TaladradoIng. Luis Cuadros Negri

TALADRADOSe entiende por operacin de taladrado la obtencin de un agujero cilndrico o cnico por medio de una herramienta de dos filos que penetra en el material arrancando viruta.Segn las funciones a que van destinados, los agujeros pueden dividirse en varios tipos:A Agujero pasanteB Agujero ciegoC Agujero avellanadoD Agujero abocardadoE Agujero cnicoF Agujero escalonado

TIPOS DE TALADROS Porttiles Sensitivos o de Mesa De Columna De varias columnas Radiales Multihusillos De control numrico De varios cabezales multihusillosLa seleccin de un taladro para una aplicacin particular depende de:a) La forma de la piezab) Las dimensiones de la piezac) El nmero de agujeros que requiered) El lote de produccine) La variedad de dimetros de los agujeros en una misma piezaf ) El grado de precisin requeridog) El material de la piezah) El material de la Broca

TALADROS PORTTILESSe usan generalmente para piezas de grandes dimensiones como bancadas, bastidores, etc. con posiciones de agujeros en posiciones difciles. El avance lo provee la fuerza muscular del operario.Taladro de mano: Es la mquina ms simple. El giro de la broca se obtiene por medio de un juego de engranajes accionado por una manivela.Taladro elctrico: El movimiento giratorio de la broca se obtiene por medio de un motor de baja tensin (24 voltios). La broca R es fijada al mandril y gira por medio de engranajes reductores. El avance es tambin obtenido con la presin ejercida por el operario sobre la empuadura A.

TALADRO SENSITIVO O DE MESAEs el tipo mas simple de mquina herramienta para la ejecucin de agujeros de dimetro pequeo, como mximo 15 mm. El movimiento de avance de la herramienta en la pieza es regulado a mano por el operario mediante una palanca, de ello procede el nombre de sensitiva. El operario regula la presin del brazo sobre la palanca sintiendo la resistencia ofrecida por el material a la penetracin de la herramienta.Las partes principales del taladro sensitivo son:A. Mesa portapieza y baseB. CastilleteC. Cabezal portamandril o cabezal motriz regulable en alturaD. MotorE. MandrilF. Portabrocas aplicado al mandrilG. Regulador de la profundidad de taladradoH. Palanca de enclavamiento del cabezal mvilI. Palanca de avanceAFEGcIDBH

EL TALADRO DE COLUMNALas operaciones desarrolladas en este tipo de taladro son las ms frecuentes.Taladro de columna de dieciocho velocidades de giro para agujerado sobre acero hasta 15mm de dimetro.

MOVIMIENTO DE TRABAJOLas poleas posterior y del cabezal pueden ser cambiadas entre si, obteniendo de este modo un nmero doble de relaciones. El taladro representado posee un motor de tres velocidades, 5 poleas en la parte posterior L y 5 poleas en la parte anterior M del cabezal motor. Esto admite, pues, 30 (=3X5X2) velocidades diferentes del mandril.El motor transmite su movimiento al mandril mediante la correa I que conecta el cono de poleas posterior L, solidario del rbol del motor, con el cono de poleas del cabezal M, solidario del rbol del husillo o mandril. Se entiende por cono de poleas a una serie de poleas de dimetro diverso, pero solidarias unas con otras y con el mismo eje de rotacin. Para cada polea del cono L existen cinco posibilidades de conexin diversas con el cono M y, por tanto, cinco relaciones de velocidad diferentes.

MOVIMIENTO DE AVANCEEl movimiento de avance de la herramienta en la pieza que se taladra es obtenido a mano por el operario. El operario, actuando sobre la palanca N, hace girar el pin O que engrana con la cremallera P. Con el giro del pin se obtiene el movimiento rectilneo del manguito Q y, en consecuencia, del rbol del mandril C acoplado con aqul. Se impide el giro del manguito junto con el rbol del mandril, mediante el tornillo R fijado al cabezal T. Una vez terminada la carrera de avance, la palanca retorna a la posicin inicial por la accin de un resorte de llamada.

CONTROL DE LA PROFUNDIDAD DEAVANCEProfundidad de avance, es la longitud de la carrera de la herramienta en la pieza que se taladra, correspondiente a la altura h del agujero. El control de la profundidad del avance se obtiene leyendo a carrera de la herramienta en la escala graduada fijado al pie de la palanca de mando. La herramienta se apoya sobre la pieza en correspondencia con el punto en el cual se desea realizar el agujero.Se efecta entonces la lectura en C, se hace girar el crculo graduado A, sumando a la lectura inicial la profundidad h del agujero, hasta alcanzar con el ndice B la graduacin C dada por dicha suma. Se enclava, en esta posicin, el crculo graduado a la parte fija de la mquina mediante el tornillo D. La carrera de la herramienta se interrumpe en el momento en que el tope E establece contacto con el diente F, en correspondencia con el punto preestablecido sobre el crculo graduado.h

FIJACIN DE LA PIEZAPara evitar que una pieza sea arrastrada por la broca que gira, conviene fijarla slidamente a la mesa portapieza de la taladradora, con dispositivos adecuados. Segn su forma, las piezas se sujetan mediante:bridas,mordazas, escuadras o bloques prismticos.

FIJACIN DE LA PIEZAMORDAZA:Si las piezas tienen dimensiones limitadas, se sujetan entre las mandbulas de una mordaza. Es mucho ms rpidas que las requeridas por la fijacin con bridas. La distancia entre las mandbulas G viene regulada por un robusto tornillo de presin V. EMBRIDADO:Es para sujetar sobre la mesa piezas de caras planas, aunque tengan grandes dimensiones. La pieza se apoya sobre gruesos de altura conveniente P y es sujetada por las bridas S, apretadas contra la pieza y contra un gradilla o bloque escalonado B mediante tuercas roscadas en unos tirantes V, los cuales van fijados en la ranura en T de la mesa portapieza.

BLOQUE PRISMTICO:Cuando la pieza a taladrar tiene forma cilndrica, se sita sobre un bloque prismtico en V y se sujeta contra las caras laterales F mediante un tornillo de presin P aplicado a la brida S.FIJACIN DE LA PIEZAESCUADRA:Un tipo especial de sujecin permite taladrar piezas de forma irregular segn dos direcciones perpendiculares entre s. La pieza se sujeta mediante tornillos a un bloque rebatible a 90 , fijado, a su vez, a la mesa mediante una brida.

TALADRO DE VARIAS COLUMNASEn este taladro se eliminan los tiempos muertos de cambio de herramientas. Al estar todas las columnas sobre una misma bancada la pieza puede pasar de una estacin a otra si interrupcin. Se utilizan para trabajos de precisin en grandes series.

TALADRO RADIALPara piezas de grandes dimensionesCabezal porta-mandril de un taladro radial.

TALADRO RADIALEsquema de agujerado de piezas largas y pesadas, en un taladro radial con base de desplazamiento longitudinal para la columna (desplazamiento a motor).Esquema de agujerado con taladro radial con base en T (mientras en A1 se produce el agujerado, en A se puede desmontar una pieza ya agujerada y montar una nueva.)

TALADRO DE VARIOS CABEZALESMULTIHUSILLOS|Son mquinas especiales cuyos cabezales operan sobre una pieza simultnea o sucesivamente.Ventajas:A. Eliminacin de distintas posiciones de la pieza.B. El tiempo de taladrado est limitado por el agujero ms largo.Taladro mltiple con plato giratorio de cuatro posiciones para agujerado, escariado y eventualmente roscado.

LAS MQUINAS TRANSFEREl principio se basa en reducir al mnimo, o incluso anular, los tiempos inactivos de montaje y desmontaje de la pieza sobre la mquina. Las piezas se posicionan, se fijan y se retiran mientras la mquina realiza simultneamente, las diferentes operaciones sobre piezas ya montadas en la mquina.Las ventajas que ofrecen las mquinas especiales son evidentes: Bajo costo de mecanizado Productividad elevada Posibilidad de efectuar simultneamente varias operaciones Eliminacin de las operaciones manuales de fijacin y colocacin.Pero, por otra parte, las mquinas transfer presentan las siguientes desventajas: Costo elevado de la mquina Mantenimiento caro y difcil Su ndice de eficiencia no siempre es ptimo Imposibilidad de su empleo para mecanizados diferentes de aquellos para los que han sido proyectadas.

MQUINAS TRANSFER CIRCULARESEjemplo mquina transfer circular para mecanizar una biela:La mquina dispone de cinco estaciones, cada una de las cuales es para dos piezas, que se mecanizan simultneamente.Para dar una idea del ahorro de tiempo, se indican a continuacin los tiempos de mecanizado previstos por la casa constructora: Tiempo activo de la mquina, 78 s Tiempo pasivo, 17 s Tiempo de carga y descarga de las piezas, 0 s Tiempo total (desde la carga hasta la descarga) para dos piezas, 95 sA continuacin se indican las operaciones realizadas por la mquina en cada estacin. Todas se efectan simultneamente. Estacin 1: Desbaste alojamientos cabeza y pie Estacin 2: Semiacabado alojamientos cabeza y pie Estacin 3: No acta Estacin 4: Acabado alojamiento pie y cabeza Estacin 5: Carga y descarga de las piezas

MQUINAS TRANSFER RECTILNEASDespus de esto, por medio de los dispositivos adecuados, la pieza junto con el pallet, llega al puesto de trabajo del operario.La pieza que se debe mecanizar, se sita y se bloquea sobre el pallet, que secoloca en las guas de la bancada. Este es enganchado automticamente por la cadena o barra de traccin y va pasando, por saltos sucesivos, de estacin en estacin.

HERRAMIENTAS PARA TALADRARLa herramienta para taladrar ms comn es la broca, pero existen algunas otras que se vern mas adelante.I - INTEGRALES1. La Broca:Se fabrica a partir de una barra redonda de acero para herramientas o acero rpido. Tiene 2 canales helicoidales para el desalojo de la viruta. En el centro est el ncleo que aumenta su grosor hacia el mango. La punta es de forma cnica y en ella se tienen los 2 filos principales.El mango sirve para la sujecin en la mquina y puede ser cnico o cilndrico. Los filos secundarios tienen un bisel para evitar el rozamiento y el dimetro se reduce de la punta hacia el mango por el mismo motivo.

BROCA HELICOIDALEl filo transversal, entre los 2 filos principales, no corta, slo rasca y empuja el material delante de los filos principales. ngulo de Ataque (hlice)(): Est formado por el eje de la broca y la ranura espiral. ngulo de Incidencia (): Facilita la penetracin de los filos cortantes. El valor de este ngulo vara de 5 a 8 grados. ngulo del filo Transversal (): Es la inclinacin de ste con respecto a los filos principales. ngulo de la Punta ( ): Formado por los filos principales. Depende generalmente del material a maquinar. Para acero y fundicin generalmente vara de 116 a 120 grados.

BROCA HELICOIDALTipos de brocas y ngulos para la punta recomendados en funcin del material a maquinar, segn la norma alemana DIN1414Valores recomendados para el ngulo de la espiral o de ataque, en funcin del acero de nla broca y del dimetro del agujero.Dimensiones estndar para brocas Milimtrica: Dimetro desde 0.015 mm con incrementos de 0.01 a 0.05 mm Inglesas: Dimetro desde 1/64 hasta 4 pulg. con incrementos de 1/64 pulg.

DIFERENTES TIPOS DE AFILADO DE BROCAS

TIPOS DE PUNTA ADECUADAS PARA DISTINTOS MATERIALES

OTROS MATERIALES PARA BROCAS HELICOIDALESDe carburo y/o recubiertasde TiN o Ti CN ofrecenrendimientos desde 200%hasta 1000% sobre losHSS

OTROS TIPOS DE HERRAMIENTAS PARA TALADRARSe disean para agrandar agujeros previamente taladrados o dejados de fundicin, usndolas se consigue mejorar la calidad superficial y se obtiene un mayor grado de exactitud en el agujero.Las barrenas son herramientas similares a las brocas helicoidales, pero a diferencia de ellas, poseen tres o cuatro acanaladuras y adems carecen de punta.2. Barrenas de Espiral:

3. Abocardadores:Sirven para ejecutar alojamientos para las cabezas de tornillos. La espiga sirve de gua dentro del agujero. Durante la operacin es necesario que la espiga se encuentre perfectamente engrasada.OTROS TIPOS DE HERRAMIENTAS PARA TALADRAR

4. Avellanadores:Se usan para el maquinado de superficies cnicas. La aplicacin ms usual es para el alojamiento de tornillos de cabeza avellanada.OTROS TIPOS DE HERRAMIENTAS PARA TALADRARBarrenas de punta o avellanadores

5. Rimas o Escariadores:Sirven para el acabado de agujeros donde una pequea cantidad de material ser eliminada de sus paredes. Con su empleo se consiguen acabados superficiales finos y su exactitud es mayor que la de agujeros hechos con broca.OTROS TIPOS DE HERRAMIENTAS PARA TALADRARSentidos de giro de la rima.

6. Broca de centros:Esta herramienta est especialmente diseada para las cavidades donde se apoyan los contrapuntos.Son formadas por la combinacin de una broca y un abocardador. Se fabrican en construccin de doble extremo.OTROS TIPOS DE HERRAMIENTAS PARA TALADRARBroca de centros

7. Broca para agujeros Profundos:Se utiliza para barrenar caones con gran exactitud. Solamente tienen un filo de corte.OTROS TIPOS DE HERRAMIENTAS PARA TALADRAR8. Broca de Centrar:Se emplea cuando el agujero debe tener fondo plano. La punta le sirve para formar una gua.

9. Broca de Recortar:Est formada por un brazo ranurado unido a un eje rotatorio. Sirve para recortar agujeros de gran dimetro en placas.OTROS TIPOS DE HERRAMIENTAS PARA TALADRAR10. Trepanadores:El trepanador deja un corazn slido de material. Se usa para producir econmicamente agujeros de ms de 2

DEFECTOS EN LOS TALADROS QUE SE PUEDEN CORREGIR MEDIANTE RIMADO

SUJECIN Y EXPULSIN DE LA HERRAMIENTAPara mango cnicoEl rozamiento en la superficie cnica asegura el giro, la mecha solo sirve para expulsar la herramienta.Para mango cilndrico seutiliza un broquero o Chuck.

AFILADOR DE BROCAS

HERRAMIENTAS PARA TALADRARII.- CON INSERTOSMejoran la productividad al permitir el incremento de V. Sus limitaciones estan en que requieren una mquina de suficiente potencia, velocidad, rigidez y manejo de fludo de corte a presin. Adems el dimetro mas pequeo que se puede taladrar es de 16mm (5/8)

VELOCIDAD DE CORTE (V)Se relaciona con la velocidad de rotacin del husillo y la broca.V= X D X n (m/min) 1000n : rpmD : dimetro de la broca (mm)Para brocas de acero rpido:

BrocasAplicacin

Valores indicativos

EL AVANCE (S)Es la velocidad a la que se desplaza la herramienta a travs del material que est trabajando. Se expresa en mm/revSECCIN DE VIRUTA (q)Es el producto conocido como:q = D X S (mm) 2D : dimetro de la broca (mm)S : avance (mm/rev) _____S = 0.01 30 x DPara acero _____S = 0.01 50 x DPara fundicin gris

FUERZA DE CORTE Y FUERZA DE PENETRACINLa fuerza de corte es perpendicular al eje de la broca y se calcula como:F= Ks X q (N)donde:Ks : Esfuerzo especfico de corte del material (N/mm)q : Seccin de viruta (mm)S : Avance (mm/rev)Taylor demostr experimentalmente que la Fuerza de Penetracin se relaciona con la fuerza de corte por:F= F x sen(/2) (N)

Presin especfica de corte, ks

TORQUE Y POTENCIA:El torque se calcula a partir de la fuerza de corte T = F x D / 4 = Ks x S x D / 8y la potencia que es P= F x V/(75 x Ef) (cv) P=F x V/(102 x Ef) (Kw)P= (Ks x S x D x n) (KW) = T x n___ (Kw) (7.67x10^7 x Ef) 97400 x EfKs : N/mm2 (Esfuerzo especfico de corte del material) S : mm/rev (avance)D : mmEf : Eficiencia de la mquina (0.6-0.85)7.67x10^7 : Factor de conversin

TIEMPO EFECTIVO DE MQUINA(Th):

Th = _L__ n x SSi n = V x 1000 x DTh = L x D x _ S x V x 1000 L = l + 1/3(d)L: recorrido total de la broca Para clculos ms exactos:L = l + lala = d/2 x cot (/2)

SECUENCIA DE OPERACIONES REQUERIDAS PARAOBTENER UN AGUJERO DE ALTA TOLERANCIATANTO EN TAMAO COMO EN POSICIN

PRODUCCION DE AGUJEROS Los factores principales que caracterizan un agujero desde el punto de vista de su mecanizado son:DimetroCalidad Superficial y toleranciaMaterial de la piezaMaterial de la brocaLongitud del agujeroCondiciones tecnolgicas del mecanizadoCantidad de agujeros a producirSistema de fijacin de la pieza en el taladro.

Los parmetros de corte fundamentales que hay que considerar en el proceso de taladrado son los siguientes:Eleccin del tipo de broca ms adecuadoSistema de fijacin de la piezaVelocidad de corte (Vc) de la broca expresada de metros/minutoDimetro exterior de la broca u otra herramientaRevoluciones por minuto (rpm) del husillo portabrocasAvance en mm/rev, de la brocaVeloc. de avance en mm/min de la brocaProfundidad del agujeroEsfuerzos de corteTipo de taladradora y accesorios adecuados.

PARAMETROS DE CORTE EN EL TALADRADO

EFECTOS DE LA VELOCIDAD DE CORTELa velocidad de corte excesiva puede dar lugar a:Desgaste muy rpido del filo de corte de la herramienta.Deformacin plstica del filo de corte con prdida de tolerancia del mecanizado.Calidad del mecanizado deficiente.

La velocidad de corte demasiado baja puede dar lugar a:Formacin de filo de aportacin en la herramienta.Efecto negativo sobre la evacuacin de viruta.Baja productividad.Coste elevado del mecanizado.

La elevada velocidad de avance da lugar a:Buen control de virutaMenor tiempo de corteMenor desgaste de la herramientaRiesgo ms alto de rotura de la herramientaElevada rugosidad superficial del mecanizado.

La velocidad de avance baja da lugar a:Viruta ms largaMejora de la calidad del mecanizadoDesgaste acelerado de la herramientaMayor duracin del tiempo de mecanizadoMayor coste del mecanizado

Ejemplo: Hay que taladrar 350 agujeros de 24 mm dimetro y 40 mm de profundidad cada uno en material St 50 con v = 30 m/min, Calclese el tiempo principal. Nmeros de rev disponibles: 22; 36; 56; 90; 140; 224; 355; 560 Y 900 rev/min. Avances disponibles: 0,04; 0,09; 0,13; 0,2; 0,27; 0,4; 0,6; 0,8 Y 1,5 mm/rev. Solucin: Nmero de revoluciones n = v x 1000 = 30 m/min . 1000 = 397 /min se elige: n = 355 '/min d x 24 mm . 3.14

Tiempo principal L = l +d (1/3) = 40 mm + 8 mm = 48 mm _____ _____ S = 0,01 30 x d = 0,01 30x 24 = 0,27 mm/rev

tprinc. = L . i = 48 mm . 350____ s . n 0,27 mm . 355 /min tprinc. = 175.22 min

Ejemplo: Se trata de hacer con una taladradora agujeros de 20 mm dimt. en acero St 50 empleando una velocidad de corte de v = 25 m/min y un avance s = 0,3 mm/rev. Qu magnitud tendr que tener la potencia de accionamiento de la taladradora en kW siendo el rendimiento = 0,8? Nmeros de revoluciones disponibles: n = 67, 95, 134, 188, 265, 374, 525, 740, 1045, 1480, 2080, 2940 rev/min. Solucin: Nmero de revoluciones: n = v . 1000 =25 m/min . 1000 d . 20 mm . 3,14 n = 398 /min, se elige n = 374 /min

El esfuerzo especifico de corte Ks = 2830 N/mm2 para acero St 50Potencia de accionamiento : PkW = Ks . S . d . n_ = 2830 N/mm x 0.3 x 20 x 374 7.67 x 10^7. 7.67 x 10^7 x 0.8

PkW =2,1 kW

La fundicin de una pieza en acero nodular con dureza Brinell igual a 200 kp/mm, se requiere realizar orificios de 24 mm. de dimetro con velocidad de corte de 25 m/min y se tratar de utilizar a fondo un taladro de 4.8 Kw, con un rendimiento del 90%. Los nmeros de revoluciones disponibles : n = 67, 95, 134, 188, 265, 374, 525, 740, 1045, 1480, 2080, 2940 rev/min. El esfuerzo especfico de corte del material es de 2450N/mm y el ngulo de afilado de la broca es de 120 (3)Calclese: El avance con que podra taladrarse esta fundicin de acero nodularLa fuerza de corte en NewtonLa fuerza de penetracin.d=24 mm Vc=25 m/min P=4.8 Kw =90%Ks = 2450 N/mm S =?? = 120n =(Vc x1000)/(dx ) = (25 x 1000)/(24 x ) = 331.57 rpm n = 265 rpmP= (Ks x S' x d x n)/(7.67 x 10^7 x ) S = (P x 7.67 x 10^7 x )/(Ks x d x n)S = (4.8 x 7.67 x 10^7 x 0.9)/(2450 x 24 x 265) = 0.89 mm/revF = Ks x q q =( d x S)/2 = 24 x 0.89 / 2 = 10.68 mm F = 2450 x 10.68 = 26166 NF = F x sen/2 = 26166 x sen(120/2) = 22660 N

En una pieza de fundicin gris con dureza Brinell igual a 200 kgr/mm hay que hacer unos taladros de 30 mm en material macizo, con v = 38 m/min y s = 0,4 mm/rev. Los nmeros de revoluciones disponibles son n = 67, 95, 134, 188, 265, 374, 525, 740, 1045, 1480, 2080, 2940 rev/min. . Rendimiento = 0,85 Calclese: a) la seccin transversal de viruta para los dos filos; b) potencia de accionamiento necesaria para la mquina, en CV y en kW.

Con qu avance podran taladrarse en acero St 50 agujeros de 24 mm de dimetro empleando velocidad v = 30 mm/min si se trata de emplear a fondo una mquina taladradora de 3,8 kW, Rendimiento = 0,8; nmeros de revoluciones n = 67, 95, 134, 188, 265, 374, 525, 740, 1045, 1480, 2080, 2940 rev/min.

Ejemplo:Se deben taladrar 40 piezas de bronce que tienen 02 agujeros con su avellanado plano respectivo, tal como se muestra en el grfico. La broca menor tiene 12 mm de dimetro y ngulo de 90 en la punta. Determinar el tiempo disponible. Datos: -Avance a utilizar con las brocas: 0.25 mm/rev. - Velocidad de corte del material: 0.6666 m/seg. - Tiempo de preparacin: 40 min. - Tiempo secundario: - Cambio de brocas: 1.5 min - Centrado del otro agujero: 1.5 min. - Tiempo perdido: 10% del principal y secundario.