Deterioro de la herramienta en torneado duro e influencia en el acabado superficial y la precisión geométrica de la pieza

Resumen

El torneado duro es el proceso de corte consistente en tornear piezas de elevada dureza (e.g. desde 45HRC hasta cerca de 70HRC o incluso más en algunos casos). Se trata de un proceso capaz de sustituir o simplificar las operaciones de rectificado de componentes tales como ejes, rodamientos, engranajes¿ que tras el mecanizado en estado blando se someten a un tratamiento térmico para alcanzar la dureza adecuada y cuyas zonas sujetas a tolerancias precisan posteriormente del rectificado para obtener el grado de calidad requerido. La idea de sustituir o simplificar el rectificado mediante la introducción del torneado duro suscita un gran interés en la industria por los beneficios que soluciones con este enfoque pueden ofrecer en términos de productividad, flexibilidad y coste. Desde el punto de vista medioambiental, el torneado duro resulta también más atractivo que el rectificado puesto que al realizarse en seco desaparecen los problemas relacionados con la eliminación de la taladrina y se consigue reciclar una mayor cantidad de viruta. Está demostrado que ciertas calidades de pieza que actualmente se logran mediante el rectificado son alcanzables mediante una operación de torneado duro. No obstante, la implantación del torneado duro en la industria es aún escasa. Esto es debido a la fuerte dependencia de la calidad de la pieza del estado de la herramienta, que hace más complicado mantener el proceso dentro de condiciones bajo las cuales la calidad de pieza deseada queda garantizada. En esta tesis se han analizado las características del deterioro de la herramienta en el torneado duro del acero F-5211 y cómo dicho deterioro afecta al acabado superficial y a la precisión geométrica de la pieza. Así, en primer lugar, se han identificado los fenómenos de desgaste, fractura y deformación causantes del deterioro. Posteriormente, se ha constatado que los perfiles de rugosidad que se generan son resultado de la réplica de una porción del filo sobre la superficie de la pieza. Según se ha podido ver, los mecanismos de desgaste y deformación que afectan a esta porción de filo dan lugar a una evolución de los perfiles de rugosidad con la vida de herramienta en la que se combinan una componente determinística y una aleatoria. Además, una caracterización completa del perfil de rugosidad debe contemplar su amplitud, su forma y la eventual presencia de más de un pico macroscópico (anchura superior al 20% de la longitud de avance aproximadamente) por avance. Finalmente, se ha comprobado que el calor generado en la zona de corte induce un error en el perfil de pieza mecanizado que aumenta con el desgaste de labio. Este error queda reflejado en la evolución de la fuerza generada durante el corte.