Los retos de la producción de orificios

El problema con muchas brocas de insertos indexables es que tienen dos insertos cuyos bordes de corte se traslapan para producir el diámetro de corte correcto. Por eso, aunque la broca tenga dos estrías, los insertos funcionan como un solo borde de corte asimétrico. Este tipo de diseño es típicamente desbalanceado. Como resultado, las brocas indexables tienen que comprometer el avance y la velocidad cuando entran al corte, forzando al usuario a hacer una negociación entre economía y productividad.

Otro problema con la entrada no balanceada es la tolerancia del agujero. Típicamente, el inserto central de una broca indexable entra primero. Esto crea una fuerza radial de corte grande, que tiende a causar deflexión en el cuerpo de la broca. Una vez la broca es empujada fuera del centro no puede producir un orificio con tolerancias ajustadas.

Por estas razones, el uso de las brocas indexables generalmente ha tenido que estar limitado al taladrado de desbaste. Cuando las tolerancias requeridas han estado entre 0,012 y 0,0016 pulgadas, ha sido necesario complementar el trabajo de la broca indexable con una operación secundaria.

Últimamente, varios fabricantes de herramientas de corte han reexaminado las brocas de insertos indexables, tratando de evitar las desventajas de las fuerzas de corte desbalanceadas inherentes a su diseño. Uno de los más recientes desarrollos en esta línea es la broca CoroDrill 880 lanzada por Sandvik Coromant. De acuerdo con Bruce Carter, un especialista de producto de Sandvik, el diseño de esta broca indexable resuelve los problemas creados por las fuerzas no balanceadas, mejorando la productividad y la calidad de los orificios, al tiempo que aprovecha la economía de trabajar con insertos de cuatro bordes utilizables.

La clave esta en un concepto que la compañía llama "Tecnología de pasos". Esta frase describe la entrada "paso a paso" de los bordes de corte del inserto en la pieza de trabajo, de la que se afirma que reduce en gran medida las fuerzas radiales de corte, asociadas en el pasado con las brocas indexables. El concepto involucra dos insertos con diferente geometría y diferentes características de corte. El inserto central tiene una geometría de borde visiblemente irregular, mientras el inserto perimetral incorpora una geometría de raspador.

En el primer paso de entrada en la pieza de trabajo la esquina exterior del inserto central hace contacto con la pieza de trabajo. Esto permite que la broca inicie el corte con fuerzas radiales relativamente pequeñas, minimizando la deflexión. En el segundo paso, la esquina exterior del inserto en la periferia hace contacto con la pieza. De esta manera, se balancea la fuerza generada por el inserto central. En el tercer y último paso, la parte restante del inserto central empieza a cortar. Todos los tres pasos se aprecian en la ilustración.

Carter dice que entrando al corte en tres pasos relativamente pequeños, las fuerzas de corte son reducidas a casi la mitad de las que producen las brocas típicas de insertos, balanceándose unas con otras, de tal manera que la deflexión a la entrada prácticamente se elimina. La combinación de la entrada balanceada, las bajas fuerzas radiales de corte y la mínima deflexión produce varios beneficios:

• Tolerancias de orificio más precisas.
• La posibilidad de aumentar las velocidades de avance hasta en 100 por ciento, dependiendo del material.
• La posibilidad de trabajar con mayor confianza con brocas de longitudes hasta de cuatro o más veces el diámetro.
• La posibilidad de eliminar operaciones secundarias de ajuste de tamaño del agujero, dependiendo de las demandas de tolerancia.

Otro beneficio citado, es que el nuevo diseño permite que el inserto perimetral tenga cuatro bordes de corte totalmente utilizables. Algunas brocas indexables con insertos cuadrados sacrifican el cuarto borde de corte si el avance es superior a 0,005 ipr. Pero, con la "tecnología de pasos", la forma poco usual del inserto central protege el cuarto borde de corte a avances hasta de 0,013 ipr.

Finalmente, Carter anota que la tecnología del raspador del inserto de la periferia produce acabados superficiales excelentes, incluso con los más grandes avances, posibles con el nuevo diseño. En las pruebas se obtuvieron acabados superficiales de 20 micropulgadas con velocidades de avance de 0,004 ipr, y entre 80 y 120 micropulgadas, a avances hasta de 0,013 ipr.

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