Espesor de viruta medio: optimización de plaquitas

El espesor de viruta medio es un valor teórico utilizado para estimar la carga sobre el filo de corte durante una operación de fresado. A diferencia del avance por diente, que es un parámetro de entrada, el hm refleja la realidad física del proceso: cómo el material se separa del bloque base.

Cuando una fresa entra en contacto con la pieza, el espesor de la viruta no es constante. Si el espesor es demasiado bajo, la herramienta "roza" el material en lugar de cortarlo, lo que genera un aumento de la fricción y un calor excesivo que degrada el recubrimiento de la plaquita. Por el contrario, un espesor excesivo somete al filo a fuerzas de corte que pueden superar su resistencia estructural, provocando astillamientos o roturas catastróficas. Según datos técnicos de fabricantes líderes, mantener un hm adecuado es esencial para maximizar la vida útil de la herramienta y asegurar la calidad superficial exigida en sectores como la automoción o la aeronáutica.

Para calcular el espesor de viruta medio, debemos considerar la relación entre el avance por diente (fz), el diámetro de la herramienta (Dc) y la anchura de corte radial (ae). La fórmula simplificada para el fresado periférico es la siguiente:

$$hm = fz \cdot \sqrt{\frac{ae}{Dc}}$$

Donde:

• hm: Espesor de viruta medio (mm).
• fz: Avance por diente (mm/diente).
• ae: Anchura de corte radial (mm).
• Dc: Diámetro de corte de la herramienta (mm).

Factores que influyen en el cálculo

1. Ángulo de posición (Kr): En herramientas de 90°, el fz es casi igual al espesor máximo de viruta (hex). Al reducir el ángulo de posición (por ejemplo, a 45° o 10°), el espesor de la viruta disminuye, lo que permite incrementar el avance por diente para mantener el mismo hm.
2. Inmersión radial: Cuando la relación ae/Dc es inferior a 0,1, el efecto de "adelgazamiento de la viruta" (chip thinning) es muy pronunciado, obligando a corregir el avance para no perder productividad.

En el mecanizado industrial, empresas especializadas como Izadi Mecanizados aplican estos cálculos para optimizar procesos de desbaste y acabado. Un caso real común es el fresado de cavidades profundas. Si un operario utiliza una fresa de 20 mm de diámetro con una inmersión radial (ae) de 2 mm, la relación ae/Dc es 0,1. Aplicando la fórmula, el espesor de viruta será significativamente menor al avance programado. Ignorar este ajuste resultaría en un mecanizado ineficiente y un desgaste prematuro de la plaquita.

Recomendaciones para evitar fallos

• Ajuste del avance: Si el hm calculado es inferior al recomendado por el fabricante de la herramienta para un material específico (por ejemplo, acero ISO P), aumenta el fz para compensar.
• Control de la salida: La salida del filo es la fase más crítica. Asegúrate de que la trayectoria de la herramienta minimice el impacto al abandonar el material, evitando que la viruta se doble y fracture el filo.
• Uso de normas: Consulta siempre las especificaciones bajo la norma ISO 13399^[1], que estandariza la información de las herramientas de corte para asegurar la compatibilidad de datos entre sistemas CAD/CAM.

El sector del mecanizado en España se clasifica principalmente bajo el código CNAE 2553 (Mecanizado de metales). Las empresas deben cumplir con estándares de calidad como la ISO 9001 para garantizar la trazabilidad y la mejora continua. Aunque no existen leyes ambientales específicas que dicten el espesor de viruta, la optimización de este parámetro contribuye a la sostenibilidad al reducir el consumo energético y el desperdicio de herramientas de metal duro, alineándose con los objetivos de eficiencia de la Ley 7/2022^[2] de residuos y suelos contaminados.

• ISO 13399: Definición de parámetros de herramientas de corte^[1]
• UNE-EN 1090: Ejecución de estructuras de acero y aluminio^[3]
• Sandvik Coromant: Guía de fórmulas y fundamentos del fresado^[4]
• CNAE 2553: Clasificación Nacional de Actividades Económicas^[5]