante es níquel-cobalto. Estas herramientas presentan buena resistencia al desgaste, alta estabilidad química y dureza en caliente. Su aplicación más adecuada es en los materiales que producen una viruta dúctil, aceros y las fundiciones dúctiles. Cerámica: existen dos tipos básicos de cerámica, las basadas en óxido de aluminio y las de nitruro de silicio. Son duras, con alta dureza en caliente y no reaccionan químicamente con los materiales de la pieza, pero son muy frágiles. Se emplean en producciones en serie, como el sector automotriz y las autopartes, donde dado a su buen desempeño, han logrado aumentar notablemente la cantidad de piezas fabricadas.

Nitruro de boro cúbico (CBN): es el material más duro después del diamante. Presenta extrema dureza en caliente, excelente resistencia al desgaste y en general buena estabilidad química durante el mecanizado. Es frágil, pero más tenaz que la cerámica. Diamante policristalino (PCD): es sintético y casi tan duro como el diamante natural. Presenta una increíble resistencia al desgaste y una baja conductividad térmica, por lo que la vida útil de la herramienta es hasta cien veces mayor que la del carburo cementado. Sin embargo, también es muy frágil, las temperaturas de corte no deben exceder de 600 ºC, no puede usarse para cortar materiales ferrosos porque existe afinidad y no sirve para cortar materiales tenaces.

Estandarización de las herramientas de corte Ahora que hemos visto los principales materiales que componen una herramienta de corte para torno, veamos otras clasificaciones importantes que caracterizan cada herramienta y que responden a las normas internacionales ISO y/o DIN que detallaremos seguidamente. Las herramientas para torno pueden clasificarse: 1) Según la dirección de avance de la herramienta:  

Corte derecho (R): son herramientas que avanzan de derecha a izquierda. Corte izquierdo (L): son herramientas que avanzan de izquierda a derecha.

2) Según la forma del vástago de la herramienta:  

Vástago recto: cuando desde el extremo de la herramienta se observa un eje recto. Vástago acodado: cuando desde el extremo de la herramienta se observa que su eje se dobla hacia la derecha o la izquierda, cerca de la parte cortante.

3) Según el propósito o aplicación de la herramienta:      



Cilindrado: la pieza se rebaja longitudinalmente para generar formas cilíndricas. Refrentado: se rebaja el extremo de la pieza para lograr que quede a 90º respecto del eje de simetría. Torneado cónico: se combina el movimiento axial y radial de la herramienta para crear formas cónicas y esféricas. Roscado: la pieza se rebaja de forma helicoidal para crear una rosca que puede servir para colocar una tuerca o unir piezas entre sí. Mandrinado: se rebaja el interior de un orificio para lograr medidas muy precisas. Torneado de forma: la herramienta se desplaza radialmente de afuera hacia adentro de la pieza. Un corte a profundidad constante deja la forma ranurada o acanalada, mientras que un corte profundo corta totalmente el cilindro (tronzado). Taladrado: se emplea una broca para efectuar orificios en la pieza y las herramientas empleadas en el taladrado en el torno son las mismas que se utilizan en las taladradoras. Para efectuar agujeros profundos se utilizan básicamente dos tipos



de brocas: brocas helicoidales con agujeros para la lubricación forzada y brocas para cañones. Escariado: para escariar en el torno, además de las herramientas de filo simple, se utilizan también los escariadores de dientes, también llamados escariadores para máquina. Los escariadores están formados por un número de dientes rectos o helicoidales que varía de 4 a 16, dispuestos simétricamente alrededor del eje de la herramienta.

4) Según el método de fabricación de la herramienta: 

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Herramientas integrales o enteras: se forjan a la forma requerida en una sola pieza de un mismo material. Se fabrican en forma de barra redonda, cuadrada o rectangular de acero para herramientas forjadas, que en un extremo tienen su filo cortante. Herramientas compuestas: son de distintos tipos que podemos clasificar en tres subgrupos: o Herramientas fabricadas con distintos materiales: por lo general, el vástago es de acero para construcciones y la parte cortante es de acero rápido y está soldada a tope. o Herramientas con placa soldada: vástago de acero y parte cortante de acero rápido o widia en forma de pequeña pastilla o placa soldada. La soldadura de cada herramienta requiere tiempo y destreza. Dependiendo de la aplicación, de la forma del vástago y de la dirección de avance, estas herramientas se clasifican según normas ISO y DIN (ver tabla más abajo). La placa soldada puede volver a afilarse cuando sea necesario y hasta el término de su vida útil. o Portaherramientas con placa intercambiable: constan de un mango o portaherramientas capaz de reutilizarse innumerables veces, en el que alternativamente pueden montarse y desmontarse pequeñas pastillas o placas intercambiables denominadas insertos, de compuestos cerámicos, de forma triangular, cuadrada, rómbica, redonda u otras. Los insertos están diseñados para intercambiarse o rotarse a medida que cada borde de corte se desgasta y al término de su vida útil se descartan, por lo que no se requiere el afilado. Los insertos se clasifican bajo estrictas normas ISO que veremos detalladamente en un próximo artículo.

Clasificación ISO/DIN de las herramientas con placa soldada de metal duro En la siguiente figura vemos las principales aplicaciones de las herramientas para torno, con la clasificación ISO/DIN específica de las que presentan placa soldada de widia, detallada en la tabla correspondiente.

Herramientas de Corte para Torno

ESCANTILLONES pasa no&pasa. Estos solo indican si el producto es bueno o malo. • $ages o escantillones por variables: proporcionan una dimensión física. Estos indican si el producto es bueno o malo respecto a las especificaciones para capacidad

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Tipos de Roscas

¿Cuáles son los distintos tipos de roscas y cómo se clasifican? Una guía para distinguirlas y conocerlas on: 9 de septiembre de 2016En: Herramientas Manuales23 Comentarios Imprimir Correo Electrónico

Desde épocas muy antiguas las roscas han formado parte de nuestra vida diaria, al punto que hoy en día es difícil encontrar algún mecanismo que no esté basado o que haga buen uso del principio del tornillo, el principal elemento “roscado”. En un comienzo, la construcción de las roscas dependía en gran medida de la habilidad y el buen ojo del artesano. No obstante, en el siglo XVIII se introdujeron los primeros avances hacia la estandarización de ciertos parámetros, ya que la producción de tornillos había dejado de ser un oficio para convertirse en un proceso industrial, por lo que a mediados del siglo siguiente se adoptaron definitivamente los estándares para roscas que rigen hasta la actualidad.

Sin embargo, para bien o para mal, resultó casi una coincidencia que dos inventores, uno en Gran Bretaña (J. Whitworth) y el otro en Estados Unidos (W. Sellers) propusieran independientemente y casi simultáneamente estandarizaciones diferentes basadas en el sistema imperial de medición, que fueron adoptadas en cada uno de esos países. Para no quedar atrás, la Europa métrica contraatacó con su aporte correspondiente, adoptado de estándares franceses y alemanes, y esta es básicamente la razón por la cual hoy existen tantos tipos distintos de rosca usados en todo el mundo y que es útil conocer. Aunque las aplicaciones son numerosas, las funciones principales de una rosca son tres:   

Formar un acoplamiento mecánico para mantener piezas unidas (por ejemplo, con un perno y una tuerca). Transmitir fuerza o movimiento mediante la conversión de un movimiento de rotación en un movimiento lineal o viceversa (por ejemplo, el tornillo de una prensa). Aportar ventajas mecánicas al hacer uso de una fuerza pequeña para crear una fuerza de mayor magnitud.

En base a estas funciones surge una amplia clasificación de roscas que veremos más adelante, pero antes es preciso detenernos en una serie de conceptos fundamentales.

¿Cómo se define una rosca? Para conocer y comprender las diferencias entre los diversos tipos de roscas, vamos a definir brevemente cuáles son los parámetros que caracterizan a una rosca.

Partes de una rosca Filete o hilo: superficie prismática en forma de hélice que es constitutiva de la rosca. Flanco: cara lateral del filete. Cresta: parte más externa de la rosca, o bien, unión de los flancos por la parte exterior. Valle: parte más interna de la rosca, o bien, unión de los flancos por la parte interior. Diámetro nominal o exterior: diámetro mayor de la rosca. En un tornillo, es el diámetro medido entre las crestas de los filetes, mientras que en una tuerca es el diámetro medido entre los valles. Diámetro interior: diámetro menor de la rosca. En un tornillo, corresponde al diámetro medido entre los valles, mientras que en una tuerca es el diámetro medido entre las crestas. Ángulo de rosca o de flancos: ángulo medido en grados sexagesimales, que forman los flancos de un filete según un plano axial. Paso (P): distancia entre dos crestas consecutivas, que representa la longitud que avanza un tornillo en un giro de 360º. El paso de una rosca puede ser fino (F), grueso o normal (C) y, en algunos pocos casos, extra fino (EF). La tendencia general de los últimos 20 años, apunta al uso generalizado del paso grueso, dejando los pasos finos para casos particulares, por ejemplo, reglajes, tornillos de motores, etc. Estos casos son menos numerosos y los elementos de sujeción de paso fino se transforman de a poco en elementos especiales con sus consiguientes inconvenientes económicos, de disponibilidad y plazo. Las ventajas más importantes del paso fino son:   

Mayor resistencia a la tracción, porque presenta una sección resistente más grande. Tendencia mínima a aflojarse por vibraciones. Reglajes más precisos.

Sin embargo, la mayor parte de los montajes no presentan carga estática sino dinámica, donde la resistencia a la fatiga es el criterio principal para el cálculo y diseño. En estos casos, el paso grueso resiste mejor la fatiga, ya que a medida que aumenta el paso disminuye la carga en el fondo del hilo de rosca. La resistencia al aflojamiento por vibraciones en el paso grueso se ha mejorado notablemente con el desarrollo de sistemas de frenado y blocaje, tanto mecánicos como químicos, que ofrecen mejores soluciones a la pérdida de precarga, sobre todo después de esfuerzos dinámicos transversales. Las ventajas del paso grueso son:  

Menor sensibilidad a los choques, y generalmente, un ensamblado más sencillo y rápido. Posibilidad de revestimientos de mayor espesor debido al juego de tolerancias, porque los pasos son más amplios.



Menor riesgo de desgarre del roscado.

Avance (a): distancia que recorre un filete en sentido del eje al dar una vuelta entera. Es también la distancia que recorre el tornillo en la tuerca al dar una vuelta completa. En las roscas de una entrada, el avance (a) es igual al paso (P). En las roscas de varias entradas, a = P . z, donde z = número de entradas.

¿Cómo se clasifican las roscas? Las roscas pueden agruparse de acuerdo con diversos parámetros. En el siguiente gráfico presentamos una clasificación basada en los parámetros que figuran en la primera columna.

Tipos de rosca más comunes De acuerdo con los parámetros de la clasificación que acabamos de ver, existen más de 20 clases distintas de roscas, que podemos consultar aquí. Sin embargo, en este artículo vamos a detallar solamente las de uso más difundido. a) Roscas de unión para uso general Rosca métrica ISO Es de diseño cilíndrico (o paralelo o recto) y está formada por un filete helicoidal en forma de triángulo equilátero con crestas truncadas y valles redondeados. El ángulo que forman los flancos del filete es de 60º y el paso, medido en milímetros, es igual a la distancia entre los vértices de dos crestas consecutivas.

Rosca métrica ISO Se denomina según normas ISO 68-1 e ISO 965-1. Si es de paso grueso, se designa con la letra M seguida del valor del diámetro nominal en milímetros, por ejemplo: M6 Si es de paso fino, la letra M va seguida del diámetro nominal en milímetros y el paso en milímetros, separados por el signo “x”, por ejemplo:

M 6×0,25 Si la rosca es a izquierda se añade “izq”. Si es de dos entradas se añade “2 ent” o si es de tres, “3 ent”. La rosca métrica también puede usarse para unir tuberías, con las características que muestra la siguiente figura, va montada en el mismo roscado cilíndrico y la estanqueidad queda asegurada por una junta tórica o arandela.

Rosca métrica Rosca nacional unificada ISO de paso grueso (UNC) Es idéntica a la rosca métrica ISO en cuanto a diseño y ángulo de flancos, con la diferencia que sus dimensiones responden al sistema imperial. Se designa según norma ANSI/ASME B1.1, con las letras UNC a las que se antepone el diámetro nominal en pulgadas y seguidamente el paso en hilos por pulgada, por ejemplo: ¼” 20 UNC Se usa generalmente para la producción en serie de tornillos, pernos y tuercas, y otras aplicaciones industriales, especialmente el roscado en materiales de baja resistencia a la tracción, tales como fundiciones, acero dulce y materiales blandos, para obtener la máxima

resistencia al desgarre de la rosca. Puede aplicarse donde se requiere un montaje y desmontaje rápido o cuando hay posibilidad de que exista corrosión o deterioro ligero. Rosca nacional unificada ISO de paso fino (UNF) Difiere de la anterior únicamente por el paso y por la denominación, donde solo se reemplazan las letras UNC por UNF. Tiene uso general, aunque es más resistente a la tracción y torsión que la UNC e incluso resiste el aflojamiento por vibración. b) Roscas de unión para tubería Rosca normal británica para tubería (BSP) o rosca “gas” Derivada de la rosca Whitworth original (con poco uso en la actualidad) tiene forma de triángulo isósceles y el ángulo que forman los flancos de los filetes es de 55º. El lado menor del triángulo es igual al paso, y las crestas y valles son redondeados. El diámetro nominal o exterior de la rosca se expresa en pulgadas, y el paso está dado por el número de hilos contenidos en una pulgada, por lo que se expresa en hilos por pulgada.

Rosca normal británica Se usa comúnmente en plomería de baja presión, aunque no se recomienda para sistemas hidráulicos de media y alta presión. De acuerdo a su diseño presenta dos variantes:

Rosca cilíndrica (o recta o paralela, BSPP): se monta en el mismo roscado cilíndrico. La estanqueidad queda asegurada por una junta tórica o arandela. Se denomina con la letra G seguida del diámetro nominal del tubo en pulgadas según norma ISO 228-1. Por ejemplo: G7 Rosca cónica (BSPT): se monta en el mismo roscado cilíndrico o cónico. La estanqueidad queda asegurada por un recubrimiento previo en la rosca. Se denomina con la letra R seguida del diámetro nominal del tubo en pulgadas según norma ISO 7-1. Por ejemplo: R 1/8 La figura de abajo representa las conexiones y compatibilidades entre los tipos de roscas BSPP y BSPT.

Roscas BSPP – BSPT Rosca nacional estadounidense cónica para tubería (NPT) Tiene diseño cónico, los filetes forman un ángulo de 60º y las crestas y valles están truncados en 1,8º. El diámetro se expresa en pulgadas y el paso en hilos por pulgada.

Rosca nacional estadounidense cónica para tuberiá NPT Se monta en el mismo roscado cónico y la estanqueidad queda asegurada por un recubrimiento previo en la rosca. Se designa según norma ANSI B1.20.1 con las letras NPT a las que se antepone el diámetro nominal en pulgadas y el número de hilos por pulgada separados por un guion. Por ejemplo: 1/16” – 27 NPT En el caso de tener una rosca a izquierda se añaden las letras LH. La figura siguiente muestra las conexiones de una rosca NPT.

Comparación entre los tipos más comunes de rosca En el gráfico que sigue podemos visualizar con mayor claridad las principales diferencias que presentan los tipos más comunes de rosca.

Comparación entre los tipos más comunes de roscas Cuando conocemos correctamente toda esta información, resulta más sencillo identificar los diversos tipos de rosca, así como establecer posibles compatibilidades y decidir cuál es el elemento o método de sellado más adecuado para nuestra unión roscada en tuberías, por ejemplo. Rosca Parámetro Diseño

Métrica – UNC/UNF Cilíndrico

Perfil del filete Crestas truncadas, valles triangular redondeados Ángulo de flanco

60°

BSPP

BSPT – NPT

Cilíndrico

Cónico

Crestas y valles redondeados

Crestas y valles redondeados – Crestas y valles truncados

55°

55° – 60°

Avance en mm por cada Medición del Número de hilos vuelta – Número de hilos por paso por pulgada pulgada

Número de hilos por pulgada

Rosca Parámetro Ángulo de conicidad

Métrica – UNC/UNF 0°

Tipo de sello Junta tórica o arandela

BSPP

BSPT – NPT

0°

1°47′

Junta tórica o arandela

Recubrimiento en la rosca

Por otra parte, también podemos manejar ciertos detalles acerca de los tipos de roscado y cuáles son las máquinas y los peines que ofrece el comercio para ese fin.