Taladrado vs. Alesado vs. Mandrinado en Mecanizado CNC: Diferencias Clave Explicadas

Comparado con mecanizado de superficies externas, las condiciones del mecanizado CNC de agujeros son peores y más difíciles. Porque:

• El tamaño de la herramienta está limitado por el diámetro del agujero; rigidez pobre, propensa a flexión y vibración.
• Con herramienta de tamaño fijo, el diámetro del agujero queda determinado por la herramienta; errores de fabricación y desgaste afectan directamente la precisión.
• El corte ocurre dentro de la pieza; evacuación de virutas y disipación de calor son malas; precisión y calidad superficial difíciles de controlar.

1. Taladrado

Primer proceso para mecanizar agujeros en material sólido, generalmente <80 mm. Dos formas: rotación de la broca o de la pieza. Los errores difieren. Con broca rotando, asimetría de filo y baja rigidez desvían el eje del agujero (torcido), pero diámetro invariante. Con pieza rotando, desviación de broca cambia diámetro, pero eje permanece recto.

Herramientas comunes: broca helicoidal, broca de centrado, broca de agujero profundo; la helicoidal es la más usada. Por limitaciones estructurales, rigidez a flexión y torsión bajas, centrado pobre; precisión baja (IT13–IT11), rugosidad alta (Ra 50–12,5 µm), pero alta tasa de remoción de metal y eficiencia. Principalmente para agujeros con bajos requisitos de calidad: agujeros para tornillos, taladros previos para roscar, agujeros de aceite. Para alta precisión y calidad, usar alesado, mandrinado o rectificado posteriores.

2. Alesado

Método de acabado de agujeros, muy usado en producción. Para agujeros pequeños, más económico y práctico que rectificado interior y mandrinado fino.

Alesador

Dos tipos: alesador manual y de máquina. Manual: mango recto, parte trabajadora larga, mejor guiado; estructura integral y diámetro exterior ajustable. De máquina: tipo vástago y tipo manga. También procesan agujeros cónicos con alesadores cónicos.

Tecnología de Alesado y Aplicación

El exceso de alesado influye mucho en calidad. Exceso grande → carga alta, filo se desafila rápido, superficie no lisa, tolerancia difícil; exceso pequeño → no elimina marcas del proceso previo, no mejora calidad. Exceso rugoso: 0,35–0,15 mm; fino: 0,15–0,05 mm.

Para evitar arista acumulada, alesado a bajas velocidades (v < 8 m/min para alesadores HSS en acero y fundición). Avance según diámetro: mayor diámetro, mayor avance. HSS en acero/fundición: 0,3–1 mm/r.

Debe refrigerarse, lubricarse y limpiarse con fluido de corte adecuado para evitar arista acumulada y evacuar virutas. Comparado con rectificado y mandrinado, alta productividad y fácil garantía de precisión; pero no corrige error de posición del eje del agujero, que debe garantizarse en proceso previo. Agujeros escalonados y ciegos no aptos para alesado.

Precisión dimensional IT9–IT7, rugosidad Ra 3,2–0,8. Para agujeros medianos alta precisión (IT7), taladrado-alesado-alesado fino es esquema típico.

3. Mandrinado

Método que usa herramienta de corte para agrandar agujero preexistente. Puede hacerse en mandrinadora o torno.

Método de Mandrinado

3 métodos distintos:

(1) Pieza rota, herramienta avanza. Mayoría en torno. Eje del agujero coincide con eje de rotación de pieza; redondez depende de precisión de husillo; error geométrico axial depende de precisión de posición de avance de herramienta respecto a eje de rotación. Apto para agujeros con requisito de coaxialidad con superficie exterior.

(2) Herramienta rota, pieza avanza. Husillo de mandrinadora gira herramienta, mesa avanza pieza.

(3) Herramienta rota y avanza. Se usa para mandrinar. Vuela de barra cambia, cambian fuerza y deformación; diámetro pequeño → agujero cónico. Mayor vuelo → mayor flexión de husillo por peso → eje del agujero se curva. Solo para agujeros cortos.

Mandrinado con Diamante

Comparado con mandrinado ordinario: poco retroceso, avance pequeño, alta velocidad de corte. Alta precisión (IT7–IT6) y superficie muy lisa (Ra 0,4–0,05). Originalmente con herramienta de diamante; hoy metal duro, CBN, diamante sintético. Principalmente para no ferrosos, también fundición y acero.

Parámetros habituales: retroceso pre-mandrinado 0,2–0,6 mm, final 0,1 mm; avance 0,01–0,14 mm/r; velocidad corte: fundición 100–250 m/min, acero 150–300 m/min, no ferrosos 300–2000 m/min.

Para garantizar alta precisión y calidad, la máquina (mandrinadora de diamante) debe tener alta precisión geométrica y rigidez. Husillo con rodamientos de contacto angular de precisión o hidrostáticos; partes giratorias balanceadas con precisión; mecanismo de avance muy estable para movimiento estable y baja velocidad.

Buena calidad y alta eficiencia; ampliamente usado en acabado final de agujeros de precisión en producción en serie: cilindros de motor, agujeros de bulón de pistón, agujeros de husillo en cajas de husillos. Nota: al mandrinar metales ferrosos con diamante, solo herramientas de metal duro y CBN; no diamante, porque átomos de carbono en diamante tienen gran afinidad con hierro, vida de herramienta baja.

Herramienta de Mandrinado

Herramientas de un filo y de dos filos.

Características Tecnológicas y Alcance de Aplicación

Comparado con taladrado-alesado-alesado fino: diámetro no limitado por herramienta, fuerte capacidad de corrección de errores. Agujero y superficies de referencia mantienen alta precisión posicional.

Comparado con exterior: mala rigidez y gran deformación del sistema portaherramientas, mala disipación y evacuación, gran deformación térmica. Calidad y eficiencia inferiores a exterior.

El mandrinado tiene amplio rango: agujeros de varios tamaños y precisiones. Para agujeros y sistemas de agujeros con gran diámetro y alta precisión dimensional/posicional, es casi el único método. Precisión IT9–IT7, rugosidad Ra. Puede hacerse en mandrinadoras, tornos, fresadoras; flexible y ampliamente usado. En producción en serie, para mejorar eficiencia, se usan plantillas de mandrinado.