Diferencias clave: Taladrado, Escariado, Mandrinado y Brochado de agujeros

El mecanizado de agujeros es más difícil que el de superficies exteriores porque:

1. Tamaño de herramienta limitado por diámetro del agujero → baja rigidez → flexión, vibración.
2. Dimensión del agujero depende directamente de la herramienta (taladro, escariador, broca) → errores de fabricación y desgaste de herramienta afectan directamente precisión.
3. Zona de corte interior → mala evacuación de viruta y refrigeración → difícil control de precisión y calidad superficial.

Taladrado y Brochado (Agrandado con broca de tres labios)

1. Taladrado

Primera operación para agujeros en macizo, generalmente < 80 mm. Dos métodos:

• Broca gira: Asimetría filo + rigidez insuficiente → eje agujero desviado/no rectilíneo, pero diámetro uniforme.
• Pieza gira: Eje agujero recto, pero diámetro variable.

Herramientas: brocas helicoidales (⌀0.1–80 mm), brocas de centrar, brocas profunda. Precisión: IT13–IT11; Rugosidad: Ra 50–12.5 µm. Alta tasa remoción metal, alta eficiencia. Uso: agujeros baja exigencia (tornillos, roscas, lubricación). Alta precisión → escariado, mandrinado, rectificado posteriores.

2. Brochado (con broca de tres labios / reaming drill)

Agrandar agujero taladrado, fundido o forjado → mejorar diámetro y calidad. Pre-acabado o acabado de agujeros poco exigentes. Broca 3–8 filos, sin cincel → mejor guiado, corte estable, condiciones de corte mejores. Núcleo más grueso → mayor rigidez.

Precisión: IT11–IT10; Ra 12.5–6.3 µm. Agujeros < ⌀30 mm. Para D ≥ 30 mm: pre-taladrar 0.5–0.7×D + brochado → mejor calidad y eficiencia. También brocas avellanadoras (con guía) para alojamientos de tornillos.

Escariado (Reaming)

Acabado de agujeros, alta precisión. Más económico que rectificado interior o mandrinado de precisión para diámetros pequeños.

Escariador (Reamer)

• Manual: Mango cilíndrico, parte trabajadora larga → mejor guiado. Integral o diámetro exterior ajustable.
• Máquina: Mango cónico o cilíndrico (portaherramientas).
• También escariadores cónicos para agujeros cónicos.

Proceso y aplicación

Rebaba (holgura) crítica: mucha → carga alta, filo se desafila rápido, superficie mala, tolerancia difícil; poca → no elimina marcas proceso anterior. Valores típicos: Escariado grueso 0.35–0.15 mm; Escariado fino 0.15–0.05 mm.

• Velocidad baja para evitar arista construida (v < 8 m/min en acero/fundición con HSS).
• Avance según diámetro (0.3–1 mm/rev en acero/fundición HSS).
• Refrigerante/lubricante/limpieza obligatorio: evitar arista construida, evacuar viruta.

Ventajas: alta productividad, fácil garantizar precisión. Limitaciones: no corrige error de posición del eje (debe venir de operación anterior); no apto para agujeros a escalones ni ciegos.

Precisión: IT9–IT7; Ra 3.2–0.8 µm. Agujeros medianos alta precisión (IT7): secuencia típica Taladrado → Brochado → Escariado.

Mandrinado (Boring)

Agrandar agujero preexistente con herramienta de corte. En mandrinadora o torno.

Métodos de mandrinado

1. Pieza gira, herramienta avanza: Torno. Eje agujero = eje rotación pieza. Redondez = precisión husillo. Exactitud axial = dirección avance vs eje rotación. Ideal para coaxilidad con superficies exteriores.
2. Herramienta gira, pieza avanza: Mandrinadora. Husillo gira herramienta; mesa avanza pieza.
3. Herramienta gira y avanza: Solo agujeros cortos. Voladizo variable → cono (cercano al cabezal mayor, lejano menor). Flexión husillo por peso propio → eje agujero curvo.

Mandrinado de diamante (Diamond Boring)

Poca penetración, avance muy bajo, alta velocidad corte. Precisión IT7–IT6; Ra 0.4–0.05 µm. Herramientas: metal duro, CBN, diamante sintético (originalmente diamante). Principalmente no ferrosos; también fundición y acero.

Parámetros típicos: ap 0.2–0.6 mm (pre), 0.1 mm (fin); f 0.01–0.14 mm/rev; Vc: fundición 100–250, acero 150–300, no ferrosos 300–2000 m/min.

Requisitos máquina (mandrinadora diamante): alta precisión geométrica/rigidez. Husillo: rodamientos contacto angular precisión / hidrostáticos. Partes rotativas equilibradas con precisión. Avance muy estable.

Aplicación: acabado final agujeros precisión en serie (cilindros motor, agujeros bulón pistón, husillos caja cabezal). Ojo: En ferrosos, NO diamante (afinidad C-Fe → vida bajísima). Solo metal duro / CBN.

Herramientas de mandrinado

• Un solo filo (barra de mandrinar).
• Dos filos (mandrinador doble filo).

Características y campo de aplicación

• Diámetro no limitado por herramienta (vs taladro/escariador).
• Fuerte capacidad corrección errores: desalineación eje original corregible en pasadas múltiples. Alta precisión posición relativa agujero-superficie referencia.
• Vs torneado exterior: peor rigidez sistema portaherramientas, peores refrigeración/evacuación, mayor deformación térmica → calidad y productividad inferiores.
• Rango amplísimo: todos los diámetros y grados precisión. Agujeros grandes y sistemas de agujeros alta precisión → casi única opción.
• Máquinas: mandrinadoras, tornos, fresadoras → flexibilidad, uso extendido. Serie grande → útiles de mandrinado (jigs) para eficiencia.

Precisión mandrinado: IT9–IT7.

Bruñido (Honing)

Principio y cabezal de bruñido

Cabezal con barras abrasivas (piedras) alisa agujero. Pieza fija; cabezal gira (husillo) + movimiento lineal alternativo. Trayectoria cruzada. Para no repetir trayectorias: rpm y carrera/min primos entre sí. Ángulo cruce depende velocidades relativas → afecta calidad/eficiencia. Refrigerante abundante: evacuar abrasivo/viruta, bajar temp, mejorar calidad.

Carrera piedra > longitud agujero + sobrecarrera (overtravel) en ambos extremos para pared uniforme. Conexión flotante cabezal-husillo → holgura uniforme, reduce influencia error rotación husillo. Expansión/retracción radial piedras: manual, neumático, hidráulico.

Características y aplicación

1. Alta precisión dimensional/formal: IT7–IT6. Redondez/cilindricidad controladas. No mejora precisión de posición del eje.
2. Alta calidad superficial: Ra 0.2–0.25 µm. Capa alterada mínima 2.5–25 µm.
3. Velocidad circunferencial moderada (16–60 m/min) pero gran área contacto + velocidad alternativa alta (8–20 m/min) → productividad alta.

Aplicación masiva: cilindros motor, dispositivos hidráulicos precisión. Diámetros grandes, relación L/D > 10 (agujeros profundos). No apto: no ferrosos muy plásticos, agujeros con chavetas, ranuras, estriados.

Brochado (Broaching / Pulling)

Brocha y máquina brochadora

Acabado alta productividad. Máquina brochadora (horizontal/vertical; horizontal más común). Brocha: herramienta multi-filo, movimiento lineal lento (movimiento principal). Dientes trabajando simultáneamente: 3–6 (menos → vibración/ondas; más → fuerza excesiva → rotura).

Métodos de brochado

1. Por capas (Layered): Brocha quita rebaba capa a capa. Ranuras quiebra-viruta alternadas en filos. Brocha = brocha ordinaria.
2. Por bloques (Block/Chunk): Cada capa metálica quitada por grupo de dientes (2–3) mismo tamaño, escalonados. Cada diente quita parte de capa. Brocha = brocha de corte en rueda (wheel-cut).
3. Combinado: Dientes desbaste = por bloques; dientes acabado = por capas. Acorta brocha, aumenta productividad, mejor superficie. Brocha = brocha combinada.

Características y aplicación

1. Herramienta multi-filo: desbaste, acabado, bruñido en una pasada → altísima productividad.
2. Precisión depende de brocha. Normal: IT9–IT7; Ra 6.3–1.6 µm.
3. Posicionamiento pieza por el propio agujero (parte guía de brocha = referencia). No garantiza fácilmente posición relativa agujero-otras superficies. En cuerpos rotación con coaxilidad int/ext → brochar primero, luego mecanizar exteriores usando agujero como referencia.
4. Procesa agujeros redondos y perfiles (chavetas, estriados).
5. Herramienta fija, geometría compleja, cara → no apta agujeros grandes.

Uso común: serie grande, agujeros pasantes ⌀10–80 mm, profundidad ≤ 5×D.