Mecanizado de acero para herramientas endurecido con herramientas de corte de PCBN
El acero para herramientas normalmente se desbasta en estado blando y luego se endurece, por lo que la mayor parte del material se elimina antes de que el acero alcance su dureza de trabajo. Hay ocasiones en las que aún hay que cortar material endurecido, y el nitruro de boro cúbico policristalino, conocido como PCBN, es el material de herramienta que lo hace. Esta página presenta las condiciones publicadas para acero para herramientas endurecido, de trabajo en frío, de trabajo en caliente y rápido, tanto en una calidad de acabado como en una calidad de desbaste de PCBN.
Cuando se mecaniza acero para herramientas endurecido
El desbaste de aceros para herramientas endurecidos de 45 a 65 HRC no es un uso común del PCBN porque el acero normalmente se desbasta en estado blando. Resulta conveniente cuando hay que reacondicionar un componente, cuando hay que corregir un error o cuando se eliminan roscas desgastadas de los rodillos de laminación de roscas. El remecanizado de rodillos en las industrias del acero y del papel es otro ejemplo. El trabajo de acabado, más exigente, es más frecuente y abarca las correcciones de dimensión y acabado superficial que tradicionalmente se hacían por rectificado.
Las calidades de acabado de PCBN tienen un contenido de CBN menor que las calidades de desbaste, con parte del CBN sustituido por un cerámico. La tenacidad ligeramente reducida no es una desventaja en un corte de acabado ligero, y estas calidades ofrecen una alternativa real al rectificado en aceros para herramientas, aceros para rodamientos y aceros para matrices después del endurecimiento. Una calidad de acabado tiene de tres a cinco veces la resistencia al desgaste de una calidad de desbaste en ese servicio, medida en acero de trabajo en frío D3 a 60 HRC, acero rápido M2 a 62 HRC y acero para matrices de trabajo en caliente a 50 HRC.
Condiciones de acabado con una calidad de bajo contenido de CBN
La tabla siguiente presenta las condiciones iniciales para una calidad de acabado de bajo contenido de CBN. Las velocidades de corte para el acabado son más altas que para el desbaste, y la profundidad de corte se mantiene ligera. El valor para el acero para herramientas endurecido se sitúa en 100 a 200 m/min (330 a 650 sfm) independientemente de si el acero es de trabajo en frío, de trabajo en caliente o rápido, y la profundidad de corte es lo que cambia con la dureza.
| Material | Dureza | Velocidad | Avance | Profundidad de corte | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| m/min | sfm | mm/rev | in./rev | mm | en. | ||
| Aceros para trabajo en frío | 58-60 HRC | 100-200 | 330-650 | 0.1 | 0.004 | 0.3 | 0.012 |
| Aceros de alta velocidad | 60-65 HRC | 100-200 | 330-650 | 0.1 | 0.004 | 0.2 | 0.008 |
| Aceros para matrices de trabajo en caliente | 47-50 HRC | 100-200 | 330-650 | 0.1 | 0.004 | 0.3 | 0.012 |
| Aceros para rodamientos | 55-60 HRC | 100-200 | 330-650 | 0.1 | 0.004 | 0.3 | 0.012 |
| Aceros cementados | 55 HRC | 100-200 | 330-650 | 0.1 | 0.004 | 0.2 | 0.008 |
| Aleaciones de recargue duro | 35 HRC | 200-250 | 650-820 | 0.1 | 0.004 | 0.3 | 0.012 |
| Fundiciones de hierro gris | 200-220 HB | 500-800 | 1650-2600 | 0.1 | 0.004 | 0.3 | 0.012 |
| Hierros sinterizados | 200-220 HB | 300-600 | 980-2000 | 0.1 | 0.004 | 0.2 | 0.008 |
Condiciones de mecanizado recomendadas para los ensayos iniciales con una calidad de acabado de herramienta de corte de PCBN (DBC50), reproducidas de la Tabla 5 de Ultrahard Tool Materials, en ASM Handbook, Volumen 16, Machining. Las tres primeras filas son los aceros para herramientas. Las velocidades de corte para una calidad de acabado son más altas que para una calidad de desbaste. La fuente imprime 0.12 in. para la profundidad de corte del acero para matrices de trabajo en caliente, lo que es una errata del valor métrico que aparece al lado.
Condiciones de desbaste con una calidad de alto contenido de CBN
El desbaste de materiales ferrosos duros requiere un alto contenido de CBN, y siempre que sea posible deben usarse insertos redondos con chaflán debido a su mayor resistencia geométrica. Vale la pena retener dos límites. Las herramientas de alto contenido de CBN no son adecuadas cuando la profundidad de corte cae por debajo de 0.5 mm (0.020 in.), y los cortes interrumpidos no son posibles en acero rápido a 62 HRC. La tabla abarca el torneado y el fresado, y la columna de avance de fresado es un avance por diente.
| Material | Dureza | Velocidad | Profundidad de corte | Avance | Comentario | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| m/min | sfm | mm | en. | mm/rev | in./rev | |||
| Torneado | ||||||||
| Ni-HARD | 58 HRC | 50 | 165 | 2.5 | 0.100 | 0.35 | 0.014 | Preferibles insertos redondos con chaflán |
| Fundición blanca o enfriada | 55 HRC | 60-100 | 200-330 | 2.0 | 0.080 | 0.4 | 0.016 | Se usan insertos redondos con chaflán |
| acero de alta velocidad | 62 HRC | 60-120 | 200-390 | 2.0 | 0.080 | 0.2 | 0.008 | Cortes interrumpidos no posibles |
| Acero para herramientas de trabajo en frío | 60 HRC | 80 | 260 | 2.0 | 0.080 | 0.25 | 0.010 | . . . |
| Hierros al níquel y al cromo | 58 HRC | 55 | 180 | 2.0 | 0.080 | 0.3 | 0.012 | . . . |
| Fundición de hierro gris | 220 HB | 600-800 | 2000-2620 | 0.1-2.0 | 0.004-0.080 | 0.1-0.4 | 0.004-0.016 | Es esencial una alta velocidad de corte y una microestructura correcta de la pieza |
| Hierro sinterizado | 200 HB | 300 | 980 | 0.5 | 0.020 | 0.1 | 0.004 | . . . |
| Aleaciones de recargue duro a base de cobalto | 35 HRC | 200-250 | 650-820 | 1.0 | 0.040 | 0.25 | 0.010 | El avance y la velocidad no deben ser demasiado bajos. No todas las aleaciones pueden mecanizarse con éxito. |
| Molienda | ||||||||
| Meehanite | 55 HRC | 300 | 980 | 0.5 | 0.020 | 0.5 | 0.020 | Insertos redondos con chaflán (desbaste) utilizados |
| Ni-HARD | 58 HRC | 200 | 650 | 1.0 | 0.040 | 0.25 | 0.010 | Insertos redondos con chaflán (desbaste) utilizados |
| Acero para herramientas de trabajo en frío | 60 HRC | 180 | 590 | 1.0 | 0.040 | 0.2 | 0.008 | . . . |
| Aleaciones de recargue duro base níquel | 35 HRC | 220 | 720 | 0.5 | 0.020 | 0.3 | 0.012 | . . . |
Parámetros de mecanizado típicos para una calidad de desbaste de herramienta de corte de PCBN (Amborite), reproducidos de la Tabla 6 de Ultrahard Tool Materials, en ASM Handbook, Volumen 16, Machining. La columna de avance de fresado es un avance por diente, en mm/diente y in./diente según lo impreso en la fuente, y no un avance por revolución.
Para un acero para herramientas endurecido, las cifras de desbaste corresponden a una calidad de trabajo en frío de 60 HRC a 80 m/min (260 sfm) en torneado y 180 m/min (590 sfm) en fresado, y a una calidad de alta velocidad de 62 HRC a 60 a 120 m/min (200 a 390 sfm). Las velocidades de corte para aceros para herramientas endurecidos generalmente caen en el rango de 50 a 100 m/min (165 a 330 sfm), y con insertos redondos son posibles una profundidad de corte de hasta 3 mm (0.120 in.) y un avance de hasta 0.3 mm/rev (0.012 in./rev) en acero para herramientas de 60 HRC. La misma calidad de trabajo en frío de 60 HRC funciona con una profundidad de corte de 2.0 mm (0.080 in.) y un avance de 0.25 mm/rev (0.010 in./rev) en la tabla anterior.
Una calidad de desbaste con alto contenido de CBN trabaja lentamente a propósito. En fundición martensítica dura, la fuente registra una vida útil de la herramienta de 30 a 60 minutos desde 55 hasta 40 m/min (180 a 130 sfm), mientras que el carburo cementado da una vida similar solo desde 10 a 20 m/min (33 a 65 sfm) y decae por encima de eso a medida que la punta de la herramienta se ablanda. El acero para herramientas se comporta más como las fundiciones que como la fundición gris en este punto, y los aumentos en la velocidad de corte reducen la vida útil de la herramienta en lugar de extenderla.
Fresado de acero para herramientas endurecido
La tenacidad a la fractura de los insertos de PCBN macizos es lo suficientemente alta para el fresado de desbaste de fundiciones endurecidas y algunos aceros endurecidos, y es la razón por la que existen las cifras de fresado en la tabla de desbaste. En un ensayo de fresado con volante sobre acero para herramientas de trabajo en frío D3 a 58 HRC, con una herramienta de radio de punta de 0.8 mm (0.03 in.) en un cabezal de corte de 200 mm (8 in.), la velocidad de avance se incrementó en 0.1 mm por diente (0.004 in./diente) en cada pasada hasta que el filo de corte se fracturó. El avance hasta la falla para un inserto de PCBN macizo resultó más del doble que para los materiales de herramienta de corte cerámicos convencionales.
Refrigerante
El refrigerante no se requiere generalmente para el mecanizado de desbaste con PCBN, y no se recomienda para el fresado, donde el choque térmico en el filo es el riesgo. Una operación de acabado puede realizarse en seco, pero se recomienda refrigerante a chorro y mejora ligeramente la vida útil de la herramienta.
Mecanizado duro con PCBN de acero para herramientas, PDF imprimible
Las condiciones de acabado y desbaste para herramientas de corte de PCBN en acero para herramientas endurecido, con los datos de desgaste que las respaldan, en un PDF con nuestros datos de contacto.
Grados y existencias
La calidad de trabajo en frío que con mayor frecuencia llega a un taller de matrices en estado endurecido es D2, y sus propias cifras de torneado, fresado y taladrado están en la guía de mecanizado del acero para herramientas D2. La contraparte de temple al aire y la forma en que se mecaniza antes y después del endurecimiento están en la guía de mecanizado y fabricación del acero para herramientas A2.
La calidad de trabajo en caliente en la tabla de acabado se cubre en la página de maquinabilidad del acero para herramientas H13, que establece por separado los casos recocido y endurecido. Donde el corte endurecido debe realizarse con una broca en lugar de una herramienta de torneado, las condiciones están en la página de taladrado de acero para herramientas endurecido.
Antes de todo esto, el acero debe endurecerse, y los ciclos se recopilan en la página de rangos de temperatura de tratamiento térmico del acero para herramientas. La superficie que deja un corte duro se define en la tabla de rugosidad superficial, y el daño que puede yacer debajo de ella se trata en la página de capa blanca de acero para herramientas por EDM.
Mecanizado duro con PCBN de acero para herramientas, PDF imprimible
Las condiciones de acabado y desbaste para herramientas de corte de PCBN en acero para herramientas endurecido, con los datos de desgaste que las respaldan, en un PDF con nuestros datos de contacto.
Antes de usar estos valores
Esta página es un resumen de referencia de la práctica publicada y no es una especificación de Aobo Steel. Las condiciones se reproducen de las tablas de origen, y la calidad de PCBN, la geometría del inserto, la rigidez de la máquina y la condición de la pieza de trabajo las modificarán todas. Los parámetros finales se prueban en el trabajo.
Fuente: ASM Handbook, Volumen 16, Machining, ASM International, 1989.