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Descripcion de la operacion de taladrado industrial.
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TECNOLOGIA MECANICA
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TALADROS
HISTORIA: Unos de los primeros dispositivos mecánicos desarrollados en la prehistoria fue un taladro para
perforaciones en diversos metales. Se enrollaba una cuerda de arco alrededor de una flecha y después se
serraba rápidamente hacia atrás y adelante. Este proceso producía fuego y hacia la perforación en l madera.
Así evoluciono el taladro prensa. Los taladros modernos poseen varios tamaños y diversos tipos ya sea
manual o manejado por computadora.
TALADROS PRENSA: Son esenciales en cualquier taller metalúrgico. Básicamente un taladro consta de un eje
(que hace girar la broca y puede avanzar hacia la pieza de trabajo, ya sea automática o manualmente) y una
mesa de trabajo (que sostiene rígidamente la pieza de trabajo en posición cuando se hace la perforación)
OPERACIONES ESTANDAR:
TALADRADO: Operación de arranque de viruta mediante una herramienta de corte, llamada broca
espira o helicoidal.
AVELLANADO: Operación de ensanchamiento en forma de huso o cono en el extremo de la
perforación.
RIMADO: Operación de dimensionar y producir una peroración redonda.
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MANDRILADO O TORNEADO INTERIOR: operación de emparejar y ensanchar una perforación por
medio de una herramienta de corte de un solo filo, generalmente sostenida por un mandrilado.
CAREADO PARA TUERCAS O REFRENTEADO: Operación de alisar y escuadrar la superficie alrededor
de una perforación para proporcionar asentamiento para tornillo de cabeza o una tuerca.
ROSCADO: Operación de cortar roscas internas en una operación.
CONTRATALADRADO O CAJA: Operación de agrandar la parte superior de una perforación taladrada
previa hasta una profundidad particular
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TIPOS DE TALADROS:
El tamaño de un taladro esta designado por las diferentes empresas, unos toman el tamaño coma la
distancia desde el centro del husillo hasta la columna de la máquina, otros según el diámetro de la
pieza circular más grande que puede taladrarse.
o TALADROS SENSIBLES: Es uno de los taladros más simples, consta de un solo
mecanismo de avance manual. Los taladros sensibles son por lo general maquinas ligeras, de
alta velocidad y se fabrican en modelos de banco y de piso.
BASE: Por lo general es de hierro fundido, esta viene con perforaciones de manera que pueda fijarse
una mesa o banco. Las ranuras de la base permiten que se puedan fijar dispositivos de sujeción
rápidamente.
COLUMNA: es de porte cilíndrico de precisión, este se ajunta a la base, la mesa esta fija a la columna
y puede ajustarse a cualquier punto de la base. El cabezal está montado cerca de la parte superior de
la columna.
MESA: puede ser de forma redonda o rectangular, se utiliza para montar la pieza que se va a
taladrar.
CABEZAL DEL TALADRO: Esta montado cerca de la parte superior de la columna, esta contiene el
mecanismo necesario para girar la herramienta de trabajo.
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El husillo es de eje redondo que sostiene y dirige la herramienta de corte. La palanca de avance,
anual es usada para controlar el movimiento vertical de la boquilla del husillo la herramienta de
corte.
o TALADRO VERTICAL: Este es más grande y pesado que el anterior, las diferencias
básicas son:
1. Posee una caja de velocidades para proveer mayor variedad de velocidades.
2. El husillo puede moverse mediante 3 métodos:
Manualmente con una palanca
Manualmente con una rueda
Automáticamente mediante mecanismo de avance.
3. Mediante mecanismos de elevación se mueve la mesa hacia arriba y hacia abajo
4. Tiene dispositivos de almacenamiento de lubricante.
TALADRO RADIAL: También conocido como el taladro de brazo radial. Las ventajas
de esta máquina son:
Pueden maquinarse piezas grandes y pesadas
El cabezal puede bajarse y subirse fácilmente
La máquina tiene mayor potencia, por lo que pueden utilizarse herramientas
más grandes
El cabezal puede girar, es decir se pueden taladrar perforaciones en Angulo
PARTES DEL TALADRO RADIAL:
BASE: Esta fabricada con hierro fundido pesado con refuerzos. Se utiliza para fijar la maquina al piso
y también para proporcionar un depósito para el refrigerante.
Columna: miembro cilíndrico vertical ajustado a la base que soporta el brazo radial en Angulo recto.
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Brazo radial: esta acoplado a la columna y puede subirse y bajarse por medio de un tornillo de
elevación mecánico. El brazo también puede girarse alrededor de la columna. Este también soporta
el motor y el cabezal del taladro.
Cabezal del taladro: está montado sobre el brazo y puede moverse a lo largo del brazo por medio
del volante manual transversal. Aloja los engranajes de cambio y controla las velocidades y avances
del husillo.
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ACCESORIOS DE UN TALADRO
DISPOCITIVOS DE SUJESION DE LAS HERRAMIENTAS: El husillo del taladro proporciona
el medio para sostener y dirigir la herramienta de corte.
Mandriles para brocas: son dispositivos que se utilizan para la sujeción de
herramientas de corte de vástago recto. La mayoría tienen 3 quijadas que se mueven
simultáneamente cuando gira el casquillo exterior y en otros cuando se eleva el
collarín exterior
.
MANDRILES: El mandril puede montarse sobre el husillo del taladro por medio de un
cono o de una rosca. Existen varias clases de mandriles para brocas y todos mantienen
por muchos años su precisión.
Mandriles de tipo llave: son los más comunes, tienen tres quijadas que entran o salen
simultáneamente cuando se gira el casquillo exterior. Se coloca la broca se gira el
casquete hasta que las quijadas hayan ajustado sobre el vástago de la broca.
Mandriles para brocas sin llave: se utilizan en trabajo de producción ya que el mandril
es regulable a mono.
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CONOS Y BOQUILLAS PARA BROCAS: El tamaño de la broca es en general en
concordancia al tamaño de la máquina, mientras más grane es la maquina más grande
es la broca. El cono para bracas se utiliza para adaptar el vástago de la herramienta de
corte al husillo de la maquina si el cono de la herramienta de corte es más pequeño que
la perforación cónica del husillo.
Se utiliza la boquilla para brocas cuando la perforación en el husillo del taladro es demasiado
pequeño para el vástago cónico de las brocas.
La cuña para brocas se utiliza para retirar las brocas o accesorios con vástagos en forma de cono
del husillo del taladro, se utiliza un martillo para golpear la cuña para brocas y aflojar el vástago
de brocas cónicas en el husillo.
DISPOSITIVOS DE SUJECION PARA PIEZAS DE TRABAJO: Todas las piezas de trabajo
deben sujetarse con seguridad antes de llevar a cabo operaciones de corte en
taladrados. Algunos dispositivos de ajuste de piezas de trabajo son:
o Prensa para taladro: para sostenes piezas redondas, cuadradas, rectangulares y
de forma irregular. Debe estar bien sujeta la pieza a taladrar ya que pueden
ocurrir grandes accidentes por la mala sujeción de la pieza.
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o Prensa angular: tiene un ajuste angular en la base, para permitir hacer
perforaciones en ángulos.
Bloques en V: son de hierro fundido o acero endurecido, se utilizan en piezas redondas.
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Bloques escalonados: se utilizan para dar apoyo a la parte exterior de las abrazaderas de
cintas cuando se sujeta el trabajo para operaciones de taladrado.
Placa angular: pieza de hierro fundido en forma de L, tiene gran variedad de tamaños y
ranuras con perforaciones.
Plantillas de taladrados: se utilizan para varias perforaciones idénticas. Eliminan
posibilidades de trazar líneas para perforaciones y permite que las perforaciones se
realicen rápidamente y con precisión.
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ESFUERZOS DE SUJECION: Siempre que se sujeten piezas de trabajo a la mesa para
cualquier operación de maquinado, se generan esfuerzos. Es importante que estos
esfuerzos no sean grandes para evitar corrimientos y mala precisión en la perforación.
Nota: el bloque escalonado es ligeramente más alto que la pieza de trabajo y el perno
está cerca de la pieza de trabajo.
BROCAS HELICOIDALES
Las brocas helicoidales son herramientas de corte por el extremo, utilizadas para producir
perforaciones en casi toda clase de material.
PARTES DE UNA BROCA HELICOIDAL
Las brocas de acero de alta velocidad han reemplazado a las brocas de acero al carbono
porque pueden operarse al doble de la velocidad de corte y los bordes cortantes duran más.
Una broca puede dividirse en tres partes principales: vástago, cuerpo y punta.
VASTAGO: Las brocas de ½ pulgada. O 13 mm de diámetro tienen vástagos rectos y las de
diámetro mayor tienen vástagos cónicos. Las primeras se ajustan en un mandril de la broca
y las segundas se meten en el cono interno que viene en el husillo del taladro.
CUERPO: es la porción de la broca entre el vástago y la punta. Es muy importante para la
eficiencia de la acción de corte:
Lo canales forman los bordes cortantes, admiten el fluido para corte y permiten que las
virutas salgan de la perforación.
El margen es la sección estrecha y elevada de la broca. Está al lado de los canales, su
propósito es determinar el tamaño del cuerpo de la broca y de los bordes cortantes.
El claro del cuerpo es la porción rebajada del cuerpo entre el margen y los canales.
El alma es la partición delgada en el centro de la broca, esta forma la parte del cincel de
la broca, ver figura.
PUNTA: La punta de una braca helicoidal consta de una punta o cincel, los labios o bordes,
el claro de salida del labio y las caras inclinadas.
CARACTERISTICAS DE LA PUNTA DE LA BROCA:
Los factores más importantes que determinan el tamaño de la perforación taladrada son
las características de la punta de la broca. Una broca se considera una herramienta de
desbaste capaz de eliminar metal rápidamente. La terminación es mejor con una rima.
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El uso de diversos ángulos de punta y claros de labio, en combinación con el
adelgazamiento del alma de la broca, permitirán:
1. Controlar tamaño, calidad y rectitud de la perforación taladrada.
2. Controlar tamaño, forma y formación de viruta.
3. Controlar el flujo de virutas por los canales.
4. Aumentar la resistencia de los bordes cortantes de la broca.
5. Reducir la velocidad de desgaste en los bordes cortantes.
6. Reducir la cantidad de presión de taladrado necesaria.
7. Controlar la cantidad de rebarbas producidas durante el taladrado.
8. Reducir la cantidad de calor generado.
9. Permitir el uso de diversas velocidades y avances para un taladrado más
eficiente.
ANGULOS Y CLAROS DE LA PUNTA DE LA BROCA:
Los ángulos y claros de la punta de la broca para adecuarse a la amplia variedad de materiales que
deben taladrarse. Comúnmente se utilizan 3 puntas de brocas detalladas a continuación.
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La PUNTA CONVENCIONAL (118°), que aparece en la figura, es la punta de la braca utilizada con
mayor frecuencia, y da resultados satisfactorios en la mayor parte del taladro de uso general. Para
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mejores resultados el Angulo del labio de afilarse de 8° a 12°. Ya que un labio demasiado grande
debilitara el borde cortante y provocara que la broca se rompa con facilidad.
La PUNTA DE ANGULO GRANDE (60° a 90°), son como las que aparecen en la figura, se utilizan en
brocas de hélice reducidas para el taladro de materiales no ferrosos, hierro fundidos blandos,
plásticos, fibras y madera. El claro de la punta de l labio por lo general son de Angulo de (12° a 15°).
La PUNTA DE ANGULO PLANO ( 135° a 150° ), como se ve en la figurara, se utiliza generalmente
para taladrar materiales duros y tenaces. El claro del labio en las brocas de este tipo es por lo
general de ( 6° a 8°)
SISTEMA DE TAMAÑOS DE BROCAS:
Los tamaños para brocas se designas según 4 sistemas: fraccionario, numérico, con letra y en
milímetros.
Las brocas de tamaño fraccionario van de 1/64 a 4 pulgadas, variando en pasos de 1/64 de
pulgadas de un tamaño al siguiente.
Las brocas de tamaño numérico van de #1, que miden 228 pulgadas al #97 que miden
0,0059 pulgadas.
Las brocas de tamaño con letra van de la A a la Z. las brocas de la letra A es la mas pequeña
del juego 0,234 pulgadas y la de a Z 0,413 pulgadas.
Las brocas milimétricas (métricas) se producen en una gran variedad de tamaños. Las
miniatura van de 0,04 a 0,09 mm. Las brocas métricas estándar de vástago o zanco recto
están disponibles en tamaños de 0,5 a 20 mm y las brocas de zanco onico desde 8 mm a 80
mm.
Los tamaños de las brocas pueden utilizarse con un calibrador de broca. El tamaño de una
broca puede verificarse midiendo la broca, sobre los bordes o márgenes con un micrómetro.
TIPOS DE BROCAS:
El diseño de las brocas puede variar el número y ancho de los canales, el tamaño del Angulo de la
hélice o inclinación de los canales, o la forma de las pistas o margen. Las canales pueden ser rectas
o helicoidales y la hélice puede ir hacia la derecha o hacia la izquierda.
Las brocas helicoidales se fabrican de aceros al carbono para herramienta, acero de alta velocidad y
carburos cementados.
Las brocas de acero al carbono por lo general se utilizan en talleres no profesionales y no se
recomienda para el trabajo de taller y maquinado, ya que los bordes cortantes tienden a
desgastarse.
Las brocas de acero de alta velocidad se utilizan comúnmente en el taller de maquinado ya que
pueden operarse al doble de la velocidad que las anteriores.
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Las brocas de carburo cementado pueden operarse a velocidades del orden de hasta 3 veces las
anteriores, se utilizan para taladra materiales duros.
Las brocas que se utilizan más son las de uso general, que tienen dos canales helicoidales, se
desempeña muy bien con una amplia cantidad de materiales, equipos y condiciones de trabajo.
.
Las brocas de alta hélice están diseñadas para taladrar perforaciones profundas de aluminio. Las
brocas de baja hélice están diseñadas para taladrar perforaciones de poca profundidad en algunas
aleaciones de aluminio y magnesio. Por ejemplo laton. Las broca de nucleo, diseñada con 3 o cuatro
canales, se utiliza para agrandar perforaciones de corazones, taladrados o punzonados. Las ventaja
que tiene esta sobre las de dos canales que tiene un mejor acabado y productividad
Las brocas de ranura recta se recomiendan para operaciones de taladrodo en materiales blandos
como latón, bronce cobre y diversas clases de plásticos.
Las brocas de perforación profunda o de pistola, se utilizan para producir perforaciones de
aproximadamente 3/8 a 3 pulgadas de diámetro y con una profundidad de 20 pies.
Las brocas planas son similares a las brocas de pistola en que el labio cortante es una hora plana
con dos labios cortantes.
La broca de acero duro se utiliza para taladrar perforaciones de acero endurecido, se fabrican con
aleaciones resistentes al calor.
Las brocas en escalón o de pasos, se utilizan para taladrar y contra taladrar diferentes tamaños de
perforaciones en una sola pasada.
DATOS Y PROBLEMAS DEL TALADRADO
Los problemas mas frecuentes que se encuentran son:
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AFILADO DE BROCAS
La eficiencia de corte de una broca se determina por las características y condiciones de la punta de
la broca. Las mayoría de las puntas de hoy en día tiene un Angulo de 118° y un labio de salida de 8°
a 12°.
Para asegurar que una broca se desempeñara adecuadamente, antes de montar la broca en el
taladro examine la punta de la broca cuidadosamente verificando lo siguiente:
La longitud de los labios de corte debe ser la misma
El angulo de los labios debe ser el mismo
Los labios deben estar libres de asperesas o desgaste
No debe haber señales de desgaste en ningún lado
Si la broca no cumple estos requisitos, debe volverse a afilar.
Si se utiliza la broca para una perforación brusca o fuerte se notara que la temperatura
comenzara a elevarse y es muy posible que nuevamente se tenga que revisar para afilarla.
En consecuencia se deberá volver a afilar cuando:
1. Cambio de color y forma de las virutas
2. Se requiera más presión de trabajo para forzar la broca hacia la pieza de trabajo
3. La broca se vuelve azul debido al calor excesivo generado durante el taladrado.
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4. Hay un acabado pobre en la terminación
5. La broca vibra cuando hace contacto con el metal.
6. La broca chiria y se atora en la perforación.
CAUSAS DE FALLAS DE LAS BROCAS.
No debe permitirse que las brocas se desafilen tanto que no puedan cortar, una
pérdida de filo en una broca puede ser provocada por cualquiera de estos factores:
La velocidad de taladrado puede ser demasiada alta para la dureza del
material que se está cortando.
El avance puede ser demasiado rápido y sobrecargar los labios de corte.
La pieza de trabajo o la broca pueden no estar soportados correctamente lo
que ocasionara flexiones y vibraciones.
El acabado de los
AGUJEREADO
FUERZA DE DESGARRO: Es la fuerza necesaria para arrancar la viruta con los dos filos
cortantes de la punta de la broca. Llamaremos con :
Φ = semiangulo de la cresta de la broca
Sigma = resistencia al desgarro en kg/mm2 del material
d = diámetro de la broca en milímetros
a = avance en mm/vuelta de la broca
q1 = área de la viruta arrancada por una arista de corte en mm2
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q2 = área de la viruta arrancada por dos aristas de corte en mm2
Observamos en la figura que la superficie de la viruta arrancada por una arista cortante es
expresada
q1 = m . a1/2
pero : a2/2 = a/2 . cos α
sustituyendo tendremos: q1 = m . a/2 . cos α
por otra parte tenemos que m . cos α = d/2
por lo tanto q1 = d/2 . a/2
La superficie de la viruta arrancada por las dos aristas cortantes es:
q = (d/2 . a/2) . 2 d/2 . a (mm)
la resistencia total para arrancar dicha viruta es expresado como:
resistencia total= sigma . a . d/2 (kg)
FUERZA DE PENETRCION: Es la fuerza total P que actúa a lo largo del eje de la broca y que
produce el avance durante la rotación. Tenemos:
p/2 =fuerza de penetración en kilogramos relativa a cada arista de corte
p*/2 = fuerza normal para cada una de las aristas cortantes en kilogramos
la fuerza p*/2 se puede considerar según Taylor igual a la fuerza de desgarro.
P*/2 = sigma . d/2 . a/2
Observando la figura resulta que p/2 = p*/2 . sen α = sigma . (d . a/4) . sen Φ
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Donde P = P* . sen Φ = sigma . (d . a/2) sen Φ
MOMENTO DE TORSION NECESARIO: Viene expresado por el producto de la fuerza total de
desgarro por la distancia existente en el eje de giro y el punto donde se supone esta
conectada dicha fuerza. El punto medio dista del eje una medida igual a d/4, en milímetros.
El momento de torsión vendrá expresado por:
Mt = sigma . a .d/2 . d/4
O sea : Mt = sigma . a .d2/8 en kilogramilimetros (kgmm)
POTENCIA ABSORBIDA:
Ne ( cv ) = Mt . n /537
Donde Mt = momento de torsión en kg
Rendimiento = 0,75
NUMERO DE REVOLUCIONES: En lo que hace referencia al número de revoluciones y
avances de las brocas helicoidales se pueden obtener de los datos de las tablas al final
adjuntadas. LXXXIV y LXXXV
EJEMPLO:
se debe ejecutar un agujero de 20 mm en un bloque de acero duro, de resistencia sigma r =
70 kg/mm2. La profundidad del agujero es de 80 mm . Determinar la fuerza de penetración,
potencia absorbida y el tiempo de maquinado empleado. (NOTA: La broca es de acero
rápido)
Solución: fuerza de penetración P = sigma . a d .sen Φ / 2
Elegimos un avance a = 0,3 mm/vuelta en la página LXXXV, calculamos la superficie de
viruta q.
q = a . d/2 = 0,3 mm/vueltas . 20/2 mm = 3 mm2
q = 3mm2
de la tabla LXXVII suponemos sigma r = 270 kg/mm2, el Angulo Φ de la cresta es
generalmente de 60°, por lo tanto
P/2 = sigma r .(d . a / 4).sen Φ
P/2 = 270 (kg/mm2). (20 (mm) . 0,3 (mm/vuelta) / 4) sen 60°
P = 701,48 (kg)
El momento de torsión sera: Mt = sigma r . a .d2/8
Entonces: Mt = 270 (kg/mm2) . 0,3 (mm/vuelta) . (20mm)2/8 = 4050 (kgmm)
Mt = 4050 (kgmm)
La potencia absorbida será : Ne ( cv ) = Mt . n /537
Ne ( cv ) = 4,05 . 320 /716,2 . rend = 2,41 cv
Ne = 2,41 cv
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El tiempo empleado será:
Tm=n*/n
Siendo n*= c/a
N= rpm
Adoptando a la carrera c=80mm
Tenemos que Tm= (80mm/0,3mm/vueltas) x 1/n
Tm= (80mm/0,3mm/vueltas) x 1/320rpm =0,83 min
Tm=0,83 min
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