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La herramienta correcta hace que sea más fácil perforar agujeros profundos
La herramienta correcta hace que sea más fácil perforar agujeros profundos


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Evan Jones Thorne
Cutting Tool Engineering
(847) 714-0177

El barrenado se define de manera inequívoca como un proceso de corte que crea o agranda un orificio circular en materiales sólidos. La perforación de orificios profundos, entonces, parece que tendría una definición igualmente clara. La broca está creando o agrandando un orificio especialmente profundo, —¿qué más?

Lamentablemente, ya no existe una definición de “orificio profundo” con la que todos estén de acuerdo. A mediados de la década del noventa, cualquier profundidad superior a los 3 diámetros se consideraba profundo, de acuerdo con Jason Hout, gerente de productos en la fábrica de herramientas Sandvik Coromant Co., Fair Lawn, N.J. Hoy en día, no es poco común que un taller haga orificios que superen los 10 diámetros con una herramienta mecánica convencional, con máquinas especializadas capaces de llegar a 100 diámetros o más.  

La broca de flauta parabólica GT 100 de Guhring ayuda a evacuar las virutas en aplicaciones de orificio profundo sin refrigerante interno.

“Las capacidades de las herramientas mecánicas convencionales también son diferentes ahora de lo que eran hace algunas décadas que la definición de ‘profundo’ se ha vuelto muy oscura”, dijo Hout. “En mi opinión, el término ‘orificio profundo’ es prácticamente arbitrario”.

Si bien una definición estricta de perforación de orificio profundo puede ser difícil de precisar, estas son algunas reglas generales, de acuerdo con Brian Welch, gerente regional de la fábrica de herramientas Allied Machine & Engineering Corp., Dover, Ohio. “Consideraría algo que supere la relación 20 a 1 como profundo, pero según el trabajo, las técnicas de orificio profundo pueden aparecer en relaciones tan bajas como de 7 a 1”.

Brocas espadas veloces

Sin importar el número de diámetros, ¿de qué manera un fabricante de piezas determina qué broca es necesaria cuando tiene que ir a lo profundo? Al perforar orificios profundos con una herramienta mecánica CNC convencional, hay tres opciones principales: una broca espada, una broca espiral y un taladro profundo.

La broca espada ostenta la distinción de ser la más rápida y, de acuerdo con Welch, las nuevas geometrías de espada y diseños de sostén han permitido una mejor calidad del orificio a velocidades incluso más rápidas.

“Nuestras capacidades de ingeniería y manufactura han estado evolucionando rápidamente, especialmente dentro de los últimos 5 años”, aseguró Welch. “Esto ha llevado a resultados de nuestros especiales de ingeniería nunca antes vistos.

“Lo que sucede con las espadas es que han estado allí desde siempre, y quizás las personas tienen la percepción de lo que es una broca espada y cómo se desempeña”, prosiguió. “La realidad es que hemos desarrollado soluciones para la perforación de orificios profundos con brocas espada y portaherramientas que tienen un desempeño que supera las expectativas”.

Sin embargo, incluso con esos avances, aún hay factores que se deben considerar para maximizar el rendimiento, como la formación de virutas y el flujo del refrigerante. Con ese fin, Welch dijo, Allied ofrece sostenes T/A específicos para el entorno del refrigerante e insertos T/A específicos para el material que se está perforando.

La desventaja es que las espadas pueden generar un orificio “genérico” y en general no son capaces de lograr tolerancias ajustadas y buenos acabados necesarios en algunas aplicaciones, de acuerdo con Hout.

“El acabado no va a ser bonito, su precisión general probablemente va a ser de ±0.0030 “, y probablemente rendiría al máximo a profundidades por debajo de 15 diámetros”, dijo. “Ahora bien, para alguien como un fabricante automotriz que busca la reducción del peso en una transmisión, una broca espada sería más que adecuada, y, con una velocidad de penetración de potencialmente 5 ipm, dará el costo más bajo por orificio”.

Dar un giro

Dentro del campo de las brocas espirales, existen distintas opciones, según si tiene o no acceso a la capacidad de refrigerante interno. De acuerdo con Brandon Hull, director de administración de productos y desarrollo comercial para Brookfield, Wis., el fabricante de herramientas de corte Guhring Inc., una broca HSS o de flauta parabólica de cobalto es la opción ideal para hacer orificios profundos si no hay refrigerante interno disponible.

“[Una broca de flauta parabólica] es extremadamente eficiente para orificios profundos porque la apertura de la flauta más grande ayuda en la evacuación de virutas, lo que quiere decir que puede perforar con menores ciclos de punteado. “Si tiene una broca de 0.500”, por ejemplo, en lugar de puntear cada 0.145” de profundidad, del modo que lo haría con una forma de flauta estándar, puede a veces ir hasta 5 diámetros sin puntear”.

Puntear, o retirar la broca del orificio para quitar virutas, puede causar problemas, especialmente en orificios más profundos, explicó. En cada ciclo de punteado, existe la oportunidad de que una viruta ingrese por delante de la punta de la broca, reduciendo la eficiencia de corte y aumentando potencialmente la desviación. Algunas máquinas más nuevas combaten esto con un ciclo rompevirutas, que retracta la broca de manera parcial y no total. Esto permite que la broca cree virutas sin permitir que las virutas se metan por delante de la punta.

Sin embargo, con refrigerante de alta presión, el punteo no es necesario, y una broca espiral de carburo alimentada con refrigerante aporta un sinnúmero de ventajas. “Es una de las formas más rápidas de perforar un orificio profundo”, dijo Hull. “El problema es que pueden ser muy costosas en comparación con un taladro profundo, pero el incremento de productividad es inmenso: de cinco a seis veces, potencialmente más. Obtendrá una mejor evacuación de virutas y puede manejar la broca con mayor firmeza. Si puede costearlo desde el principio, ahorrará dinero a largo plazo”.

Armas y guías

Por supuesto, es prácticamente imposible hablar de la perforación de orificio profundo sin mencionar el taladro profundo. Su concentricidad y capacidad de proporcionar un buen acabado son inigualables y es capaz de perforar más de 100 diámetros de profundidad, pero como desventaja hay una menor productividad.

“Si está buscando qué herramienta le proporciona el orificio de mayor calidad sin importar la velocidad de penetración, un taladro profundo siempre es la opción correcta”, dijo Hout de Sandvik Coromant. “Un taladro profundo puede costar más que una broca espiral estándar, pero obtendrá de 15 a 20 reacondicionamientos de un taladro profundo, y producirá consistentemente un orificio a una tolerancia de 0.0005”. Esa broca espiral funcionará mucho más rápido, pero solo puede esperar que tenga una tolerancia de ±0.0020”, y no puede esperar un buen acabado”.

Muchos compran taladros profundos en máquinas CNC en lugar de utilizar máquinas exclusivas de taladrado profundo, aseguró Hull de Guhring. “De lo que se trata es del método guía. Sin importar lo que esté haciendo, aún necesita perforar un orificio piloto para guiar esa broca de orificio profundo”.

Los taladros profundos dan un acabado de orificio superior, pero requieren velocidades de alimentación más bajas.

Un orificio piloto, continuó, en general es de 1 o 2 diámetros de profundidad utilizando una broca con un diámetro más pequeño. El taladro profundo funciona a unas 300 rpm mientras ingresa al orificio piloto, y, una vez que ingresó totalmente, la velocidad de la broca se puede incrementar al máximo permitido para el trabajo y se activa el refrigerante. “Ese método es el mismo si está utilizando un taladro profundo o una broca espiral alimentada con refrigerante”, dijo Hull.

James Martz, gerente de ventas de Leese & Co., dijo que su taller usa un taladro profundo exclusivo y una máquina de control numérico con capacidades de agujero profundo. Las guías de broca permiten que el taller de maquinaria Greensburg, Pa., aproveche al máximo su equipo.

“Hay un apoyo estable para dejar la broca, y a medida que entra en el orificio, el apoyo estable se mueve y usted tiene otro que toma su lugar”, explicó. “A medida que la broca ingresa a la pieza, hay un apoyo a 2” de la pieza en cualquier momento determinado. Al utilizar la alimentación de descanso estable y ajustar la tasa de penetración en la broca, podemos mantener la concentricidad en nuestras piezas y producir una pieza mejor, más confiable”.

Otras consideraciones

De acuerdo con Hull de Guhring, existen dos inquietudes principales al comprar una herramienta mecánica de control numérico para la perforación de orificio profundo: los portaherramientas y las características de la máquina. Los conos hidráulicos y los portaherramientas que se contraen ofrecen la desviación más baja, haciéndolos ideales para los agujeros profundos.

“La calidad del portaherramientas, para decirlo de manera simple, será la cuestión más importante a tener en cuenta, sin importar qué tipo de broca esté utilizando”, manifestó.

En cuanto a la máquina misma, la característica más importante es la presión del refrigerante, seguida de cerca por la calidad del husillo, de acuerdo con Hull.

Si bien 250 psi es la presión del refrigerante apta “mínima absoluta”, él recomienda 1000 psi para taladros profundos en comparación con la mitad de eso para las brocas espiral. “Con una presión del refrigerante insuficiente, simplemente no podrá obtener la evacuación de virutas necesaria”.

Agregó que mientras las máquinas más antiguas pueden ser perfectamente aptas para la perforación de orificios profundos, un husillo concéntrico es una necesidad absoluta.

Además, algunas de las características más modernas disponibles hacen que la perforación de orificio profundo sea más fácil de lo que era para los maquinistas en el pasado mientras a la vez se reducen los restos.

“Al perforar, especialmente con agujeros profundos, usted realmente quiere evitar romper las brocas”, aseguró Christian Klanica, presidente y propietario de Leese & Co. “Con ese fin, una de las características clave para nosotros es el apagado automático. Si está ejerciendo mucha presión sobre la broca, la máquina se apaga. Las máquinas más antiguas funcionarán hasta que la broca se rompa, momento en el cual no solo perderá la broca, sino que habrá perdido la pieza que esté allí”.

En última instancia, sin importar el taller ni la aplicación, la elección de la herramienta se debe basar en los requisitos de piezas. Con algunas consideraciones generales por la herramienta mecánica y un claro conocimiento de las opciones disponibles, el mal definido agujero profundo no tiene que ser más intimidante que ningún otro agujero. 



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