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Herramientas de torneado CNC: Guía completa de selección
Necesita alta precisión y velocidad para mecanizar ruedas de forma rentable. Esta guía le ayuda a elegir las herramientas CNC adecuadas para grandes diámetros y cortes interrumpidos. Aprenderá a seleccionar calidades de plaquita y geometrías que reduzcan su coste por rueda.
¿Qué herramientas de corte se necesitan para el torneado de ruedas CNC?
El torneado de ruedas es diferente del trabajo estándar de torno porque se trabaja con diámetros grandes y materiales mixtos. La mayoría de las ruedas de turismos oscilan entre 380 mm y 560 mm. Por tanto, la herramienta recorre un camino muy largo cada vez que la pieza gira.
No necesita cien herramientas diferentes. La mayoría de los trabajos con ruedas requieren cinco tipos específicos. Entre ellas están:
- Insertos de torneado
- Barras de mandrinar
- Herramientas de ranurado
- Insertos roscados
- Herramientas PCD
- Plaquitas CBN
Debe contar con una estrategia de utillaje específica porque el calor se acumula mucho más rápido en estas piezas grandes.
Estrategia de utillaje para torneado de ruedas
Las grandes ruedas de aluminio o acero crean importantes fuerzas centrífugas. Si utiliza herramientas estándar, se enfrentará a vibraciones. El motivo es que las ruedas tienen paredes finas y formas complejas.
Debe tener en cuenta los cortes interrumpidos cuando la herramienta pasa sobre un radio o un orificio de tornillo. Estos huecos pueden romper instantáneamente un inserto frágil. Por ejemplo, una rueda con cinco orificios para pernos genera 2.500 impactos por minuto si se trabaja a 500 rpm.
¿Cómo leer un trabajo de torneado de ruedas antes de seleccionar cualquier herramienta?
Antes de elegir una herramienta, compruebe la dureza del material. ¿Es de aluminio fundido o de acero forjado? Fíjese en el plano para ver si hay tolerancias estrechas en el agujero central.
Incluso una pequeña desviación de 0,03 mm puede hacer que el vehículo vibre a altas velocidades. Debe identificar dónde se encuentran los cortes interrumpidos. Si ignora estos detalles, elegirá un inserto que se desgaste demasiado rápido.
5 tipos importantes de herramientas de torneado de ruedas CNC
¿Cuál es la función de cada herramienta de torneado de ruedas? Compréndalo y no malgastará dinero en equipos equivocados.
Insertos de torneado
Utiliza insertos de torneado para eliminar la mayor parte del material del diámetro exterior y la cara de la rueda. En este caso, se necesitan insertos capaces de soportar un calor elevado y una fricción constante.
Barras de mandrinar
El agujero del buje es la parte más crítica de la rueda para la seguridad. Debe estar perfectamente centrado. Debido a que el agujero es profundo, se necesita una rígida barra perforadora. Si la barra es demasiado fina, se flexionará. Por lo tanto, debe mantener la relación longitud/diámetro por debajo de 4:1.
Si utiliza una barra de acero demasiado larga, se producirán vibraciones. Utilice avances de acabado de entre 0,05 mm y 0,1 mm por revolución para mantener el taladro liso.
Herramientas de ranurado
En el asiento del talón, el neumático se une a la rueda. Requiere un perfil específico. Se utiliza herramientas de ranurado para cortar estos canales estrechos. El problema es que las virutas pueden atascarse en estos espacios reducidos. Así que debe elegir una herramienta con un buen control de virutas.
Para las ranuras de los anillos elásticos, se necesita una tolerancia de más o menos 0,05 mm. Sugiero utilizar plaquitas rectificadas porque son más precisas que las sinterizadas.
Insertos roscados
Algunas ruedas requieren orificios roscados para los vástagos de las válvulas o los tornillos decorativos. Para ello se utilizan insertos roscados especializados. La precisión es vital porque una rosca defectuosa significa que la rueda no puede retener el aire. Debe utilizar insertos de perfil completo para asegurarse de que la raíz de la rosca es fuerte.
Herramientas PCD
Las herramientas de diamante policristalino son importantes para conseguir un aspecto de corte de diamante brillante. El PCD es mucho más duro que el carburo. Por lo tanto, proporciona una superficie brillante y reflectante. Puede mantener un acabado superficial (Ra) de entre 0,2 y 0,4 micras durante mucho tiempo. Comprobará que Inserto PCD puede mecanizar de 3.000 a 5.000 ruedas antes de necesitar reparación.
Plaquitas de CBN
Plaquitas CBN no se utilizan normalmente para el mecanizado de muelas de aluminio. Se utilizan principalmente para el torneado en duro de acero templado, fundición u otras piezas abrasivas relacionadas con ruedas de hierro. Cuando la dureza de la pieza es elevada, las plaquitas de metal duro convencionales pueden desgastarse rápidamente o no mantener un acabado superficial estable.
Para ruedas de acero templado o componentes de ruedas templadas, las plaquitas de CBN pueden proporcionar una mejor resistencia al desgaste, resistencia al calor y estabilidad dimensional durante el acabado. Sin embargo, el CBN no debe tratarse como una herramienta universal de torneado de llantas. Para las llantas de aleación de aluminio, suelen ser más adecuadas las herramientas PCD o las plaquitas de metal duro pulidas y afiladas.
¿Qué tipo de plaquita debe elegir para el material de su rueda?
Tabla comparativa de calidades de plaquitas CNC para torneado de ruedas
Categoría de material | Grado de inserción recomendado | Tipo y grosor del revestimiento |
Aleación de aluminio (por ejemplo, A356, A357) | Grado N | Sin revestimiento ni DLC |
Aluminio de alto contenido en silicio (>12% Si) | Grado N (PC) | N/A |
Hierro fundido | K-Grado (Recubrimiento CVD o carburo K10) | CVD (10-20 micras) |
Acero / Acero forjado | Grado P | PVD (2-5 micras) o CVD |
Acero endurecido (>45 HRC) | Grado H (CBN) | N/A |
La elección del material determina la calidad de la plaquita. Si utiliza una calidad incorrecta, la herramienta se fundirá o se hará añicos.
Llantas de aleación de aluminio
La mayoría de las llantas de aluminio tienen alrededor de un 7% de silicio. Este material es blando, pero se adhiere a las herramientas. Esto se denomina filo acumulado. El carburo sin recubrimiento es muy afilado, lo que ayuda a cortar el aluminio.
Pero para grandes volúmenes de producción, el PCD es mejor. No reacciona con el aluminio, por lo que el metal no se pega a la herramienta.
Aluminio de alto contenido en silicio (A380 / A390)
Las aleaciones como el A380 tienen niveles de silicio superiores al 12%. Este silicio es como la arena. Es muy abrasivo. Si se utiliza metal duro estándar en muelas con alto contenido en silicio, la herramienta se desafila en cuestión de minutos.
La razón es que el silicio actúa como una piedra de amolar. El PCD es el único material lo bastante duro para resistir esta abrasión. Dura entre 20 y 50 veces más que el carburo en estas condiciones.
Piezas brutas de rueda de hierro fundido
El hierro fundido es quebradizo y produce virutas polvorientas. Genera mucho calor. Debe utilizar plaquitas con revestimiento CVD porque el revestimiento es grueso, normalmente de entre 10 y 20 micras. Estos revestimientos actúan como un escudo térmico. Puede utilizar fundición gris a velocidades de entre 200 y 350 m/min.
Ruedas de acero y forjadas
El acero forjado es muy resistente. Se necesita un inserto que sea resistente para que no se astille, pero también duro para que no se desgaste. En este caso, debe utilizar revestimientos de PVD porque son más finos, normalmente de 2 a 5 micras, y muy resistentes. Los expertos recomiendan velocidades de entre 150 y 250 m/min para el acero forjado.
Tabla comparativa de calidades de plaquitas y materiales
Material | Grado recomendado | Tecnología de revestimiento | Rango de velocidad (m/min) |
Aleación de aluminio (A356/A357) | Grado N | Sin recubrimiento / Pulido | 300 - 500 |
Aluminio de alto contenido en silicio (>12% Si) | PCD | N/A | 500 - 1,500 |
Hierro fundido (Gris/Dúctil) | K-Grado | CVD (10-20 micras) | 150 - 350 |
Acero forjado | Grado P (P10 - P25) | PVD (2-5 micras) | 150 - 250 |
Acero endurecido (>45 HRC) | Grado H (CBN) | N/A | Variable (calor alto) |
Guía de geometría de plaquitas para tornos CNC
La geometría es la forma de la herramienta. Determina cómo entra la herramienta en el metal y cómo salen los residuos metálicos.
Forma del inserto - CNMG vs. DNMG vs. WNMG
- CNMG: Se trata de una forma de diamante de 80 grados. Es muy fuerte y excelente para el desbaste.
- DNMG: Este es un diamante de 55 grados. Es más delgado. Se utiliza para entrar en ángulos estrechos donde un CNMG no cabe.
- WNMG: Tiene seis filos. Es muy económica porque obtiene más filos por su dinero.
Ángulos de rastrillo y alivio
El aluminio necesita un rastrillo positivo. Esto significa que la herramienta es como un cuchillo afilado. Debe utilizar ángulos de desahogo de entre 11 y 15 grados para el aluminio. El hierro fundido necesita un ángulo negativo. Esto significa que el filo es romo y fuerte. Para estos metales duros, mantenga los ángulos de desahogo entre 7 y 11 grados.
Selección de rompevirutas
El aluminio suele crear virutas largas y fibrosas. Éstas pueden enrollarse alrededor de la rueda y rayarla. Se necesita un rompevirutas que retuerza el metal hasta que se rompa. Pero el problema es que los rompevirutas sólo funcionan si el avance es correcto. Consulte siempre la guía del fabricante para conocer el intervalo de avance correcto.
Radio de esquina
Un radio de esquina grande refuerza la herramienta. Para desbastar cerca de los orificios de los tornillos, utilice un radio de entre 0,8 mm y 1,2 mm. Para el acabado de la cara de la muela, es mejor entre 0,4 mm y 0,8 mm. Si utiliza una barra de mandrinar, mantenga el radio pequeño, alrededor de 0,2 mm, para evitar vibraciones.
Insertos de limpiaparabrisas
Los insertos limpiadores tienen una zona plana en el borde. De este modo, la superficie se alisa a medida que la herramienta se desplaza. Puede utilizar un avance de 0,2 mm a 0,3 mm por revolución y obtener un acabado perfecto. Esto es mucho más rápido que el avance de 0,05 mm que necesitaría con una plaquita estándar.
CVD vs. PVD vs. Carburo sin recubrimiento
Los revestimientos son capas finas sobre la herramienta que mejoran el rendimiento.
CVD (TiCN / Al2O3)
Los revestimientos CVD se aplican a temperaturas muy elevadas. Esto permite obtener una capa gruesa que se mantiene dura incluso cuando la herramienta está incandescente. Por su espesor, es la mejor opción para el torneado de fundición a alta velocidad.
PVD
Revestimientos PVD son más finas. Al ser más finos, el filo de la herramienta se mantiene muy afilado. Utilice PVD cuando necesite cortar acero o cuando la herramienta deba soportar muchos impactos pequeños sin astillarse.
Carburo sin recubrimiento y PCD
En el caso del aluminio, el recubrimiento puede embotar el filo. Las herramientas sin recubrimiento o PCD proporcionan el filo más agudo posible. La razón es que el aluminio no se adhiere tan fácilmente a estas superficies. Para cualquier taller que fabrique más de 1.000 llantas al mes, el PCD siempre será la opción más barata a largo plazo.
5 problemas comunes de las herramientas de torneado de ruedas y sus soluciones
Incluso con las mejores herramientas, surgen problemas. He aquí cómo resolverlos.
Canto reforzado (BUE) en llantas de aluminio
BUE ocurre cuando el aluminio se funde en la punta de la herramienta. La razón suele ser la baja velocidad de corte. Para solucionarlo, debe aumentar la velocidad por encima de 400 m/min. Además, utilice una herramienta con una superficie superior muy afilada y pulida.
Inserción de astillas en cortes interrumpidos
Si su plaquita se astilla, es probable que sea demasiado frágil. Debería cambiar a una más dura. Además, intente reducir la velocidad de corte en un 20% o 30% cuando la herramienta pase por los orificios de los tornillos. Esto reduce la fuerza del impacto.
Mal acabado superficial de las caras cortadas con diamante
Si el acabado parece mate, es probable que el filo del PCD esté desgastado. Puede que no veas el desgaste con tus ojos, así que utiliza un microscopio. Si la herramienta está bien, compruebe que la máquina no esté descentrada. Incluso una desviación de 0,005 mm en el husillo puede arruinar el acabado.
Desgaste rápido de herramientas en aluminio con alto contenido de silicio
Si su insertos de carburo se desgastan después de sólo 30 ó 50 discos, el material es demasiado abrasivo. Es probable que esté cortando una aleación con alto contenido en silicio. La única solución es cambiar a PCD. Verá cómo la vida útil de la herramienta pasa de 50 muelas a más de 2.000.
Chirrido al girar la rueda
El parloteo suena como un grito agudo. Ocurre cuando la barra de aburrimiento es demasiado larga. La regla es mantener la barra lo más corta posible. Si la vibración no cesa, compruebe si el portaherramientas está suelto. Un portaherramientas suelto siempre provocará vibraciones.
¿Cómo reducir el coste por rueda?
Los beneficios vienen de la eficiencia. Así es como se ahorra dinero.
Optimizar la velocidad de corte y el avance
Puede trabajar con PCD a velocidades muy altas, entre 800 y 1.500 m/min. Para el metal duro no recubierto sobre aluminio, manténgase entre 300 y 500 m/min. Si encuentra la velocidad adecuada, puede duplicar la vida útil de su herramienta. Esto significa que con el tiempo comprará menos plaquitas.
Estrategia de refrigeración para el giro de ruedas
El aluminio suele cortarse mejor con aire o muy poco aceite. La razón es que demasiado refrigerante puede hacer que el aluminio se pegue más a la herramienta. Para el acero, debe utilizar una mezcla del 10% de refrigerante para mantener la pieza fría y lubricada.
Reacondicionamiento de herramientas PCD
No tire las herramientas de PCD desafiladas. Puede enviarlas a afilar. Esto sólo cuesta entre el 30% y el 40% del precio de una herramienta nueva. Puede hacerlo 3 ó 5 veces antes de que se acabe la herramienta. Esto hace que el PCD sea muy asequible.
Cuándo indexar o sustituir
Mire el lateral de la herramienta. Si ve una banda lisa desgastada, es hora de girar la plaquita a una nueva esquina. Pero si la parte superior de la herramienta tiene un cráter profundo, su velocidad es demasiado alta. Por lo tanto, debe arreglar la velocidad antes de colocar una nueva herramienta.
Conclusión
La elección de las herramientas de torneado CNC adecuadas requiere adaptar la calidad al material y la geometría a la forma de la pieza. Debe dar prioridad a la rigidez y al control de virutas. Siguiendo estos pasos, producirá mejores muelas en menos tiempo y reducirá sus costes totales de herramientas.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la mejor herramienta de corte para mecanizar llantas de aleación de aluminio?
Recomiendo el carburo sin recubrimiento para el desbaste y el PCD para el acabado. El PCD mantiene la superficie muy lisa y dura mucho más que cualquier otro material en aluminio.
¿Puedo utilizar las mismas plaquitas de metal duro para muelas de aluminio y de fundición?
No, no se puede. El aluminio necesita un borde muy afilado y positivo. El hierro fundido necesita un filo romo y negativo con un revestimiento grueso. Si los mezcla, obtendrá herramientas de mala calidad y rotas.
¿Por qué se me astillan las plaquitas al girar ruedas con agujeros para tornillos?
Los orificios de los pernos provocan un fuerte impacto cada vez que la herramienta pasa por ellos. Debe utilizar un grado de carburo más duro y un radio de esquina mayor para soportar estos impactos.
¿Cuántas ruedas puede mecanizar una plaquita PCD antes de necesitar reparación?
En aluminio estándar, puede esperar entre 3.000 y 5.000 ruedas. En aluminio con alto contenido en silicona, puede que se acerque a las 2.000 ruedas. Aun así, es mucho mejor que el carburo.
¿Qué forma de plaquita es la mejor para tornear el diámetro exterior y la cara de una rueda en una sola configuración?
La CNMG es la mejor opción para la mayor parte del trabajo. Si tiene esquinas muy cerradas, puede que necesite cambiar a una DNMG para esas zonas concretas.
