Montar un torno CNC y me pregunto si realmente ¿Necesita inundar la zona de corte con refrigerante? Es engorroso, añade costes y plantea problemas medioambientales. Sin embargo, usted se preocupa por la vida útil de la herramienta y el acabado de la pieza sin él.

Muchas operaciones de torneado CNC pueden realizarse sin refrigerante. Esto es posible gracias a herramientas de corte y recubrimientos avanzados, algunos de los cuales incluso funcionan mejor en caliente. Utilizar menos refrigerante también reduce costes, es mejor para el medio ambiente y las máquinas y herramientas modernas suelen estar diseñadas para estas condiciones.

De hecho, me enteré de que los costes de los fluidos de corte pueden suponer alrededor de 16% de los costes totales de fabricación, mientras que las herramientas en sí sólo pueden suponer 3-4%. Es una gran diferencia. Además, la eliminación del refrigerante usado es un engorro y puede ser perjudicial para el medio ambiente e incluso para la salud de los trabajadores. A menudo, las propias virutas se llevan gran parte del calor, a veces hasta 80%. En el caso de algunos materiales, como el hierro fundido, que no genera mucho calor, o cuando se utilizan determinados recubrimientos avanzados para herramientas que prefieren temperaturas más altas, puede que no sea necesario utilizar refrigerante, o incluso puede ser perjudicial. Por lo tanto, el impulso para el corte en seco, o al menos menos refrigerante, tiene mucho sentido. Pero esto no significa que el refrigerante esté obsoleto.

¿En qué condiciones específicas de torneado o materiales es absolutamente esencial el refrigerante en un torno CNC?

¿Cree que puede desconectar el refrigerante para cada trabajo? No tan rápido. Algunos materiales son muy resistentes y generan mucho calor. Ignorarlo puede estropear las herramientas, las piezas e incluso la máquina.

El refrigerante es absolutamente esencial cuando se mecanizan materiales muy duros o tenaces como el acero inoxidable o las aleaciones de titanio, durante cortes profundos largos y continuos, para acabados de alta precisión, con metales no ferrosos pegajosos como el aluminio, o al tornear ejes esbeltos donde el control de la viruta es crítico.

Aunque nuestro objetivo es mecanizar en seco siempre que sea posible, a veces el refrigerante es una parte innegociable del proceso. Basándome en mi experiencia y en sus ideas, estas son las situaciones en las que ni se me ocurriría tornear sin refrigerante:

• Mecanizado de materiales de alta dureza o difíciles de mecanizar:
  • Piense en aceros inoxidables, aleaciones de titanio, superaleaciones con base de níquel o aceros endurecidos (como en el torneado en duro con plaquitas de CBN, donde refrigerante¹ puede provocar un choque térmico y agrietar la plaquita). Estos materiales generan un calor extremo durante el corte. El refrigerante es vital para evitar que la herramienta se queme y la pieza se deforme. En el caso de materiales que se endurecen con el trabajo, como el acero inoxidable, el refrigerante también ayuda a reducir el efecto de endurecimiento manteniendo la zona de corte más fría.
• Cortes continuos de larga duración o desbastes profundos:
  • Cuando se trabaja con mucho material durante mucho tiempo, el calor se acumula sin cesar. El refrigerante ayuda a evacuar este calor, evitando que la herramienta se sobrecaliente y se desgaste prematuramente. También ayuda a eliminar las virutas de los cortes profundos.
• Acabado con altos requisitos de precisión dimensional:
  • Si su objetivo es conseguir tolerancias estrechas, por ejemplo IT6 o más finas para asientos de cojinetes o superficies de sellado, la estabilidad térmica es clave. El refrigerante ayuda a mantener una temperatura constante, minimizando la expansión térmica que podría alterar las dimensiones y evitando otros cambios metalúrgicos no deseados en la pieza.
• Prevención de la adherencia de virutas de herramientas con metales no ferrosos:
  • Materiales como el aluminio, el cobre y algunos aceros bajos en carbono pueden volverse muy "gomosos". Tienden a pegarse a la herramienta de corte, formando un borde acumulado (BUE). Esto arruina el acabado superficial y puede romper la herramienta. El refrigerante proporciona una lubricación que reduce significativamente esta adherencia.
• Ayuda a la evacuación de virutas en el torneado de ejes delgados o piezas de paredes finas:
  • Las virutas largas y fibrosas de los ejes delgados pueden enrollarse alrededor de la pieza de trabajo o la herramienta, causando daños. El refrigerante, especialmente con una buena presión, puede ayudar a romper estas virutas y eliminarlas.

He aquí un resumen rápido:

Condición	Por qué es esencial el refrigerante	Ejemplos
Alta dureza/Materiales difíciles2	Generación de calor extremo, endurecimiento por deformación	Acero inoxidable, titanio, algunos aceros templados
Cortes largos continuos/profundos	Acumulación de calor, evacuación de virutas	Desbaste de piezas grandes, ranurado profundo
Acabado de alta precisión3	Estabilidad térmica para precisión dimensional	Ajustes de rodamientos, superficies de sellado (por ejemplo, IT6 tol.)
Metales no ferrosos/pegajosos4	Evitar la adherencia de virutas (BUE)	Aluminio, cobre, algunos aceros bajos en carbono
Ejes delgados/Piezas de pared delgada	Control y eliminación de virutas	Mecanizado de barras largas y finas
Escenarios específicos (por ejemplo, fresado de moldes)	Evitar el choque térmico por cortes intermitentes	Cortes discontinuos donde el refrigerante golpea una plaquita caliente

Saber cuándo utilizar refrigerante es tan importante para el éxito como saber cuándo se puede prescindir de él.

¿Cómo influyen las velocidades de corte, los avances y la profundidad de corte en la decisión de utilizar o no refrigerante en el torneado CNC?

Tienes la herramienta y el material, pero ¿qué pasa con la agresividad del corte? Empujar la máquina con más fuerza parece que siempre exigiría refrigerante. Pero la relación tiene más matices, sobre todo con las herramientas modernas.

Las velocidades de corte, los avances y las profundidades de corte más elevadas suelen generar más calor. Aunque el refrigerante puede controlarlo, a velocidades muy elevadas, la inundación de refrigerante puede provocar un enfriamiento brusco en determinadas herramientas. El tipo de herramienta y el material determinan en última instancia la mejor estrategia.

Las "velocidades y avances" que elija, junto con la profundidad de corte, influyen directamente en la generación de calor. He aquí cómo influyen en la decisión sobre el refrigerante:

• Velocidad de corte⁵: Es la velocidad a la que la superficie de la pieza pasa por la herramienta. Es un factor determinante de la temperatura de corte. En general, a medida que aumenta la velocidad, aumenta la temperatura. Para muchas herramientas, como las revestidas con CVD que he utilizado en acero (que funcionan a 120-250 m/min), algún tipo de refrigerante puede ayudar a optimizar el rendimiento y prolongar la vida útil. Sin embargo, a velocidades de corte muy altas, especialmente con ciertas herramientas de metal duro, el refrigerante tradicional puede provocar un "enfriamiento de choque". Este calentamiento y enfriamiento rápidos pueden provocar microfisuras y reducir la vida útil de la herramienta. En tales casos, un chorro de aire, quizá con una ligera neblina, podría ser mejor.
• Velocidad de alimentación⁶: Es la distancia que avanza la herramienta por revolución. Un mayor avance elimina el material más rápidamente, pero también aumenta las fuerzas de corte y puede generar más calor, lo que puede provocar un mayor desgaste de la herramienta o una superficie más rugosa. El refrigerante ayuda en este caso reduciendo la fricción y bajando la temperatura, lo que puede reducir el desgaste de la herramienta y ayudar a mantener la precisión. Para algunos materiales como el hierro fundido, que produce virutas en polvo manejables y menos calor, los avances más altos todavía pueden estar bien sin refrigerante de inundación.
• Profundidad de corte⁷: Es la profundidad a la que la herramienta penetra en el material. Una mayor profundidad de corte elimina más material por pasada, mejorando la eficacia, pero también concentra más calor y fuerza en la herramienta. Para cortes pesados, el refrigerante suele ser beneficioso para disipar este calor, proteger la herramienta y mejorar la calidad general. Por el contrario, es posible que los cortes de acabado muy poco profundos no generen suficiente calor como para necesitar refrigerante, especialmente con la herramienta adecuada.

Es un acto de equilibrio entre la productividad, la vida útil de la herramienta, las propiedades del material y las capacidades específicas de sus herramientas de corte.

¿Se comportan mejor determinados tipos de materiales de herramientas de corte para tornos CNC en aplicaciones de torneado en seco?

Si quiere reducir o eliminar el refrigerante, la elección de la plaquita de la herramienta de corte es fundamental. No todos los materiales son iguales cuando se trata de soportar el calor y la tensión del corte en seco. Así que, ¿cuáles debería tener en cuenta?

Sí, los materiales modernos de las herramientas de corte, como las calidades específicas de carburo cementado, y especialmente las herramientas con recubrimientos avanzados (por ejemplo, TiAlN, PVD, recubrimientos CVD), están diseñados para soportar las altas temperaturas y las condiciones abrasivas del torneado en seco mucho mejor que los materiales antiguos.

La evolución de los materiales de las herramientas ha cambiado las reglas del juego del mecanizado en seco. Esto es lo que he aprendido:

• Herramientas de carburo cementado⁸: Son caballos de batalla. Su gran dureza y buena resistencia al desgaste los hacen muy adecuados para muchas aplicaciones de torneado en seco, especialmente en materiales como la fundición que no generan excesivo calor. Soportan temperaturas más elevadas que el acero rápido.
• Herramientas recubiertas⁹: Aquí es donde realmente brilla el torneado en seco. La aplicación de recubrimientos finos y superduros, como el nitruro de titanio (TiN), el nitruro de titanio y aluminio (AlTiN) u otras capas avanzadas de PVD y CVD, mejora drásticamente el rendimiento. Estos recubrimientos actúan como barrera térmica, reducen la fricción y aumentan significativamente la resistencia al desgaste. Algunos revestimientos, como el TiAlN, se "activan" con temperaturas más altas y pueden funcionar mejor en condiciones secas o casi secas. En estos casos, el refrigerante puede ser contraproducente, ya que reduce demasiado la temperatura e impide que el revestimiento alcance su estado óptimo de funcionamiento, pudiendo incluso provocar un choque térmico.
• Herramientas de acero de alta velocidad (HSS): El HSS tiene buena tenacidad y es menos caro, pero su resistencia al calor es menor que la del metal duro. Puede utilizarse para torneado en seco en algunas aplicaciones de baja velocidad o en materiales más blandos, pero generalmente no durará tanto como los carburos recubiertos en cortes en seco exigentes.
• Materiales especializados (CBN/PCD): Para trabajos muy específicos, como el torneado en duro (mecanizado de aceros templados), Nitruro de boro cúbico (CBN)¹⁰ son excelentes para el corte en seco porque se adaptan bien a altas temperaturas. Como ya se ha mencionado, el refrigerante puede provocar un choque térmico en el CBN en estas aplicaciones.

La principal característica del torneado en seco es la ausencia de refrigerante, lo que reduce los costes y el impacto medioambiental. Sin embargo, las temperaturas de corte más elevadas pueden acelerar el desgaste de la herramienta si no se elige el material adecuado y se optimizan cuidadosamente los parámetros de corte.

¿Existen alternativas eficaces al refrigerante por inundación tradicional para operaciones de torno CNC?

Por lo tanto, desea reducir la suciedad y el coste del refrigerante, pero el corte en seco no siempre es factible u óptimo para su trabajo específico. ¿Tiene que elegir entre inundación total o nada? Afortunadamente, no. Existen algunas soluciones intermedias inteligentes.

Sí, la lubricación por cantidades mínimas (MQL), los sistemas de nebulización e incluso los simples chorros de aire son alternativas eficaces. Reducen drásticamente el consumo de fluidos sin dejar de ofrecer ventajas cruciales de lubricación, refrigeración y eliminación de virutas en función del sistema.

He visto que estos sistemas son cada vez más populares, y por buenas razones:

• Lubricación de cantidad mínima (MQL): Esta técnica pulveriza una cantidad minúscula y muy precisa de aceite lubricante, a menudo mezclado con aire comprimido, directamente sobre la zona de corte.
  • Reduce drásticamente el consumo de lubricante (mililitros por hora, no galones), lo que reduce los costes de compra y eliminación.
  • A menudo utiliza aceites biodegradables, lo que minimiza el impacto medioambiental y mejora la salud del operario.
  • La lubricación específica mejora las características de desgaste entre la herramienta, la pieza de trabajo y las virutas, ayudando a reducir la fuerza de corte, la temperatura de corte y el desgaste de la herramienta. Mis conocimientos demuestran que esto ayuda a prolongar la vida útil de la herramienta.
• Inyección neumática / Sistemas de nebulización¹¹: Consiste en pulverizar gas comprimido (como aire) mezclado con una cantidad muy pequeña de aceite (una niebla) sobre la zona de mecanizado.
  • Reduce las salpicaduras y la contaminación ambiental asociada a la inundación de refrigerante. Es mucho más limpio para el operario y el aire del taller.
  • Reduce los costes de equipamiento y energía, ya que no necesita grandes bombas ni depósitos de refrigerante.
  • El aire ayuda a eliminar las virutas y las minúsculas gotas de aceite proporcionan cierta lubricación.
• Ráfaga de aire: Un simple chorro de aire comprimido puede ser sorprendentemente eficaz.
  • Es excelente para eliminar virutas y proporciona cierta refrigeración convectiva.
  • No contiene aceite, por lo que no hay lubricación, pero es perfecto para materiales que se cortan bien en seco (como el hierro fundido) o cuando cualquier contaminación por fluidos es indeseable (como algunos plásticos, donde también evita el choque térmico).
• Refrigerante de alta presión¹²: Aunque sigue utilizando fluidos, se trata de un enfoque selectivo.
  • El suministro de refrigerante a presiones muy altas (por ejemplo, más de 1000 psi) directamente en el corte puede ser extremadamente eficaz para romper y lavar las virutas, especialmente en agujeros profundos o materiales duros. Esto requiere bombas y herramientas especializadas.

Estos métodos "casi secos" o selectivos ofrecen un gran equilibrio, reduciendo significativamente el uso de refrigerante sin dejar de proporcionar los beneficios necesarios para muchas aplicaciones.

Conclusión

Aunque el refrigerante por inmersión sigue siendo esencial para determinados materiales duros y operaciones exigentes en tornos CNC, muchas tareas de torneado pueden realizarse ahora eficazmente sin él, o con una lubricación mínima y específica, gracias a las herramientas avanzadas y a un enfoque más inteligente del mecanizado.

---