Por qué el taladrado de agujeros profundos es un reto y cómo los talleres de precisión lo superan

Cuando un taller de mecanizado de precisión recibe una RFQ, una de las cosas que revisan en el plano es agujeros profundos. Los agujeros profundos plantean una serie de desafíos de mecanizado. Abordarlos añade tiempo y costo al proceso de producción, especialmente cuando las tolerancias son ajustadas. Esta publicación discute la dificultad del taladrado de agujeros profundos y qué debe hacer un taller de máquinas para tener éxito.

¿Qué es un agujero profundo?

La definición de un agujero profundo es uno donde la profundidad es más de 10 veces el diámetro. Así, un agujero de ¼" de diámetro se vuelve "profundo" cuando excede 2 ½" de profundidad. (O cuando un agujero de 6 mm de diámetro excede 60 mm.)

Cañones de armas y más

El taladrado de agujeros profundos a veces se refiere como "taladrado de cañón". Eso es porque uno de los primeros componentes diseñados que necesitaban un agujero largo, profundo y recto fue el cañón de arma. Hoy muchas piezas mecanizadas dependen de agujeros profundos para funcionar. Por ejemplo:

• Cigüeñales y árboles de levas, donde los agujeros taladrados entregan lubricación
• Inyectores de combustible
• Troqueles perforadores (usados en la industria alimentaria y otras)
• Canales de refrigeración para gas o líquido
• Instrumentos quirúrgicos
• Cuerpos de válvulas hidráulicas y piezas similares

Los desafíos del taladrado de agujeros profundos

Los cuatro principales desafíos son:

• Desviación de la herramienta (runout)
• "Caminar" (walking)
• Evacuación de viruta
• Refrigeración

La desviación (runout) se refiere a la tendencia de la punta del taladro a orbitar alrededor del eje de rotación. La cantidad de desviación crece a medida que el taladro se alarga y aumentará el diámetro del agujero.

"Caminar" ocurre en el punto donde la punta del taladro contacta la pieza de trabajo. Si la superficie no es completamente perpendicular, una fuerza lateral empujará el taladro en esa dirección (y un taladro largo y delgado puede doblarse ligeramente). Esto resulta en el agujero estando mal ubicado y taladrado en un ángulo. También puede romper el taladro. Lo mismo puede pasar si la superficie tiene un acabado de fundición o fresado rugoso.

El material cortado en el fondo del agujero tiene que ser removido para hacer espacio para que el taladro avance. En agujeros profundos, estas virutas tienden a enrollarse alrededor de las ranuras del taladro y acumularse hasta donde rozan contra los lados del agujero. Esto eleva la temperatura y eventualmente causará que el taladro se agarre y/o rompa.

En la mayoría de operaciones de mecanizado de precisión, el fluido de corte mantiene la interfaz de corte fresca. En un agujero profundo es muy difícil llevar fluido hasta el fondo. Como resultado, la temperatura de la punta del taladro sube a donde puede dañar la pieza de trabajo o incluso soldarse a ella.

Mejores prácticas para taladrado de precisión de agujeros profundos

Producir agujeros profundos precisos comienza con la herramienta de máquina. Los mejores resultados se lograrán en una máquina CNC con un husillo de alta calidad. Esto reduce la desviación y proporciona un alto nivel de control sobre el ciclo de taladrado. (Nota que en piezas redondas puede ser mejor rotar la pieza de trabajo y mantener el taladro quieto, o incluso tener ambos componentes contra-rotando.)

Luego viene el porta-herramientas y el taladro en sí. El porta-herramientas debe mantener el taladro en el eje, y el taladro debe ser exactamente recto y simétrico sobre su eje.

Para detener el "caminar", la superficie debe prepararse. Además de fijar la pieza de trabajo para poner la superficie perpendicular, esto puede incluir fresar una base plana. Empezar con un taladro de centrado o piloto asegura que el agujero esté en la posición correcta pero agrega otro cambio de herramienta.

El taladro en sí debe ser adecuado para taladrado de agujeros profundos. El requisito principal es un agujero central para entregar fluido de corte a la punta. Esto bajará las temperaturas de corte y expulsará las virutas. Para agujeros más largos, una broca especial de agujero profundo tendrá solo un filo de corte en lugar de dos. Esto nuevamente ayuda con la remoción de virutas.

Donde la entrega de fluido a través del agujero no es posible, la alternativa es taladrado "a picotazos" (peck drilling). Esto significa sacar el taladro del agujero, lo que saca las virutas con él, y volver a insertar. Algunos talleres de máquinas prefieren usar un juego de taladros de longitud progresivamente creciente: esto aumentará el tiempo de ciclo.

Una capacidad de mecanizado de precisión especializada

Los agujeros profundos son inevitables en muchas piezas de metal diseñadas, pero producirlos es un desafío de mecanizado. Un taller de mecanizado de precisión, como los que Impro opera, tendrá las capacidades de mecanizado CNC de precisión para producir estas características con precisión y consistencia. Contáctenos para discutir sus necesidades de mecanizado.