Perforació
La perforació[1] és un procés de talle que utilisa una broca per a tallar un forat de secció travessera circular en materials sòlits. La broca sol ser una ferramenta de tall rotativa, a sovint multipunto. La broca es pressiona contra la peça i es fa girar a una velocitat de centenars a mils de revolucions per minut. Açò força el tall de tall contra la peça de treball, tallant les borumballes del forat mentres es perfora.
En la perforació de roca, l'orifici no sol realisar-se per mig d'un moviment de tall circular, encara que la broca sol girar. En el seu lloc, el forat se sol fer martilleando una broca en el forat en moviments curts repetits ràpidament. L'acció de martilleo pot realisar-se des de fòra del forat (trepe de martell superior) o dins del forat (trepe de fondo, DTH). Les brocas utilisades per a la perforació horisontal es denominen broca perforadora.
En rars casos, s'utilisen brocas de forma especial per a tallar forats de secció travessera no circular; és possible una secció travessera quadrada.[2]
Procés
Els forats trepats es caracterisen per la seua vora esmolada en el costat d'entrada i per la presència de rebabas en el costat d'eixida (a menos que s'hagen eliminat). Ademés, l'interior del forat sol tindre marques d'alvanç helicoidal.[3]
La perforació pot afectar a les propietats mecàniques de la peça creant baixes tensions residuals al voltant de l'obertura de l'orifici i una capa molt fina de material altament pertorbat en la superfície recent formada. Açò fa que la peça siga més susceptible a la corrosió i a la propagació de clavills en la superfície estressada. Es pot realisar una operació d'acabament per a evitar estes condicions perjudicials.
En les brocas acanaladas, les borumballes s'eliminen a través de les flautes. Les borumballes poden formar espirals llargues o menudes escamas, depenent del material i dels paràmetros del procés.[3] El tipo de borumballes formades pot ser un indicador de la maquinabilidad del material, en borumballes llargues que sugerixen una bona maquinabilidad del material.
En la mida de lo possible, els forats perforats deuen situar-se perpendicularmente a la superfície de la peça. Açò minimisa la tendència de la broca a "desplaçar-se", és dir, a desviar-se de la llínea central de la perforació, provocant que el forat es desvie. Quant major siga la relació llongitut/diàmetro de la broca, major serà la tendència a desplaçar-se. La tendència a desplaçar-se també es prevé de vàries atres maneres, que inclouen:
- Establint una marca o característica de centrat abans de perforar, com per eixemple:
- Fundició, molege, o forjat una marca en la peça de treball.
- Punzonado central
- Trepe puntual, (és dir, trepe central)
- Revestiment puntual, que és el mecanisat d'una zona determinada en una peça de fundició o forja per a establir una cara localisada en precisió en una superfície que d'un atre modo seria asprosa.
- Llimitant la posició de la broca per mig d'o
na plantilla de perforació en casquillo de perforació.
L'acabament superficial produït pel trepat pot oscilar entre 32 i 500 micropulgadas. Els corts d'acabament generaran superfícies propenques a les 32 micropulgadas, i els de desbaste estaran prop de les 500 micropulgadas.
Normalment s'utilisa decorregut de tall per a refrigerar la broca, aumentar la vida útil de la ferramenta, incrementar les velocitats i alvanços, aumentar l'acabament superficial i ajudar a expulsar les borumballes. L'aplicació d'estos decorreguts sol fer-se inundant la peça en refrigerante i lubrificant o aplicant una boira de pulverización.[3]
A l'hora de decidir qué broca(s) utilisar, és important tindre en conte la tasca que es va a realisar i evaluar qué broca seria la més adequada per a portar-la a terme. Hi ha una varietat d'estils de trepe que cada u servix per a un propòsit diferent. El trepe de sub-terra és capaç de perforar més d'un diàmetro. La broca de pala s'utilisa per a perforar orificis de major tamany. La broca indexable és útil per a gestionar les borumballes.[3]
Perforació puntual
El propòsit del trepat puntual és perforar un forat que servirà de guia per a la perforació del forat final. L'orifici només es perfora parcialment en la peça perque només s'utilisa per a guiar l'inici del següent procés de perforació.
Perforació central
La broca de centre és una ferramenta de dos estrías que consistix en una broca helicoidal en un avellanado de 60°; s'utilisa per a trepar forats centrals avellanados en una peça de treball que es va a montar entre centres per a tornejat o rectificat.
Perforació de forats profunts
El trepat de forats profunts es definix com la perforació d'un forat de profunditat superior a dèu voltes el diàmetro del forat.[4] Este tipo de forats requerix un equip especial per a mantindre la rectitud i les tolerància. Atres consideracions són la redondez i l'acabament superficial.
El trepat de forats profunts es pot conseguir generalment en uns pocs métodos d'utillage, normalment trepat en pistola o trepat BTA. Estos es diferencien pel mètoto d'entrada de refrigerante (intern o extern) i el mètoto d'eliminació de la borumballa (intern o extern). L'ús de métodos com la ferramenta giratòria i la peça de treball contrarrotante són tècniques comunes per a conseguir les tolerància de rectitud requerides.[5] Entre els métodos d'utillage secundaris es troben el trepanado, el desbarbado i el bruñido, el trepat per tracció o el trepat en botella. Per últim, existix un nou tipo de tecnologia de perforació per a fer front a este problema: la perforació per vibració. Esta tecnologia trenca les borumballes per mig d'una menuda vibració axial controlada de la broca. Les menudes borumballes són eliminades fàcilment pels recalats de la broca.
S'utilisa un sistema de supervisió d'alta tecnologia per a controlar la força, el parell, les vibracions i l'emissió acústica. La vibració es considera un defecte important en la perforació de forats profunts que a sovint pot provocar el trencament de la broca. Se sol utilisar un refrigerante especial per a ajudar en este tipo de perforació.
Perforació en pistola
El trepe de pistola es va desenrollar originalment per a perforar els canons de les armes i s'utilisa comunament per a perforar forats profunts de menor diàmetro. La relació profunditat-diàmetro pot ser inclús superior a 300:1. La característica principal del trepe de canó és que les brocas són autocentrantes; açò és lo que permet realisar forats tan profunts i precisos. Les brocas utilisen un moviment rotatori similar al d'una broca helicoidal; no obstant, les brocas estan dissenyades en almohadillas de respal que s'esgolen per la superfície del forat mantenint la broca centrada. El trepat en pistola sol realisar-se a altes velocitats i en baixes taxes d'alvanç.
Trepanado
Forat trepanado en placa d'acer, en el tapó retirat i la ferramenta que ho va tallar; en este cas el portaherramientas està montada en un cabezal de torne mentres que la peça està montada en el carro deslizable.
El trepanado s'utilisa comunament per a crear forats de major diàmetro (fins a 915 mm (36 plg)) a on una broca estàndar no és factible o econòmica. El trepanado extrau el diàmetro desijat tallant un disc sòlit similar al funcionament d'un compàs de dibuix. El trepanado es realisa en productes plans com a chapa, granit (pedra rullada), plaques o elements estructurals com voltons en I. El trepanado també pot ser útil per a fer recalats per a insertar sagells, com les juntes tóricas.
Microperforación
El microperforado es referix a la perforació de forats inferiors a 0.5 mm (0 plg). El trepat de forats d'este menut diàmetro presenta majors problemes ya que no es poden utilisar brocas alimentades en refrigerante i es requerixen altes velocitats de fuset. Les altes velocitats dels husos que superen les 10 000 RPM també requerixen l'ús de portaherramientas equilibrats.
Perforació per vibració
Els primers estudis sobre el trepat per vibració varen començar en els anys 50 (Pr. V.N. Poduraev, Universitat Bauman de Moscou). El principi principal consistix en generar vibracions o oscilacions axials, ademés del moviment d'alvanç de la broca, per a que les borumballes es trenquen i s'eliminen fàcilment de la zona de cort.
Existixen dos tecnologies principals de trepat per vibració: els sistemes de vibració autònoma i els sistemes de vibració forçada. La majoria de les tecnologies de perforació per vibració estan encara en fase d'investigació. En el cas de la perforació per vibració automantenida, s'utilisa la freqüència pròpia de la ferramenta per a fer-la vibrar de forma natural durant el tall; les vibracions són automantenidas per un sistema de massa-moll inclós en el portaherramientas.[6] Atres treballs utilisen un sistema piezoelèctric per a generar i controlar les vibracions. Estos sistemes permeten altes freqüències de vibració (fins a 2 kHz) per a una magnitut menuda (uns pocs micrómetros); són especialment adequats per a perforar menuts forats. Per últim, les vibracions poden ser generades per sistemes mecànics:[7] la freqüència ve donada per la combinació de la velocitat de rotació i el número d'oscilacions per rotació (unes quantes oscilacions per rotació), en una magnitut d'aproximadament 0,1 mm.
Esta última tecnologia és totalment industrial (eixemple: tecnologia SineHoling® de MITIS). El trepat per vibració és la solució preferida en situacions com el trepat de forats profunts, el trepat de piles de materials múltiples (aeronàutica) i el trepat en sec (sense lubricación). En general, proporciona una major fiabilitat i un major control de l'operació de perforació.
Interpolació de círculs
El círcul interpolante, també conegut com trepat orbital, és un procés de creació de forats per mig de l'ús de màquines de cort.
El trepat orbital es basa en la rotació d'una ferramenta de tall al voltant del seu propi eix i simultàneament al voltant d'un eix central que està desplaçat de l'eix de la ferramenta de cort. La ferramenta de tall pot llavors moure's simultàneament en una direcció axial per a perforar o mecanisar un forat, i/o combinar-se en un moviment lateral arbitrari per a mecanisar una obertura o cavitat.
Ajustant el desplaçament, una ferramenta de tall d'un diàmetro específic pot utilisar-se per a perforar forats de diferents diàmetros, com s'ilustra. Açò implica que l'inventari de ferramentes de tall pot reduir-se substancialment.
El terme perforació orbital prové de que la ferramenta de tall "orbita" al voltant del centre del forat. El desplaçament dinàmic forçat mecànicamente en el trepat orbital té vàries ventages en comparació al trepat convencional que aumenta dràsticament la precisió del forat. La menor força d'espente dona com resultat un forat sense rebabas quan es trepa en metals. Quan es perfora en material compost s'elimina el problema de la delaminación.[8]
Referències
- ↑
- ↑ Sitio web de Wolfram (software matemático): Perforar un agujero cuadrado
- ↑ 3,0 3,1 3,2 3,3 Todd, Robert H.; Allen, Dell K.; Alting, Leo (1994). Manufacturing Processes Reference Guide, Industrial Press Inc., pp. 43-48. ISBN 978-0-8311-3049-7.
- ↑ Bralla, James G. (1999). Design for manufacturability handbook, New York: McGraw-Hill, p. 4-56. ISBN 978-0-07-007139-1.
- ↑ «¿Qué es el taladrado profundo? An Overview». Archivat des de l'original, el 22 de agosto de 2016. Consultat el 2 de marzo de 2022.
- ↑ Paris, Henri(2005).«Modelling the Vibratory Drilling Process to Foresee Cutting Parameters».Cirp Annals.54: 367-370.doi:10.1016/S0007-8506(07)60124-3.
- ↑ Peigné, Grégoire (2009). docId=WO2011061678&recNum=1&office=&queryString=axial+machining+mitis&prevFilter=&sortOption=Pub+Date+Desc&maxRec=39 Axial machining device. WO/2011/061678 (patent).
- ↑ Orbital Drilling Goes Mainstream for the Dreamliner, Aerospace Engineering & Manufacturing, SAE International Publications, March 2009, p. 32
