Mejora por integración tecnológica en taladrado

Aunque se taladra en casi todos los campos de la mecánica e industria, una de las aplicaciones más importantes del taladrado en cuanto a volumen e importancia económica es la realización de agujeros en elementos de fuselajes. La operación de taladrado es aparente sencilla en el caso de aleaciones de aluminio, y muy complicada en el caso de superaleaciones. Se podría afirmar que son los dos extremos en relación a su índice de maquinabilidad. Otro campo de gran interés es el taladrado de composites de fibra de carbono CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics) también para fuselajes.

Todo el mundo ha hecho algún agujero taladrando en su vida, y quizás se haya dado cuenta de las dificultades de esta operación. Quizás el lector recuerde aquella ocasión en que el sabio padre del lector le dijo “hijo, coge la Widia para hacer el agujero en ese alicatado para el colgador, que tu madre está dando la lata, y ¡cuidado! que no se desvíe al entrar. Apoya bien y ojo con el polvillo, que no te entre a los ojos”. Antes de seguir debemos indicar que igual fue su sabia madre la que se lo dijo a su hijo o hija, y que fue el padre el que esperaba ansioso a que el colgador del baño estuviese puesto. En todo caso, en este consejo paterno/materno se indican algunos de los factores de éxito y de los problemas habituales de la operación: elegir una buena broca, tener cuidado especialmente a la entrada de la misma, tener en cuenta la flexibilidad del sistema, y estudiar que hacer con las virutas.

Optimización del taladrado

El taladrado es un proceso de corte en el cual la herramienta o broca combina un movimiento simultáneo de giro cortante con un movimiento de avance en la dirección del eje de rotación. Los dos parámetros principales para su definición son así la velocidad de corte y el avance por diente (o por vuelta).

Una característica propia de esta operación es la variación en la velocidad de corte a lo largo del filo principal y, en particular, la velocidad de corte nula en el centro de la broca, que distingue esta operación del resto de las operaciones de mecanizado y que hace que este trabajo combine el corte con la extrusión de material en la zona del filo de radio cero, conocido como filo transversal. Cuando la broca avanza a través del material, se producen fuertes presiones en ese punto singular de velocidad de corte cero, contribuyendo de modo notable a la magnitud de la fuerza de avance.

En la figura 1 se muestran los dos desgastes habituales, el de flanco en las zonas cercanas a la periferia, donde la velocidad de corte es la más elevada, y el mellado de la zona de la punta, en este caso en una broca de tres filos. Este último se debe a que en la punta se produce un aplastamiento y penetración en lugar del corte, dado que la velocidad es casi cero en las cercanías del centro.

Una broca desgastada produce vibraciones indeseadas que afectan a la calidad de la superficie generada, a la precisión de posicionamiento y finalmente a la cilindricidad y a la rectitud del agujero. El desgaste también provoca un corte más ineficaz que hace aumentar las fuerzas de proceso, con lo cual se incrementa el riesgo de formación de rebabas a la salida del taladro.

Parámetros para un taladrado de calidad

Se deberían medir en el taladrado de calidad los siguientes aspectos:

• El diámetro del agujero y sus desviaciones. A medida que la broca se deteriora el diámetro se va haciendo mayor, hasta que sale de la tolerancia requerida.
• Su posición respecto a la teórica programada. El desgaste hace que la broca entre mal en el material, desviándose a la entrada y produciendo error de precisión en el posicionamiento del centro de agujero. Como consecuencia del desgaste, la posición se hace errática a medida que el desgaste aumenta.
• El tamaño de las rebabas a la salida y entrada del taladro, ya que las fuerzas de proceso crecen con el desgaste de la broca aumentando el riesgo de formación de rebabas.
• La potencia consumida, máxima y media. En realidad, se suele medir la intensidad consumida por el cabezal, que si bien no es exactamente la potencia sí se relaciona directamente con ella.

La variación de esta intensidad puede ser un buen criterio para monitorizar el proceso. De hecho, algunas empresas de elevado nivel tecnológico clasifican el proceso de taladrado según la monitorización aplicada al mismo, definiendo como de mejor calidad aquel que monitoriza la intensidad. La forma típica de la intensidad en la realización de un agujero es la mostrada en la figura 2: como se ve crece al penetrar, se mantiene constante durante el taladrado y cae cuando la broca sale por la parte posterior. Después debería mantenerse a nivel cero aunque en el caso de la figura vuelve a crecer ligeramente, probablemente al rozar los filos de la broca con las rebabas producidas a la salida del agujero.

Las tendencias en cualquier operación de taladrado son similares a las mostradas; en resumen, a más desgaste y peor aspecto de los filos el corte es peor y menos definido. Por tanto, con el desgaste la potencia consumida aumenta, y el diámetro del agujero y su posición se hacen más erráticos.