Procesos - Torno, Cuidado con el corte inutil - Revista Metal Actual

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PROCESOS
Foto: Metal Actual.
Tornos
Cuidado con el corte inútil
Camilo Marín Villar
Periodista Metal Actual
Vivir para cortar,
cortar para vivir o
vivir cortando. La
cuestión es cortar
bien…
El artículo siguiente describe
las principales variables
que intervienen en
la velocidad del torneado
y contiene algunas recomendaciones
para mejorar
la productividad de los
mecanizados.
Tornear bien, es cortar bien. Es encontrar el equilibrio
preciso al combinar los elementos del proceso: el recurso
humano, materia prima, herramientas y máquinas para
la obtención de un excelente producto. El ajuste perfecto
para evitar los cortes inútiles, minimizar los costos por
unidad y maximizar la velocidad de producción.
En ese sentido, se puede afirmar que un corte es útil,
cuando el resultado es un producto de calidad, ajustado
al requerimiento industrial y obtenido en el menor tiempo
posible y al menor costo. En últimas un buen corte es
sinónimo de trabajo eficiente.
Sin embargo, es imposible ser eficiente sino se corrigen
los errores que más afectan la productividad del

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PROCESOS
proceso. Corregir errores como: el
afilado deficiente de herramientas,
desconocimiento de las propiedades
de los materiales y mal uso de
las máquinas. Todo lo que genera
tiempos muertos y, por lo tanto,
improductivos.
Más graves son los errores cometidos
durante el corte, que suponen
periodos doblemente largos al tener
que repetir el proceso. Igualmente
negativo es la pérdida del tiempo
por causa de mediciones erróneas:
pues consume una cantidad de materia
prima que pocas veces se puede
recuperar.
Una cuestión de velocidad
En entrevista para Metal Actual, el
ingeniero mecánico e instructor del
Sena desde hace 30 años, Oswaldo
Morales, explicó que las fallas más
comunes en la mecanización radican
en el mal uso de las velocidades de
torneado, ocasionando cuantiosas
pérdidas económicas para el sector.
Morales asegura que la productividad
del trabajo disminuye cuando el
operario elige velocidades de corte
erróneas.
Y es que, dependiendo de la elección
adecuada de la velocidad con la que
gira la pieza de trabajo en el torno,
se pueden o no obtener resultados
satisfactorios. Una velocidad de corte
muy baja ocasionará pérdidas de
tiempo; una velocidad muy alta hará
que la herramienta pierda el filo muy
pronto y se gastará más tiempo al volver
a afilarla, (el promedio del tiempo
entre afilados es de 15 minutos). Por
ello, elegir la velocidad correcta es
importante si lo que se quiere es aumentar
el volumen de producción y la
duración de la herramienta.
Así mismo trabajar con una velocidad
baja produce acabados deficientes,
altos índices de rugosidad y mala
calidad del producto final. En muchos
casos un mal ajuste aumenta
la temperatura del material y causa
vibración en la máquina.
Esto no solamente eleva el tiempo de
mecanizado, el consumo de energía
y el costo global, también genera
contornos opacos, mala calidad superficial
y reducción de la vida de la
herramienta.
El operario debe elegir la velocidad
de corte, sustentando su decisión
en el conocimiento de tres variables
principalmente: La velocidad
Oswaldo Morales.
Ingeniero Mecánico.
Instructor
del Sena área
Metalmecánica.
específica de corte del material, el
tipo de herramienta y el trabajo a
realizar. Temas de vital importancia
a la hora de ajustar la velocidad del
mecanizado.
Variables
• La Velocidad de Corte (Vc): Es el
movimiento circular de la pieza a mecanizar
con respecto a la herramienta
de corte en un minuto y se expresa
en metros por minuto (m/min.). En
suma, la Vc representa el número de
giros del material frente a la cuchilla
en el tiempo antes mencionado. Por
ejemplo: si el acero a mecanizar tiene
una velocidad de corte de 50m/min.,
quiere decir que se debe ajustar la Vc
de modo que 50 metros del diámetro
de la circunferencia de la pieza (equivalentes
a 50 metros lineales) pasen
frente a la punta de la herramienta
en un minuto.
Los productores de metales y los
fabricantes de herramientas, generalmente
acompañan sus productos
con las velocidades de corte más
convenientes para hacer eficiente el
mecanizado y optimizar el trabajo
de las cuchillas.
Fórmula para hallar Vc
Vc = x D x n
1000
Vc = Velocidad de corte
= Número pi (3.1416)
n = Número de revoluciones
por minuto del husillo
D = Diámetro de la pieza.
Tips
Cuando se tornean piezas delgadas
es recomendable utilizar la velocidad
máxima posible, un avance
largo y poca profundidad de corte,
para mejorar los resultados.

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PROCESOS
• Velocidad de Avance (Va): Es el
movimiento lineal relativo entre
la pieza a máquinar y la herramienta
de corte, se expresa en
milímetros por minuto (mm/min).
En otras palabras, el avance en el
torno se define como la distancia
que recorre la herramienta
de corte a lo largo de la pieza,
por cada vuelta. Por ejemplo: si
el torno está graduado para un
avance de 0.30mm, entonces la
herramienta de corte avanzará
a lo largo de la pieza de trabajo
0.30mm por vuelta completa de
la pieza.
La incorrecta elección de las velocidades de corte ocasiona
pérdidas de tiempo, acabados deficientes, altos
índices de rugosidad y mala calidad del producto final.
Tips
Al tornear piezas grandes –
100mm o más– es indispensable
sujetar muy bien el material.
Utilizar tornos de alta potencia,
superiores a 7.5 Kw, y herramientas
tipo insertos de cerámicas. Así
se logrará la velocidad de corte
máxima con el mejor avance y la
mayor profundidad.
En los tornos convencionales el
avance depende de las revoluciones
por minuto, por esto la
velocidad de avance también se
expresa regularmente en pulgadas
por revoluciones (pulg/rev)
ó milímetros por revoluciones
(mm/rev). Los tornos de Control
Numérico Computarizado (CNC)
y en los tornos de fabricación
reciente cuentan un accionamiento
separado para el avance
y la Va se expresa en pulg/min
ó mm/min.
Fórmula para hallar Va
Foto: Metal Actual
Va= n x f
Va= Velocidad de avance
n= Número de revoluciones por minuto
del husillo
f= milímetros por revoluciones de la
pieza
• Profundidad de corte (t): Es la medida
que penetra la herramienta
en la pieza de trabajo arrancando
una capa de material en forma de
viruta. Se representa por la letra
t y se expresa en pulgadas ó milímetros.
También se define como el
espesor de material removido en
una pasada de la herramienta de
corte. La profundidad del corte está
relacionada con el objetivo del mecanizado.
Generalmente la industria
hace dos tipos de mecanizados: el
desbaste primario, el cual se usa
para remover grandes cantidades
de material y producir una forma
cercana a la deseada y el desbaste
secundario ó de acabado, utilizado
para obtener las dimensiones finales
de la pieza. Tanto en los procesos
de desbaste como de acabado
hay que seleccionar la velocidad y
profundidad de corte correcta para
lograr combinar un avance elevado
y un eficiente corte.
La profundidad de corte está limitada
por la potencia del motor que
tiene la máquina, la cual se expresa
en kilovatios (Kw). En Colombia la
mayoría de tornos que se utilizan
son de tipo mecánico cuya potencia
máxima es de: 7.5 Kw., aproximadamente.
Dicha potencia también
depende la capacidad (robustez)
de bancada –bastidor de fundición
que soporta todas las partes del
torno– y del tamaño del cabezal
fijo, pieza formada por el eje principal
y el husillo, donde se hace
girar el material a mecanizar. Esto
quiere decir que a mayor tamaño
de bancada y cabezal más potencia
de trabajo y fuerza para lograr
altas profundidades de corte.
Tips
No sobrecargue el mecanizado
con una profundidad de corte
muy grande, en los tornos convencionales
el desplazamiento
máximo en promedio es de 2.5
milímetros de radio, 5 milímetros
de diámetro.

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La siguiente tabla contiene las velocidades de corte y avance para mecanizados en acero con herramientas de acero
rápido, carburo de tungsteno, sin recubrimiento, con recubrimiento de titanio y cermets.
Aceros designación
AISI/SAE
1010, 1016, 1020,
1024, 1026
1030,1035,
1040, 1045
Dureza
Brinell
Acero rápido
Velocidad
de corte
100-125 37
225-275 24
Material de la herramienta
Carburo tungsteno
Carburo tungsteno
recubierto
Va= avance (0.0254mm Rev.)
Cerámica metálica
recubierta
Cerment
Vc= velocidad de corte (m/min.)
min. Max min. Max min. Max min. Max
Va 0,42 0,23 0,42 0,23 0,42 0,23 0,178 0,762
Vc 120 160 140 180 547 817 454 553
Va 0,432 0,203 0,432 0,203 0,711 0,33 - -
Vc 80 120 230 293 357 500 - -
4140, 4150 250-300 20 Va 0,431 0,203 0,431 0,203 0,254 0,127 0,177 0,076
Vc 60 80 192 259 375 460 218 279
4340, 8620 225-275 21 Va 0,431 0,203 0,431 0,203 0,177 0,076 0,177 0,076
Vc 45 70 192 259 302 369 218 279
Fuente Machinery’s Hand Book 29 edición de 1994 - Tradución Ing. Oswaldo Morales López.
*Para la aplicación de esta tabla se debe hacer utilizando abundante fluido de corte sobre la herramienta y la pieza.
Sobre el filo de la herramienta
Las herramientas de corte para metales son utensilios
de uso masivo en la industria metalmecánica, gran parte
de la eficiencia del torneado depende de utilizar la
herramienta correcta. También llamada cuchilla o buril,
la herramienta de corte, es clasificada según el tipo de
material con que está hecha. Materiales como el acero
se han usado desde La Revolución Industrial – mitad del
siglo XVIII y principios del XIX – para cortar o deformar
otros metales. Sin embargo, en los últimos 60 años se
han inventado nuevas herramientas. Más duras y resistentes
a las temperaturas, incluso algunas no necesitan
ser afiladas. Por lo general, a medida de que se dispuso

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PROCESOS
Foto: Metal Actual
La viruta en forma de grano
pequeño y sin filo es producto
de un buen corte (Der), La viruta
larga y filosa es producto de
un mal corte (Izq)
• Usos: Los aceros rápidos son utilizados
para cortes en metales, maderas
y plásticos. Son económicos y reafilables.
Su aplicación es muy versátil ya
que se fabrican desde herramientas
de mano, tubos, tuercas y tornillos;
hasta piezas de máquinaria pesada.
Sin embargo, la industria cada
vez los usa menos por los tiempos
muertos de la máquina, mientras se
afilan las herramientas.
de mejores materiales, se construyeron
máquinas y herramientas más
grandes y potentes para producir
piezas metálicas con mayor rapidez
y economía.
En la actualidad la industria metalmecánica
clasifica las herramientas
según el material del que están hechas.
A continuación se reseñan los
principales tipos de herramientas.
• Herramientas de acero no aleado
(WS): En menor medida las fábricas
nacionales trabajan con herramientas
que contienen entre
0.5 a 1.5 por ciento de carbono.
Soportan sin deformación o pérdida
de filo hasta 250°C y se les
conoce como cuchillas de acero
al carbono.
- Usos: Se utilizan para operaciones
de torneado de baja
velocidad y para algunas
herramientas de corte para
madera y plásticos. Son relativamente
poco costosos y
de fácil tratamiento térmico,
pero no resisten usos rudos
o temperaturas mayores de
250°C. Con acero al carbono
se hacen machuelos, terrajas,
limas de mano y otras herramientas
semejantes.
- Recomendación: Las herramientas
de corte de acero al
carbono deben mantenerse
frías mientras se afilan. Si aparece
un color azul en la parte
que se afila, es probable que se
haya recocido, por accidente.
• Herramientas de acero aleado
(HSS): Estas son las herramientas
más utilizadas por la industria
colombiana, están hechas de
aceros aleados con elementos ferrosos
como el tungsteno, cromo,
vanadio, molibdeno (1) y otros. Las
aleaciones básicas resisten hasta
600°C. Hoy por hoy se han encontrado
aleaciones con adición de
tungsteno hasta del 18 por ciento,
lo cual les permite conservar su
dureza a mayores temperaturas
que los aceros simples. Se les llama
también cuchillas de aceros
rápidos.
Foto: http://www.majosoft.com
Foto: http://www.majosoft.com
Herramientas tipo tungsteno. 815°C.
Herramientas tipo HSS – Acero
rápido. 600°C.
- Recomendación: Para aprovechar
la vida útil al máximo
hay que evitar el sobrecalentamiento
de la herramienta.
Durante el torneado es importante
que la temperatura
generada por la fricción no
supere los 540°C.

PROCESOS
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• Herramientas de metales duros aleados (Tungsteno):
También llamadas herramientas de tungsteno, están
hechas con aleaciones donde el ingrediente principal
es el polvo de carburo de tungsteno, que junto a una
porción de cobalto le otorgan una resistencia de
hasta 815°C.
- Usos: Por su dureza y buena resistencia al desgaste
son las herramientas más adecuadas para máquinar
hierro colado, metales no ferrosos y algunos
materiales no metálicos abrasivos. También se
pueden emplear para elaborar herramientas. Una
segunda categoría de los metales duros aleados,
combina el carburo de tungsteno y de titanio. Se
usan por lo general para máquinar acero, son resistentes
a desportillamiento, que es un problema
serio cuando se usa carburo de tungsteno para
máquinar acero.
- Recomendación: Los buriles de tungsteno soportan
altas temperaturas por lo que se pueden hacer
cortes continuos, es recomendable dar el posicionamiento
correcto y sujetar fuerte la herramienta
para su adecuado rendimiento.
• Herramientas de cerámica (insertos o plaquitas):
En la actualidad se convierten la herramienta ideal
para el torneado. Desde hace ya 35 años se vienen
empleado las herramientas de cerámica para corte,
las cuales se fabrican con polvo de óxido de aluminio
(Al 2
O 3
) y nitruro de silicio (Si 3
N 4
) compactados en
formas de insertos geométricos. Son muy duras y so-
portan temperaturas de hasta 1.300°C, sin embargo
también son frágiles y por ello quebradizas, más que
Foto: Sandvik Coromant. Productos para el mecanizado del metal.
Insertos o plaquitas, junto a algunos portainsertos.
Material cerámico. 1.300°C.

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PROCESOS
el carbono u otros materiales,
por lo cual exigen ser soportadas
en portaherramientas diseñados
especialmente para cada forma
geométrica.
Son las más costosas y por esto
parte de la industria decide no
utilizarlas. Pero en retribución
generan un excelente rendimiento
de producción.
- Usos: Son utilizadas en producciones
en serie, como el
sector automotriz y las autopartes.
Industria donde, por su
buen desempeño, han logrado
aumentar notablemente la
cantidad de piezas fabricadas.
El empleo de insertos en tornos
de baja potencia no se
justifica pues sería subutilizarlos.
Las máquinas rígidas y
potentes aprovechan toda la
resistencia al calor y la dureza
de estos materiales.
- Recomendación: Como los
insertos son bastante frágiles,
deben estar muy bien
soportadas en portaherramientas,
porque se pueden
romper o dañar con facilidad
si la máquina vibra. Por
desempeñarse muy bien en
velocidades de mecanizado
altas las herramientas de cerámica
se recomiendan para
cortes constantes y de alto
desempeño.
Aunque los insertos de cerámica
son las herramientas ideales para
el mecanizado con torno, por su
elevada inversión inicial, muchas
empresas aún trabajan con cuchillas
de aceros rápidos y tungsteno.
Por eso es relevante conocer algunas
pautas para afilar los buriles
tradicionales.
Tips
Recomendaciones básicas para
el afilado de un buril
1. Emplear un esmeril con
grano grueso para desbaste y
grano fino para acabado.
2. Emplear las velocidades
de rotación establecidas para
cada tipo de esmeril.
3. Comprobar que el esmeril
gire en contra del borde de la
herramienta.
4. Evitar sobrecalentamientos
durante el afilado y aplicar una
presión moderada.
5. Evitar el esmerilado cóncavo.
6. Mantener los esmeriles
limpios reavivándolos frecuentemente.
8. Remover las cantidades excesivas
de material
9. No provocar choques térmicos
al introducir bruscamente
la herramienta en líquidos
enfriados después de elevar
su temperatura durante el
afilado.
Aditivos
El mecanizado genera fuerte fricción
entre la herramienta y el material a
trabajar, con ello se producen altas
temperaturas, que al no ser controladas,
pueden llegar a dañar los
buriles. Un método para reducir la
fricción y disminuir la temperatura es
aplicar aditivos lubricantes o refrigerantes
en el momento del corte.
Citas
1) Molibdeno. (Del lat. molybdaena, y este
del griego. µ, trocito de plomo). Elemento
químico de número atómico. 42. Metal
escaso en la corteza terrestre, se encuentra
generalmente en forma de sulfuro. De color
gris o negro y brillo plateado, pesado y
con un elevado punto de fusión, es blando
y dúctil en estado puro, pero quebradizo
si presenta impurezas. Se usa en la fabricación
de aceros y filamentos resistentes a
altas temperaturas. (Símb. Mo).
Fuentes
Tips
• El aditivo debe ser transparente
(permite al operario ver
lo que está haciendo), poseer
una baja viscosidad, que cubra
completamente la herramienta
y la pieza, refrescando y
diminuyendo la temperatura.
Esto evita que se desafile muy
rápido la herramienta.
• Su forma debe ser aceitosa
y no acuosa, para que no se
degrade rápidamente y mejore
el deslizamiento de la cuchilla
y la salida fácil de la viruta.
• No debe ser toxico, ni inflamable.
esmeril.
• Oswaldo Morales López. Ingeniero mecánico,
especializado en mecanizado de
alta velocidad. Actualmente instructor del
Sena, en el área de metalmecánica. E-mail:
omoralesl@sena.edu.co
• Jhon Coronado Marín, Ingeniero Mecánico,
Magíster en Ciencias en Ingeniería Mecánica,
Profesor de la Universidad del Valle. Escuela
de Ingeniería Mecánica, Catedrático de la
Universidad ICESI. Departamento de Ciencia
y Tecnología. ECONOMÍA EN EL MáquinaDO
PARA LA INDUSTRIA METALMECÁNICA. E-
mail: jhoncoro@univalle.edu.co
• El Desarrollo Industrial Frente a la Reestructuración.
Autor: Gabriel Ramos Poveda,
Gabriel. Consultor Industrial. Publicado
por Fedemetal y Sena.