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Una guía de herramientas de torno CNC y avances en la fabricación de moldes

Explore las herramientas de torno CNC y los avances en la fabricación de moldes, destacando su precisión, tipos, materiales y las soluciones personalizadas de HiTop Industrial en esta guía completa.
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Bienvenido al mundo de vanguardia de las herramientas de torno CNC, donde la precisión se une a la innovación en el arte de fabricación de moldes. Imagine una era en la que los diseños complejos no sean sólo fantasías sino realidades, elaborados con precisión y eficiencia impecables. Este es el dominio de Herramientas de torno CNC (control numérico por computadora) – el corazón de la ingeniería de fabricación moderna.

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Este blog destaca las herramientas de torno CNC utilizadas en fabricación de moldes, mecanizado y aplicaciones de ingeniería de fabricación. El artículo destaca la importancia de las máquinas de torno CNC y sus herramientas avanzadas. Estas herramientas, fundamentales para dar forma a los materiales en diseños complejos e intrincados, marcan la intersección de la artesanía tradicional y la tecnología moderna.

Máquinas de torno CNC: descripción general

Las máquinas de torno CNC funcionan girando una pieza de trabajo contra una herramienta de corte, tallando materiales con precisión para formar las formas y tamaños deseados. La singularidad de estas máquinas reside en su control numérico por computadora (CNC), que permite operaciones exactas y automatizadas.

Este sistema de control computarizado permite el mecanizado de diseños complejos e intrincados con la precisión y consistencia requeridas, lo que hace que los tornos CNC sean indispensables en industrias que exigen alta precisión, como la fabricación aeroespacial, automotriz y de dispositivos médicos. La automatización mejora la precisión y aumenta significativamente la eficiencia y la productividad, reduciendo la necesidad de intervención manual y minimizando así la probabilidad de errores.

Tipos de máquinas de torno CNC:

Cada tipo de torno aporta capacidades únicas al proceso de fabricación, satisfaciendo diferentes necesidades en términos de precisión, volumen y complejidad.

  • Tornos CNC: 

El tipo tecnológicamente más avanzado, los tornos CNC, están totalmente automatizados y ofrecen una precisión y eficiencia incomparables. Son integrales en sectores de alta precisión, ya que son perfectos para formas y diseños complejos y dependen de la programación informática para sus operaciones.

  • Tornos de velocidad: 

Estos tornos se caracterizan por su sencillez y rapidez. Utilizados principalmente para tareas ligeras, se encuentran comúnmente en carpintería, donde se requieren operaciones más simples. Su diseño se centra en el manejo rápido y eficiente de tareas relativamente simples.

  • Tornos de torreta: 

Tornos de torreta sobresalir en entornos de producción de alto volumen. Están diseñados para cambios rápidos de herramientas, lo que reduce significativamente el tiempo de inactividad entre operaciones. Esta característica los hace particularmente efectivos para producir piezas con diseños complejos en grandes cantidades.

  • Tornos de motor: 

Conocidas por su versatilidad, son máquinas de uso general adecuadas para una amplia gama de aplicaciones. Se adaptan a tareas de mecanizado precisas y de alta resistencia, lo que los hace populares en diversos entornos de fabricación.

Partes principales de una máquina de torno CNC:

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La herramienta se sujeta al poste/torreta de herramientas mientras el trabajo gira sostenido por el mandril. El corte se realiza cuando la herramienta de corte se introduce en el trabajo. La torreta de herramientas facilita la gestión de varias herramientas necesarias para producir una forma intrincada.

Clasificación de herramientas de torno CNC:

Las herramientas de torno CNC se pueden clasificar según varios criterios, incluidos material, forma, función y presencia de herramientas especializadas. Esta clasificación ayuda a comprender la gama de herramientas disponibles y sus aplicaciones específicas en los procesos de mecanizado.

  • Clasificación de Herramientas por Materiales:

Cada grado de herramienta de corte tiene cualidades distintas apropiadas para aplicaciones de mecanizado particulares. El material a mecanizar, la operación de mecanizado, el acabado superficial necesario y la precisión dimensional contribuyen a la elección del material y su calidad.

  1. Acero de alta velocidad (HSS): Las herramientas HSS, conocidas por su dureza y resistencia al calor, son aleaciones a base de hierro con tungsteno y molibdeno como elementos de aleación. Cuando se alean con vanadio, cromo y cobalto, las herramientas HSS proporcionan características de corte óptimas para diversos materiales. Por lo general, se utilizan para operaciones de torneado, roscado y tronzado de uso general. Si bien son menos costosos, son menos duraderos que algunos materiales más duros.

Grado M: Este grado es conocido por su alto contenido de tungsteno. La herramienta HSS de grado M ofrece una excelente dureza y resistencia al calor. Normalmente se utiliza para operaciones de corte de alta resistencia.

Grado T: Este grado tiene un mayor porcentaje de cobalto, lo que mejora su dureza y capacidad para mantener un borde afilado a temperaturas más altas. Es muy adecuado para operaciones de corte de alta velocidad.

  1. Carburo: Las herramientas de carburo están hechas de un compuesto de partículas de carburo y un aglutinante. Son extremadamente duros y resistentes al desgaste, adecuados para operaciones de alta velocidad en materiales duros. A veces, el cortador tiene una punta de carburo, lo que fortalece la herramienta y mejora el proceso de corte. Las herramientas de carburo destacan por mantener el filo y la precisión, lo que las hace ideales para operaciones de acabado y mecanizado de materiales duros.

C1 a C4: Este grado varía en composición, siendo C1 el más duro y C4 el más duro. Los grados C1 y C2 son ideales para operaciones de desbaste y materiales no ferrosos, mientras que C3 y C4 combinan mejor para operaciones de acabado y corte de materiales más duros.

Carburos recubiertos: Esta herramienta tiene recubrimientos de materiales como nitruro de titanio u óxido de aluminio, que mejoran la vida útil y el rendimiento de la herramienta, especialmente en aplicaciones de alta velocidad.

  1. Cerámica: Las herramientas cerámicas se utilizan para el mecanizado a alta velocidad de materiales endurecidos. Tienen una excelente resistencia al calor, lo que les permite mantener la dureza a temperaturas más altas que el HSS o el carburo. Estas características hacen innecesario bajar la temperatura en los filos de estas herramientas, lo que les permite utilizarse para fresar metales a altas velocidades de corte y en entornos de mecanizado en seco.
  • Cerámicas a base de alúmina (óxido de aluminio, Al2O3): Estas son las herramientas de corte de cerámica más comunes. Se utilizan principalmente para mecanizar aleaciones a base de hierro a altas velocidades. Cerámica a base de alúmina Tienen buena resistencia al desgaste y son relativamente económicos en comparación con otras cerámicas.
  • Cerámicas a base de nitruro de silicio (Si3N4): Estas cerámicas destacan en aplicaciones de alta temperatura y son particularmente efectivas en el mecanizado de hierro fundido y materiales endurecidos. Ofrecen una excelente tenacidad y resistencia al choque térmico, lo que los hace adecuados para cortes interrumpidos.
  • Cerámica reforzada con bigotes: Estas herramientas incorporan bigotes de carburo de silicio en una matriz de alúmina, lo que mejora su dureza y resistencia. Se utilizan para fabricar materiales resistentes como aleaciones de alta resistencia y equilibrar la resistencia al desgaste y la tenacidad.
  • Cerámica Mixta combinan alúmina y otros materiales como carburo de titanio (TiC) o nitruro de titanio (TiN). Ofrecen tenacidad y resistencia al calor mejoradas en comparación con las cerámicas de alúmina pura y son adecuadas para mecanizar una amplia gama de materiales a velocidades de corte más altas.
  • Cerámica Sialon (oxinitruro de aluminio y silicio): Las cerámicas Sialon son una variante del nitruro de silicio y proporcionan una excelente estabilidad térmica. Son eficaces en aplicaciones de mecanizado de alta velocidad, especialmente para el mecanizado de superaleaciones a base de níquel.
  1. Diamante: Lo más difícil de todo es que estas herramientas se utilizan para mecanizado de ultraprecisión. Son ideales para mecanizar metales no ferrosos, compuestos y otros materiales abrasivos. Su excepcional dureza y resistencia al desgaste permiten excelentes acabados superficiales y precisión dimensional.
  • Diamante policristalino (PCD): Considerando su dureza y resistencia al desgaste, esta calidad es ideal para mecanizar materiales no ferrosos y abrasivos. Las herramientas PCD tienen un alto nivel de conductividad térmica, lo que las hace apropiadas para aplicaciones de alta velocidad.
  • Diamante de cristal único: Conocidos por ofrecer un acabado superficial de alta calidad, estos se utilizan a menudo en aplicaciones de mecanizado de ultraprecisión, particularmente en industrias que requieren altos grados de acabado superficial y precisión dimensional.
  1. Nitruro de boro cúbico (CBN): Las herramientas CBN ocupan el segundo lugar en dureza después de las herramientas de diamante y se utilizan para mecanizar metales ferrosos duros. Son fundamentales en aplicaciones donde se requieren acabados superficiales elevados.
  • CBN-A: Esta calidad es conocida por su tenacidad y generalmente se utiliza para desbaste y semiacabado de aceros endurecidos y otros materiales duros.
  • CBN-B: Esta herramienta de corte tiene una mayor resistencia al desgaste y normalmente se utiliza para operaciones de acabado. Es eficaz en el mecanizado de superaleaciones y metales ferrosos endurecidos.
  • Clasificación de herramientas por forma y función:
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Figura 3: Clasificación de herramientas por función/operación.

  1. Herramientas de torneado: Estas son las herramientas más utilizadas en un Torno CNC. Las herramientas de torneado están hechas para cortar la superficie externa de una pieza de trabajo. Están disponibles en diferentes formas para desbaste, acabado y perfilado. Las herramientas de desbaste eliminan grandes cantidades de material rápidamente, mientras que las herramientas de acabado logran un acabado superficial fino. Las herramientas de perfilado, por el contrario, se utilizan para dar forma a determinados contornos de la pieza de trabajo.
  2. Herramientas aburridas: Estas herramientas se utilizan para ampliar agujeros o mecanizar diámetros internos. Las herramientas de mandrinado son esenciales para operaciones en las que se requiere un corte interno de precisión, como crear orificios precisos o refinar el acabado superficial de un orificio existente. Estas herramientas están disponibles en diferentes tamaños y formas, lo que permite una amplia gama de operaciones de mandrinado mientras mecanizar una matriz de moldeo o fabricar una pieza de ingeniería.
  3. Herramientas de revestimiento: Estas herramientas son la mejor manera de producir una superficie plana al final de la pieza de trabajo. El refrentado de herramientas cortadas perpendicularmente al eje de rotación de la pieza de trabajo es esencial para operaciones donde se requiere una superficie final lisa. Su forma les permite manejar varias profundidades y tipos de cortes, desde acabados ligeros hasta desbaste pesado.
  4. Herramientas de roscado: Se utilizan para cortar roscas interiores (roscado interno) o exteriores (roscado externo) de una pieza de trabajo. Estas herramientas tienen geometrías específicas para adaptarse al perfil de la rosca, por ejemplo, roscas métricas, UNC o ACME. Las herramientas de roscado requieren un control preciso para garantizar la exactitud del paso y la profundidad del hilo.
  5. Herramientas de tronzado y ranurado: Al mecanizar una pieza de ingeniería, las herramientas de separación se utilizan para cortar una parte de la pieza de trabajo, mientras que las herramientas de ranurado crean ranuras o huecos en las superficies externas o internas. Estas herramientas tienen bordes de corte estrechos y están diseñadas para cortar un ancho y una profundidad específicos, lo que las hace esenciales para operaciones precisas de ranurado y separación.
  6. Herramientas de biselado: Estos crean bordes biselados al final de una pieza de trabajo. Las herramientas de biselado son esenciales para eliminar bordes afilados, preparar superficies para soldar o crear acabados decorativos. Vienen en varios ángulos y tamaños para adaptarse a diferentes requisitos de biselado.
  7. Herramientas de perforación: Se utiliza para hacer agujeros en la pieza de trabajo. Estas herramientas pueden variar desde brocas helicoidales estándar hasta formas más especializadas como brocas de espada o brocas indexables. Las herramientas de perforación en los tornos CNC tienen una forma especial para producir agujeros precisos y profundos.
  • Herramientas especializadas:

Estas herramientas ofrecen capacidades de corte que los medios convencionales no pueden realizar. Las herramientas especializadas poseen formas para realizar un corte específico y brindan ventajas únicas.

  1. Herramientas de formulario: Las herramientas de forma diseñadas a medida son parte integral del mecanizado CNC para crear formas y perfiles complejos en una sola pasada. Son fundamentales cuando las herramientas estándar no pueden lograr la forma o el acabado deseado. Estas herramientas están rectificadas hasta obtener la forma exacta del perfil de la pieza, lo que las hace ideales para replicar diseños y geometrías intrincados.

Esta capacidad es crucial en industrias donde la precisión y la repetibilidad son primordiales, como la fabricación aeroespacial y automotriz. Las herramientas de forma reducen la necesidad de realizar múltiples cambios de herramientas, lo que aumenta la eficiencia y la coherencia en la producción.

  1. Herramientas de moleteado: Las herramientas de moleteado están especializadas en crear patrones texturizados en la superficie de una pieza de trabajo, comúnmente utilizadas para mejorar el agarre o agregar un acabado decorativo. Trabajan presionando un patrón en el material en lugar de cortarlo. Los patrones pueden variar desde líneas rectas hasta formas complejas de diamantes. 

Estas herramientas se utilizan ampliamente en aplicaciones donde se necesita una superficie antideslizante, como mangos de herramientas, perillas y equipos médicos. Knurling también añade un elemento estético a los productos terminados.

  1. Herramientas de torneado cónico: Estas herramientas están diseñadas exclusivamente para producir superficies de piezas de trabajo cónicas. Son indispensables para crear características como formas cónicas, esenciales en muchos componentes mecánicos como ejes, husillos y válvulas. Las herramientas de torneado cónico permiten un control preciso sobre el ángulo y la profundidad del corte, lo que permite al maquinista lograr el cono exacto requerido para la aplicación específica.
  2. Herramientas en vivo: Las herramientas activas se refieren a la capacidad de un torno CNC para realizar no solo torneado sino también operaciones adicionales como taladrado, fresado y roscado simultáneamente. Esta capacidad está habilitada por accesorios de herramientas motorizados que pueden actuar de forma independiente mientras se gira la pieza de trabajo. Las herramientas dinámicas aumentan drásticamente la versatilidad y eficiencia de un torno CNC, lo que permite completar piezas más complejas en menos configuraciones y reducir el tiempo de producción.
  3. Herramientas indexables: Estas herramientas se caracterizan por sus insertos de corte reemplazables. La principal ventaja de las herramientas indexables es su facilidad de mantenimiento y versatilidad. Cuando un inserto se desafila o daña, se puede reemplazar rápidamente sin necesidad de quitar o reacondicionar toda la herramienta. Esta característica reduce significativamente el tiempo de inactividad y mantiene una calidad de mecanizado constante.

Las herramientas indexables se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, desde desbaste hasta acabado de precisión. Están disponibles en varias geometrías y calidades para adaptarse a diferentes materiales y condiciones de corte.

Dato interesante:

Un hecho interesante sobre las herramientas de torno CNC es su creciente integración con la tecnología digital. Los tornos CNC modernos pueden equiparse con sensores y conectarse a sistemas de monitoreo digital, lo que permite la recopilación y el análisis de datos en tiempo real. Este avance mejora la precisión y la eficiencia y permite el mantenimiento predictivo, lo que reduce significativamente el tiempo de inactividad y aumenta la vida útil de las herramientas y de la propia máquina.

Cómo elegir una herramienta para un torno CNC:

Elegir la herramienta de corte adecuada para el mecanizado CNC es crucial para lograr un rendimiento, eficiencia y acabado superficial óptimos. Aquí hay una guía detallada sobre cómo seleccionar una herramienta de corte para aplicaciones CNC:

  1. Compatibilidad de materiales:
    • Material de la pieza de trabajo: Diferentes materiales requieren diferentes herramientas de corte. Por ejemplo, los materiales duros como el acero inoxidable pueden necesitar herramientas de carburo o CBN, mientras que los materiales más blandos como el aluminio pueden mecanizarse con herramientas HSS.
    • Material de la herramienta: Considere la dureza, tenacidad y resistencia térmica del material de la herramienta. El carburo es una opción común por su dureza y resistencia al desgaste, pero el HSS puede ser adecuado para aplicaciones menos exigentes.
  2. Geometría de la herramienta:
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Figura 4: Geometría de las herramientas.

  • Ángulo de ataque: Elija un ángulo de inclinación positivo para materiales más blandos y uno negativo para materiales más duros. Los ángulos de inclinación positivos son más agudos y requieren menos fuerza, pero los ángulos negativos son más fuertes y duraderos.
  • Ángulos de flanco y relieve: Asegúrese de que haya un espacio libre adecuado para evitar roces contra la pieza de trabajo. Este ángulo debe ser mayor para materiales más blandos y menor para materiales más duros.
  1. Parámetros de corte:
    • Velocidad cortante: Haga coincidir la capacidad de la herramienta con la velocidad de corte deseada. Las herramientas de carburo pueden manejar velocidades más altas que las HSS.
    • Tasa de alimentación: La velocidad de avance debe coincidir con el material y la geometría de la herramienta. Se puede utilizar una velocidad de avance más alta con herramientas más duras.
    • Profundidad del corte: Considere la fuerza de la herramienta y la potencia de la máquina. Los cortes más grandes requieren herramientas más fuertes y más potencia de la máquina.
  2. Recubrimientos de herramientas:
    • Las herramientas se pueden recubrir con materiales como TiN (nitruro de titanio) o Al.2oh3 (Óxido de aluminio) para aumentar la dureza y la resistencia al calor, lo que resulta beneficioso para prolongar la vida útil de la herramienta y el rendimiento en condiciones exigentes.
  3. Tipo y tamaño de herramienta:
    • Operación específica: Diferentes operaciones (como torneado, fresado y taladrado) requieren tipos específicos de herramientas. Asegúrese de que el tipo de herramienta se alinee con la operación.
    • Tamaño y estabilidad: El tamaño de la herramienta debe ser compatible con la máquina y el tamaño de la pieza de trabajo. Las herramientas más grandes ofrecen más estabilidad pero requieren más potencia.
  4. Radio de la punta de la herramienta:
    • Un radio de punta mayor puede mejorar el acabado de la superficie, pero puede requerir más fuerza de corte. Elija según el acabado requerido y la capacidad de la máquina.
  5. Eliminación de virutas:
    • Considere cómo la herramienta influirá en la formación y eliminación de virutas. La eliminación eficiente de virutas evita que las virutas se vuelvan a cortar y se acumule calor.
  6. Tolerancia y acabado superficial:
    • Tolerancias más estrictas y mejores acabados superficiales requieren herramientas más precisas y de mayor calidad.
  7. Capacidades de la máquina herramienta:
    • Asegúrese de que la herramienta sea compatible con la potencia, velocidad y rigidez de la máquina. Las herramientas de alto rendimiento requieren máquinas capaces de aprovechar todo su potencial.
  8. Costo y esperanza de vida:
    • Equilibre el costo de la herramienta con su vida esperada y el costo por pieza. Las herramientas más caras y con una vida útil más larga pueden resultar más rentables a largo plazo.
  9. Recomendaciones del fabricante:
    • Consulte las recomendaciones y hojas de datos del fabricante de la herramienta para materiales y aplicaciones específicos.

Avances tecnológicos en herramientas de corte de torno:

  • Herramientas personalizables – La integración de herramientas impresas en 3D ha permitido la producción de geometrías de herramientas personalizadas optimizadas para aplicaciones específicas. Esta personalización puede conducir a una mejor evacuación de virutas, una mejor gestión del calor y ángulos de corte personalizados.
  • Herramientas adoptivas – Se han desarrollado herramientas que pueden ajustarse a diferentes condiciones durante el mecanizado. Estas herramientas pueden ajustar automáticamente parámetros como la profundidad de corte y la velocidad en respuesta a las propiedades del material o los cambios en el desgaste de la herramienta.
  • Mejoras del software CNC – La mejora continua del software CNC permite un control más preciso sobre las trayectorias de las herramientas y los parámetros de mecanizado. Esto conduce a una mayor precisión y a la capacidad de crear geometrías complejas con una mínima intervención humana.
  • Combinando procesos – La llegada de herramientas híbridas que combinan procesos como torneado, fresado o taladrado en una sola operación mejora la eficiencia y reduce la necesidad de múltiples configuraciones.

Conclusión:

En esta exploración de las herramientas de torno CNC y la fabricación de moldes, hemos navegado a través de las complejidades de varias herramientas de torno CNC, profundizado en las complejidades de materiales y diseños de herramientas, y fue testigo de los notables avances en la tecnología del torno. Desde la precisión de las herramientas HSS hasta la durabilidad del carburo y la sofisticación de las operaciones controladas por computadora, estos avances subrayan un salto significativo en la eficiencia y calidad de la fabricación.

Hola superior industrial emerge como pionero en aprovechar estas innovaciones. Estamos dedicados a aprovechar todo el potencial de la tecnología de torno CNC para ofrecer precisión, eficiencia y soluciones personalizadas en fabricación de moldes. Nuestro compromiso con la excelencia nos posiciona como un socio confiable en una gran variedad de industrias, superando continuamente los límites de lo que es posible en la ingeniería de fabricación.

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El plazo de entrega varía según la complejidad y los requisitos del proyecto. Sin embargo, las técnicas modernas, como la creación rápida de prototipos, reducen significativamente el tiempo de respuesta. Contacto nuestro equipo técnico para obtener ayuda con su proyecto.

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Servicios posventa Por lo general, incluyen soporte de mantenimiento, suministro de repuestos y asistencia con cualquier consulta o problema operativo.

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Sí, HiTop Industrial ofrece servicios de creación rápida de prototipos, lo que permite un rápido desarrollo y prueba de diseños antes de la producción a gran escala.

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