Procesos de mecanizado mediante el uso de taladros

Procesos d e M ecanizado M ediante el Uso del T aladro

Cabim as 2 3 de Octubre de 2 02 1

El principio de la operación es perf orar o hacer un agujero en una pieza en cualquier material. Nosotros nos concentraremos en la perf oración de los metales. Al taladrar metales se produce una f ricción muy grande y por esta razón es recomendable ref rigerar

El taladrado es la operación que tiene por objeto h acer agujeros por arranque de viruta, con una herramienta llamada broca, sobre diferentes tipos de material, cuya posición, diámetro y profundidad han sido determinados previamente.

En este tipo de proceso, la herramienta de corte que se utiliza es cilíndrica rotatoria, conocida como broca. Una broca es una herramienta de corte giratoria la cual tiene uno o más bordes de corte con sus correspondientes ranuras las cuales se extienden a lo largo del cuerpo de la broca.

En el proceso de taladrado se realizan dos movimientos: el movimiento de corte y el de avance. Estos dos movimientos siempre se realizan, salvo en algunas máquinas de taladrado profundo, en las cuales no hay movimiento de corte ya que la pieza se hace girar en sentido contrario a la broca.

Tipos de Taladros (neumáticos, eléctricos, de mano, de banco). Uso y aplicaciones.

Uno de los componentes más populares de cualquier caja de herramientas, el taladro es invaluable en incontables tareas de manuf actura, mantenimiento y reparación, tanto en la industria como en el taller y el hogar.

El taladro f ue concebido originalmente como una herramienta giratoria a la que se acopla un elemento de corte (broca) para efectuar perf oraciones en madera, metal, plástico y otros materiales. Sin embargo, la tecnología moderna ha avanzado más allá de estas f unciones básicas para redundar en versatilidad, gracias a la incorporación de diversos accesorios o al diseño de nuevas variantes de herramientas. Hoy en día, por lo tanto, un taladro también sirve para atornillar/desatornillar elementos de sujeción, lijar, afilar y esmerilar superf icies, y hasta para mezclar pintura o mortero. Y sus modelos y aplicaciones pueden comprender desde una simple y pequeña barrena similar a un sacacorchos hasta una torre de perforación de pozos petroleros, abarcando en las medias disciplinas tan disímiles como la medicina o la industria aeroespacial.

Taladro neumático

Cuando la energía que alimenta un taladro no es eléctrica, sino que está provista por aire comprimido, entonces hablamos de un taladro neumático. En este artículo podremos consultar todas las características y ve ntajas que poseen las herramientas neumáticas.

Es mucho más común en talleres mecánicos o de chapa y pintura. Por ejemplo, con los accesorios adecuados, un taladro neumático podría realizar las siguientes funciones en un taller de chapa y pintura: desgrapado de puntos de soldadura por resistencia, taladrado para soldadura por puntos MIG/MAG a tapón, taladrado sobre materiales plásticos, o eliminación de pinturas, protectores de bajos, masillas y selladores, restos de adhesivos estructurales y adhesivos de molduras embellecedoras.

Taladro eléctrico con cable

Fue el primer taladro eléctrico y mantiene su innegable popularidad al día de hoy. Para f uncionar requiere un suministro constante de energía de un tomacorriente, por lo que es muy potente y proporciona un amplio torque. El diseño más común de los taladros con cable es con empuñadura de tipo pistola, que f acilita el uso de la herramienta. Menos conocido es el diseño en ángulo recto, especialmente indicado para taladrar agujeros en lugares conf inados donde el diseño de pistola no tiene cabida, y muy usado por plomeros y electricistas.

El taladro eléctrico con cable admite varios tipos de broca y está destinado a perforar madera, f ibra de vidrio, mampostería ligera , metal, drywall y plá stico. Como mencionamos anteriormente, si se cambia el tipo de accesorio, este taladro también se puede usar para colocar y retirar tornillos (esto último si cuenta con la función de reversibilidad) y para lijar y pulir madera.

El taladro de mano, taladradora de mano

Es una herramienta compuesta que se utiliza para perf orar diversos materiales. Los agujeros se hacen por un proceso de arranque de material mediante unas herramientas llamadas broca o mechas perf oradoras para diferentes materiales.

Básicamente los taladros o aujereadoras pueden ser de un tipo, o dos tipos: el taladro de mano que es portátil y el taladro de sobremesa que permite bajar f ácilmente la mecha o broca perpendicularmente al material que queremos agujerear y habitualmente se utiliza conjuntamente

con la mordaza, herramienta que permite sujetar el material que se quiere perf orar. El taladro de sobremesa está f ijado a un banco de trabajo y no e s, por tanto, portátil.

Según el material que se quiere perf orar, la broca o mecha a utilizar variará. Hay brocas o mechas para metal, el hormigón, la madera o la piedra. Además, también se permite elegir el diámetro de la mecha en f unción del tamaño de agujero a realizar.

Normalmente los taladros o agujereadoras llevan un regulador de velocidad que deberá ser lenta para los materiales duros y más rápida para blandos o agujeros pequeños. Para los materiales como piedra, cerámica u hormigón a menudo es conveniente activar el percutor, que es un dispositivo que permite que la broca, además de girar, pique sobre el material a taladrar.

El taladro de banco

Es usado para perf orar metales, acero, madera, plásticos usando Brocas HHS. También es usado como herramienta de remoción, como segunda aplicación, usando cepillos y discos de lija.

El taladro de banco, también conocido como taladro vertical o de columna, prensa taladradora o taladro de pedestal. Diseñado como máquina estacionaria que puede montarse sobre una mesa de trabajo o directamente sobre el piso si su tamaño es mayor, es la herramienta ideal para talleres, industrias pequeñas o incluso el hogar.

Son varias las ventajas que reúne un taladro de banco f rente a un taladro manual, entre ellas:

 Exactitud: son mucho más exactos. Pueden perf orar un orif icio perfectamente alineado con el ángulo preciso que se necesita. Usar un taladro manual para ese tipo de tarea podría convertirse fácilmente en un intento f allido, incluso por parte de un profesional.  Velocidad: si nuestro trabajo consiste en perforar varios agujeros, por ejemplo, sobre una placa de madera o metal, un taladro de banco no sólo realiza la tarea de manera más rápida, sino también más simple. Esto es porque el movimiento del mandril y el husillo se realiza mediante una palanca que f unciona sobre una cremallera y un piñón, lo que proporciona al operador una ventaja mecánica considerable.  Potencia: un taladro manual tiene una potencia muy limitada, mientras que uno de banco tiene una velocidad variable que permite un mejor control para el usuario.  Precisión: pueden perforar un agujero a la prof undidad precisa y en el ángulo preciso, ya que el ángulo del husillo se f ija en relación con la mesa, permitiendo que los agujeros se perforen de modo preciso y repetitivo.  Seguridad: un taladro manual puede deslizarse f ácilmente en la mano del usuario. Por el contrario, un taladro de banco proporciona más estabilidad para la pieza de trabajo, ya que la mesa permite que una morsa o abrazadera ubique y ajuste f irmemente la pieza, haciendo que la operación sea mucho más segura.

Tipos y Diámetros de las mechas y brocas helicoidales materiales a ser mecanizados, (usos)

Es bien sabido que hoy en día podemos encontrar mechas o brocas en una gran variedad de f ormas y tamaños, por lo que dar con el modelo correcto para el trabajo adecuado puede parecer desalentador.

Sin embargo, en De Máquinas y Herramientas ya hemos presentado diversos tipos de brocas diseñadas para madera, metal o mampostería, de manera que ya contamos con una primera clasif icación que nos permite f amiliarizarnos con diferentes tipos de mechas antes de adquirirlas en el comercio.

T ambién nos ayuda el hecho de que las brocas diseñadas para metal se pueden usar normalmente en materiales más blandos como madera o plástico. No obstante, lo contrario no es cierto, ya que si usamos una broca destinada a un material blando sobre un material duro, como metal o mampostería, podríamos terminar con una broca dañada o inservible.

Además de conocer la respuesta a la pregunta básica que nos f ormularía cualquier vendedor («¿cuál es el material a perf orar?) también debemos saber que las brocas contienen una amplia gama de revestimientos y pueden fabricarse con dif erentes materiales. Por lo tanto, debemos elegir la broca con la dureza adecuada y las características de durabilidad necesarias.

T eniendo en cuenta las múltiples variables que caracterizan la elección de una mecha, en este enf oque vamos a considerar las tres más importantes:

 Material a perf orar  Composición de la broca  Forma de la broca

Sin embargo, primero es esencial conocer los

componentes fundamentales de una broca

para después poder encontrar las características de estos que deseamos. Por lo tanto, comencemos, como es habitual en toda enseñanza, por el principio.

Componentes de una broca

La f igura debajo muestra las partes más representativas de una broca, donde el diagrama «A» presenta los componentes principales, el diagrama «B» es una vis ta f rontal de la punta, y el diagrama «C» detalla los ángulos más comunes de una broca.

Describamos brevemente cada componente.

Vástago (también conocido como mango o

cola): es la parte externa de la broca que se sujeta en un portabrocas o mandril. Como ampliaremos más adelante, puede tener diversos diseños: liso, ranurado, hexagonal o cónico, donde cada uno cumple una f inalidad diferente.

Canales (o flautas):

son ranuras que comienzan desde el

filo o labio de corte

y se extienden formando una hélice o espiral a lo largo del cuerpo de la broca, def inido entre la punta y el vástago. Las funciones y ventajas de los canales son varias:

 Dan un ángulo de inclinación correcto a los f ilos.  Hacen que las virut as formadas se plieguen f irmemente a su alrededor para ocupar la mínima cantidad de espacio.  Forman conductos a través de los cuales las virutas pueden salir del agujero perf orado, facilitando así su

Plano: es el área entre los canales en espiral y se desgasta gradualmente debido a la abrasión y otras condiciones severas.

Núcleo (o alma): es la columna metálica que separa los canales.

Margen (o faja guía): es una porción estrecha del plano, la cual no tiene f ilo y se e xtiende a lo largo de toda la longitud de los canales. Es parte de un cilindro interrumpido por los canales, por lo que se conoce como espacio libre del cuerpo. El margen también guía la broca en el orif icio y mantiene su diámetro.

Destalonado: el talón de una broca es la parte posterior de la punta de los f ilos, por lo que el destalonado es el ángulo que se forma entre el talón y la superf icie de la pieza de trabajo. Se trata de un rebaje que se realiza sobre la punta de la mecha desde su f ilo principal hasta el talón, para permitir que los f ilos penetren libremente en el material. El destalonado promedio que se da a las brocas helicoidales f orman un ángulo entre 12º y 15º, pero varía de acuerdo con el grado de dureza del material a taladrar.

Án gulo de la hélice (o espiral): es el ángulo formado por el borde de una hélice y el eje de la broca.

Eje: es la línea central de la broca, se extiende a través del núcleo y es perpendicular al diámetro.

Cincel (o centro muerto): es el borde af ilado en el extremo de la punta de la broca. Está formado por la intersección de las superf icies cónicas de la punta, es decir que conecta los f ilos, y debe estar siempre en el centro exacto del eje de la mecha. Punta: es toda la superf icie cónica en el extremo de corte y no debe confundirse con el cincel o centro muerto. Está f ormada por los labios de corte o f ilos y, en el caso de brocas para madera, de un espolón o pinche ubicado en el centro de la punta (ver video más abajo) y que ayuda a colocar el taladro en posición para comenzar la perforación.

En este artículo podemos encontrar más detalles sobre algunos de estos componentes, que incluyen las magnitudes de los ángulos mencionados.

 Si se usa lubricante durante el taladrado, permite que este f luya fácilmente hacia el corte.

Medidas de las brocas

Como suele ser costumbre en muchos otros accesorios imprescindibles para la construcción (por ejemplo, las roscas) las medidas del diámetro de las brocas respond en a cuatro sistemas diferentes. Es así como dependiendo de la ubicación geográf ica y/o del fabricante, podemos encontrar en el comercio brocas clasif icadas por:

1) Sistema imperial: las medidas vienen dadas en f racciones de pulgada, de 1/64″ a 3″ en diámetros que van aumentando de 1/64″ (0,396 mm) por vez. Los tamaños f raccionarios y sus equivalentes en f racciones decimales de pulgada.

2) Números: las medidas van del número 1, que mide 0,228 pulgadas o 5,79 mm, al número 80, que mide 0,0135 pulgadas o 34 mm.

3) Letras: las medidas están expresadas en letras de la A a la Z. La broca «A» es la más delgada (0.234 pulgadas o 5,94 mm) y la «Z» es la más gruesa (0.413 pulgadas o 10,49 mm).

4) Sistema métrico: las medidas vienen dadas en milímetros, y van de 0,35 mm a 50 mm, los cuales aumentan en f racciones diversas, por ejemplo, si se trata de un juego de varias br ocas, como vemos en las f iguras de abajo, entre 0,5 mm y 0,025 mm por vez.

Como expresamos más arriba, una primera y primordial clasif icación para las brocas es según el material que vamos a perf orar con ellas.

A tal f in podemos agruparlas en tres grandes grupos de materiales, dejando el cuarto grupo para todo material que no quede comprendido en alguno de los tres primeros. Es muy importante que sepamos entonces, cuáles son estos tres materiales básicos para los que sirven la gran mayoría de las brocas que encontraremos en el comercio:

 Metal  Mampostería  Madera  Otros materiales (vidrio, plástico, cerámica, etc.)

Aprender a identif icar cada tipo de mecha según estos tres materiales es muy útil para los principiantes y af icionados al bricolaje.

Ahora que sabemos cómo diferenciar las brocas para los principales materiales a trabajar, vamos a entrar un poco más en detalles. En realidad, esta primera clasif icación de las brocas no obedece estrictamente al tipo de material a perf orar, sino más bien a la dureza de dicho material. No es lo mismo hacer orif icios en madera (material blando) que en acero (material más duro) o en hormigón (material extremadamente duro). Estos dif erentes grados de dureza determinan la resistencia que debe tener la broca para no romperse durante la perf oración.

Por lo tanto, es obvio que el material que compone la broca juega un papel fundamental y posibilita una segunda clasif icación, que nuevamente abre un amplio abanico de posibilidades, con sus diversas prestaciones y precios.

Tipos de brocas según su propia composición

En un principio, todas las brocas se fabricaban de acero al carbono, ya sea con porcentaje bajo o alto de carbono. El acero al carbono es económico, pero las mechas de este material están diseñadas para f uncionar a bajas velocidades de taladrado en materiales dúctiles como madera, plástico y metales blandos. Si se emplean mayores velocidades, el f ilo se sobrecalienta y pierde su temple o dureza, de manera que después de un ciclo limitado de uso y reaf ilado, la broca f inalmente queda inutilizada.

Para resolver estos inconvenientes, aparecieron las brocas de acero de alta velocidad o acero rápido (llamadas «brocas HSS«). Son duras y mucho más resistentes al calor que las de acero al carbono, por lo que pueden usarse para metal, madera dura y la mayoría de los demás materiales a velocidades mayores que las de las brocas de acero al carbono.

Hoy por hoy, las brocas de acero rápido son el estándar de la industria. Sin embargo, la innovación no quedó allí, ya que también se comercializan brocas HSS con diversas aleaciones y/o recubrimientos (cobalto, titanio, tungsteno, carburo, etc.), así como brocas diamantadas, especiales para vidrio y cerámica.

La siguiente tabla muestra los tipos principales de materiales de brocas y sus aplicaciones. Nos puede ayudar a identif icar a priori la broca que mejor se adaptaría a nuestro trabajo.

De hecho, existen muchas otras formas de brocas, como las Forstner, las ajustables, las escalonadas y las cónicas, pero son casos particulares que revisaremos en otra oportunidad.

Por lo tanto, con los conocimientos que hemos adquirido hasta ahora, vamos a prof undizar caso por caso y veremos cómo proceder para elegir el tipo y forma de broca para cada uno de los tres grupos principales de materiales. Para ello, comencemos por el caso más simple.

¿Cómo elegir brocas para madera?

La gran mayoría de las mechas para madera están fabricadas en acero endurecido y su elección es simple, pues se basa en optar entre una broca plana tipo pala y una helicoidal. Para resolver esto rápidamente, tengamos en cuenta que:

Las brocas planas se usan cuando el diámetro de perforación es ancho, generalmente desde los 13 mm en adelante, aunque hay brocas planas de 6 mm. Debemos recordar que una broca pala se usa para profundidades pequeñas de taladrado.

Las brocas helicoidales están disponibles principalmente hasta 17 mm de diámetro, aunque puede haber de más de 20 mm. Se usan para grandes profundidades de taladrado en material sólido, por ejemplo, de 20 cm; por eso el vástago de las brocas helicoidales es largo, hasta 45 cm.

Hay dos tipos dif erentes de brocas helicoidales para madera:

 Brocas en espiral: especialmente diseñadas para la evacuación de virutas al taladrar agujeros de gran diámetro o en tareas de armado de estructuras de construcción en seco.  Brocas con tres puntas: las más comunes y precisas, como las que se usan en carpintería en todos los agujeros de pequeño diámetro. Están fabricadas de acero al cromo-vanadio y pueden tener diferentes f ilos, aunque el rendimiento es casi el mismo. Se distinguen por poseer tres puntas en la cabeza: la central sirve para f ijar la broca y las de los costados que marcan el círculo antes de taladrar. Se pueden usar en todo tipo de maderas, por ejemplo, duras, blandas y contrachapados.

Brocas para madera

Cómo elegir brocas para hormigón/mampostería

La elección de brocas para mampostería es sencilla en la medida en que se determinan los materiales blandos y duros, y porque el material pref erido para las brocas para mampostería es el carburo de tungsteno.

Las brocas de carburo de tungsteno son ef icaces en hormigón, granito, ladrillo silic ocalcáreo y piedras naturales. La dif erencia de calidad entre dos brocas para mampostería depende de la calidad de la punta de la mecha y del número de f ilos de corte: dos, tres o cuatro. Para una mayor ef iciencia en los materiales más resistentes y en hormigón armado, se requiere una cabeza de cuatro puntas y carburo sólido usada con taladros percutores o rotomartillos. Otras brocas de varias composiciones,

En cuanto al diseño del vástago de las brocas para mampostería, debemos distinguir tres clases:

 Liso: presente en brocas usadas con taladros en modo percusión provistos de portabrocas o mandril de sujeción automática.  SDS: el vástago SDS es acanalado (ver f igura de abajo) para encajar con un clic en el portabrocas. Este encastre se encuentra en todos los taladros percutores y rotomartillos, y puede ser de dos tipos:

SDS Plus (+): usado en rotomartillos que pesan generalmente entre 2 y 4 k g y tienen una potencia ≤ 1200 watts. Es el más común del surtido general de brocas para mampostería, al punto que es habitual que se comercialicen en juegos de varias pie zas de distinto tamaño.

SDS Max: es para trabajos más pesados e intensivos, usado en rotomartillos de más de 4 kg de peso con una potencia típicamente ≥ 1200 watts.

 Hexagonal: usado para montar en atornilladores/destornilladores eléctricos, generalmente equipados con el modo percusión.

Cómo elegir brocas para metal

A dif erencia de los casos anteriores, este ya no es tan sencillo dado los diversos grados de dureza de los metales y por ende, la gran variedad de brocas disponibles.

Evidentemente, las grandes protagonistas de la perf oración de metales son las brocas de acero rápido (HSS) que mencionamos más arriba, así como sus múltiples variedades que componen las aleaciones de acero con otros metales para lograr numerosas propiedades ventajosas.

En f unción de la amplitud del tema, en un próximo artículo brindaremos detalles acerca de la elección de brocas para metales y nos enf oc aremos en las brocas HSS.

T aladros y Herramientas usos y aplicaciones

Adiela Borja