1. ¿Qué es un chipbreaker?

En un sentido estricto, el término chipbreaker se refiere a la ranura o Geometry sobresaliente proporcionada en la cara de desprendimiento de una plaquitas para romper las virutas.

En el diseño real de la plaquitas, sin embargo, un chipbreaker se refiere al conjunto completo de especificaciones del filo de corte, que incluye no solo el romper la viruta, sino también el control de la resistencia al corte y la resistencia del filo de corte. Este artículo explica los Chipbreakers basándose en esta definición más amplia.

Elementos que componen un chipbreaker

• Anchura del rompevirutas — Anchura de la ranura que determina la distancia sobre la cual se enrollan las virutas
• Altura de la pared del rompevirutas — Altura de la pared que recibe y dobla la viruta
• Ángulo de desprendimiento — Ángulo que afecta a la dirección del flujo de la viruta y a la resistencia al corte
• Anchura del flanco (land) — Anchura del área plana inmediatamente detrás del filo de corte
• Ángulo de desprendimiento del flanco — Ángulo de inclinación de la superficie del flanco.
• Honeado (preparación del filo) — Ligero redondeo aplicado al filo de corte

Relación entre los factores de los parámetros y sus efectos

La siguiente tabla resume cómo afectan los cambios en cada elemento a tres factores: “rendimiento de rotura de viruta”, “resistencia al corte” y “resistencia del filo de corte”.

2. ¿Por qué son necesarios los Chipbreakers?

Problemas cuando no hay chipbreaker

• Virutas largas y continuas → virutas que se envuelven alrededor de la pieza o la herramienta
• Riesgo de superficies mecanizadas rayadas y parada de la máquina
• Preocupaciones por la seguridad del operario, ya que las virutas largas son afiladas y peligrosas
• Especialmente en máquinas automáticas y mecanizado continuo, una mala evacuación de la Viruta puede provocar directamente la parada del proceso

Ventajas de tener un chipbreaker

• Mejora de la eficiencia del mecanizado — Las virutas se rompen y evacuan correctamente
• Mayor vida útil de la herramienta — Evita cargas anormales causadas por el enredo de virutas
• Calidad de mecanizado estable — Reduce el contacto de la Viruta que puede perjudicar el acabado superficial

Más que Chip control: tres funciones

Un chipbreaker es responsable no solo del Chip control, sino también de controlar la resistencia al corte y garantizar la resistencia del filo de corte al mismo tiempo.

• Chip control — Rompe y evacua correctamente las virutas mediante el diseño de la anchura y la altura de la pared del rompevirutas
• Resistencia al corte — Reduce la resistencia mediante el diseño del ángulo de desprendimiento y la anchura del rompevirutas, contribuyendo al ahorro de energía y a la supresión de vibraciones
• Resistencia del filo de corte — Garantiza la resistencia del filo de corte mediante el diseño de la anchura del flanco, el ángulo de desprendimiento del flanco y el honeado, evitando fracturas y desgastes anormales

3. Cuando no usar chipbreaker es la mejor opción

Un chipbreaker no es “siempre necesario”, ni es cierto que “cuanto más fuerte trabaje, mejor”. Dependiendo del objetivo de mecanizado, el material de la pieza y las condiciones de corte, existen casos en los que no usar rompevirutas o usar uno con un efecto de rotura débil es más ventajoso.

■ Al seleccionar un flat top

Materiales de pieza cuyas virutas se rompen naturalmente cortas, como la fundición y el latón

Debido a que la función de rotura de viruta del rompevirutas es innecesaria, se puede utilizar un flat top para priorizar la resistencia del filo de corte.

Corte extremadamente pesado o corte interrumpido

Dado que una ranura de rompevirutas puede convertirse en un punto débil en la resistencia del filo de corte, seleccionar un flat top puede reducir el riesgo de fractura.

■ Al seleccionar un rompevirutas con un efecto de rotura débil

Cuando se desea reducir la resistencia al corte

Un rompevirutas que restringe la Viruta aumenta la resistencia. Cuando se prioriza la baja resistencia sobre el Chip control, elegir un rompevirutas con una restricción de Viruta débil es eficaz para suprimir la resistencia.

Cuando se desea lograr una excelente calidad de la superficie mecanizada

Cuando se enfatiza la rotura de la Viruta, la restricción de la Viruta por parte del rompevirutas aumenta el espesor de la Viruta, creando virutas que tienen más probabilidades de rayar la pared mecanizada. Un rompevirutas con restricción débil puede generar virutas que tienen menos probabilidades de dañar la superficie mecanizada, lo que permite priorizar la calidad superficial.

4. Cómo se rompen las virutas: el principio

El principio por el cual un chipbreaker rompe las virutas se puede entender en los siguientes cuatro pasos.

1. Cizallamiento y elevación — La Viruta comienza a fluir a lo largo de la cara de desprendimiento desde el filo de corte
2. Enrollamiento — La Viruta se ve obligada a enrollarse fuertemente por la Geometry del rompevirutas, como la ranura y la pared
3. Aumento de la deformación — El radio de curvatura se hace más pequeño, aumentando la deformación por flexión dentro de la Viruta
4. Rotura — La Viruta se rompe cuando la deformación supera su límite

Tres patrones de rotura de viruta

• Rotura contra la herramienta — La Viruta enrollada choca con la pared del rompevirutas o la cara de la plaquitas y se rompe
• Rotura contra la pieza — La Viruta enrollada golpea la superficie de la pieza y se rompe
• Tipo de autorrotura — La Viruta se rompe naturalmente solo por su propia deformación por flexión

5. ¿Cuál es la forma ideal de la viruta?

Saber “qué tipo de Viruta es buena” proporciona una base para juzgar la selección del rompevirutas y el ajuste de las condiciones.

Virutas ideales

• Virutas helicoidales con pocas vueltas — Moderadamente enrolladas y rotas de forma natural
• Virutas en forma de C moderadamente rotas — Ni demasiado cortas ni demasiado largas, fáciles de evacuar

Virutas indeseables

❌ Virutas continuas excesivamente largas

Estas se envuelven alrededor de la pieza o la herramienta y rayan la superficie mecanizada. En máquinas automáticas, pueden causar la parada del proceso debido a una mala evacuación.

❌ Virutas extremadamente finas y duras

Esto indica que el rompevirutas está restringiendo la Viruta con demasiada fuerza. Aumenta la carga en el filo de corte, lo que conduce a una vida útil más corta de la herramienta y a un mayor riesgo de fractura.

6. Criterios básicos para seleccionar un chipbreaker

Hay tres criterios básicos principales a considerar al seleccionar un chipbreaker.

① Área de mecanizado

Se refiere a las categorías de acabado, corte medio y desbaste. Debido a que el afilado requerido, la resistencia del filo de corte y la capacidad de Chip control difieren, seleccione un sistema de rompevirutas adecuado para el área de mecanizado.

② Material de la pieza

La formación de virutas varía enormemente según el material de la pieza, como el acero, el acero inoxidable, la fundición, los non-ferrous metals y las aleaciones resistentes al calor. Cada fabricante proporciona sistemas de rompevirutas correspondientes a las clasificaciones ISO (P/M/K/N/S/H).

③ Rango de Profundidad del corte (ap) y Avance (f)

Cada rompevirutas tiene su propio rango adecuado de Profundidad del corte y Avance. Utilice el mapa de selección de chipbreaker (ap × f) que se muestra en los catálogos para seleccionar un rompevirutas que coincida con las condiciones de mecanizado.

7. Diferencias entre Chipbreakers de acabado, corte medio y desbaste

El rendimiento requerido de un rompevirutas varía enormemente según el área de mecanizado.

Chipbreakers de acabado

Diseñados con énfasis en el afilado en rangos de bajo Avance y poca Profundidad del corte. Son ventajosos para la calidad superficial y mantienen baja la resistencia al corte. Sin embargo, la resistencia del filo de corte puede ser insuficiente en condiciones de desbaste o corte interrumpido.

Chipbreakers de corte medio

Estos son los más versátiles y están diseñados para cubrir fácilmente una amplia gama de condiciones. En los centros de producción en serie, suelen ser la primera opción; en caso de duda, probar primero con un rompevirutas de corte medio es el enfoque estándar.

Chipbreakers de desbaste

Diseños robustos que admiten grandes profundidades de corte, altos avances y cortes pesados. Doblan las virutas con fuerza y proporcionan una alta resistencia del filo de corte, pero pueden ser desventajosos en términos de baja resistencia y calidad de la superficie acabada.

8. Los Chipbreakers funcionan en combinación con las condiciones de corte

La selección del chipbreaker no se completa solo con la Geometry del rompevirutas. La forma en que funciona cambia dependiendo de la combinación con las condiciones de mecanizado.

Condiciones de mecanizado que afectan al rendimiento del rompevirutas

• Avance (f) — Si el Avance es demasiado bajo, las virutas se vuelven finas y difíciles de romper. Si es demasiado alto, la restricción excesiva aumenta la carga del filo de corte.
• Profundidad del corte (ap) — Si es demasiado poca, la anchura de la Viruta resulta insuficiente y el rompevirutas es menos eficaz.
• Profundidad del corte (Vc) — En general, a medida que aumenta la Profundidad del corte, el rango efectivo del rompevirutas tiende a estrecharse.
• Refrigerante — El rango efectivo cambia dependiendo de la presencia o ausencia de fluido de corte y del método de suministro. El Refrigerante de alta presión ayuda a la evacuación y rotura de la Viruta.
• Ángulo del portaherramientas (ángulo de posición) — Cambia la dirección del flujo de la Viruta, el espesor y la anchura, afectando a cómo funciona el rompevirutas.

9. Consideraciones por material de la pieza

La formación de virutas difiere enormemente según el tipo de material de la pieza, y las características requeridas de un chipbreaker también cambian. Los puntos clave para cada grupo de materiales se resumen a continuación según las clasificaciones ISO de materiales de pieza (P/M/K/N/S/H).

ISO P Acero (acero al carbono y acero aleado)

• Un material representativo para el cual los rompevirutas son fáciles de aplicar. Bajo condiciones adecuadas, es relativamente fácil lograr la forma de Viruta deseada.
• En general, el Chip control es bueno y la fuerza de corte está dentro de un rango estable.
• El acero de bajo carbono (C<0,25%) es dúctil y propenso a la adhesión, incluido el filo recrecido. Un filo de corte afilado y un ángulo de desprendimiento positivo son eficaces. Mantener la Profundidad del corte igual o por encima del radio de punta mejora el Chip control.
• En aceros de alta aleación y aceros de alta dureza, la generación de calor aumenta y el rango efectivo del rompevirutas tiende a estrecharse.

ISO M Acero inoxidable

• Un material representativo que tiende a producir virutas largas y es difícil de controlar.
• El acero inoxidable austenítico es propenso al endurecimiento por deformación, produciendo virutas duras y filo recrecido. Se recomienda un filo de corte afilado y una Geometry positiva.
• El acero inoxidable dúplex tiene una alta resistencia a la tracción y grandes fuerzas de corte. Las virutas se vuelven gruesas y duras, creando un riesgo de martilleo de virutas o daños en el filo de corte causados por el impacto de las virutas.
• Es eficaz una combinación de sistemas de rompevirutas dedicados para acabado, corte medio y desbaste con Refrigerante de alta presión.
• Es importante cortar por debajo de la capa endurecida por deformación y mantener constante la Profundidad del corte.

ISO K Fundición

• Caracterizada por virutas cortas que se rompen fácilmente; el Chip control es generalmente bueno.
• La fundición gris (GCI) tiene altas propiedades de autorrotura y las virutas tienden a romperse cortas. La resistencia al desgaste abrasivo es más importante que la función de rotura de viruta del rompevirutas.
• La fundición nodular (NCI) tiende a producir filo recrecido y, en los grados ferríticos blandos, predomina el desgaste por adhesión.
• La CGI (fundición de grafito compactado) tiene una resistencia a la tracción de 2 a 3 veces superior a la GCI, lo que resulta en una mayor fuerza de corte y generación de calor.
• La ADI (fundición dúctil austemperizada) reduce la vida útil de la herramienta entre un 40 y un 50% en comparación con la NCI. Se debe prestar atención a las altas fuerzas de corte dinámicas.
• Se utilizan con frecuencia plaquitas negativas que enfatizan la resistencia del filo de corte.

ISO N non-ferrous metals (aluminio, aleaciones de cobre, etc.)

• Las aleaciones de aluminio tienen bajas fuerzas de corte y tienden a producir virutas largas. Si están aleadas, el Chip control es relativamente fácil.
• El aluminio puro tiene una alta adhesión, por lo que un filo de corte afilado y una alta Profundidad del corte son esenciales.
• El aluminio con un contenido de Si del 13% o superior es altamente abrasivo, y las herramientas de PCD son eficaces.
• Las aleaciones de cobre como el latón y el bronce generan virutas relativamente cortas. Las aleaciones de cobre de fácil mecanizado tienen baja dependencia de los rompevirutas.
• En general, los filos de corte afilados y la Geometry positiva son requisitos básicos. Los rompevirutas con efecto de rotura débil también son una opción cuando se prioriza el afilado.

ISO S Superaleaciones resistentes al calor y titanio (HRSA)

Aleaciones de base níquel, como el Inconel

• La resistencia a altas temperaturas es elevada y se generan virutas segmentadas que son difíciles de romper.
• Las altas fuerzas de corte dinámicas crean una carga pesada en el filo de corte. Vigile el desgaste en entalla y el filo recrecido.
• Se recomiendan plaquitas redondas con un gran ángulo de posición y Geometry positiva.

Aleaciones de titanio

• La conductividad térmica es baja, por lo que el calor de corte se concentra en el filo de corte.
• Las virutas finas contactan con un área estrecha de la cara de desprendimiento, creando una carga concentrada cerca del filo de corte.
• Si la Profundidad del corte es demasiado alta, las reacciones químicas con el material de la herramienta pueden crear un riesgo de fractura repentina.
• Se requiere un filo de corte afilado y tenaz.

Aleaciones de base cobalto

• Entre los materiales más difíciles de mecanizar, con alta resistencia a la corrosión en caliente. La resistencia específica al corte es extremadamente alta, de 2700 a 3100 N/mm².

Puntos comunes

• La combinación de Refrigerante de alta presión y rompevirutas dedicados es esencial.
• El Chip control en rangos de baja velocidad y bajo Avance es un desafío.
• La maquinabilidad varía enormemente entre los materiales recocidos y los endurecidos por envejecimiento, así que confirme la condición del tratamiento térmico antes de seleccionar un rompevirutas.

ISO H Hardened steel (50 a 68 HRc)

• Utilizado principalmente en operaciones de acabado. La resistencia específica al corte es alta, de 2550 a 4870 N/mm², pero el Chip control es relativamente bueno.
• Las herramientas de CBN son las más comunes, y los Chipbreakers 3D pueden mejorar el Chip control, proporcionar ángulo de desprendimiento y suprimir vibraciones.
• La deformación plástica causada por la alta temperatura de corte y la resistencia al desgaste abrasivo son cuestiones importantes.

10. Puntos de revisión cuando las cosas no funcionan bien

La siguiente tabla resume los síntomas típicos, las causas principales y las contramedidas cuando ocurren problemas relacionados con las virutas.

💡 Ideas erróneas comunes

Resumen — Puntos clave para la selección del chipbreaker

Un chipbreaker no es simplemente una “ranura que rompe las virutas”; se refiere al conjunto completo de especificaciones del filo de corte, incluidos el ángulo de desprendimiento, el flanco (land) y el honeado. Es un elemento clave para la estabilidad del proceso que afecta simultáneamente al Chip control, la resistencia al corte y la resistencia del filo de corte.

1. La selección de la Geometry y la optimización de las condiciones funcionan como un conjunto — Cambiar solo el rompevirutas no producirá el efecto deseado si las condiciones no son adecuadas.
2. Utilice el mapa de selección de chipbreaker — Compruebe el rompevirutas adecuado para las condiciones de mecanizado utilizando los mapas del catálogo por clasificación P/M/K/N/S/H.
3. Tenga en cuenta las características del material de la pieza — Debido a que la formación de virutas difiere según el material, seleccione un sistema de rompevirutas adecuado para el material de la pieza.
4. “Ninguno” o “débil” también pueden ser correctos — Dependiendo del objetivo de mecanizado, un flat top o un rompevirutas con restricción débil también pueden ser una opción eficaz.
5. Compruebe la forma de la Viruta — Lo ideal es una forma que sea “ni demasiado corta, ni demasiado larga, y fácil de evacuar”. Observe las virutas después del mecanizado y utilícelas como pistas para mejorar.