Técnicas avanzadas de mecanizado de agujeros de los servicios CNC

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Publicado el 12 de agosto de 2019, | Por el Gerente de Proyectos de Sendot Technology

La fabricación de agujeros se subestima en gran medida porque la mayoría de los agujeros que hacemos tienen una precisión trivial, poca profundidad y solo se supone que deben sujetar pernos. Sin embargo, las industrias modernas de alta tecnología (especialmente la aeroespacial y la automotriz) llegan al mercado de los servicios CNC con demandas de fabricación de piezas con agujeros extremadamente precisos o profundos, o para que los agujeros tengan una posición muy precisa. Además de servicios avanzados de mecanizado CNC, tales demandas requieren técnicas específicas y una planificación cuidadosa.

Problemas del procesamiento de agujeros

El proceso de fabricación de agujeros es en realidad bastante exigente desde el punto de vista de la fabricación. La herramienta y la pieza en bruto pueden sobrecalentarse fácilmente porque es difícil aplicar refrigerantes dentro del agujero, el proceso no es visible para el operario, por lo que solo puede confiar en la información de la máquina herramienta y debe cortar a ciegas, y realizar mediciones es difícil, especialmente en agujeros de diámetros pequeños. Y esos son solo algunos de los problemas de la fabricación de agujeros. Así que, para hacer agujeros precisos, los servicios CNC siempre desarrollan y mejoran las estrategias de mecanizado, inventan nuevas herramientas para cumplir con los requisitos del cliente.

Taladrado profundo

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Bueno, el taladrado en sí es un proceso común y no hay nada interesante en taladrar agujeros cortos, pero cuanto más profundo es el agujero, más difícil es mantener su eje recto durante el taladrado. Esto se debe al hecho de que una broca más larga es menos rígida, mientras que tiene dos filos de corte que no pueden fabricarse de longitud idéntica. Así que la fuerza de corte de los lados de la broca es diferente y la broca suele desviarse del eje recto y hace el agujero torcido. Esto no es aceptable para piezas CNC de alta precisión.

Por eso se ha inventado el taladrado profundo de cañón. Como sugiere el nombre, se usó por primera vez para fabricar cañones de armas largas, donde un agujero largo pero preciso es el requisito principal. No obstante, con el desarrollo de las tecnologías de fabricación, otras industrias han adoptado el taladrado de cañón para sus propios fines. La principal diferencia con esta estrategia es la herramienta. Una broca de cañón tiene un solo filo de corte, por lo que no se desvía de su trayectoria de la manera en que lo hace una broca simple. Tiene una ranura de evacuación de viruta más grande que también sirve como canal de refrigeración. El refrigerante se bombea a través de la ranura a alta presión y elimina la viruta y enfría la broca mucho mejor. La desventaja de este método es que esta broca no puede montarse en un centro de fresado CNC habitual, requiere herramientas adicionales.

Los talleres de mecanizado CNC usan brocas de cañón en los casos más extremos, pero en su mayoría intentan ceñirse a las herramientas universales, y por eso existen ciertas estrategias que permiten taladrar agujeros profundos con brocas simples. En primer lugar, la longitud del agujero se divide en segmentos con profundidades de alrededor de 3-4 diámetros del agujero. Cada vez que la broca llega al final de un segmento, se extrae para dejar que la pieza en bruto y la herramienta se enfríen y para sacar toda la viruta del agujero.

Procesamiento de agujeros de alta precisión

Para hacer un agujero preciso, el taladrado CNC suele realizarse con múltiples instrumentos, siendo el primero considerablemente más pequeño que el diámetro del agujero y aumentando con la siguiente herramienta. Esto se hace para disminuir la fuerza de corte y, por tanto, la desviación del eje debido a la razón mencionada anteriormente. Además, los métodos consecutivos a menudo son diferentes del taladrado simple:

El taladrado con broca de tres filos (core drilling) se realiza justo después del taladrado. Una broca de tres filos tiene tres filos de corte en lugar de uno, por lo que es más estable. Las brocas de tres filos suelen procesar un corte cuya profundidad es de apenas 0,5 mm, pero sus ventajas absolutas son la capacidad de corregir el eje.

Escariado. Si tu cliente exige un agujero con una tolerancia de hasta IT6 y un acabado superficial muy liso, tomas un escariador y haces tu avance de mecanizado extremadamente bajo. Un escariador es una herramienta con muchos filos de corte largos situados a lo largo de los lados de la herramienta. Tiene filos de corte frontales, pero son extremadamente pequeños, por lo que la profundidad de corte durante el escariado es de alrededor de 0,1-0,05 mm. Debido a eso y a la precisión definitiva de los filos de corte, el escariado producirá excelentes agujeros. Para agujeros más pequeños, el escariado se realiza manualmente.

El bruñido es un proceso abrasivo, pero puede realizarse en una máquina herramienta CNC; sin embargo, las máquinas de bruñido especiales son definitivamente mejores. Un bruñidor es básicamente un escariador con planchas abrasivas en lugar de filos de corte. Otra diferencia es que las planchas pueden ajustarse al diámetro correcto. El bruñidor se inserta en el agujero y gira alrededor de su eje mientras las planchas rectifican el material. Una vez que el bruñidor se extrae, la dirección de rotación se invierte. Como resultado, la superficie del agujero tiene ranuras microscópicas entrecruzadas, que hacen la lubricación mucho más eficiente.

Estrategias de roscado de agujeros

Muchos agujeros requieren roscas, que están compuestas de superficies finas complejas y son en realidad bastante difíciles de mecanizar. Existen numerosas estrategias para el roscado, pero antes de eso,  es absolutamente necesario realizar avellanado o refrentado. Estos dos procesos crean una ranura cónica o cilíndrica en la entrada del agujero. Permite que la herramienta de roscado entre correctamente y, más adelante, ayuda con el ensamblaje de las piezas reales. Así que aquí están algunas estrategias para el roscado.

El roscado con macho (tap drilling) usa una sola herramienta que recuerda a un perno pero tiene ranuras de evacuación de viruta y una larga zona cónica en la parte frontal para aumentar gradualmente la profundidad de corte. El avance de mecanizado durante el roscado con macho (y con cualquier rosca en realidad) es el mismo que el paso de rosca. El macho de roscar se inserta lentamente en el agujero donde cada uno de sus filos de corte en espiral corta gradualmente un trozo de material para formar la rosca. Los agujeros pequeños se mecanizan manualmente, en cuyo caso el proceso recuerda a atornillar un perno muy apretado. El macho de roscar debe extraerse con gran cuidado de la misma manera en que se insertó. Si olvidas eso e intentas extraer el macho sin desenroscar, puedes romperlo y tendrás que sacarlo con mecanizado por electroerosión.

El fresado de roscas produce mejores resultados porque la temperatura del proceso es más baja y es mucho más fácil aplicar refrigerantes. Una fresa especial que es un 30-40% más pequeña que el diámetro del agujero se mueve en espiral a lo largo de la trayectoria de las ranuras de la broca y gira alrededor de su eje para un corte eficiente. El diámetro mínimo del agujero depende del diámetro mínimo de la fresa.

Otra estrategia se llama mandrinado de roscas. Es en realidad lo mismo que el torneado en cuanto a la configuración de la pieza y los movimientos principales, pero la herramienta se fabrica para copiar la forma de la ranura de la rosca. Así que se avanza con el paso de rosca hacia el agujero de la pieza y corta las superficies en espiral de la rosca. Es importante señalar que el mandrinado es excelente para agujeros grandes pero no puede procesar agujeros más pequeños de 20 mm.

Contáctanos-Sendot Technology para descubrir cómo el mecanizado CNC de precisión diseña los agujeros de las piezas para tu proyecto.