Tècnica del trepatge 1. El trepatge

El trepatge és un procés de mecanitzat utilitzat en

totes les àrees de fabricació i reparació dels vehicles.

El trepatge profund o trepatge de canó , és un procés de fabricació utilitzat per fer forats relativament profunds, ja siguin aquests oberts o tancats. En aquest procés el diàmetre del forat es crea seguint l'eix lineal o sigui en forma axismétrica (Simètric amb relació a un eix).

Trepant mòbil.

Trepant fix.

El trepatge és molt usat em els treballs de substitució d’elements fixos de la carrosseria, pilars, sostres, etc. per perforar i desfer els punts de soldadura que uneixen la peça a la carrosseria. En aquesta operació, s’usa una broca especial de treure punts.

Broques.

La màquina que s’usa en el procés de trepatge és el trepant, ja sigui en la seva versió portàtil o fixa. El seu moviment principal de tall és el de rotació, i utilitza com a eines de tall la broca, la fresa i el mandrí.

Mandrí o escairador.

1.1Eines per al trepatge En funció del treball a realitzar, es poden elegir com

a eines de tall les broques, les freses i els mandrins.

Broques.

És una eina de tall fabricada en acer i aliat amb metalls durs. Serveix per realitzar orificis arrencant i buidant el material. La seva forma es cilíndrica i el seu cos porta practicades dues o més ranures helicoïdals que finalitzen en arestes o fils tallants a la punta ( llavis ).

Una broca és una peça metàl·lica de perforació utilitzada amb una eina mecànica anomenada trepant, filaberquí o una altra màquina afí (depenent de la seva grandària), que fent girar la broca és normalment emprada per a crear orificis o forats en diversos materials. La gran diversitat de broques, com la gran quantitat d'indústries que fan servir aquest tipus de peces, fa que hi hagi broques específiques per a usos específics.

Parts de la broca.

A la broca podem diferenciar les parts següents:

Punta o boca: és la part de tall de la broca, en la qual es troben dos fils: el fil de transversal guia, que rasca la peça, i el fil principal o llavi, que és el que inicia el tall de la broca. Entre aquests dos fils es forma un angle aproximat de 55º.Cos: es denomina cos la secció entre fil i el mànec de la broca. El cos porta mecanitzades dues ranures de forma helicoïdal per fer avançar les escapçadures que acaben en un fil denominat faixa-guia.Mànec: també anomenat cua, és la part que permet la fixació a la màquina de perforar. Hi ha dos tipus de mànecs: els cilíndrics, per a màquines de perforar amb fixació per portabroques, i els cònics, per a trepants amb fixació cònica.Coll: es troba entre el mànec i el cos de la broca. Generalment, al mànec es troben gravades les característiques tècniques de les broques.

Angles de les broques.

A les broques podem diferenciar principalment dos angles: l’angle del vèrtex i l’angle d’hèlix. L’angle del vèrtex és l’angle que formen els dos llavis de tall. Aquest angle varia en funció del tipus de material què es treballa. L’angle d’hèlix és el que forma l’hèlix de la broca amb el seu eix vertical. El seu valor ronda entre els 20 i 40º, depenent del tipus de material a perforar.

Afilament de la broca.

Com que la broca pot perdre efectivitat de tall pel desgast, és necessari afilar-la quan el seu treball no sigui correcte. L’afilament es realitzarà amb una mola abrasiva. Per realitzar aquesta operació, haurem de tenir en compte una sèrie de recomanacions:

-Durant l’afilament s’ha de tenir recolzada la broca en el suport de la mola abrasiva, per tal d’evitar que es mogui.

-Situarem la broca a la pedra amb un angle igual a la meitat. De l’angle del vèrtex. Els llavis han de guardar el mateix angle respecte l’eix de la broca.

-Per últim, girarem la broca cap a la dreta i l’esquerra, de manera que es formi una superfície cònica a la punta fins a realitzar un destalonament correcte. L’angle de destalonament el formen el fil transversal i els dos llavis, i ha de ser de més o menys 55º.

Si la broca està ben afilada, quan es realitza un trepatge, les escapçadures han de sortir arrissades i contínues. Aquestes escapçadures són tallants i s’han de retirar amb molt de compte.

Material de les broques.

Els materials més utilitzats per a la fabricació de les broques són:

Acer al carboni HS. El percentatge de carboni oscil·la entre el 0,65 i l’1,56%. El tant per cent dels metalls aliats es molt petit: 0,35% de manganès i 0,35% de silici.

Acer ràpid HSS. És un acer amb poc carboni, del 0,75 al 0,95%, aliat amb crom, del 3,5 al 4,5%; amb molibdè, del l’1 al 9%; amb vanadi, de l’1al 2%; amb wolfram, del2 al17 %, i amb cobalt, del 5 al 8,75%.

Acer ràpid HSS titani rectificades. Estan recobertes d’un aliatge de titani, permeten molta precisió en el trepatge, i permeten trepar acer inoxidable.

Acer ràpid HSS cobalt rectificades. Són les broques de màxima qualitat; estan pensades per treballar els materials més durs i suporten molt bé les altes temperatures.

Tipus de broques.

Existeixen nombrosos tipus de broques en funció del material sobre el qual es treballa i de les característiques de l’ operació del trepatge. La diferència rau en la disseny de la punta, en la forma, en el tipus de material de la broca, etc. Al quadre següent, veurem algunes de les broques més característiques.

Designació Tipus de broques Ús

Broques per a

metall

Per trepar metalls (acers al carboni HS, acers ràpids)

Broques per a fusta Per trepar fusta.

Broques per a

parets

Per trepar formigó, ciment, pedra i vidre.

Broques per a vidres

Per trepar cristall i vidre.

Broca de puntes de

centrar

Per trepar punts de tornejar.

Moviment, velocitat i avançada de tall.

En el trepatge, la broca realitza dos moviments: un moviment rotatiu que permet el tall de les escapçadures i un altre moviment rectilini, d’avançada, que introdueix la broca a la peça.

La velocitat de tall és la velocitat de rotació que assoleix la broca, mesurada des de qualsevol punt que es trobi al seu diàmetre exterior.Aquesta velocitat es troba multiplicant el diàmetre exterior de la broca, pel número de revolucions de gir de la broca i per pi= 3,14, i tot això dividit entre 1000. La unitat de mesura serà metres per minut.Hem de tenir en compte que la velocitat de tall variarà en funció dels materials de la peça i de la broca,però, com a norma general, com més gran sigui la broca, menor ha de ser el seu número de revolucions.L’avançada és l’espai que recorre la broca en anar-se introduint a la peça, i depèn del material de la peça, del diàmetre i del material de la broca. Està expressat en mil·límetres per volta.

Taula de RPM per a acer suau

Diàmetre de la broca

3 5 8 10 12

Material de la broca

Acer al carboni

HS1.275 765 475 425 320

Acer ràpid HSS

1.700 1.020 640 656 425

Quan la broca es refrigera correctament, la velocitat de tall es pot augmentar d’un 1,5 a un 20%

1.1 Trepant El trepant és la màquina que transmet el gir de rotació a la broca per tal que realitzi l’operació de tall. Depenent del treball, es podrà elegir entre trepants fixos o portàtils.

Trepants fixos.

Són eines que faciliten l’operació de trepatge, permetent que es duguin a terme amb comoditat i precisió. Disposen d’un sistema de politges per variar la velocitat de gir i d’una manovella per tal es produeixi l’avançada de la broca.N’hi ha de dos tipus: de columna i de sobretaula. Al seu torn, aquests trepants poden ser manuals i mecànics. Les parts principals del trepant de columna són:

trepant de columna/parts d’un trepant fix de columna.

La diferència principal entre els trepants de sobretaula i el de columna és que aquets últims són més grans i permeten realitzar perforacions en peces majors.Als trepants de sobretaula per a broques majors de 13 i 15 mm de diàmetre se substitueix el portabroques per cons Morse.

Trepants portàtils.

Permeten realitzar broques en qualsevol lloc, sense necessitat de tenir una instal·lació. Poden ser manuals, elèctrics i pneumàtics.Els trepants de mà, anomenats filaberquins, aconsegueixen el moviment a partir d’un sistema de transmisió i de l’ esforç propi de l’ operari, del qual dependrà la velocitat de gir de la broca.

filaberquí.

Els trepants elèctrics han de estar connectats a una xarxa elèctrica per realitzar el gir. Alguns d’aquests trepants permeten modificar la velocitat de gir.

trepant elèctric.

També hi ha trepants elèctrics per bateria, que no necessitan estar connectats a la xarxa elèctrica, sinó que tenen uan certa autonomia d’utilització, de forma que periòdicament serà necessari recarregar aquesta bateria.

trepant per bateria.

Els trepants pneumàtics necessiten una instal·lació d’aire comprimit per al seu funcionament. Aquests trepants són silenciosos i econòmics, i tenen menor pes que els anteriors. L’inconvenient d’aquests trepants és que s’han de lubricar per tal d’ evitar l’oxidació dels deus components, ja que a les instal·lacións pneumàtiques es condensa aire comprimit, que fins i tot pot arrivar a l’interoior del trepant. S’usen majoritàriament amb broques de despuntejar en treballs de carrosseria.

trepant pneumàtic.

Minitrepants o rotolines.

Són trepants que arriven a un gran numero de revolucións i s’utilitzen per a treballs d’ajust i de precisió.

Per realitzar els treballs, utilitzen broques de mida compreses entre 0,5 i 2,5 mm i petites freses abrasives d’esmeril.

Els portabroques.

Constitueix un element de la fixació de la broca. La subjecció de l’eina es realitza a traves d¡una clau especial que permet el tancament de les mordasses. En alguns trepants, el portabroques és desmontable i es pot intercanviarper altres de diverses mides.

portabroques.

Con Morse.

Són cons de diferent diàmetre que s’ encaixen entre si. La transmissió de l moviment de la màquina a la broca es realitza per l’ ajust d’un con amb un altre. S’usen per acoblar broques cròniques i portabroques.

Els cons es numeren de l’ 1 al 6 i designen amb dues xifres: la primera indica el número corresponent al con Morse interior i la segona, el número del con Morse exterior.

Con Morse Núm.1 Núm.2 Núm.3 Núm.4 Núm.5 Núm.6

Broques de fins

a15 mm De 15 a

23 mmDe 24 a 32 mm

De 33 a 50 mm

De 51 a 80 mm

De 81 a 100 mm

1.3 Procés de trepatge

Per tal d’explicar el procés de trepatge, en realitzarem un sobre una platina. El procés serà el següent:

Traçarem el centre de la broca a la peça mitjançant dos eixos que s’entrecreuin entre si. Per fer-ho, utilitzarem la punta de traçar, ajudats de rosset i esquadres.

Per tal d’evitar que la broca patini i el forat es desviï, marcarem amb un contrapunxó i un martell el punt del centre traçat que servirà d’arrencada per al trepatge.

Fixarem la peça en un cargol de banc de forma que no es pugui moure. En peces que vagin subjectes a conjunts mecànics, si aquests permeten moviment, utilitzarem mordasses o gats de fuster per subjectar-les.

Si el forat que hem de fer es major de 10 mm, és convenient que primer es realitzi amb una broca d’un diàmetre corresponent a la meitat del diàmetre final.

Abans de començar a perforar, seleccionarem la velocitat adequada. En aquest cas, el metall és d’ acer suau i el diàmetre de la broca és de 10 mm. Segons el quadre de velocitats, correspon a una velocitat de 425 rpm. Aproximarem la velocitat a la disponible de la màquinaria; per exemple, 400 rpm.

Efectuarem l’ ajust de la profunditat en funció del tipus de forat a trepar. Si la màquina porta ajust, el realitzarem per mitjà d’aquest; si no en porta, utilitzarem un topall de broca o calcularem la profunditat desitjada i enganxarem un tros de cinta aïllant a la broca, de forma que en quedi marcat el lloc màxim de penetració.

Començarem el forat comprovant en tot moment si l’inici és l’adequat. En cas afirmatiu, seguirem trepant i refrigerarem la broca amb emulsió de tall.

1.4 Lubricació en l’operació de trepatge.

En l’operació de talles produeix un fregament provocat pel contacte entre la broca i la peça. Aquest fregament genera una gran quantitat de calor, que fins i tot pot arribar a destrempar la broca i a deteriorar la peça. Per tal d’evitar-ho, és necessari refrigerar les superfícies en contacte.La refrigeració augmenta el rendiment de les broques i els mandrins fins a un 20%.

Material a mecanitzar Tipus de lubricant Acer ·Emulsió de tall

·Oli emulsionantFoses ·En secMetalls tous ·Petroli

·Aigua amb sabóBronze ·En sec

2. El fresatge. El fresatge consisteix en una operació de tall que permet realitzar fresats i aixamfranats de forats.Aquesta operació es realitza, per exemple, per fresar broques per tal que permetin allotjar els caps de reblons i cargols. També s’utilitza en orificis que desprès s’han de roscar, per tal d’afavorir-ne la fixació del mascle.

Fresa de fresar o fresadora.Les freses de fresar o fresadores són eines de tall o abrasió cònica, normalment fabricades amb una o més estries i amb una mida específica de l’angle del fil de tall.Els angles de tall de les freses de fresar dependran del tipus de fresatge que s’hagi de realitzar; el més habituals són els de 45º, 60º, 75º i 90º.La fresadora pot tenir un mànec cilíndric, un mànec petit o mànecs especials segons la subjecció requerida, per a subjeccions molt fortes o per a treballs durs.

Tipus de freses.

Les freses de fresar poden ser de diversos tipus:

·Freses d’acer: estan fabricades en acer i a la part cònica porten una sèrie d’estries i fils per realitzar el tall.·Freses abrasives: també es denominen moles abrasives. Aquestes freses es fabriquen amb pedra esmeril. El poder d’abrasió dependrà del seu gra. La durada d’aquestes pedres és limitada, ja que dependrà de l’estat de l’esmeril.

3. El mandrinatge. L’acabat final que produeix una broca no és bo, i tampoc se’n pot obtenir exactitud en la mida. Per això, si es necessita realitzar les broques a una mida exacta i amb un acabat d’alta qualitat, s’haurà de recórrer a la tècnica de mandrinar.S’entén per mandrinar l’operació de mecanitzat per arrencada d’escapçadures amb la qual s’obtenen forats de gran exactitut de mida i amb un bon acabat superficial.En l’iperació de mandrinatge, el diàmetre final obtingut serà igual al diàmetre del mandrí, ja que el forat s’haurà perforat anteriorment amb una broca de menor diàmetre.Les condicions més eficaces de mandrinatge depenen de factors com l’aplicació, el material, la qualitat de l’orifici que es necessita, l’eliminació del material o les escapçadures i la lubricació.Existeixen dos mètodes de mandrinatge:·El mandrinatge a màquina es realitza amb màquines especials anomenades rectificadores d’orificis o de cilindres.·El mandrinatge manual es realitza gràcies al moviment de rotació del mandrí, amb una eina anomenada giramascles.

El giramascles permet, per mitjà de girs i avançada lenta i uniforme, que els fils del mandrí arrenquin el material de la peça amb una gran precisió.

3.1 Mandrí És una eina de tall per arrencada d’escapçadures, fabricada en acer trempat, que s’utilitza per augmentar el diàmetre de les broques o els orificis. El mandrí permet allisar l’orifici amb un acabat de major qualitat i exactitut que el que s’obtè amb un trepant.

Tipus de mandrins

Els tipus més corrents de mandrins tenen una espiral a esquerres, ja que les seves aplicacions prncipals són de forats

Tipus de mandrins

Els tipus més corrents de mandrins tenen una espiral a esquerres, ja que les seves aplicacions prncipals són de forats passants amb unes escapçadures que cal empènyer cap endavant. Per a forats cecs, es recomanen mandrins amb estries rectes o estries a dretes. Els mandrins es classifiquen en sòlids (amb mànec cilíndric o cònic), buits per utilitzar en portaeines i d’expansió amb ganivetes de HSS per a treballs lleugers.

3.2 Procés de mandrinatge a màquina

Per tal d’obtenir un bon resultat en l’operació de mandrinatge, s’ha de deixar a l’orifici material suficient per treballar. Si a l’orifici es deixa poc material abans de mandrinar, el mandrí fregarà aviat, es desgastarà i el resultat serà la pèrdua de diàmetre. El procès de mandrinatge serà el següent:

1. Seleccionar el tipus òptim de mandrí i les velocitats i els avanços òptims per a l’aplicació. Assegurar-se que els forats preperforats siguin del diàmetre correcte.

2. La peça de treball s’ha de subjectar rígida i el fuset de la màquina no ha de tenir joc.

3. El mandrí en què se subjecta una mandrinadora de mànec rígid ha de ser de bona qualitat. Si la mandrinadora patina en el mandrí i l’avançada és automàtica, la mandrinadora es podria trencar.

4. En empènyer una mandrinadora de mànec cònic en un casquet, o en un maneguet o en el fuset de la màquina, s’utilitzarà sempre un martell de superfície tova.Cal tenir cura que el mànec de la mandrinadora i el mànec o casquet encaixin bé;en cas contrari, hi podria haver una mala alineació i a mandrinadora tallaria més del compte.

5.Mantenir al mínim el vol de l’eina respecte al del fuset de la màquina o del portaeines. 6.Utilitzar els lubricants recomanats per prolongar la vida útil de la mandrinadora i assegurar-se que el fluid arribi als fils de tall.Quan es tracta de mecanitzat en sec, es pot utilitzar aire comprimit (per exemple, amb el mecanitzat de ferro colat gris). 7.No s’ha de permetre que les estries del mandrí s’embussin d’escapçadures.

8.Abans de començar a rectificar la mandrinadora, es comprovarà la concentrcitat entre centres.En la majoria dels casos, només caldrà rectificar el pas del bisell. 9.Les mandrinadores s’han de mantenir rectificades.La rectificació freqüent és bona, però és important entrendre que les mandrinadores només tallen en els pasos de bisell i no en les superfícies entre estries.Per tant, només cal rectificar aquestes superfícies.L’exactitut de la rectificació és important per a la qualitat de l’acabat de l’orifici i la vida útil de l’eina.

TOLERÀNCIES DE LA MANDRINADORADIÀMETRE (mm) TOLERÀNCIA LÍMIT (mm)

Més de Fins a Alt + Baix +3 O,008 0.04

3 6 0,010 0.056 10 0,012 0.06

10 18 0,015 0.0818 30 0,017 0,0930 50 0,021 0,01250 80 0,025 0,014

3.3 Procés de mandrinatge manual.El procés de mandrinatge manual és el següent:

Trepar un orifici de menors dimensions que la mida final, tenint en compte el diàmetre de la mandrinadora.

Subjectar la peça a mecanitzar al cargol de banc amb l’orifici en posició vertical.

Acoblar fermament la mandrinadora pel seu quadrat al giramascles.

Fer pressió sobre la mandrinadora mantenint-la alineada amb l’orifici i amb un angle de 90 graus respecte de la peça. Aquesta operació és de gran importància, ja que depèn la posició final de l’orifici.

Girar la mandrinadora uniformement i a una velocitat constant.

Lubricar la mandrinadora per facilitar el tall del metall. Girar la mandrinadora en el sentit apropiat fins a

finalitzar el treball, i fins i tot fins a la seva extracció del forat.

Precaució: no s’ ha de girar la mandrinadora en sentit contrari, ja que es poden encunyar les vores de l’aresta de tall i deteriorar-se.

3.4 Problemes més comuns en les operacions de mandrinatge.

En les operacions de mandrinatge, els problemes principals són els següents:

Problema Causa Solució

Roptura o torsió en l’espiga o quadradet de subjecció.

-Incorrectes condicions entre el mànec i el portaeines.

-Comprovar que el mànec i el portaeines estan nets i no estan danyats.

Majors dimensions del forat.

-Forma ovalada de la eina.

-Substituir o rectificar l’eina.-Inici incorrecte del forat.

Menors dimensions del forat.

-El diàmetre de l’eina està gastat i per sota de la seva mida.

-Rectificar segons especificacions correctes.

Forats ovals o cònics. -Mal centratge entre l’eina i el forat.

-Usar una mandrinadora de molt bona qualitat.-Posicionar correctament l’eina amb l’ajuda d’una esquadra.

Mal acabat del forat.

-Eina molt gastada.-Lubricant inadequat.-Avançada i/o velocitat massa baixa o massa alta.

-Substituir l’eina.-Utiltzar el lubricant recomanat.-Ajustar convenientment aquests paràmetres.

L’eina es clava o es trenca.

-Eina molt gastada.-Amplada entre estries massa gran.-La perforació és massa gran.

-Rectificar segons especificacions correctes.-Verificar i reemplaçar o modificar l’eina.-Disminuir la quantitat de material a eliminar

4. Normes de protecció i seguretat en les operacions de trepatge, fresatge i mandrinatge.

En les operacions de trepatge, fresatge i mandrinatge s’utilitzarà l’equip de protecció individual adequat. Aquest equip consta d’uns guants protectors, ulleres de protecció facial o careta i mandril de cuir.

S’han de fer servir guants adequats (cuir o lona) que impedeixin que es clavin a la pell les escapçadures, ja que són molt tallants. També protegiran l’operari de les altes temperatures de les eines de tall desprès de la seva utilització.

Per tal de evitar que les escapçadures que salten en el mecanitzat arribin a la cara del operari, mentre es treballa cal usar ulleres o pantalles de protecció transparents.

El mandril de cuir protegirà a l’operari de la projecció d’escapçadures al cos.

A més, en les operacions de trepatge, fresatge i mandrinatge s’han de tenir en compte les consideracions següents:

Per tal d’evitar que la peça s’escorri o es mogui i pugui provocar un accident o un mal mecanitzat, la peça ha de estar ben fixada al cargol de banc o a les mordasses.

S’han de prestar especial atenció quan la broca surti de la peça. Aquest es el moment mes delicat i perillós, ja que la broca es pot enganxar i trencar.

En cap cas, s’haurà de subjectar amb les mans una peça en moviment.

Desprès de finalitzar el mecanitzat, trepatge, fresatge o mandrinatge, no s’ ha de tocar l’eina, ja que estarà calenta.

Un cop acabada la feina, les eines i estris de tall es netejaran i s’emmagatzaran.

Les restes de escapçadures del mecanitzat es recolliran i s’emmagetzamaran en contenidors apropiats per al seu reciclatge.