La perforación es una de las operaciones más comunes en el mecanizado CNC , pero producir un buen agujero rara vez es tan simple como "taladrar y listo". El diámetro, la rectitud, la redondez, el acabado superficial, la calidad de la rosca y la precisión de posicionamiento del agujero dependen de elegir el proceso adecuado.
Para los ingenieros que diseñan piezas mecanizadas por CNC, comprender la diferencia entre taladrado, escariado, mandrinado y roscado ayuda a evitar problemas de tolerancia, altos costos de mecanizado y fallas de ensamblaje.
Perforación CNC
El taladrado suele ser el primer paso para hacer agujeros. Un taladro giratorio elimina material para crear un agujero redondo en la pieza de trabajo.
La perforación es adecuada para:
- agujeros de paso general
- Agujeros guía antes de escariar, taladrar o roscar.
- A través de agujeros y agujeros ciegos
- Requisitos de tolerancia moderados
La tolerancia típica de perforación no es extremadamente estricta. Un orificio perforado puede presentar un ligero sobredimensionamiento, conicidad, rebabas o un acabado superficial deficiente, dependiendo del material, el estado de la broca, la profundidad y la rigidez de la configuración.
Para agujeros de precisión, la perforación se suele tratar como una operación de desbaste en lugar de la operación final.
Escariado CNC
El escariado se utiliza para mejorar la precisión dimensional y el acabado superficial de un orificio ya perforado. Un escariador elimina solo una pequeña cantidad de material, por lo que el orificio debe perforarse previamente con un diámetro cercano al final.
El escariado es adecuado para:
- Agujeros para pasadores
- Ajustes de cojinetes o bujes
- Control preciso del diámetro
- Mejor acabado superficial que con la perforación
El escariado permite obtener tolerancias más ajustadas que el taladrado, pero no corrige significativamente la posición del orificio. Si el orificio taladrado no está en la posición correcta, el escariador tiende a seguir la trayectoria del orificio existente.
Los buenos resultados de escariado dependen de una correcta tolerancia del material, una fijación estable, un refrigerante adecuado y una velocidad de corte apropiada.
Mandrinado CNC
El mandrinado agranda y corrige un orificio existente mediante una herramienta de corte de un solo punto o una barra de mandrinar. A diferencia del escariado, el mandrinado puede mejorar la ubicación, la rectitud, la redondez y la precisión del diámetro del orificio.
Boring es adecuado para:
- Agujeros de alta precisión
- Agujeros de gran diámetro
- Agujeros que requieren una concentricidad precisa.
- Características de ajuste y alineación críticas
El mandrinado se utiliza a menudo cuando la tolerancia, la geometría o la precisión posicional son más importantes que el tiempo de ciclo. Es más lento que el taladrado o el escariado, pero proporciona un mejor control.
Para agujeros profundos o de diámetros pequeños, la rigidez de la barra de mandrinar se convierte en un factor crucial. La deflexión, la vibración y el traqueteo de la herramienta pueden afectar el tamaño y el acabado superficial.
Roscado CNC
El roscado crea roscas internas dentro de un orificio perforado. Antes de roscar, el orificio debe perforarse con la broca del tamaño adecuado. Si el orificio es demasiado pequeño, la broca podría romperse. Si es demasiado grande, el acoplamiento de la rosca podría ser débil.
El golpeteo es adecuado para:
- roscas internas
- Agujeros roscados ciegos
- A través de agujeros roscados
- Características de montaje y fijación
Los métodos de roscado CNC más comunes incluyen el roscado rígido, el uso de portaherramientas flotantes, el fresado de roscas y el roscado de forma. El método más adecuado depende del material, el tamaño de la rosca, la profundidad del orificio, el volumen de producción y las capacidades de la máquina.
Para agujeros ciegos, los ingenieros deben dejar suficiente profundidad adicional para la punta de rosca y la evacuación de virutas. Las brocas de roscar de fondo pueden cortar más cerca del fondo, pero aun así necesitan espacio.
Comparación de procesos
| Proceso | Propósito principal | Exactitud | Acabado de la superficie | Corrige la posición del agujero |
|---|---|---|---|---|
| Trío | Crear agujero inicial | Medio-bajo | Medio/áspero | No |
| Escariado | Mejorar el tamaño y el acabado | Alto | Bueno | No |
| Aburrido | Mejorar el tamaño, la geometría y la posición. | Muy alto | Bueno/excelente | Sí: |
| Tapping | Crear hilo interno | Dependiente del hilo | Dependiente del hilo | No |
Consejos de diseño para ingenieros
Al diseñar agujeros mecanizados por CNC, considere primero la función del agujero. Un agujero de holgura simple no requiere el mismo proceso que un agujero para pasador de ajuste a presión o un orificio para cojinete de precisión.
Entre las pautas de diseño útiles se incluyen:
- Utilice brocas de tamaño estándar siempre que sea posible.
- Evite tolerancias innecesariamente estrictas en agujeros no críticos.
- Especifique los orificios escariados para un ajuste preciso del pasador o del eje.
- Utilice el mandrinado para lograr diámetros, ubicaciones o concentricidades de alta precisión.
- Proporcione suficiente profundidad para los agujeros roscados ciegos.
- Evite perforar agujeros muy profundos de diámetro reducido, a menos que sea funcionalmente necesario.
- Defina claramente el tamaño y la profundidad de la rosca, así como si la rosca es ciega o pasante.
- Añada chaflanes donde las piezas necesiten un montaje más sencillo o un mejor control de las rebabas.
Conclusión
En el mecanizado CNC, el taladrado, el escariado, el mandrinado y el roscado cumplen funciones distintas. El taladrado crea el orificio, el escariado mejora el diámetro y el acabado, el mandrinado proporciona alta precisión y control geométrico, y el roscado crea roscas internas.
Para los ingenieros, la clave reside en adaptar el proceso de mecanizado a los requisitos funcionales del orificio. Esto garantiza la precisión, la facilidad de fabricación y la rentabilidad de las piezas.
