Intercambiable o sólido: ¿Cuál concepto de diseño para herramienta de corte rotativa es mejor? Como en muchos temas de tecnología, pareciera que no hay una respuesta absoluta a esta pregunta. Sin embargo, sí existe la respuesta definitiva cuando se consideran las ventajas y desventajas de ambos conceptos según las condiciones específicas.
La herramienta ensamblada que utiliza insertos intercambiables, un concepto común en la industria desde la década de 1960, requiere capacidades de corte de solo uno de sus componentes: el inserto. El cuerpo del cortador actúa como soporte para insertos de forma específica, producidos de diferentes materiales de herramientas difíciles de maquinar (Como diferentes grados de carburo cementado, nitruro de boro cúbico (CBN), cermet, etc.), mientras que los cuerpos en sí se fabrican principalmente de acero.
Los insertos pueden diferir según su superficie de conformación de viruta, para generar la geometría de corte necesaria. La sujeción del inserto al cuerpo de la herramienta ofrece una herramienta de corte óptima, que presenta la geometría y el material adecuados para maquinar la pieza de trabajo. El inserto posee varios filos de corte. Cuando un filo de corte se desgasta, simplemente se reemplaza rotando o invirtiendo el inserto. El principio de los insertos intercambiables asegura la utilización rentable del material de la herramienta. El inserto se fabrica con tecnología de metalurgia en polvo para producir la forma única de las superficies conformadoras de viruta y un filo de corte excepcionalmente fuerte, capaz de soportar grandes cargas. Obtener estas formas a través de otros métodos tecnológicos resulta extremadamente difícil o imposible. Al mismo tiempo, una herramienta intercambiable tiene desventajas definidas. En primer lugar, la precisión es menor en comparación con un cortador sólido. En segundo lugar, el diámetro de la herramienta no puede ser relativamente pequeño (Es decir, menos a 8-10 mm o 315-.375 in). Reducir el diámetro hace necesario disminuir el tamaño de todos los componentes del ensamble, incluido el inserto y sus elementos de sujeción (un tornillo, generalmente), que tienen una barrera dimensional natural. Además, el filo de corte del inserto es fuerte, pero no tan vivo como el de una herramienta sólida. Para maquinar materiales blandos, como cobre, titanio comercialmente puro o aluminio, que requieren filos vivos, es necesario realizar un rectificado adicional del filo de corte.
La principal ventaja de una herramienta sólida pulida es su alta precisión: en promedio, un grado de calidad más alto que el de un cortador intercambiable. Una herramienta sólida no se puede intercambiar, pero es adecuada para la rectificación. Al igual que un cortador intercambiable, la herramienta sólida también tiene limitaciones dimensionales, relacionadas con el costo de la herramienta. A diferencia del concepto "intercambiable", la herramienta sólida no puede tener un diámetro o longitud total muy grandes. Por lo general, el diámetro de la herramienta sólida no puede exceder los 25 mm o 1,000 pulgadas. Este tipo de herramienta exige una cantidad significativamente mayor de material de herramienta y también su fabricación mediante el rectificado lleva más tiempo. Estas limitaciones hacen que el costo de esta herramienta sea sustancialmente mayor. A diferencia de la herramienta intercambiable, los filos de corte de la herramienta sólida son más vivos, pero menos fuerte.
Las dimensiones de la superficie a maquinar pueden determinar qué concepto se debe aplicar a una operación. Por ejemplo, para barrenar una perforación de 3 mm (.12 in) de diámetro, se utilizará una broca enteriza. Además de este aspecto dimensional, los siguientes principios caracterizan la correcta selección de la herramienta. Una herramienta intercambiable es la solución preferida para cortes pesados (generalmente desbaste o semi desbaste), caracterizados por su fuerza de corte y consumo de energía significativos. Si una operación presenta cortes ligeros y exige alta precisión y acabado superficial, se requiere una herramienta sólida.
Los últimos años han visto un cambio drástico en este concepto lógico y tradicional. La búsqueda de nuevas soluciones para mejorar la productividad, junto con los avances en la ingeniería de máquinas-herramienta, ha generado estrategias de corte eficientes y máquinas adecuadas para éstos. Muchas máquinas modernas tiene menos potencia pero son capaces de velocidades mucho más altas, cuentan con unidades de control numérico avanzadas para maquinado de alta velocidad, y utilizan herramienta de diámetro pequeño que se mueve por una trayectoria óptima para una carga constante de herramientas. Este paso, junto con el progreso en las tecnologías de rectificado y recubrimiento, ha representado un resurgimiento en el uso de herramientas sólidas, al abrir nuevas opciones de maquinado/desbaste. Los avances en los materiales de herramienta han incrementado el nivel de dureza de las piezas de trabajo. Hoy día, por ejemplo, los cortadores verticales de carburo sólido, utilizados con la técnica de fresado de alta velocidad, tienen la capacidad de cortar con éxito el acero templado de hasta HRC 65.
Los fabricantes de herramientas reconocen las ventajas de combinar conceptos sólidos e intercambiables en un solo diseño para el maquinado de los más recientes desarrollos. Las populares familias de herramientas MULTI-MASTER y CHAMDRILL de ISCAR son representativas de esta beneficiosa combinación. Ambas línea de productos cuentan con herramientas con cabezas de corte intercambiables, fabricadas de carburo sólido. En la gama de herramientas MULTI-MASTER, presentada en 2001, se puede sujetar una cabeza de corte en diferentes cuerpos, y un cuerpo puede utilizar diferentes cabezas. Este principio de "sólido intercambiable" hace posibles más de 40,000 configuraciones de herramientas. Entonces, ¿Cuál concepto es mejor? La industria requiere ambos tipos de herramientas de corte, dependiendo de los procesos tecnológicos. La relación de herramientas intercambiables a herramientas sólidas y “sólido intercambiable” en el mercado actual se estima en 1:1, lo que indica cómo está progresando el desarrollo de las herramientas de corte de ambos tipos. Pero los avances tecnológicos y las mejoras en los procesos harán que los requerimientos de la herramienta, ya sean sólidas o intercambiables, sean cada vez más exigentes.
