unidad de trabajo nº4 mecanizado de agujeros

FABRICACIÓN
MECÁNICA
Ciclo Formativo: SOLDADURA Y CALDERERÍA
Módulo: 0092 MECANIZADO
UNIDAD DE TRABAJO Nº4
MECANIZADO DE AGUJEROS
TALADRADO
Objeto del taladrado
Es la ejecución, por arranque de viruta, de un agujero cilíndrico en una pieza, con ayuda
de un útil llamado broca, dotado de un movimiento giratorio continuo y de un desplazamiento
longitudinal.
Taladradoras
Son las máquinas herramientas que tienen por objeto el dar movimiento a la broca para
realizar el taladrado de las piezas.
Se pueden dividir en fijas y portátiles:
Portátiles: El avance de la broca es producido por la presión que el operario ejerce
sobre la taladradora. Se utiliza para brocas de hasta 10 o12 mm Ø.
Fijas: Según sus características y empleo se clasifican en dos de sobremesa y “de
sobremesa” y “de columna”.
Las principales características de las taladradoras son:
Capacidad máxima de broca.
Carrera de la broca.
Distancia del eje a la columna.
Distancia desde la mesa al eje portabrocas.
Distancia desde la base al eje portabrocas.
Nº y gama de velocidades.
Nº y gama de avances.
Potencia del motor.
Taladradoras de sobremesa
Partes fundamentales:
Bastidor. Es de fundición y constituye el armazón de la taladradora.
Está formado por:
El cabezal: Contiene los mecanismos de giro y avance.
La columna: Por ella se desliza el cabezal y la mesa.
La base: Sirve de sustentación a la taladradora.
Mecanismo de giro. Motor cuyo eje lleva un cono de poleas que mediante una correa
transmite el movimiento al cono de poleas del árbol principal. Las distintas
velocidades se obtienen cambiando la posición de las correas en los dos conos.
Mecanismo de avance. Se acciona mediante una palanca que hace girar el piñón, el
cual engrana con la cremallera y transforma el movimiento giratorio en rectilíneo para
hacer descender la broca.
Mesa. Plataforma con ranuras donde se coloca la pieza a taladrar.
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Taladradora de columna
Las taladradoras de columna son de muy variado tamaño y tienen una gran capacidad
de trabajo, pudiendo dar taladros de hasta 80 mm de diámetro.
Constan de las mismas partes fundamentales que las taladradoras de sobremesa, si
bien existen algunas diferencias con respecto a éstas, siendo las más sustanciales las
siguientes:
Mecanismo de giro:
En vez de correas, el movimiento se transmite por engranajes que se cambian de
posición mediante palancas.
Mecanismo de avance:
Puede ser manual o automático. El automático se consigue a través de unos
engranajes.
Para ambos movimientos (giro y avance) la máquina viene provista de unas tablas
de cálculos.
Cabezal:
En este tipo de máquinas el cabezal es fijo.
Mesa:
Mucho más pesada, dispone de una palanca con un dispositivo de piñón y
cremallera para facilitar su desplazamiento por la columna.
Normas de conservación
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Engrasar con frecuencia todas las partes giratorias y deslizantes de la máquina.
Evitar golpear la mesa al colocar sobre ella las piezas.
Limpiar la máquina después de su empleo.
Cuando se ha taladrado con refrigerante es necesario secar cuidadosamente la
mesa y demás partes mojadas para que no se oxiden.
Brocas
De acero al carbono o de acero rápido, tienen el cuerpo templado.
Partes.- Se pueden distinguir tres partes principales: Mango,
cuerpo y punta.
a) Mango.- Es por donde se fija la broca a la taladradora. Hasta
12 mm de diámetro es cilíndrico. Para mayores diámetros es
cónico y utiliza los denominados conos Morse que es el tipo de
acoplamiento cónico que tienen las taladradoras para que se
acoplen en ellos los portabrocas, o directamente las brocas u otros
elementos de mayor diámetro, cuyo mango sea también un cono
Morse.
Los conos Morse son de colocación rápida y sencilla. Se fabrican
de acero templado y duro y están normalizados en cuanto a
conicidad y longitud, y se les designa por una numeración.
Existe un tipo de cono Morse, denominado reductor, que permite
la colocación de brocas o elementos con cono de número inferior
en un alojamiento cuyo cono Morse sea superior.
b) Cuerpo.- Parte central de la broca. Consta de:
Dos ranuras helicoidales: que facilitan la salida de la viruta.
Fajas guía: Son las bandas estrechas que han quedado en la periferia después de tallar
las ranuras. Guían a la broca en el agujero y son las que rozan con las paredes del
mismo. El diámetro de la broca se mide sobre la faja.
Núcleo o alma: Es la pared que tiene la broca entre las ranuras. Va en aumento a partir
de la punta.
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c) Punta.- Constituida por dos filos cortantes denominados “labios”. En ella se pueden
observar los siguientes ángulos:
Ángulo en la punta H: formado por las dos aristas principales de corte. Su valor
depende del material a cortar:
H=120º para aceros con R< 90 Kg/mm2 fundición gris, cobre y aluminio.
H= 130ºpara aceros con R> 90 Kg/mm2 aluminios duros, bronce, latón y cinc.
Ángulo de incidencia A: También llamado “destalonado”, formado por la tangente a la
superficie de incidencia que pasa por el extremo del filo, con la perpendicular al eje
de la broca.
.la “arista transversal” llamándose “ángulo de filo transversal” al formado por dicha
arista con el eje paralelo a los filos. Su valor normal es W = 125º.
Ángulo de desprendimiento C: Es el formado por la cara de corte con el eje de la
broca, por lo general coincide con el ángulo de la hélice E, aunque se puede
modificar para adaptarlo al tipo de material a cortar.
Acero y fundición gris 20º a 25º. Bronce y latón 0º a 15º. Aluminio 40º
Modo de acción de las brocas.- La broca está animada de dos movimientos:
Rotación: Llamado de “corte” y producido por la máquina. A mayor diámetro de
broca, menor velocidad de rotación.
Traslación: Llamado de “avance” y producido por el operario. A mayor dureza del
material, menor diámetro de broca, menos mm por vuelta.
El efecto cortante de la broca depende de la forma y de los ángulos de las aristas
cortantes.
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Afilado de brocas
Afilado a mano:
El afilado a mano se realiza en la electroesmeriladora con una muela ordinaria.
Para no destemplar las aristas cortantes de la broca durante el afilado será necesario
presionar “suavemente” la broca contra la muela, para evitar calentamientos y enfriarla
con mucha frecuencia.
La verificación del afilado se realiza con unas plantillas que ayudan a obtener un afilado
correcto.
Afilado a máquina:
Permite un afilado rigurosamente correcto. Generalmente se emplea en brocas de
grandes diámetros.
Velocidad de corte
En la industria mecánica a la velocidad con la que se desplazan las herramientas frente
al material, cortándolo se denomina velocidad de corte.
En el caso de las brocas, el espacio recorrido es circular, y por tanto, la velocidad de
corte se define como la longitud (expresada en metros) de la circunferencia máxima
recorrida por un punto exterior de la broca en un minuto.
Vc = velocidad tangencial de broca (m/min)
Dc = diámetro de broca (mm)
n = revoluciones por minuto (r.p.m)
La velocidad de corte viene determinada principalmente por:
El material que se ha de trabajar.
El material de la herramienta.
La refrigeración.
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La realización de un trabajo con velocidad de corte inadecuada presenta las siguientes
consecuencias:
Velocidad de corte pequeña: Se emplea más tiempo del necesario.
Velocidad de corte grande: Se desgasta la broca y se pierde tiempo en el afilado de
la misma.
La velocidad adecuada la fijan los fabricantes de herramientas, elaborando tablas según
los datos que ofrece la experiencia.
Velocidad de rotación.- Figura en la mayoría de las taladradoras y se deduce de la
formula de la ecuación de la velocidad de corte, despejando “n”
Refrigeración.- El empleo de líquidos refrigerantes y lubrificantes que enfrían la
herramienta y la pieza a taladrar al mismo tiempo que disminuyen el rozamiento entre las
mismas pudiéndose aumentar la velocidad de corte ya que la refrigeración mejora el
rendimiento de la herramienta y el acabado de la superficie del taladro.
La siguiente tabla nos relaciona el nº de revoluciones por minuto (r.p.m.) de la broca con
el diámetro (mm) de esta y está referida al taladrado de acero suave (R=40 Kg/mm2) en el
que la velocidad de corte está estimada en 12(m/min) para el mecanizado sin refrigeración.
Teniendo en cuenta que con la refrigeración dicha velocidad se puede incrementar
aproximadamente en un 30%, esta, pasaría a ser de 16 (m/min) en el caso de utilizar
herramienta de acero al carbono. Sí la herramienta es de acero rápido, estas velocidades
pasan a ser 16(m/min) y 20(m/min) respectivamente.
Ø de la broca en mm
Broca
Con refrigeración
F-515
Sin refrigeración
Broca
Con refrigeración
F-551
Sin refrigeración
3
4
6
7
8
9
10
11
12
1700 1275 1020
850
730
640
565
510
465
425
1275
635
545
475
425
380
345
320
2125 1595 1275 1060
910
795
705
635
580
540
1700 1275 1020
730
640
565
510
465
425
955
5
765
850
Procesos de taladrado
La realización de un correcto taladrado requiere tener en cuenta las siguientes fases:
Sujeción de las piezas que se han de taladrar.
Determinación del centro. Se señala el mismo con un granete, cuyo ángulo debe ser
el ángulo de la punta de la broca.
Iniciación del taladro. Se taladra ligeramente e inmediatamente se eleva la broca
para verificar que se ha taladrado en el punto deseado.
Comprobación y corrección en caso necesario. Ejecución del taladrado.
La operación del taladrado exige tener en cuenta las siguientes instrucciones:
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La presión (movimiento de avance) debe ser suficiente y uniforme. Si es excesiva
puede romper la broca y si es pequeña se pierde el tiempo y se desgasta la broca.
En los taladros pasantes se disminuye la presión a la salida de la broca para evitar
una excesiva rebaba y la posible rotura de la broca. (Hay que tener en cuenta que la
pieza se rompe, no se corta).
Para tamaños mayores de 5mm es conveniente utilizar varias brocas
progresivamente, de menor a mayor diámetro. Se registra mejor el granetazo y
favorece el corte de las siguientes.
Para facilitar la salida de la viruta se retira la broca del agujero, de vez en cuando.
Esto es particularmente importante en los agujeros profundos, por la acumulación de
la viruta; por ello es conveniente hacerlo con mayor frecuencia.
Avellanado de taladros
El avellanado consiste en hacer un chaflán en el extremo de un taladro para alojar la
cabeza de un remache o de un tornillo. Se puede utilizar una broca helicoidal afilada
especialmente con un ángulo deseado (90º a 60º). No obstante es preferible emplear una
fresa cónica.
Fresa cónica
Normas de Seguridad
Emplear gafas para evitar que puedan introducirse en los ojos pequeñas virutas o
gotas de líquido refrigerante.
Evitar llevar ropa suelta y no aproximar la cabeza a ninguna parte de la máquina en
movimiento, puede engancharse el pelo o la prenda.
Sujetar convenientemente las piezas para evitar que sean arrastradas por la broca.
Limpiar las virutas con una brocha, nunca con la mano, para no cortarse.
No cambiar las brocas estando la taladradora en marcha.
ESCARIADO
Si se comprueba con rigor un agujero taladrado, fácilmente se aprecian los siguientes
defectos:
Su diámetro no es exacto;
No es perfectamente cilíndrico;
Su superficie es irregular y mal acabada.
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Se comprende que un agujero en estas condiciones no sirve para recibir bien ajustado
ningún órgano o pieza, como un eje, un bulón, pasador, etc., si no se mejora con un
mecanizado más preciso, que se llama escariado.
El escariado tiene por objeto rectificar un orificio obtenido por taladrado, dándole un
buen acabado, un cilindrado perfecto y un diámetro preciso. Puede hacerse a mano y a
máquina.
ESCARIADOR (fig.1)
Es una herramienta de acabado, de forma cilíndrica o cónica, con ranuras longitudinales
que forman las aristas cortantes perfectamente afiladas, con las que se da al orificio un
diámetro igual al del escariador.
Se fabrican de acero al carbono o de acero rápido, los escariadores de mano, y de acero
rápido y de metal duro, los de máquina.
(Fig.1)
Descripción
En un escariador se pueden distinguir las siguientes partes:
Cuerpo o parte principal donde están formados los dientes. Los escariadores cilíndricos
se construyen, generalmente, con una entrada cónica para facilitar la penetración al
iniciar el escariado.
Mango cilíndrico con el extremo cuadrado para su accionamiento con un volvedor como
los machos de roscar. En el mango llevan grabados el diámetro y la calidad del acero, si
es rápido o al carbono.
Los escariadores de máquina tienen el mango cilíndrico, sin cabeza cuadrada, o
cónico Morse, como las brocas.
Modo de acción del escariador
Una vez introducido el escariador en el agujero previamente taladrado, va penetrando
merced al movimiento de rotación que se da con el volvedor y al propio peso y a la ligera
presión axial que se ejerce sobre él, principalmente si es de pequeño diámetro (fig.2).
(Fig.2)
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En el primer momento, el escariador penetra en una pequeña longitud, si el útil tiene una
entrada cónica. Si es totalmente cilíndrico, la penetración inicial se realiza sin giro, axialmente,
por lo que los dientes marcan unos ligeros surcos en la entrada del taladro, los cuales
desaparecen después.
El arranque de viruta lo realizan los dientes, igual que otra herramienta de corte
cualquiera, siendo la cantidad de material quitado tanto menor cuanto más se aproxima al
mango. De esta forma, la parte superior de los dientes prácticamente lo que hace es pulir el
agujero y guiar el escariador (fig.3).
De la combinación del movimiento de corte (rotación) y de avance (penetración) resulta
un movimiento de trabajo helicoidal.
(Fig.3)
Retemblado
Es un defecto importante del escariado que consiste en el corte del material a
<<brincos>>, produciendo unas vibraciones del escariador, cuyas aristas marcan unas huellas
o rayas profundas en la pared del agujero, según la dirección de las generatrices. El trabajo
así obtenido pierde sus características de precisión y buen acabado.
El <<retemblado>> es consecuencia de la periódica variación de los esfuerzos de corte,
es decir, el arranque del material no se realiza de manera continua, sino por sucesivos
choques.
Entre las causas que producen el <<retemblado>>, las más importantes son:
Usar escariadores de dientes rectos o con ángulos inadecuados para el material que se
ha de trabajar.
Escariar agujeros cuyo diámetro es muy grande o muy pequeño.
Girar el escariador a una velocidad de rotación muy elevada o con cambios bruscos.
ESTUDIO DE LAS ARISTAS DE CORTE
El escariador tiene varios dientes, que arrancan pequeñísimas partículas de material,
pudiéndose afirmar que la viruta obtenida es intermedia entre la tallada por herramientas
corrientes y la rasqueteada.*
*rasqueteado: operación de rectificado de superficies con la herramienta de mano llamada rasqueta, que
elimina por <<rascado>> pequeñísimas partículas de metal del orden de 0,01 mm, en los puntos más salientes
de la cara de una pieza.
Ángulos característicos (fig.4)
Ángulo de incidencia. Cada diente tiene un estrecho bisel, de 0,2 a 0,4 milímetros
según el diámetro del escariador, que forma con la tangente a la arista de corte un
ángulo de unos 4º. Este pequeño bisel da al diente un efecto raspante, a la vez que sirve
de guía al escariador en el agujero. El destalonado del diente evita el rozamiento con la
superficie trabajada.
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Ángulo de ataque o desprendimiento. Formado por la cara de ataque del diente y el
radio que pasa por la arista de corte, tiene los siguientes valores aproximados:
7º para fundición, aceros duros y bronces.
12º para aceros suaves.
20º para metales ligeros.
(Fig.4)
Número de dientes
Cuando se emplean escariadores de dientes rectos, es aconsejable que su número sea
impar, ya que los esfuerzos de corte no son coincidentes diametralmente, con lo que se evita
el <<retemblado>>.
Distribución de los dientes
Los dientes de los escariadores no están distribuidos, generalmente, de una manera
regular alrededor de su periferia, sino que la distancia que los separa es desigual, variando de
unos a otros entre 2º y 5º (fig.5). Con ello se logra un trabajo más suave y silencioso, evitando
el <<retemblado>>, a la vez que se obtienen agujeros redondos, ya que no todas las aristas
cortantes atacan los mismos puntos al mismo tiempo.
(Fig.5)
CLASES DE ESCARIADORES
Los escariadores de mano se dividen en dos clases:
Fijos o de dimensión fija.
Extensibles o de dimensión variable.
Pueden ser también de dientes rectos o helicoidales
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Los de dientes rectos (fig.6) son de más fácil construcción y más económicos que los
helicoidales. Tienden a << retemblar>>, y si el agujero es discontinuo, por ejemplo con un
chavetero, no se pueden usar porque se enganchan sus aristas de corte.
Los de dientes helicoidales (fig.7), aunque un poco más caros, anulan los inconvenientes
anteriores y se guían mejor en el agujero. La hélice de los dientes está tallada a izquierdas,
mientras que el escariador corta a derechas. Así se evita que se atornille demasiado deprisa
en el taladro y que raye, además, la pared del mismo
Escariadores fijos
Los principales son:
Escariadores tipo París
Tienen una entrada de 1/3 de la longitud del diente, con conicidad del 2% (fig.8)
(Fig.8)
Se caracterizan por no estar tallados más que en la mitad de su periferia, con lo que se
evita el <<retemblado>>, aunque sean de diente recto. Se fabrican también helicoidales.
Sus dimensiones oscilan entre 2 y 60 mm de diámetro y su número de dientes de 3 a 5,
según el diámetro.
Se emplean para trabajos de precisión corriente y para agujeros no demasiado
profundos.
Escariadores americanos (fig. 6 y 7)
Pueden ser de dientes rectos o helicoidales. Los de tallado recto suelen tener los dientes
desigualmente repartidos (fig.5). Estos escariadores presentan una entrada muy ligera.
Sus diámetros varían entre 3 y 60 mm y el número de dientes, de 6 a 12. Se emplean
para trabajos de precisión.
Escariadores de extremo roscado (fig.9)
La extremidad roscada facilita y asegura la penetración continua y regular del útil.
(Fig.9)
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Escariadores cónicos
Se utilizan para escariar agujeros cónicos para pasadores.
En general se construyen en juegos de dos escariadores: uno para desbastar (fig.10,a) y
otro para terminar (fig.10, b)
(Fig.10)
(Fig.13)
(Fig.14)
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