1. HISTORIA

Se conoce como taladrado, la operación de abrir agujeros circulares por medio de herramientas animadas de dos movimientos, uno de rotación y otro de avance de penetración.

El precursor del taladrado fue probablemente el "molinillo" de hacer fuego. Consistía en una varilla cilíndrica de madera, cuyo sistema de giro fue desarrollándose progresivamente, primero accionando con las palmas de las manos, después mediante un cordel arrollado a la varilla del que se tiraba alternativamente de sus extremos, según figura en un grabado egipcio de 1440 años A.C.

Un Procedimiento muy antiguo para taladrar piedra, según un bajorelieve egipcio de 2700 años A.C. consistía en un robusto eje que llevaba inserto una punta de pedernal para taladrar y en la parte superior un mango para facilitar el giro y la incorporación de dos macetas para regular el giro.

Con el descubrimiento del arco de violín se produjo un adelanto para conseguir el movimiento de giro. El sistema consiste en arrollar una cuerda, al eje porta brocas, atada por sus extremos a un arco de madera, que con el impulso de la mano del hombre, hace girar la pieza en movimiento de vaivén.

Otro sistema muy utilizado fue el berbiquí de cuerda, que consiste en un eje porta herramienta de madera que lleva incorporado un volante de inercia. A dicho eje se arrolla una cuerda atada por sus extremos a un travesaño que impulsado por la mano del hombre se consigue un giro alternativo.

A finales del siglo XV, Leonardo da Vinci diseña un taladro horizontal para taladros profundos.

Joseph Whitworth, construyó en 1850 un taladro de columna accionado por transmisión a correa y giro del eje porta brocas a través de un juego de engranajes cónicos. Llevaba una mesa porta piezas regulable verticalmente, mediante el sistema de piñón de cremallera.

Del año 1860, el fabricante inglés, "P. Fairbairn & Co." construye un taladro, con elevación de mesa, mediante un sistema de corona sinfín y cremallera.

En 1860, "Smith & Coventry" construye un taladro radial, con brazo horizontal giratorio, acoplado a un carro con desplazamiento vertical sobre una columna, atornillada a una base ranurada porta piezas. Para dar solución al taladrado de piezas voluminosas y pesadas, nació el taladro radial.

Americanos e ingleses, estilizaron la estructura de los taladros de columna, e introdujeron importantes mejoras, entre otras, el avance automático del husillo porta herramientas y elevación de la mesa porta piezas con mecanismo de piñón - cremallera. Se fabricaron taladros de distintos tipos y capacidades hasta alcanzar su pleno desarrollo a finales del siglo XIX.

En 1921, fabrican una completa gama de taladros, en la que incluyen un modelo para taladrado con broca de 50 mm. de diametro, con ocho velocidades de giro y avance indistintamente manual o automático.

2. DEFINICIONES Y CONCEPTOS

2.1. TALADRADO

Es una operación de maquinado que se usa para crear agujeros redondos en una pieza de trabajo. El taladrado se realiza por lo general con una herramienta cilíndrica rotatoria, llamada broca, que tiene dos bordes en su extremo. La broca avanza dentro de la pieza de trabajo estacionaria para formar un agujero cuyo diámetro está determinado por el diámetro de la broca. El taladrado se realiza en una prensa taladradora, aunque otras máquinas herramienta pueden ejecutar esta operación.

Taladrar es arrancar virutas con útiles de uno o de varios filos (brocas). Los filos están constantemente en acción. Se practican agujeros con superficie interior cilíndrica. El taladrar es arrancar viruta en plan de desbastar.El taladrado constituye uno de los procedimientos de trabajo por arranque de viruta más importantes de la industria metalúrgica. Alrededor de un 30 % de las máquinas herramienta son taladradoras.

A veces los agujeros taladrados se terminan de mecanizar por medio de procedimientos de afino, tales como el escariado, el esmerilado y el bruñido.

2.2. MOVIMIENTOS EN EL PROCESO DE TALADRADO

Como herramienta para taladrar en material macizo se utiliza preferentemente la broca espiral formada por dos cortes. Con objeto de que los cortes o filos puedan arrancar virutas se necesitan dos movimientos simultáneos como se muestra en la figura.

2.2.1 Movimiento de Corte:

También llamado movimiento principal o movimiento de giro. Es en la mayoría de los casos realizado por la herramienta y se mide por la velocidad de corte en m/min. La velocidad de corte es la velocidad superficial en el diámetro exterior de la broca. Se especifica de esta forma por conveniencia, aunque casi todo el corte se realiza realmente a las velocidades más bajas cercanas al eje de rotación. La velocidad es máxima en la periferia y disminuye hacia el eje de la misma.

Como hemos definido la velocidad de corte, esta sería la velocidad tangencial en el diámetro exterior de la broca. Como la magnitud de la velocidad tangencial depende del radio, es fácil comprender que la velocidad de corte ira disminuyendo a medida que el área de la broca también disminuya, hacia el eje de rotación, hasta llegar a ser cero.

2.2.2. Movimiento de avance:

El movimiento de avance es la medida de la penetración de la broca en la pieza de trabajo en una vuelta (mm/rev). El movimiento de avance sirve también para determinar el espesor de la viruta; en efecto, en una revolución de la broca, como son dos filos principales, cada filo arranca la mitad del espesor correspondiente al avance. Por ejemplo si el avance en un proceso de taladrado fuera de 3 mm/rev, con esto resultaría que el espesor de viruta sería igual a 3mm/2=1.5 mm. Es decir, en una vuelta cada filo arrancaría una viruta de un espesos de 1.5 mm, si la velocidad de avance es constante, el espesor de viruta sería, en todo el proceso, igual a 1.5 mm.

2.3 MAQUINAS DE TALADRAR

Los movimientos de corte y de avance los recibe la broca por medio de la máquina de taladrar. La distinta forma que puede tener la pieza a mecanizar, así como la magnitud, la calidad y el número de los taladros a ejecutar, han conducido a la creación de distintos tipos de máquinas de taladrar. Además de los trabajos normales de taladrado pueden realizarse, en la mayoría de las máquinas de taladrar, trabajos de avellanado, de escariado y de roscado.

Según la posición del husillo se distingue entre taladradoras verticales y taladradoras horizontales.

2.3.1 Taladradoras verticales

Son aquellas que tienen el husillo dispuesto en posición vertical. Existen diversos tipos de taladradoras verticales:

TALADRADORAS DE COLUMNA

En el soporte, en forma de columna, de la taladradora van dispuestos el husillo de taladrar, los mecanismos para el movimiento principal y de avance, y la mesa de taladrar. La figura nos señala las partes principales de ésta máquina.

En el husillo (también llamado por esta razón husillo portaútil) va dispuesta la broca. En su parte inferior va provisto de un agujero cónico en el que entra el mango del útil.

Espesor de viruta

El cabezal, encierra los mecanismos necesarios para transmitir la potencia que genera el movimiento de corte.

El cabezal ajustable o portahusillo, es el que contiene los mecanismos necesarios para generar el movimiento de avance, en algunos casos, el movimiento proviene del accionamiento de una manivela, en las maquinas modernas, este movimiento es también automático, y se transmite desde el motor principal.

La mesa de taladrar soporta la pieza a taladrar. La pieza se sujeta por medio de ranuras de fijación. Una canal de captación recoge el líquido utilizado para refrigerar. Mediante una manivela que actúa sobre un mecanismo de rueda dentada y cremallera se mueve la mesa hacia arriba y hacia abajo. Con auxilio de una palanca puede dejarse la mesa firmemente sujeta a la columna.

La máquina taladradora del tipo de columna se emplea generalmente para taladros hasta de 25 mm de diámetro. Tiene el inconveniente de que para practicar taladros profundos el husillo portaútil sobresale mucho de su soporte, lo que puede dar lugar a que la broca se desvíe fácilmente.

TALADRADORA DE SOBREMESA

Tiene su sitio generalmente sobre el banco de trabajo y se presta para la ejecución de agujeros hasta de unos 10 mm de diámetro.

TALADRADORA DE HUSILLOS MÚLTIPLES

El cabezal de taladrar va provisto de varios husillos accionados por el husillo principal. En una sola carrera de trabajo se pueden taladrar varios agujeros. Estas máquinas se utilizan principalmente en las fabricaciones en serie.

TALADRADORA EN FILA

En una pieza puede haber necesidad de realizar varios procesos de trabajo, por ejemplo, taladrado, avellanado y escariado. La máquina se emplea para trabajos en serie.

RADIAL

El carro de taladrar es soportado por el brazo y puede desplazarse sobre éste en forma radial. El brazo puede girar alrededor de la columna de la máquina y moverse verticalmente. El husillo es accionado en las máquinas modernas por medio de un motor directamente acoplado sobre el carro de taladrar. Disponiendo de una extensa gama de velocidades de rotación se pueden taladrar agujeros grandes y pequeños. La pieza se fija a la mesa de taladrar que va provista de ranuras de sujeción. En virtud de las muchas posibilidades de movimiento puede taladrarse en los sitios más diversos sin necesidad de cambiar la posición de la pieza, en coordenadas cilíndricas

2.3.2 TALADRADORAS HORIZONTALES

Estas máquinas se emplean para maquinar piezas relativamente grandes y voluminosas. EN la taladradora se pueden realizan, además del taladrado, operaciones diversas como el avellanado, escariado, roscado interiores y exteriores, etc.

2.3. HERRAMIENTAS PARA TALADRAR

LA BROCA ESPIRAL

Se encuentran disponibles varias herramientas de corte para hacer agujeros; sin embargo, el barreno espiral o broca espiral, es la más común de todas. Viene en diámetros desde 0.15 mm hasta 75 mm. Las brocas se utilizan ampliamente en la industria para realizar agujeros de maneara rápida y económica.

La broca espiral, constituida partiendo de una barra redonda de acero, obtiene su forma característica, por medio de las ranuras que suben por ella en forma helicoidal y que sirven para guiar las virutas, permitiendo así su salida; además permiten la entrada del líquido de refrigeración y lubricación a la zona de corte.

GEMETRÍA

La punta de la broca está afilada en forma cónica (Figura c). En la intersección de las ranuras que llamaremos “para virutas”, con la superficie afilada o superficie de incidencia, se forman los dos filos principales o labios y en la intersección de las superficies de incidencia, se forma el filo transversal, en la figura b se observan claramente estos elementos

La broca espiral se constituye partiendo de una barra redonda de acero. Las superficies cilíndricas que suben en forma helicoidal entre las ranuras antes mencionadas (guiadoras de viruta), se rectifican a la medida exacta de la broca y se fresan por detrás de modo que dan lugar a la formación de “delgados bíseles”, las superficies que quedan detrás de ellos se llaman Nervios.

Los biseles (resto de la periferia del cilindro original) guían la broca en el orificio que taladrar. Son estrechos para reducir el rozamiento contra las paredes del orificio. Los bordes de los biseles constituyen los filos auxiliares de la broca.

a)

c)

b)

Los filos principales producen un efecto de rascado en el material de trabajo, absorviendo aproximadamente los 2/3 de la fuerza de avance.

ANGULOS EN LOS FILOS DE LAS BROCAS

Lo mismo que en los otros procesos de maquinado, como torneado cincelado, intervienen también en la broca los angulos que caracterizan a toda herramienta para arranque de viruta y que son los de corte o de filo, de ataque y de incidencia, que aquí llamaremos destalonado. En la broca son estos ángulos más difíciles de reconocer y de medir que en las demás herrmaintas de corte.

Ángulo de ataque γPara poder juzgar sobre las relaciones de magnitud de los ángulos en los filos principales hay, en primer lugar, que observar el llamado grado de pendiente de las ranuras para viruta. Se entiendo por grado de pendiente a la inclinación de la hélice o del rayado, es decir el angulo entre el eje de la broca y la arista del bisel o faja guía. Cuanto más empinado sea el rayado, tanto más pequeño será el angulo de la pendiente del rayado y viceversa. Este ángulo corresponde aproximadamente a lo que hemos llamdo ya antes ángulo de ataque γ , es decir, al ángulo con respecto a la vertical (eje de la broca)

2.4.