INFLUENCIA TÉRMICA EN HERRAMIENTAS
DE CORTE DURANTE EL MECANIZADO DE
EJES DE ACERO AL CARBONO
THERMAL INFLUENCE ON CUTTING TOOLS DURING
MACHINING OF CARBON STEEL SHAFTS
Arquimedes Iparraguirre Lozano
Universidad Nacional del Santa, Perú
Luis Carlos Calderón Rodríguez
Universidad Nacional del Santa, Perú
Christian Puican Farroñay
Universidad Nacional del Santa, Perú
Hugo Rolando Calderón Torres
Universidad Nacional del Santa, Perú

pág. 5819
DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v10i4.25546
Influencia térmica en herramientas de corte durante el mecanizado de ejes
de acero al carbono
Arquimedes Iparraguirre Lozano1
aiparraguirre@uns.edu.pe
https://orcid.org/0000-0003-1190-4032
Universidad Nacional del Santa, Perú
Luis Carlos Calderón Rodríguez
lcalderonr@uns.edu.pe
https://orcid.org/0000-0002-9447-2257
Universidad Nacional del Santa, Perú
Christian Puican Farroñay
cpuican@uns.edu.pe
https://orcid.org/0000-0001-9671-972X
Universidad Nacional del Santa, Perú
Hugo Rolando Calderón Torres
hcalderon@uns.edu.pe
https://orcid.org/0000-0002-0210-5565
Universidad Nacional del Santa, Perú
RESUMEN
La investigación tuvo como objetivo determinar la influencia de la temperatura generada durante el
mecanizado sobre el comportamiento y desgaste de herramientas de corte empleadas en ejes de acero al
carbono. El estudio fue experimental, aplicando métodos analítico y deductivo mediante ensayos de
mecanizado de un eje de acero BOHLER VCL 4140 en un torno horizontal. Para la recolección de datos
se utilizaron vernier, micrómetro y termómetro infrarrojo tipo K. Se evaluaron diferentes velocidades
de giro y profundidades de corte, registrándose las temperaturas generadas durante el proceso. Los
resultados mostraron que el incremento de la velocidad de giro elevó la temperatura y que, generalmente,
una mayor profundidad de corte produjo un aumento térmico. Las temperaturas registradas variaron
entre 51,9 y 234 °C, alcanzándose el valor máximo a 355 rpm, con profundidades de 1 y 2 mm. Las
herramientas de carburo evidenciaron mayor resistencia al desgaste y vida útil que las herramientas
HSS, destacando la pastilla carburada HB7 como alternativa conveniente. El tiempo optimizado de
mecanizado fue de 21,3 minutos. Se concluye que controlar la temperatura y seleccionar adecuadamente
los parámetros de corte permite reducir el desgaste y mejorar la eficiencia del mecanizado.
Palabras clave: temperatura, herramienta de corte, mecanizado, acero VCL 4140, desgaste
1 Autor principal
Correspondencia: aiparraguirre@uns.edu.pe

pág. 5820
Thermal influence on cutting tools during machining of carbon steel shafts
ABSTRACT
The objective of this research was to determine the influence of the temperature generated during
machining on the behavior and wear of cutting tools used on carbon steel shafts. The study was
experimental in nature, employing analytical and deductive methods through machining tests on a
BOHLER VCL 4140 steel shaft using a horizontal lathe. Data collection involved the use of a vernier
caliper, a micrometer, and a K-type infrared thermometer. Various rotational speeds and depths of cut
were evaluated, with the temperatures generated during the process being recorded. The results showed
that increasing the rotational speed raised the temperature and that, generally, a greater depth of cut
resulted in a rise in temperature. Recorded temperatures ranged from 51.9°C to 234°C, with the
maximum value reached at 355 rpm and depths of cut of 1 mm and 2 mm. Carbide tools demonstrated
superior wear resistance and service life compared to HSS tools, with the HB7 carbide insert standing
out as a suitable alternative. The optimized machining time was 21.3 minutes. It is concluded that
controlling temperature and properly selecting cutting parameters allows for reduced tool wear and
improved machining efficiency.
Keywords: temperature, cutting tool, machining, VCL 4140 steel, wear.
Artículo recibido 20 mayo 2026
Aceptado para publicación: 20 junio 2026

pág. 5821
INTRODUCCIÓN
El mecanizado por arranque de viruta es un proceso ampliamente utilizado para modificar la geometría
y dimensiones de piezas metálicas mediante herramientas de corte. Durante esta operación se genera
calor como consecuencia de la deformación del material y de la fricción existente entre la herramienta
y la pieza. El incremento de la temperatura puede modificar el comportamiento de la herramienta,
acelerar su desgaste y afectar la calidad dimensional y superficial de la pieza mecanizada.
En el mecanizado de ejes de acero al carbono, el desgaste prematuro de las herramientas constituye un
problema debido a que disminuye su vida útil, incrementa los tiempos de producción y puede afectar la
calidad del producto terminado. El proyecto de investigación señala que las elevadas temperaturas
generadas en la zona de corte pueden producir pérdida de dureza, deformaciones y disminución de la
precisión dimensional. (Estrems, 2007; Mikell P., 2007).
La vida útil de una herramienta depende de factores como su geometría, dureza, resistencia al desgaste,
velocidad de corte, avance, profundidad de pasada y temperatura alcanzada durante la operación. El
estudio de Taylor identifica una etapa inicial de desgaste rápido, una región de desgaste estable y una
etapa final de desgaste acelerado, en la cual la herramienta pierde progresivamente su capacidad de
corte.
Entre los antecedentes considerados, Navarro et al. (2017) estudiaron el mecanizado del acero SAE-
AISI 1020 utilizando herramientas de acero rápido y herramientas recubiertas con nitruro de vanadio,
encontrando que el recubrimiento permitió reducir el desgaste adhesivo, incrementar la vida útil y
mejorar la calidad superficial.
Por su parte, Rodríguez (2018) analizó el comportamiento termo-mecánico durante el mecanizado de
acero SAE 1020 y determinó que las condiciones de avance y ángulo de ataque modifican el
comportamiento tensional y térmico del proceso, registrándose temperaturas próximas a 500 °C bajo
determinadas condiciones experimentales.
En este contexto, el objetivo de la presente investigación fue determinar la influencia de la temperatura
en las herramientas de corte durante el mecanizado de ejes de acero al carbono. Específicamente, se
buscó determinar el efecto de la temperatura sobre el desgaste, analizar su influencia en la vida útil de
las herramientas y optimizar los parámetros de corte en función de las condiciones térmicas del proceso.

pág. 5822
La hipótesis planteada estableció que la temperatura generada durante el mecanizado influye en el
comportamiento y vida útil de las herramientas de corte, de modo que el incremento de la temperatura
produce un mayor desgaste y afecta la eficiencia y calidad del proceso.
El mecanizado de materiales endurecidos es fundamental para fabricar componentes resistentes y
duraderos; sin embargo, su elevada dureza dificulta el proceso, provocando desgaste acelerado de
herramientas y afectando la precisión y calidad superficial (Rios, 2024).
Figura 1
Torno horizontal y principales componentes
Nota. (Areatecnologia)
El torno horizontal constituye la máquina herramienta utilizada para realizar el mecanizado
experimental. El proyecto identifica como elementos relevantes el cabezal fijo, husillo, pieza de trabajo,
carro longitudinal, carro transversal, carro superior y cabezal móvil.

pág. 5823
Figura 2
Movimientos de trabajo en el torno
Nota. Fundamentos de manufactura moderna, Groover, (2007)
En el torneado intervienen el movimiento principal de rotación de la pieza y el movimiento de avance
de la herramienta. La interacción de ambos determina la remoción de material y la geometría obtenida.
Figura 3
Tipos de herramientas de corte
Nota. Ingeniería y Procesos de Manufactura I, Silva Vásquez, (2012).
El proyecto considera herramientas monofilo, herramientas con placa soldada y herramientas con inserto
intercambiable. Entre los materiales de herramienta analizados se encuentran el acero rápido HSS y el
carburo. (Groover, 2007).

pág. 5824
La selección adecuada de herramientas de corte requiere conocer las propiedades y desempeño de cada
material, considerando el material de la pieza, geometría y tipo de componente, condiciones de
mecanizado y calidad superficial requerida en cada operación. (Sandvik, 2026)
El VCL 4140 es un acero bonificado que contiene cromo y molibdeno como aleantes. Es muy resistente
a la torsión, a la tracción y también a las variaciones de flexión. Se provee con un tratamiento térmico
que posibilita, en la mayor parte de las situaciones, su utilización sin requerir un tratamiento térmico
extra.
(Voestalpine, 2026)
Los refrigerantes reducen los efectos térmicos durante las operaciones de mecanizado. Aunque no
disminuyen significativamente el calor generado, facilitan su extracción, reduciendo la temperatura de
la herramienta y la pieza de trabajo. Esto favorece un mejor desempeño y prolonga la vida útil de la
herramienta de corte. (Eraso , 2008)
Figura 4
Desgaste de la herramienta de corte y vida útil
Nota. Fundamentos de manufactura moderna, Groover, (2007)
La curva de desgaste presenta tres etapas: desgaste rápido inicial, desgaste estable y desgaste acelerado.
En la última etapa la temperatura aumenta y se aproxima la falla de la herramienta, reduciendo su vida
útil.
Ecuaciones de los parámetros de mecanizado

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De acuerdo con el proyecto, la velocidad de corte, velocidad de avance, profundidad de pasada, tiempo
principal y relación de Taylor pueden expresarse mediante las siguientes ecuaciones:
Vc = (π D n) / 1000 (1)
Donde Vc es la velocidad de corte (m/min), D es el diámetro de la pieza (mm) y n corresponde a las
revoluciones por minuto (rpm) del husillo.
S = a · n (2)
Donde S es la velocidad de avance (mm/min), a es el avance (mm/rev) y n son las revoluciones por
minuto del husillo.
p = (D − d) / 2 (3)
Donde p es la profundidad de pasada (mm), D es el diámetro mayor y d el diámetro menor de la pieza.
Tp = L / S (4)
Donde Tp representa el tiempo principal de mecanizado, L es la longitud de la pieza a mecanizar (mm)
y S es la velocidad de avance (mm/min).
Vc · T^n = C (5)
En la ecuación de Taylor, Vc es la velocidad de corte, T es la vida útil de la herramienta y n y C son
constantes que dependen del material, avance, profundidad de corte y criterio de vida útil.
Parámetros recomendados para mecanizar en torno

pág. 5826
Tabla 1
Parámetros recomendados para mecanizar en torno
Material
de la
pieza
Herramienta
de corte
Desbaste
: prof.
(mm)
Desbaste
: avance
(mm/rev
)
Desbaste
: Vc
(m/min)
Acabado
: prof.
(mm)
Acabado
: avance
(mm/rev
)
Acabado
: Vc
(m/min)
Aceros de
bajo
carbono
Carburo sin
recubrimiento 1.5–6.3 0.35 90 0.5–7.6 0.15–1.1 60–135
Aceros de
bajo
carbono
Carburo con
recubrimiento
cerámico
1.5–6.3 0.35 245–275 0.5–7.6 0.15–1.1 120–245
Aceros de
bajo
carbono
Carburo con
triple
recubrimiento
1.5–6.3 0.35 185–200 0.5–7.6 0.15–1.1 90–245
Aceros de
medio y
alto
carbono
Carburo sin
recubrimiento 1.2–4 0.3 75 2.5–7.6 0.15–
0.75 45–120
Aceros de
medio y
alto
carbono
Carburo con
recubrimiento
cerámico
1.2–4 0.3 185–230 2.5–7.6 0.15–
0.75 120–410
Aceros de
medio y
alto
carbono
Carburo con
triple
recubrimiento
1.2–4 0.3 120–150 2.5–2.6 0.15–
0.75 75–215
Fundición
de hierro
Carburo sin
recubrimiento 1.25–6.3 0.32 90 0.4–12.7 0.1–0.75 75–185
Fundición
de hierro
Carburo con
recubrimiento
cerámico
1.25–6.3 0.32 200 0.4–12.7 0.1–0.75 120–365
Fundición
de hierro
Carburo con
triple
recubrimiento
1.25–6.3 0.32 90–135 0.4–12.7 0.1–0.75 60–215
Aceros
inoxidable
s
austenítico
s
Carburo con
triple
recubrimiento
1.5–4.4 0.35 150 0.15–
12.7 0.8–0.75 75–230
Aceros
inoxidable
s
austenítico
s
Carburo
c/recubrimient
o
1.5–4.4 0.35 150 0.15–
12.7 0.8–0.75 55–200
Nota. Manufactura, Ingeniería y Tecnología, Kalpakjian y Schmid (2008), tabla incorporada en el proyecto
La Tabla 1 se incorpora en la introducción porque resume los rangos de parámetros de mecanizado
utilizados como referencia teórica en el proyecto. Para los aceros de medio y alto carbono, el documento

pág. 5827
reporta condiciones específicas de profundidad, avance y velocidad de corte para herramientas de
carburo
METODOLOGÍA
La investigación presentó un enfoque experimental, debido a que se realizaron pruebas controladas de
mecanizado y se registraron los valores de temperatura bajo diferentes condiciones de operación. Se
emplearon los métodos analítico y deductivo para interpretar la relación entre las condiciones de
mecanizado y el comportamiento térmico de las herramientas.
El plan general experimental del proyecto consistió en;
Datos de máquina y eje VCL 4140 → Ingreso de datos → Procesamiento de datos → Resultados
Tipo de material · torno horizontal · herramienta de corte
Variables: temperatura · profundidad de corte · velocidad de mecanizado
Los principales materiales y equipos utilizados fueron un torno horizontal, herramientas de corte, un eje
de acero BOHLER VCL 4140, vernier, micrómetro y termómetro infrarrojo tipo K, modelo TM 969.
El eje VCL 4140 corresponde a un acero especial de bonificación aleado con cromo y molibdeno,
empleado en componentes sometidos a esfuerzos mecánicos, tales como ejes de transmisión y elementos
de maquinaria
La variable independiente fue la temperatura, mientras que las variables dependientes fueron el desgaste
de la herramienta y su vida útil
El procedimiento experimental se realizó con los ensayos mediante operaciones de torneado sobre un
eje de acero VCL 4140. Se utilizó una pastilla carburada HB7 y se evaluaron cuatro velocidades de giro:
85, 112, 200 y 355 rpm. Para cada velocidad se analizaron profundidades de corte de 1 y 2 mm,
registrándose la temperatura alcanzada durante el mecanizado.
Las dimensiones de la pieza fueron verificadas mediante vernier y micrómetro, mientras que la
temperatura fue registrada mediante el termómetro infrarrojo. Los datos obtenidos fueron organizados
para analizar el comportamiento de la temperatura en función de la velocidad de giro y profundidad de
corte.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Los resultados experimentales obtenidos con la pastilla carburada HB7 se presentan en la Tabla

pág. 5828
Tabla 2
Valores de temperatura obtenidos durante el mecanizado deleje VCL 4140
Velocidad de giro (rpm) Profundidad de corte (mm) Temperatura (°C)
85 1 51,9
85 2 78
112 1 109
112 2 125
200 1 137,6
200 2 229
355 1 234
355 2 234
Nota. Elaboración propia a partir de los ensayos experimentales del proyecto
Figura 5
Análisis de la desviación de los parámetros del eje VCL 4140
Nota. Elaboración propia a partir de los resultados experimentales del proyecto
Los resultados muestran una tendencia creciente de la temperatura conforme aumenta la velocidad de
giro. A 85 rpm se obtuvieron temperaturas de 51,9 °C y 78 °C para profundidades de 1 y 2 mm,
respectivamente. Al aumentar la velocidad a 112 rpm, las temperaturas alcanzaron 109 °C y 125 °C.
Para 200 rpm se registraron 137,6 °C y 229 °C, mientras que a 355 rpm se alcanzó una temperatura de
234 °C para ambas profundidades de corte.

pág. 5829
La representación gráfica evidencia esta tendencia, mostrando un incremento progresivo de la
temperatura con la velocidad de giro. El efecto de la profundidad de corte también es apreciable,
particularmente a 200 rpm, donde pasar de 1 a 2 mm produjo un incremento de 137,6 a 229 °C.
Este comportamiento puede explicarse por el incremento de la energía involucrada en el proceso de
corte cuando aumentan las condiciones de mecanizado. Una mayor velocidad y profundidad de corte
pueden intensificar la interacción entre herramienta y pieza, favoreciendo la generación de calor y,
consecuentemente, el desgaste de la herramienta.
El proyecto determinó que las herramientas de mayor dureza inicial, especialmente las de carburo,
presentaron mayor resistencia al desgaste, mayor duración y mejores acabados superficiales que las
herramientas de acero rápido HSS. Asimismo, las herramientas HSS presentaron un desgaste más rápido
durante operaciones continuas a velocidades elevadas.
La relación observada entre temperatura y desgaste es consistente con el comportamiento descrito
mediante el modelo de Taylor. Durante el periodo de desgaste acelerado, el incremento de la temperatura
contribuye al deterioro de la geometría de la herramienta y a la disminución progresiva de su capacidad
de corte.
Asimismo, el proyecto establece que la vida útil de las herramientas está condicionada por la geometría,
pérdida de dureza durante el mecanizado, rotura o exfoliación de la arista de corte y fractura asociada a
condiciones de corte severas.
Los resultados coinciden con lo reportado por Navarro et al. (2017), quienes encontraron que las
características superficiales y el material de la herramienta influyen en el desgaste durante el mecanizado
de aceros. El empleo de herramientas recubiertas permitió mejorar la resistencia al desgaste y prolongar
la vida útil.
De manera similar, Rodríguez (2018) evidenció que las condiciones de mecanizado tienen una influencia
importante sobre la temperatura generada durante el corte. Sus resultados, con temperaturas cercanas a
500 °C bajo condiciones específicas, muestran que el comportamiento térmico debe considerarse en la
selección de parámetros de operación.
A partir de los resultados obtenidos, la pastilla carburada HB7 fue seleccionada como herramienta de
corte conveniente para las condiciones estudiadas. El proyecto señala que, además de la dureza, factores

pág. 5830
como el recubrimiento, la geometría de corte y la lubricación intervienen en la durabilidad de la
herramienta.
Finalmente, el tiempo de mecanizado optimizado para el eje VCL 4140 fue de 21,3 minutos,
considerando la velocidad de corte, velocidad de avance, profundidad de pasada y tipo de herramienta.
Es importante señalar que el proyecto original menciona en algunas secciones una condición de 400
rpm, pero la tabla experimental y la gráfica presentan como máxima velocidad evaluada 355 rpm. Por
consistencia metodológica, el presente artículo utiliza 355 rpm como máxima velocidad experimental y
234 °C como temperatura máxima registrada
Contrastación de la hipótesis
La hipótesis se contrasta favorablemente a partir de los resultados experimentales, debido a que se
observó una relación entre el incremento de los parámetros de mecanizado y el aumento de la
temperatura de corte. A 85 rpm se registraron temperaturas de 51,9 °C y 78 °C, mientras que al
incrementar la velocidad a 112 rpm las temperaturas aumentaron a 109 °C y 125 °C. A 200 rpm se
alcanzaron 137,6 °C y 229 °C, y a la máxima velocidad experimental de 355 rpm se registró una
temperatura de 234 °C para ambas profundidades de corte.
Asimismo, los resultados del proyecto indican que las herramientas de carburo presentaron mayor
resistencia al desgaste y mayor duración que las herramientas HSS, evidenciándose que las condiciones
térmicas del mecanizado están relacionadas con el comportamiento de la herramienta.
Por lo tanto, se acepta la hipótesis de investigación en el sentido de que los resultados experimentales
respaldan que la temperatura generada durante el mecanizado influye en el desgaste y desempeño de las
herramientas de corte.

pág. 5831
CONCLUSIONES
La temperatura generada durante el mecanizado influye sobre el comportamiento y desgaste de las
herramientas de corte. El incremento térmico favorece la pérdida de dureza y acelera los mecanismos
de desgaste, reduciendo progresivamente la capacidad de corte y la vida útil de la herramienta.
El aumento de la velocidad de giro produjo un incremento de la temperatura durante el mecanizado del
eje VCL 4140. La temperatura máxima experimental fue de 234 °C, registrada a 355 rpm, tanto para
una profundidad de corte de 1 mm como de 2 mm.
La profundidad de corte también tuvo influencia sobre la temperatura, especialmente a 200 rpm, donde
el incremento de 1 a 2 mm elevó la temperatura de 137,6 a 229 °C.
Las herramientas de carburo presentaron mejores condiciones de resistencia al desgaste y durabilidad
que las herramientas HSS. En función de las condiciones experimentales, la pastilla carburada HB7 fue
seleccionada como una alternativa adecuada para el mecanizado del eje VCL 4140.
El control de la temperatura mediante la selección adecuada de los parámetros de corte y el empleo de
estrategias de refrigeración constituye una alternativa para reducir el desgaste y mejorar el desempeño
del proceso.
El tiempo de mecanizado optimizado obtenido para el eje VCL 4140 fue de 21,3 minutos, demostrando
la importancia de seleccionar conjuntamente la velocidad de corte, velocidad de avance, profundidad de
pasada y tipo de herramienta
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