Taladrado, Alesado, Mandrinado y Bruñido: Diferencias Clave y Aplicaciones

Según tamaño y requisitos de precisión, el mecanizado de orificios de macro-tamaño en superficies sólidas requiere varias operaciones de corte de metal. Taladrado, mandrinado, alesado y bruñido son procesos comunes en fabricación. Todos implican, en mayor o menor medida, crear nuevos orificios en la pieza o modificar existentes. El taladrado crea el orificio, el mandrinado agranda el diámetro de uno existente. Alesado y bruñido mejoran acabado superficial y tolerancias de orificios existentes. Las siguientes secciones discuten similitudes y diferencias entre taladrado, alesado, mandrinado y bruñido.

Taladrado

La precisión del taladrado es baja, generalmente solo IT13–IT11, y la rugosidad superficial relativamente alta, Ra típicamente 50–12,5 µm. Pero la tasa de eliminación de metal es alta y la eficiencia de corte alta. El taladrado se usa principalmente para orificios con bajos requisitos de calidad: agujeros para tornillos, fondos de rosca, orificios de aceite. Para orificios que requieren alta precisión y calidad superficial, deben realizarse por alesado, mandrinado o rectificado en procesos posteriores.

Características tecnológicas del taladrado:

1. La broca se desvía fácilmente.

En taladradora, fácil causar desplazamiento del eje del orificio y falta de rectitud, pero el diámetro no cambia significativamente; en torno, fácil causar cambio de diámetro, pero el eje permanece recto. Por tanto, mecanizar cara frontal antes de taladrar, y pre-taladrar cono con broca o broca de centrar para facilitar centrado. En orificios pequeños y profundos, para evitar desviación y falta de rectitud del eje, usar método de rotación de pieza en la medida de lo posible.

2. El diámetro tiende a expandirse.

Fuerzas radiales desiguales de los dos filos de la broca causan expansión del diámetro; desviación de corte en torno horizontal también es causa importante; además, batimiento radial de la broca también causa expansión.

3. Mala calidad superficial del orificio.

Las virutas son anchas y se ven forzadas a espiral hacia el interior. Al salir, rozan la pared y rayan la superficie mecanizada.

4. Gran fuerza axial durante el taladrado.

Causada principalmente por el cinzal de la broca. Por ello, cuando diámetro d > 30 mm, el taladrado suele hacerse en dos veces: primero (0,5–0,7)d, segundo al diámetro requerido. Al no participar el cinzal en el segundo corte, puede usarse mayor avance para mejorar calidad superficial y productividad.

Alesado

El alesado es un proceso de corte que usa herramienta rotativa para crear pared interior lisa en orificio existente. Las herramientas rotativas para alesado se llaman alisadores (reamers). Como las brocas, también eliminan material, pero mucho menos. El objetivo principal es crear paredes lisas en orificios existentes.

El alesado es un método de acabado de orificios sobre base de semiacabado (taladrado o semi-mandrinado). Comparado con rectificado y mandrinado, productividad alta y precisión del orificio fácilmente garantizada. Sin embargo, el alesado no corrige error de posición del eje del orificio; la precisión de posición debe garantizarse en proceso anterior. Tolerancia de orificio alesado: IT9–IT6; rugosidad: Ra 3,2–0,2 µm.

Mandrinado

El mandrinado usa herramienta de corte de un solo filo o cabezal de mandrinar para agrandar orificio existente. Contrasta con taladrado, que crea orificio inicial.

El diámetro de mandrinado no está limitado por tamaño de herramienta, y su capacidad de corrección de error es fuerte. Múltiples pasadas corrigen error de desviación del eje original; orificio mandrinado coincide con superficie de posicionamiento. Alta precisión de posicionamiento.

Rango de procesamiento muy amplio: orificios de diferentes tamaños y precisiones. Para orificios y series de orificios que requieren gran diámetro, precisión dimensional y de posición, mandrinado es buen método. Precisión: IT9–IT7; rugosidad: Ra 3,2–0,8 µm. Puede usarse en mandrinadoras, tornos, fresadoras, con gran flexibilidad y amplias aplicaciones productivas.

Características del proceso de mandrinado

(1) Gran adaptabilidad del mandrinado.

Puede hacerse sobre orificios taladrados, fundidos, forjados. Amplio rango de grados de tolerancia dimensional y rugosidad; excepto orificios pequeños y profundos, casi todos los diámetros y estructuras pueden mandrinarse.

(2) Difícil controlar calidad del mandrinado.

Corrige eficazmente error de posición del orificio original, pero diámetro de barra de mandrinar limitado por diámetro del orificio, rigidez generalmente pobre, fácil flexión y vibración, control de calidad (especialmente orificios largos y finos) menos cómodo que alesado.

(3) Baja productividad del mandrinado.

Requiere múltiples pasadas con poca profundidad de corte y avance para reducir flexión de barra; en mandrinadoras y fresadoras requiere ajustar posición radial de herramienta en barra, operación compleja y lenta.

(4) Ampliamente usado en mecanizado de orificios de diversas piezas en producción unitaria y en pequeños lotes.

En producción en masa, mandrinar orificios de cojinetes de soportes y cajas requiere matriz de mandrinado.

Bruñido

El bruñido usa cabezal de bruñido con piedras para pulir el orificio. Amplia aplicación: hierro fundido, acero endurecido y no endurecido, bronce, etc.; no apto para metales plásticos que obstruyen la piedra. Diámetro: Φ5–Φ500 mm; orificios profundos con L/D > 10 también procesables. Ampliamente usado para cilindros de motor, cilindros hidráulicos y varios orificios de cañón.

Características del proceso de bruñido

1. Logra mayor precisión dimensional y de forma: IT7–IT6. Controla errores de redondez y cilindricidad, pero no mejora precisión de posición del orificio.
2. Alta calidad superficial: Ra 0,2–0,025 µm; profundidad de capa de alteración metálica muy pequeña (2,5–25 µm).
3. Comparado con velocidad de rectificado, velocidad circunferencial de cabezal no alta (Vc=16–60 m/min). Pero por gran área de contacto entre banda de bruñido y pieza y alta velocidad alterna (Va=8–20 m/min), eficiencia relativamente alta.