Operaciones auxiliares de fabricación por mecanizado. Unidad didáctica 3 UNIDAD DIDÁCTICA 3 TALADRO, BROCAS, AVELLANADO Y ESCARIADO

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1 UNIDAD DIDÁCTICA 3 TALADRO, BROCAS, AVELLANADO Y ESCARIADO 1

2 BROCAS, MAQUINAS DE TALADRAR Y TALADRADO 1. Introducción El taladrado es la operación que tiene por objeto hacer agujeros por arranque de virutas, con una herramienta llamada broca, sobre diferentes tipos de material, cuya posición, diámetro y profundidad han sido determinados previamente. La broca es una barra de acero templado, de tal forma afilada por un extremo, que al girar pueda penetrar en un cuerpo y cortar pequeñas porciones llamadas virutas. Hoy día las brocas más generalizadas son las llamadas helicoidales. Las demás pueden considerarse brocas especiales. 2. Brocas Las más comúnmente empleadas son las brocas helicoidales empleadas para taladrar metales, por su alto rendimiento. En la broca helicoidal hay que distinguir: la cola o mango, el cuerpo y la boca o punta. A Broca helicoidal de mango cilíndrico B Broca helicoidal de mango cónico La cola o mango es la parte de la broca por la cual se fija a la máquina. Generalmente es cilíndrica o cónica, aunque excepcionalmente puede tener otra forma. El mango cilíndrico es del mismo diámetro nominal de la broca y suele emplearse para brocas menores de 15 mm. El mango cónico tiene forma de tronco de cono. Tienen forma y dimensiones normalizadas. Los tipos más empleados son los llamados conos Morse. Los conos Morse se designan según su tamaño con los números del 0 al 7. El número de cono que corresponde a cada broca es: Cono Morse nº 1, para brocas hasta 15 mm Cono Morse nº 2, para brocas de mm Cono Morse nº 3, para brocas de mm Cono Morse nº 4, para brocas de mm Cono Morse nº 5, para brocas de mm 2

3 Cono Morse nº 6, para brocas de mm Cono Morse nº 7, para brocas mayores de 100 mm La mecha o lengüeta es el extremo del mango rebajada en forma plana que ajusta a una ranura apropiada para ayudar al arrastre de la broca en las cilíndricas y para la extracción, en las cónicas. Los mangos normales cónicos la llevan siempre, los de mango cilíndrico sólo algunas (las mayores). Algunas brocas cilíndricas llevan a todo lo largo del mango uno o más planos fresados para sujetarlos a portabrocas especiales y así facilitar el arrastre. El cuerpo es la parte de la broca comprendida entre el mango y la punta. El cuerpo de la broca lleva una o más ranuras en forma de hélice. Las brocas normales llevan dos. - El alma de la broca es el espesor central que queda entre los fondos de las ranuras. Va aumentando hacia el mango, es decir, las ranuras son cada vez menos profundas. Se hacen así para darle más robustez a la boca. - La faja o guía es la periferia del cuerpo, que no ha desaparecido con las ranuras. Parte de estas fajas se rebajan ligeramente y quedan solamente una faja-guía a lo largo del borde de ataque. Se hacen estos rebajes para que no roce la broca en el agujero o taladro. El diámetro de la broca se mide, en consecuencia, sobre las fajas-guía y junto en la punta, ya que la broca suele tener una pequeñísima conicidad (0,05%) disminuyendo hacia el mango. El otro borde de la faja se llama talón. - El cuello es un rebaje que llevan algunas brocas al final del cuerpo junto al mango. En él suele ir marcado el diámetro de la broca, la marca del fabricante y algunas veces, el acero de que está construida. La boca o punta es la parte cónica en que termina la broca y que sirve para efectuar el corte. Pueden distinguirse las siguientes partes: - El filo transversal que es la línea que une los fondos de las ranuras, o sea, el vértice de la broca. El ángulo que forma con las aristas cortantes es de 55º para trabajos normales - El filo principal o labio es la arista cortante y une el transversal con la periferia o faja-guía. 3

4 - Destalonado del labio, es la caída que se da a la superficie de incidencia al rebajar el talón. Tiene forma cónica. En el destalonado correcto radica la clave para obtener un buen rendimiento de la broca. - Ángulo de la punta. Se llama ángulo de la punta E al comprendido entre filos principales. - Ángulos de corte. En el mismo labio cabe distinguir tres ángulos llamados: ángulo de filo o ángulo útil B, ángulo de incidencia A y ángulo de desprendimiento C. El más importante es el ángulo de incidencia puesto que es el que podemos variar con el afilado. 2.1 Tipos de brocas Podemos distinguir los siguientes: - Brocas helicoidales mango cónico, cono Morse, diámetro de 8 a 70 mm. - Brocas helicoidales mango cilíndrico series corta, normal y larga. - Brocas helicoidales con agujeros de lubricación para agujeros profundos - Brocas helicoidales con más de dos ranuras llamadas brocas-escariador para agrandar un agujero dado con anterioridad. 2.2 Características de las brocas helicoidales Una broca normal debe reunir las siguientes condiciones: Ángulo de punta. El ángulo de punta de las brocas es de 118º. En general, debe ser tanto mayor cuanto más duro y tenaz. Los ángulos de punta que se deben emplear son: - Entre 118º a 116º, para acero, fundición, latón ordinario y materiales de dureza similar. - De 140º para aluminios y sus aleaciones, aceros y fundiciones duras. - De 100º a 80º para madera, bakelita y fibra. - De 60º a 50º para materiales plásticos moldeados y cauchos endurecidos. No es suficiente que el ángulo de la punta sea el adecuado. Es preciso, además, que sean iguales los ángulos que forman los filos principales con el eje de la broca y que dichos filos tengan exactamente la misma longitud. De este modo, la punta quedará perfectamente centrada con respecto al eje de la broca. Ángulo de incidencia y destalonado. Cuanto mayor sea el ángulo de incidencia, se dice que más destalonada está la broca. El ángulo de incidencia normal (A) es de 12º aunque para materiales más duros este ángulo puede reducirse hasta 6º y aún menos. La mayoría de las veces el mal rendimiento de las brocas es debido al incorrecto destalonado de la superficie de incidencia y por tanto, al equivocado ángulo de incidencia. 3. Máquinas de taladrar Taladrado es la operación que se realiza para obtener agujeros cilíndricos por medio de una herramienta llamada broca. Para eso hay que dotarla de 4

5 dos movimientos: uno principal de rotación, para obtener la velocidad de corte y otro de avance o penetración en la dirección del eje. Estos dos movimientos los obtenemos por medio de la máquina herramienta llamada taladradora aunque también puede realizarse con otras máquinas como la fresadora, el torno, etc. Teniendo en cuenta estos dos movimientos que necesita la broca para realizar su trabajo, podemos dividir las taladradoras 1. Según el movimiento de rotación de la broca en: a. Taladradoras rápidas, que giran de 500 a r.p.m. b. Taladradoras normales que giran de 300 a 6000 r.p.m. c. Taladradoras lentas, que giran de 11 a 850 r.p.m. 2. Según el movimiento de avance en: a. Taladradoras de avance manual b. Taladradoras de avance automático 3.1 Elementos de una taladradora Todas las taladradoras deben tener: - Un soporte general o bancada A - Un soporte B para fijar la pieza a taladrar, o mesa portapiezas - Un cabezal o conjunto de mecanismos C para dar a la broca todos los movimientos de rotación y avance. - Dispositivos D para la fácil y eficaz fijación de la broca Soporte general o bancada. Según este elemento fundamental las máquinas se dividen en: - Taladradoras de columna. En las taladradoras de columna el armazón principal está constituido por una columna redonda en la cual se apoya un brazo capaz de deslizarse verticalmente y girar sobre ella. Este brazo a su vez lleva un mesa o plato, generalmente redondo, que puede girar sobre su eje. Al girar alrededor de la 5

6 columna puede dejar libre un espacio vertical debajo del cabezal y permitir el apoyo en la base de piezas largas. - Taladradoras de sobremesa. Estas taladradoras se llaman así porque, debido a su pequeña altura, pueden colocarse encima de un banco o mesa. La base que sirve para fijarla o apoyarla en el banco sirve a su vez de mesa portapiezas. Pueden dividirse en dos tipos: las de cabezal fijo, en las que siempre se mantiene a la misma altura respecto a la base y las de cabezal móvil que pueden acercarse o separarse de la mesa portapiezas Soporte para fijación de las piezas. Existen dos tipos de fijación según sea la taladradora: - Taladradora de columna. En estas taladradoras hay dos mesas portapiezas, una fija, la base de la máquina y otra móvil, con posibilidad de movimiento vertical sobre la columna, generalmente a mano por medio de un sistema de manivela, engranajes y cremallera. Incluye un sistema de retención automática que impide que el peso de la mesa pueda caer. Tiene además un sistema de fijación a la columna a fin de que no se mueva una vez colocada en su sitio. El plato o mesa puede girar sobre su eje. Algunos constructores permiten que el plato se incline y llegue a quedar vertical. - Taladro de sobremesa. La máquina no lleva plato móvil sino mesa fija. En las que llevan plato móvil, éste es similar al descrito para las de columna Columna. Es el conjunto de mecanismos necesarios para conferir al husillo principal los dos movimientos que debe transmitir a la broca. Digamos que en algunas máquinas no forma un conjunto compacto, sino que son hasta cierto punto independientes. Se puede dividir en tres partes: - Husillo o eje principal. Es uno de los elementos más importantes de la taladradora, que debe ser de acero de alta resistencia y estar convenientemente tratado, y montado. El movimiento de rotación lo recibe a través de poleas y engranajes. No debe ser solicitado por otros esfuerzos más que el de torsión, es decir, que no ha de ser forzado con tendencia a doblarlo y debe procurarse no transmitirle vibraciones. Debe estar montado de tal forma que no tenga holgura radial para evitar que se rompa o desvíe la broca al empezar el taladrado. Se logra a base de rodamientos de rodillos o bolas. Tampoco debe tener holgura en sentido axial siempre para evitar rotura de la broca. Todo va montado en un casquillo cremallera, del que recibe el movimiento de avance axial y penetración. A su vez debe ir ajustado radialmente y tener el menor juego posible en el sentido axial. - Mecanismo de rotación. Los sistemas empleados para obtener los distintos números de vueltas del husillo principal suelen ser de poleas escalonadas, de engranajes, de variadores de velocidad y mixtos. El sistema más empleado en las máquinas más potentes es el de 6

7 engranajes. Suelen ser engranajes con dientes inclinados y suelen ir sumergidos en un baño de aceite o lubricados a presión por bombas incorporadas en la carcasa. Manguito reductor - Mecanismo de avance. En las taladradoras de bastidor el avance se logra dando movimiento a todo el cabezal, en unas por medio de cremallera, en otras por medio de husillo roscado. En todas el movimiento se puede hacer tanto a mano como automáticamente. La mayoría de las taladradoras emplean el sistema de piñón y cremallera para hacer avanzar al husillo principal en tanto permanece fijo el cabezal. Según la manera de dar el movimiento al piñón de la cremallera, se dividen en sensitivas y con reductor. A las taladradoras sensitivas se les da el movimiento al piñón accionando a mano un volante o palanca exterior incorporada al mismo eje del piñón. El operario aprecia muy bien la presión que ejerce la broca contra la pieza. La taladradoras con reductor de avance se llaman así porque el movimiento al piñón de la cremallera se le comunica a través de una reducción generalmente de rueda helicoidal y tornillo sin fin. Todas las máquinas suelen llevar un sistema de indicador de la profundidad de penetración, que puede ser lineal y otros llevan un tambor circular graduado, colocado en el eje del piñón de ataque de la cremallera. Todas las máquinas llevan un sistema de equilibrado para contrarrestar el peso del husillo o del cabezal. Puede ser de contrapeso o de resortes graduados. Ordinariamente se regulan de manera que, al disparar el automático o dejar la palanca de accionamiento libre, retroceda instantáneamente el cabezal o husillo y con ellos la broca. 7

8 3.1.4 Dispositivos para fijar la broca Las máquinas grandes suelen llevar en la punta del husillo un agujero cónico, preparado expresamente para recibir las brocas de cono morse. Lleva una ranura que sirve para la extracción de la broca. - Manguitos. Cuando el husillo tiene el agujero mayor que el cono de la broca, se emplean unos casquillos o manguitos reductores con cono morse, tanto por el exterior como por el interior. A veces se usan también manguitos ampliadores cuando el cono de la broca sea mayor que el agujero del husillo. Manguito cónico ampliador - Normas prácticas. El perfecto centrado del husillo y su buena conservación son importantísimos para que las brocas giren centradas y sena arrastradas sin dificultades. Antes de fijar una broca en su asiento hay que limpiar el cono interior y exterior siempre con la máquina parada. No golpear nunca, ni los manguitos, ni los conos de las brocas con martillo. Para fijar las brocas en el husillo o los manguitos hay que emplear una madera o maza de plomo o plástico. Para sacar la broca o los manguitos emplear cuchillas apropiadas y procurar que la punta de la broca esté cerca de la mesa y encima de esta colocar una tabla, con lo cual no se dañara ni broca ni mesa, ya que no se podrá sujetar con la mano por tener ésta ocupada en la cuchilla. - Portabrocas. Las brocas cilíndricas suelen sujetarse por medio de unas pinzas, llamadas portabrocas. Deben mantener las brocas perfectamente centradas y con fuerza suficiente para que no giren durante el taladrado. No deben ser golpeados ni forzados. Si una broca patina después de apretarla normalmente, será debido a que no corta bien por estar mal afilada, o porque se pretende avanzar demasiado rápidamente o por estar el portabrocas estropeado. 4. Taladrado Primero de todo se estudiará el plano o dibujo. En el dibujo se indica la situación del centro, respecto a unas aristas o superficies de referencia, las cuales nos sirven para trazar dos ejes y señalar con un punto de granete el centro. Cuando hay muchas pieza iguales se pueden usar plantillas o útiles de taladrar. La cota de diámetro del agujero nos indicará la broca que tenemos que emplear. Si no hay tolerancias para el diámetro, podemos elegir el mismo 8

9 diámetro de la cota para la broca. Si exige una tolerancia estrecha, deberemos proceder a taladrar primero con una broca menor y hacer el acabado con el procedimiento de escariado. Una vez estudiado el plano se procederá a la elección de la máquina teniendo en cuenta: - Capacidad de la máquina. Vendrá determinado por el tamaño de la pieza y el diámetro de la broca, así como de la gama de velocidades de acuerdo con el material de la pieza y de la broca. - Calidad de la máquina. Viene determinada por la precisión de la medida del agujero. Habrá que emplear una máquina de calidad suficiente. - Posibilidad de trabajar en serie o con husillos múltiples, de emplear máquinas normales o especiales. Al montar la broca habrá que asegurarse de que queda bien fijada y centrada. Para apretar el portabrocas o las brocas cónicas, puede presionarse contra la mesa interponiendo un tarugo de madera o emplear una maza de nylon. No golpear nunca con martillos en los conos y evitar cualquier golpe en los mismos así como en los manguitos de reducción. A la hora de hacer el agujero, el centro debe quedar exactamente debajo de la punta de la broca y los ejes coincidir perfectamente. La pieza debe mantenerse bien sujeta y rígida durante toda la operación de taladro. Si el agujero ha de ser pasante se ha de prever la salida de la broca para que en ningún caso llegue a tocar la mesa. Si el taladro no es de precisión podrá apoyarse en una madera. Hay que tener en cuenta que si la pieza no se sujeta a la mesa habrá que contrarrestar el par de giro provocado por la broca. Las piezas pequeñas y de caras paralelas se sujetan con mordazas a la mesa. Nunca se deben sujetar las piezas con las manos, sobre todo cuando se trate de piezas pequeñas y con aristas cortantes. Las chapas se fijarán a ser posible con alicates de presión mecánica. Para piezas redondas se emplean calzos en V. En la operación de taladrar deberemos tener en cuenta los siguientes puntos: 1 Seleccionar la velocidad de avance 2 Si el agujero es ciego y debe quedar a una cierta profundidad, se ajusta el tope de la regla indicadora o el tope de disparo asegurándose uno de que se detiene la broca a la profundidad deseada. 3 Si el material necesita refrigeración, probar si funciona el sistema y si es el adecuado. 4 Cerrar la protección transparente, acercar la broca e iniciar el taladro. Comprobar si sale centrado. Si se hubiera desviado hacer un nuevo punto de granete. 5 La refrigeración se hará desde el principio y de una manera continua y abundante. 6 Estar atento al final del agujero ya que si el husillo tiene juego axial, caerá por su peso al disminuir la presión de la broca, con lo que se podrá enganchar la broca y romperse. 9

10 7 Si el agujero es muy profundo convendrá sacar a intervalos la broca para facilitar la salida de la viruta y la refrigeración de la punta. 8 Realizado el agujero, se retirará la broca con la máquina parada, se sacará la pieza y se limpiara el soporte o la mesa para empezar un nuevo ciclo. Nº de r.p.m. a que giran las brocas según el material y el diámetro para trabajos ordinarios 5. Escariado En calderería el escariado consisten en agrandar uno o varios agujeros superpuestos con ayuda de una herramienta cortante llamada escariador. El escariador esta fabricada en acero aleado, mecanizada y tratada térmicamente para que sea capaz de eliminar el material necesario para agrandar el agujero. 10

11 El escariador presenta 3, 4 ó 5 ranuras helicoidales de paso corto o alargado, siendo aconsejable el primero. El corte es a derechas, pero la hélice es a izquierdas, lo que evita una penetración demasiado rápida del útil. Se inserta normalmente en el taladro por medio de un manguito reductor. En el caso de que se precise llevar el diámetro de un agujero a una medida dada con estrechas tolerancias, se hace necesario el uso de esta herramienta. Podemos ver dos herramientas con distinto número de ranuras en la siguiente figura. 6. Avellanado El avellanado es una operación por arranque de viruta que por medio de una herramienta con forma cónica, se abre una boca de diámetro mayor a un agujero practicado con anterioridad. La misión del avellanado es dejar ocultos los tornillos que en una construcción metálica pudieran existir. 11