Tipos de herramientas de máquina CNC: una guía rápida para conocerlas todas

Las máquinas CNC pueden realizar diversos procedimientos de mecanizado gracias a las diferentes herramientas de mecanizado CNC disponibles. Estas distintas herramientas CNC tienen diversas propiedades que las hacen adecuadas para diferentes operaciones, al tiempo que reducen la necesidad de intervención manual por parte de los operarios de máquina. Esto elimina el viejo problema de que los operarios se cansen y arruinen el proceso.

Las herramientas de mecanizado CNC se dividen en varios tipos, incluidas las herramientas de torneado, corte (fresado), taladrado y rectificado. Entre ellas, las herramientas de corte CNC son las más utilizadas.

Este artículo describirá los distintos tipos de herramientas de máquina CNC y las funciones de cada una de ellas. Si desea saber más sobre estas herramientas de mecanizado, esta es la guía rápida para usted.

Herramientas de torneado CNC

El torneado es uno de los procedimientos de mecanizado más antiguos, que se remonta al imperio egipcio. Las herramientas de torneado CNC trabajan con un torno (máquina de torneado) que hace girar la pieza a altas revoluciones por minuto mientras la herramienta de torneado da a la pieza la forma programada. La forma de la pieza depende del tipo de procedimiento de torneado y de la herramienta de torneado utilizada. Ejemplos de diversas herramientas de torneado son:

Herramientas de mandrinado

Las herramientas de mandrinado trabajan con el torno para agrandar orificios rectos o cónicos que ya han sido taladrados o fundidos en la pieza.

Herramientas de chaflanado

Los mecanizadores utilizan herramientas de chaflanado para diversas aplicaciones, como el desbarbado, la eliminación de bordes afilados en las piezas y el biselado.

Herramienta de moleteado

Las herramientas de moleteado son herramientas de torneado CNC que sirven para producir diversos patrones (diagonal, recto o de rombo) en la superficie de las piezas. Estos patrones proporcionan un mejor agarre de la pieza terminada.

Herramienta de tronzado

Las herramientas de tronzado tienen un filo en forma de cuchilla que funciona cortando material de la pieza. Los mecanizadores también la utilizan para separar la pieza terminada del resto de la pieza de trabajo.

Herramientas de corte CNC (herramientas de fresado CNC)

Las herramientas de corte CNC son uno de los conjuntos de herramientas más utilizados en la industria CNC. Aunque se denominan herramientas de corte, no existe un procedimiento llamado corte en CNC. En su lugar, tenemos el procedimiento de fresado. Por eso las herramientas de corte CNC también se conocen como fresas CNC/cortadores CNC.

En cuanto al procedimiento, el fresado es otro procedimiento popular para el que se utilizan comúnmente las herramientas de mecanizado. Aunque es muy importante en el ámbito del mecanizado, alcanza la precisión que tiene el procedimiento de torneado gracias a la gran variedad de herramientas CNC utilizadas en el fresado. Las fresas CNC se utilizan con una fresadora CNC (o máquina fresadora). La fresadora utiliza cortadores CNC para retirar material de diferentes puntos de una pieza fija con un movimiento circular.

Ejemplos de herramientas de corte son:

Fresas de mango (end mills)

Si está familiarizado con el fresado CNC, seguramente habrá oído hablar de las fresas de mango. Son bastante similares a las brocas, pero más versátiles. Ayudan a cortar orificios en los materiales incluso sin un punto pretaladrado. También hay varios tipos de fresas de mango que difieren en el número de filos y el tipo de punta que tienen.

Clasificándolas por su punta, hay tres tipos: fresas de punta redondeada (bull nose), de punta esférica (ball nose) y de punta plana. En cuanto a su número de filos, el mínimo que puede tener cualquier fresa de mango es 8.

Fresas planas (slab mills)

Las fresas planas son herramientas de corte CNC utilizadas para fresar superficies planas. Son las más adecuadas para operaciones de gran esfuerzo. Para utilizar las fresas planas, debe colocar la superficie de la pieza paralela a la mesa de la fresadora CNC.

Fresas frontales (face mills)

Las fresas frontales son cortadores CNC con caras planas y filos de corte reemplazables fabricados con carburo. Como estos filos de corte están en el lateral, las fresas frontales solo pueden cortar piezas en dirección horizontal. La función de las fresas frontales es crear secciones planas en las piezas. Una ventaja de utilizar fresas frontales es la posibilidad de reemplazar sus filos de corte. Esta propiedad proporciona a la herramienta un mayor tiempo de funcionamiento.

Fresas voladoras (fly cutters)

Las fresas voladoras son cortadores CNC que constan de un cuerpo de herramienta y plaquitas de corte. Su función es realizar cortes poco profundos o amplios en las piezas. Pueden tener una o dos plaquitas de corte. La ventaja de utilizar fresas voladoras con dos plaquitas de corte es que pueden cubrir una sección mayor de la pieza. Podría utilizarlas para funciones similares a las de las fresas frontales; sin embargo, son menos costosas.

Fresas huecas (hollow mills)

Las fresas huecas son cortadores CNC con forma de tubo y parecen fresas de mango invertidas. Se utilizan comúnmente para crear radios de forma y puntas completas en las piezas.

Además de estos tipos de herramientas de corte, existen aún muchos tipos, entre los que se incluyen:

• Escariadores
• Fresas de disco y de tres cortes
• Fresas para roscar
• Fresas de engranaje de evolvente

Herramientas de taladrado

También conocidas como brocas, los mecanizadores utilizan las herramientas de taladrado para crear orificios en las piezas. Trabajan con brocas helicoidales o fresadoras CNC y realizan estos orificios mediante sus canales (flutes) y puntas de corte cónicas. Ejemplos de herramientas de taladrado son:

Brocas de centrado

Los mecanizadores utilizan las brocas de centrado para hacer orificios precisos en la pieza antes de usar otras brocas para agrandar el orificio.

Brocas eyectoras

Las brocas eyectoras se utilizan después de las brocas de centrado para crear orificios más grandes y profundos en la pieza.

Brocas helicoidales

Los mecanizadores utilizan las brocas helicoidales para hacer orificios que no requieren especificaciones importantes.

A veces, los mecanizadores clasifican las herramientas de taladrado como una subsección de las herramientas de corte.

Herramientas de rectificado

Las herramientas de rectificado trabajan en conjunto con muelas abrasivas. Se utilizan para alisar la superficie de una pieza y normalmente tienen un alto nivel de precisión. La única herramienta de rectificado identificada es la muela abrasiva.

Diferentes tipos de materiales utilizados en la fabricación de herramientas de máquina CNC

La materia prima de las herramientas de máquina CNC determina el procedimiento de mecanizado, como el avance y la velocidad de corte, que puede utilizar. Una regla general es que la materia prima de sus herramientas de máquina CNC debe ser más dura que el material de la pieza. De lo contrario, la herramienta será en gran medida ineficaz para el procedimiento. A continuación se enumeran algunos ejemplos comunes de materiales utilizados en la fabricación de herramientas de mecanizado:

Acero al carbono

Al contener una mezcla de silicio, carbono y manganeso, el acero al carbono es la herramienta más económica utilizada en la fabricación de herramientas de máquina CNC. Sin embargo, con su bajo precio viene una desventaja importante. El material tiene baja durabilidad.

Por lo tanto, las herramientas de máquina de acero al carbono no pueden funcionar en operaciones de gran esfuerzo. Debido a su bajo punto de fusión (200°C), no puede soportar el elevado calor generado en operaciones de gran esfuerzo; por ello empieza a fundirse. Los mecanizadores lo utilizan para cortar materiales ligeros como la espuma o el plástico.

Acero rápido (high-speed steel)

Al contener metales más duraderos como el tungsteno, el molibdeno y el cromo, el acero rápido es un material más duradero para fabricar herramientas de máquina CNC. Con un punto de fusión de 600°C, los materiales fabricados con acero rápido son adecuados para operaciones de gran esfuerzo y pueden soportar altos niveles de calor.

Carburos cementados

Los carburos cementados se componen de carburos y metales como el titanio. Debido a sus componentes, pueden soportar incluso temperaturas más altas que el acero rápido. Sin embargo, el material no es tan duradero como el acero rápido. Esto significa que su duración de uso podría verse acortada por grietas o astillas en la superficie de la herramienta. Por lo tanto, su uso se limita principalmente a la fabricación de herramientas utilizadas para el acabado.

Cerámicas de corte

Este es el material más duro de esta lista. Resistentes a la corrosión y al calor, las herramientas de mecanizado fabricadas con este material pueden cortar las piezas más duras. Sin embargo, son similares a los carburos cementados en cuanto a la vida útil de la herramienta. A pesar de su dureza, los fabricantes rara vez las utilizan para fabricar herramientas de máquina CNC, ya que son susceptibles a grietas y astillas.

¿Qué recubrimientos comunes se utilizan en las herramientas de mecanizado CNC?

Otro factor que contribuye a las propiedades de las herramientas de máquina CNC es el recubrimiento utilizado. Estos recubrimientos pueden mejorar la vida útil y la dureza de la herramienta y ayudarla a soportar temperaturas más altas. Ejemplos de recubrimientos comunes de herramientas son:

Nitruro de titanio

Este es uno de los recubrimientos más antiguos y comunes utilizados para aumentar la dureza de las herramientas de corte. Además de la dureza, también mejora otras propiedades como la estabilidad térmica y la resistencia al desgaste de las herramientas. También tiene una resistencia moderada a la oxidación.

Sin embargo, los fabricantes desarrollaron variaciones de este recubrimiento con mejores propiedades. Por ello, su uso no está tan extendido como antes.

Nitruro de cromo

Los fabricantes crearon los recubrimientos de nitruro de cromo para funcionar donde el nitruro de titanio no podía. El recubrimiento aumenta la dureza de las herramientas de máquina y las hace resistentes a la corrosión. También aumenta su resistencia térmica y las hace adecuadas para herramientas de aplicaciones de alto calor.

Nitruro de aluminio y titanio (AlTiN) / nitruro de titanio de super larga duración

Este recubrimiento no debe confundirse con el recubrimiento de nitruro de titanio y aluminio (TiAlN). Ambos difieren en su contenido de aluminio. El TiAlN contiene un 40% de aluminio, mientras que el AlTiN contiene alrededor del 65% de aluminio. Este recubrimiento aumenta la resistencia de las herramientas de máquina CNC al calor.

Carbonitruro de titanio

Esta es otra variación del recubrimiento de nitruro de titanio, que contiene carbono. Debido a la temperatura de funcionamiento relativamente baja de este recubrimiento, no puede funcionar en entornos de alta temperatura. Mejora propiedades como la dureza y la lubricación superficial de las herramientas de corte CNC.

Factores a considerar al seleccionar herramientas de máquina CNC

Asegurarse de tener la herramienta adecuada es vital para el éxito de cualquier procedimiento de mecanizado. Para garantizar que tiene la herramienta correcta, debe considerar las diversas propiedades necesarias para completar con éxito las piezas mecanizadas con la mejor rugosidad superficial. A continuación se enumeran los diversos factores a considerar al elegir herramientas de mecanizado:

El material del que está hecha la pieza

El material sobre el que pretende trabajar es vital para su elección de herramienta. Como se mencionó anteriormente, la herramienta utilizada en un procedimiento de mecanizado debe ser más dura que la pieza. Después de determinar la dureza de la pieza, puede determinar fácilmente los materiales que pueden funcionar para el procedimiento de mecanizado.

La materia prima de la herramienta

Las propiedades de la herramienta también son vitales para elegir la herramienta adecuada. Por ejemplo, si necesita una herramienta que tenga una larga vida útil y pueda soportar altas temperaturas, las herramientas de acero rápido son la mejor opción. Sin embargo, las cerámicas de corte son la mejor opción si desea una herramienta que pueda cortar materiales extraduros como el hierro fundido.

Número de filos (flutes)

El número de filos de la herramienta es importante ya que determinan el avance de la herramienta de máquina. Cuanto mayor sea el número de filos, mayor será la velocidad a la que el cortador se mueve contra la pieza. Sin embargo, demasiados filos también podrían provocar que los trozos de pieza cortados queden atascados entre los filos. Por lo tanto, obtener el número óptimo de filos para un procedimiento de mecanizado es vital.

El tipo de operación de mecanizado en consideración

Existen diversas herramientas de mecanizado CNC especificadas para diversos procedimientos de mecanizado. Por lo tanto, el tipo de procedimiento de mecanizado le proporciona una lista reducida de herramientas con las que puede trabajar. Sin embargo, en algunos casos, las herramientas de un procedimiento de mecanizado concreto pueden servir para otras aplicaciones.

El recubrimiento de la herramienta

El recubrimiento de la herramienta de máquina también es vital ya que afecta a las propiedades de la herramienta. Por ejemplo, un recubrimiento de nitruro de titanio aumenta el costo de producir una herramienta y su dureza. Por lo tanto, si necesita una herramienta con un precio económico, una herramienta con nitruro de titanio queda descartada.

No hay mecanizado sin herramientas de máquina CNC

Las herramientas de máquina CNC son indispensables en los procedimientos de mecanizado. Sin embargo, debe conseguir la adecuada para asegurarse de que el procedimiento de mecanizado transcurra sin contratiempos. En lugar de romperse la cabeza con la herramienta correcta, puede subcontratar sus operaciones de mecanizado a expertos.

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Preguntas frecuentes

¿Existe alguna herramienta que sirva para todos los procedimientos de mecanizado?

Si bien algunas herramientas pueden servir para más de un procedimiento, ninguna herramienta por sí sola funciona en todos los tipos de procedimientos. Es aconsejable utilizar únicamente herramientas especificadas para un procedimiento de mecanizado para lograr los mejores resultados.

¿Qué tipo de material es mejor para fabricar herramientas CNC?

El mejor material para una herramienta de máquina CNC dependerá del procedimiento de mecanizado con el que trabajará la herramienta. Sin embargo, el acero rápido ofrece lo mejor de ambos mundos en términos de precio y dureza.

¿Es necesario el recubrimiento para las herramientas CNC?

El recubrimiento ayuda a mejorar las propiedades de las herramientas de mecanizado. Por ello son importantes para muchas herramientas. Sin embargo, no son necesarios. Puede utilizar estas herramientas sin recubrimiento. El único problema con la mayoría de las herramientas sin recubrimiento es que podrían no durar tanto como las herramientas recubiertas.