El mecanizado de agujeros es un proceso familiar, pero ¿cuáles son las diferencias entre taladrar, escariar, escariar y mandrinar? Déjame explicarte hoy.
1. Perforación
La perforación es el proceso inicial de creación de agujeros en materiales sólidos, normalmente con diámetros inferiores a 80 mm. Hay dos métodos de perforación: uno implica girar la broca y el otro girar la pieza de trabajo. Los errores producidos por estos dos métodos son diferentes.
En el método de rotación de la broca, debido a los bordes cortantes asimétricos y la rigidez insuficiente de la broca, la broca puede desviarse, provocando que la línea central del orificio se distorsione o no sea recta, pero el diámetro del orificio permanece sin cambios.
Por el contrario, cuando la pieza gira, el descentramiento de la broca puede provocar un cambio en el diámetro del orificio, pero la línea central permanece recta.
Las herramientas de perforación comunes incluyen brocas helicoidales, brocas centrales y brocas profundas, siendo las brocas helicoidales las más utilizadas, con un diámetro de 0,1 a 80 mm.
Debido a limitaciones estructurales, las brocas tienen baja rigidez a la flexión y torsión y poca capacidad de centrado, lo que resulta en una baja precisión de perforación, generalmente entre IT13 y IT11; la rugosidad de la superficie también es relativamente alta, generalmente entre Ra 50 y 12,5 µm.
Sin embargo, la perforación presenta una alta tasa de eliminación de metal y eficiencia de corte. Se utiliza principalmente para orificios que no requieren alta precisión, como orificios para tornillos, orificios inferiores roscados y orificios para aceite.
Los agujeros que requieren mayor precisión y calidad superficial deben terminarse con procesos posteriores, como escariado, escariado, taladrado o rectificado.
2. Ampliación
El escariado es el proceso de mecanizar adicionalmente orificios pretaladrados, fundidos o forjados para aumentar el diámetro y mejorar la calidad del orificio. El escariado puede servir como operación de preacabado antes del mecanizado de precisión o como proceso final para agujeros con requisitos menos estrictos. Los escariadores son similares a las brocas helicoidales pero tienen más dientes y no tienen bordes transversales.
En comparación con la perforación, el escariado tiene las siguientes características:
(1) Los escariadores tienen múltiples dientes (3 a 8), lo que proporciona una buena guía y un corte estable;
(2) Los escariadores no tienen bordes transversales, lo que mejora las condiciones de corte;
(3) La tolerancia de mecanizado es pequeña, lo que permite ranuras de viruta menos profundas y un núcleo más grueso, lo que da como resultado cuerpos de herramienta más fuertes y rígidos. La precisión del abocardado se sitúa generalmente entre IT11 y IT10, con valores de rugosidad superficial entre Ra 12,5 y 6,3. El escariado se utiliza habitualmente para agujeros con diámetros inferiores a 100 mm. Al perforar orificios más grandes (D ≥ 30 mm), es una práctica común perforar previamente con una broca más pequeña (0,5 a 0,7 veces el diámetro del orificio) y luego ampliarla hasta el tamaño deseado, mejorando así la calidad y la eficiencia del mecanizado de orificios. .
Además de los agujeros cilíndricos, se pueden utilizar varios escariadores de formas especiales, también conocidos como avellanadores, para mecanizar agujeros avellanados y aplanar las caras de los extremos. En el extremo frontal de un avellanador suele haber una columna guía que se guía a través del agujero ya mecanizado.
3. Avellanado
El avellanado es uno de los métodos de mecanizado de precisión para agujeros y se utiliza ampliamente en la producción. Para agujeros más pequeños, en comparación con el rectificado interno o el taladrado de precisión, el avellanado es un método más económico y práctico.
(1) Avellanadores
Los escariadores generalmente se dividen en tipos operados manualmente y operados a máquina. Los escariadores manuales tienen un vástago recto con una pieza de trabajo más larga, lo que proporciona una mejor guía, y vienen en tipos de diámetro exterior completo y ajustable.
Los escariadores operados a máquina vienen en tipos de vástago y manguito. Los avellanadores pueden mecanizar no sólo agujeros redondos sino también agujeros cónicos con avellanadores cónicos.
(2) Proceso y aplicación de avellanado.
La tolerancia al avellanado tiene un gran impacto en la calidad del acabado. Una holgura excesiva aumenta la carga sobre el escariador, desafilando rápidamente los bordes cortantes y dificultando la obtención de una superficie lisa y el mantenimiento de las tolerancias dimensionales. Una tolerancia insuficiente no puede eliminar las marcas dejadas por procesos anteriores, por lo que no mejora la calidad del mecanizado del agujero.
La tolerancia general para el avellanado basto está entre 0,35 y 0,15 mm, mientras que para el avellanado fino está entre 0,15 y 0,05 mm.
Para evitar la formación de filos, el avellanado se realiza normalmente a bajas velocidades de corte (para avellanadores de acero de alta velocidad que mecanizan acero y hierro fundido, v < 8 m/min). El avance depende del diámetro del agujero que se está mecanizando; Los diámetros más grandes requieren velocidades de avance más altas, siendo las velocidades de avance comunes para escariadores de acero de alta velocidad que mecanizan acero y hierro fundido entre 0,3 y 1 mm/r.
El escariado requiere el uso de fluidos de corte apropiados para enfriamiento, lubricación y limpieza para evitar la acumulación de bordes y la eliminación oportuna de virutas.
En comparación con el rectificado y el mandrinado, el avellanado ofrece una mayor productividad y mantiene fácilmente la precisión del orificio; sin embargo, no puede corregir errores de posicionamiento del eje del agujero, lo cual debería estar garantizado por el proceso anterior. El avellanado no es adecuado para mecanizar agujeros escalonados y agujeros ciegos.
La precisión dimensional del avellanado generalmente está entre IT9 y IT7, con una rugosidad superficial típicamente entre Ra 3,2 y 0,8. Para agujeros de tamaño mediano con requisitos de precisión más altos (por ejemplo, agujeros de clase IT7), la secuencia de mecanizado típica en producción es taladrado, escariado y avellanado.
4. Aburrido
El mandrinado es un proceso de mecanizado que agranda un orificio previamente perforado con una herramienta de corte. Esta operación se puede realizar tanto en mandrinadoras como en tornos.
1. Métodos aburridos
Hay tres métodos aburridos diferentes:
a) Rotación de la pieza con avance de la herramienta: Este método se utiliza habitualmente en tornos. El proceso asegura que el eje del agujero esté alineado con el eje de rotación de la pieza de trabajo. La circularidad del orificio depende principalmente de la precisión de rotación del husillo de la máquina, mientras que el error de forma geométrica axial está determinado principalmente por la precisión de la dirección de avance de la herramienta con respecto al eje de rotación de la pieza de trabajo. Este método es adecuado para perforar agujeros que requieren concentricidad con la superficie cilíndrica exterior.
b) Rotación de la herramienta con avance de la pieza: El husillo de la taladradora impulsa la rotación de la herramienta de taladrado, mientras que la mesa de trabajo mueve la pieza hacia adelante.
c) Rotación de la herramienta con movimiento de avance: Cuando se utiliza este método, la longitud de proyección de la barra de mandrinar cambia, al igual que la deformación bajo carga, lo que resulta en un orificio cónico con un diámetro mayor cerca de la carcasa del husillo y un diámetro menor más allá. lejos . Además, a medida que aumenta la longitud de proyección de la barra de mandrinar, también aumenta la deformación por flexión provocada por el propio peso del husillo, lo que provoca una curvatura correspondiente en el eje del agujero que se está mecanizando. Este método sólo es adecuado para perforar agujeros cortos.
2. Perforación con diamante
En comparación con el mandrinado general, el mandrinado con diamante se caracteriza por una menor cantidad de juego, una menor velocidad de avance y una mayor velocidad de corte. Puede lograr una alta precisión de mecanizado (IT7 a IT6) y un acabado superficial muy suave (Ra 0,4 a 0,05). Inicialmente, la perforación con diamante se realizaba con herramientas de perforación de diamante, pero ahora se utilizan comúnmente herramientas de aleación dura, CBN y diamante sintético. Se utiliza principalmente para mecanizar piezas de metales no ferrosos y también se puede aplicar a piezas de hierro fundido y acero.
Los parámetros de corte típicos para mandrinado con diamante son: cantidad de juego de 0,2 a 0,6 mm para mandrinado en desbaste y 0,1 mm para mandrinado de acabado; velocidad de avance de 0,01 a 0,14 mm/r; Velocidad de corte de 100 a 250 m/min para hierro fundido, de 150 a 300 m/min para acero y de 300 a 2.000 m/min para metales no ferrosos.
Para garantizar una alta precisión de mecanizado y calidad superficial en el mandrinado con diamante, la máquina (mandrinadora con diamante) debe tener una alta precisión geométrica y rigidez. Los cojinetes del husillo principal generalmente utilizan cojinetes de bolas de contacto angular de precisión o cojinetes deslizantes hidrostáticos, y las piezas giratorias de alta velocidad deben equilibrarse con precisión. Además, el mecanismo de alimentación debe moverse suavemente para garantizar que la mesa de trabajo pueda realizar movimientos de alimentación lentos y estables.
El mandrinado con diamante se utiliza ampliamente en la producción en masa para mecanizar orificios finales de precisión, como orificios para cilindros de motores, orificios para pasadores de pistón y orificios para husillos principales en carcasas de husillos de máquinas herramienta. Sin embargo, es importante tener en cuenta que al mecanizar metales ferrosos con mandrinado de diamante, se deben usar herramientas de mandrinado hechas de aleación dura o CBN en lugar de diamante, ya que los átomos de carbono del diamante se unen fuertemente a los elementos del grupo del hierro, lo que reduce la vida útil de la herramienta.
3. Herramientas aburridas
Las herramientas de mandrinado se pueden clasificar en herramientas de mandrinado de un solo filo y de doble filo.
4. Características tecnológicas y ámbito de aplicación de la perforación.
En comparación con el proceso de taladrado, expansión y escariado, el mandrinado no está limitado por el tamaño de la herramienta y tiene una gran capacidad para corregir errores. Puede corregir la desviación inicial del eje del orificio mediante múltiples pasadas y mantener una alta precisión posicional con la superficie de ubicación.
En comparación con el torneado externo, el mandrinado tiene menos rigidez en el sistema de barras de herramientas, mayor deformación, malas condiciones de disipación de calor y eliminación de viruta, y tanto la pieza de trabajo como la herramienta experimentan una deformación térmica significativa. En consecuencia, la calidad del mecanizado y la eficiencia de producción del mandrinado no son tan altas como las del torneado externo.
En resumen, el mandrinado tiene una amplia gama de aplicaciones, pudiendo mecanizar agujeros de diferentes tamaños y niveles de precisión. Es casi el método exclusivo para agujeros con grandes diámetros y altos requisitos de precisión dimensional y posicional. La precisión de mecanizado del mandrinado varía de IT9 a IT7 y la rugosidad de la superficie es Ra. El mandrinado se puede realizar en mandrinadoras, tornos, fresadoras y otros tipos de máquinas herramienta, ofreciendo la ventaja de la flexibilidad. En la producción en masa, para mejorar la eficiencia de la perforación, a menudo se utilizan plantillas de perforación.
5. Afilado
1. Principio de bruñido y herramienta de bruñido
El bruñido es un método de mecanizado para terminar agujeros con una herramienta de bruñido equipada con barras abrasivas (piedras de aceite). Durante el bruñido, la pieza permanece estacionaria mientras la herramienta de bruñido, impulsada por el husillo de la máquina herramienta, gira y alterna linealmente.
En el proceso de bruñido, las barras abrasivas aplican cierta presión a la superficie de la pieza, eliminando una capa extremadamente delgada de material, lo que da como resultado un patrón rayado en la superficie. Para garantizar que las partículas abrasivas no sigan el mismo camino, el número de revoluciones por minuto de la herramienta de bruñido y el número de golpes alternativos por minuto deben ser relativamente cercanos.
El ángulo de cruce θ del patrón de bruñido se refiere a la velocidad alternativa (va) y la velocidad circunferencial (vc) de la herramienta de bruñido. El tamaño del ángulo θ afecta la calidad y eficiencia del bruñido; Normalmente, θ se establece entre 40 y 60° para un bruñido basto y más fino para un bruñido de precisión. Para facilitar la expulsión de partículas abrasivas rotas y virutas, reducir la temperatura de corte y mejorar la calidad del procesamiento, se debe utilizar abundante líquido de corte durante el bruñido.
Para asegurar un mecanizado uniforme de la pared del agujero, el recorrido de las barras abrasivas debe extenderse más allá de ambos extremos del agujero. Para garantizar un margen de bruñido uniforme y minimizar el impacto de los errores de rotación del husillo en la precisión del mecanizado, comúnmente se utiliza una conexión flotante entre la herramienta de bruñido y el husillo de la máquina.
Los ajustes de expansión y contracción radial de las varillas abrasivas de la herramienta de bruñido pueden ser estructuras manuales, neumáticas, hidráulicas y de otro tipo.
2. Características tecnológicas y ámbito de aplicación del bruñido.
1) El bruñido logra una alta precisión dimensional y de forma, con una precisión de procesamiento en el nivel IT7-IT6. Los errores de redondez y cilindricidad del agujero se pueden controlar dentro de un rango muy restringido. Sin embargo, el bruñido no mejora la precisión de la posición del agujero mecanizado.
2) El bruñido logra una alta calidad superficial, con una rugosidad superficial (Ra) que oscila entre 0,2 y 0,025 μm y una profundidad extremadamente superficial de la capa defectuosa alterada en la superficie del metal (2,5-25 μm).
3) Aunque la velocidad circunferencial de la herramienta de bruñido no es alta (vc=16-60 m/min) en comparación con las velocidades de rectificado, el área de contacto más grande entre las barras abrasivas y la pieza de trabajo y la velocidad alternativa relativamente alta (va=8-20 m /min) aún permiten el pulido para mantener una alta productividad.
El bruñido se utiliza ampliamente en la producción en masa para mecanizar orificios de precisión en cilindros de motores y diversos dispositivos hidráulicos. El rango de diámetros de orificio generalmente comienza en 5 mm o más, y el bruñido puede procesar orificios profundos con relaciones de longitud a diámetro superiores a 10. Sin embargo, el bruñido no es adecuado para mecanizar orificios en piezas de metales no ferrosos con alta plasticidad, ni ¿Puede procesar agujeros con chaveteros o estrías?
6. Brochado
1. Brochados y Broches
El brochado es un proceso de mecanizado de precisión altamente productivo que se realiza en una máquina brochadora utilizando brochas especialmente diseñadas. Hay dos tipos principales de brochadoras: horizontales y verticales, siendo la horizontal la más común.
Durante el brochado, la brocha realiza un movimiento lineal lento (el movimiento primario). El número de dientes de la brocha colocados simultáneamente no debe ser inferior a tres para garantizar la estabilidad; de lo contrario, el corte desigual puede crear ondulaciones en forma de anillo en la superficie de la pieza. Para evitar fuerzas de brochado excesivas que podrían romper la brocha, el número de dientes cortantes que trabajan al mismo tiempo no debe exceder generalmente de seis a ocho.
Hay tres métodos de brochado distintos, que se describen a continuación:
1) El brochado capa por capa implica cortar secuencialmente el exceso de material de la pieza, capa por capa. Para facilitar la rotura de virutas, los dientes de la brocha están rectificados con ranuras rompevirutas entrelazadas. Los broches diseñados para este método se llaman broches simples.
2) El brochado segmentario se caracteriza porque cada capa de la superficie mecanizada se corta mediante un grupo de dientes escalonados de tamaño similar (normalmente de 2 a 3 dientes por grupo). Cada diente elimina solo una parte de una única capa de metal. Los broches diseñados para este método se denominan broches de estilo giratorio.
3) El brochado combinado combina las ventajas del brochado capa por capa y segmentado. La parte de desbaste utiliza brochado segmentado, mientras que la parte de acabado utiliza brochado capa por capa. Esto no sólo reduce la longitud de la brocha y mejora la productividad, sino que también proporciona una mejor calidad de la superficie. Los broches diseñados para este método se llaman broches combinados.
2. Características Tecnológicas y Aplicaciones del Brochado
1) Las brochas son herramientas de múltiples filos que pueden realizar secuencialmente el rectificado, acabado y pulido de un orificio en una sola carrera de brochado, lo que resulta en una alta eficiencia de producción.
2) La precisión del brochado depende principalmente de la precisión del brochado. En condiciones normales, el brochado puede alcanzar tolerancias de IT9 a IT7, con una rugosidad superficial (Ra) que alcanza de 6,3 a 1,6 μm.
3) Durante el brochado, la pieza se autolocaliza mediante el orificio que se está mecanizando (la parte frontal de la brocha sirve como elemento de posicionamiento), lo que dificulta garantizar la precisión del posicionamiento del orificio en relación con otras superficies; Para piezas rotacionales que requieren concentricidad entre las superficies interior y exterior, generalmente se realiza primero el brochado y luego el mecanizado de otras superficies basándose en el orificio como referencia.
4) Las brochas pueden mecanizar no solo orificios redondos, sino también orificios perfilados y estriados.
5) Las brochas son herramientas con tamaños fijos, formas complejas y costes elevados, lo que las hace inadecuadas para mecanizar agujeros grandes.
El brochado se utiliza comúnmente en la producción en masa para mecanizar orificios pasantes en piezas pequeñas y medianas con diámetros que oscilan entre 10 y 80 mm y profundidades de orificio que no superan cinco veces el diámetro.
