Piezas de acero mecanizadas mediante CNC: reducir el desgaste y la rotura de las herramientas

Por qué ocurren el desgaste y la rotura de las herramientas en el mecanizado CNC de piezas de acero

En un programa de mejora de seis meses en un proveedor de equipos pesados que mecaniza carcasas de acero 4140:

• El consumo de plaquitas disminuyó 38%

• Las alarmas de rotura de herramientas disminuyeron 44%

• El tiempo de ciclo mejoró 9%

Las causas fundamentales antes de la optimización eran:

• Exceso de calor en el filo de corte

• Recubrimiento inadecuado para aceros aleados

• Cortes interrumpidos procedentes de piezas forjadas

• Sobresaliente excesivo de la herramienta

• Dureza inconsistente de la materia prima

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Patrones comunes de desgaste de herramientas en el mecanizado de acero

Reconocer el tipo de desgaste es la forma más rápida de elegir la solución adecuada:

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Cómo reducir el desgaste de la herramienta en el mecanizado CNC de piezas de acero

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Ajustar la velocidad de corte al grado de acero

Diferentes aceros exigen diferentes velocidades de corte:

Resultado en la planta:
Reducir la velocidad de corte (Vc) de 195 → 165 m/min en acero 4140 aumentó la vida útil de la plaquita en 35%.

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Seleccione el recubrimiento y el sustrato adecuados

• AlTiN / TiAlN → Altas temperaturas, secas o con lubricación mínima (MQL)

• TiCN multicapa → Cortes interrumpidos

• Carburo de micrograno resistente → Configuraciones propensas a vibraciones

Evite las herramientas con recubrimiento DLC exclusivo para aluminio: fallan rápidamente en acero.

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Mejorar la evacuación de virutas

Un control deficiente de las virutas acelera el desgaste.

Soluciones comprobadas:

• Refrigerante a alta presión (50–80 bar)

• Geometrías rompevirutas

• Aumente el avance un 6–10 % para espesar las virutas

• Fresillas y fresas con refrigeración interna

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Cómo prevenir la rotura de herramientas en el mecanizado CNC de acero

La rotura suele deberse a sobrecarga o vibración , no al desgaste gradual.

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Acortar y reforzar los conjuntos de herramientas

• Mantener la salida (stick-out) por debajo de 4 veces el diámetro de la herramienta

• Utilizar portaherramientas hidráulicos o de ajuste por contracción

• Cambiar a barras de mandrinado amortiguadas para agujeros interiores profundos

Mejora medida: la excentricidad disminuyó de 6 µm a 2 µm.

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Reducir la penetración radial

El fresado de alta eficiencia estabiliza las cargas:

• sobrepaso del 10–20 %

• Cortes axiales profundos

• Recorridos de herramienta trocoidales

Esto redujo los picos de fuerza de corte en 40%en piezas forjadas.

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Supervisar la carga y configurar alarmas

Utilizar sensores de carga del husillo o de vibración para:

• Detener las máquinas antes de la rotura

• Activar actualizaciones de compensación

• Identificar zonas de velocidad inestables

Una planta redujo los fallos catastróficos en 52%después de activar las alarmas basadas en la carga.

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Estrategia de refrigerante para una mayor vida útil de la herramienta

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Plan de acción paso a paso para reducir los costes de herramientas

Antes de la producción:

• ✅ Verificar el grado de acero y su dureza

• ✅ Elegir el recubrimiento y el sustrato

• ✅ Planificar trayectorias de desbaste con mecanizado de alta eficiencia (HEM)

• ✅ Diseñar un sistema de sujeción rígido

Durante las pruebas:

• ✅ Registrar la vida útil de la herramienta por borde

• ✅ Medir la vibración y la carga

• ✅ Ajustar las velocidades de forma sistemática

En la Producción:

• ✅ Reemplazar las herramientas de forma proactiva

• ✅ Utilizar herramientas equivalentes

• ✅ Seguimiento del costo de las herramientas por pieza

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Preguntas frecuentes: Desgaste de herramientas en el mecanizado CNC de piezas de acero

¿Con qué frecuencia deben reemplazarse las herramientas?

Para aceros de carbono medio, es típico fabricar entre 250 y 500 piezas por borde cuando los parámetros están optimizados.

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¿Ralentizar siempre prolonga la vida útil de la herramienta?

No necesariamente: el rozamiento provoca acumulación de calor. Un espesor adecuado de viruta es más importante que un bajo régimen de giro (RPM).

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¿Puede el acero más duro reducir la rotura?

A veces: el material previamente endurecido se mecaniza de forma más constante que el material recocido, que se endurece por deformación durante el mecanizado.