Mecanizado y fabricación de precisión implican herramientas de corte especializadas debido a la necesidad de fabricar un orificio en una dimensión precisa, junto con el elevado acabado superficial que se consigue en el proceso. 

Las herramientas escariadoras se han convertido en los elementos más vitales del sector de la fabricación contemporánea, lo que ha permitido a los maquinistas del sector producir piezas con tolerancias de ±0,0002 pulgadas. Comprender los 14 tipos de herramientas escariadoras utilizadas en el mecanizado es crucial para los profesionales de la fabricación que buscan resultados óptimos en sus operaciones de acabado de agujeros de precisión.

Se espera que el mercado de herramientas de corte siga creciendo a medida que los productores soliciten herramientas más precisas y eficientes en todo el mundo, lo que se estima en 8.900 millones de dólares en 2023. Las máquinas herramienta escariadoras pueden considerarse una parte considerable de este mercado, y sus aplicaciones incluyen las industrias aeroespacial, automovilística, de dispositivos médicos y de fabricación en general.

¿Qué son los escariadores y para qué se utilizan?

Las herramientas escariadoras son dispositivos de corte fino que se utilizan para ampliar la presencia previa de orificios en las especificaciones que se consideran realizadas con representaciones exactas. A diferencia de las brocas que hacen agujeros en material sólido, los escariadores alisan agujeros que han sido previamente taladrados, perforados o fundidos. Estas herramientas sólo suelen quitar de 0,005 a 0,015 pulgadas de material y lo hacen centrándose en los valores dimensionales, no en la cantidad de material que se quita.

Las funciones principales de herramientas de mecanizado de escariadores incluyen:

• Esto permitió una precisión de los diámetros de los orificios con una tolerancia de +/- 0,0001 y 0,0005 pulgadas, respectivamente.
• Producción de acabados superficiales de alta calidad (valores Ra entre 32 y 125 micropulgadas)
• Precisión de la rectitud y concentricidad de los orificios: Garantizar la rectitud y concentricidad de los orificios
• Mecanizado de orificios para aceptar piezas de dimensiones finas como pasadores, pernos y cojinetes.

Los 14 tipos de escariadores utilizados en el mecanizado: Visión general

1. Escariadores manuales

La forma más sencilla de escariador es el escariador manual, hecho para ser accionado manualmente. Estas herramientas tienen un mango recto con un extremo cuadrado que se utiliza para acoplar una llave, y sus tamaños pueden variar entre 1/8 de pulgada y 2 pulgadas de dimensión. Los escariadores manuales dejan poco material (de 0,001 a 0,005 pulgadas) con un acabado superficial de Ra 32 a 63 micropulgadas.

Aplicaciones clave:

• Reparaciones y mantenimiento sobre el terreno
• Producción de bajo volumen
• Desarrollo de prototipos
• Fabricación de herramientas y matrices

2. Máquina escariadora

Los escariadores de máquina están diseñados para su uso en taladradoras, tornos y fresadoras. Las herramientas tienen vástagos cónicos Morse o vástagos rectos y son capaces de mantener velocidades de corte más rápidas en comparación con los escariadores manuales. Los escariadores mecánicos se utilizan normalmente para crear una tolerancia y un acabado Ra de 16 a 32 micropulgadas.

Especificaciones técnicas:

• Velocidades de corte de 50-200 pies de superficie por minuto
• Velocidad de avance: 0,002-0,010 pulgadas/ revolución
• La profundidad del material: La profundidad de arranque de material es de entre 0,005 y 0,015 pulgadas.

3. Escariadores

Escariadores presentan vástagos rectos diseñados para el montaje en portabrocas de máquinas-herramienta. Estas versátiles herramientas se utilizan habitualmente en Operaciones de escariado CNC y aplicaciones de mecanizado en general. Los escariadores de sujeción ofrecen una excelente flexibilidad y pueden cambiarse fácilmente entre distintas operaciones.

4. Escariadores

Los escariadores de carcasa constan de un cabezal de corte desmontable montado sobre un árbol, lo que los hace rentables para aplicaciones de mayor diámetro. La carcasa permite sustituir los filos de corte sin dañarlos en caso de que se desgasten, y sigue dejando el costoso árbol en su sitio. Estas herramientas son especialmente útiles en la fabricación de grandes cantidades. Ventajas económicas:

• Reducción de los costes de inventario de herramientas
• Menores costes de sustitución
• Sistemas de cenadores normalizados
• Gestión mejorada de la vida útil de las herramientas

5. Escariadores de expansión

Los escariadores de expansión presentan diámetros de corte ajustables, lo que permite un control preciso de las dimensiones de los orificios. Estas herramientas utilizan mecanismos de expansión como ajustadores roscados o insertos cónicos para modificar el diámetro de corte dentro de un rango específico (normalmente de 0,005 a 0,020 pulgadas).

6. Escariadores ajustables

Escariadores ajustables proporcionan diámetros de corte variables mediante sistemas de cuchillas reemplazables. Estas herramientas ofrecen una flexibilidad excepcional para tamaños de orificio personalizados y pueden adaptarse a la compensación del desgaste. Los escariadores ajustables son especialmente valiosos en aplicaciones de herramientas y matrices en las que se requieren dimensiones no estándar.

7. Escariadores cónicos

Los escariadores cónicos crean orificios cónicos precisos con ángulos específicos, utilizados habitualmente para pasadores cónicos, conos Morse y aplicaciones de husillos de máquinas. Los ángulos cónicos estándar incluyen las series 1:50, 1:20 y Morse. Estas herramientas requieren una cuidadosa configuración y funcionamiento para conseguir la geometría cónica adecuada.

Especificaciones comunes del cono:

• Cono Morse: MT0 a MT6
• Cono Jarno: Diseño autoportante
• Cono Brown & Sharpe: Aplicaciones de precisión

8. Escariadores

Los escariadores escalonados son escariadores con varios diámetros de corte en una sola herramienta, lo que permite formar agujeros escalonados en una sola pasada. Estas herramientas especiales reducen el tiempo de preparación y aumentan la productividad en los casos en los que se necesitan varios diámetros de orificio y una ubicación axial precisa de los orificios.

9. Escariadores de puente

Los escariadores para puentes son herramientas que permiten escariar orificios durante la construcción de puentes y obras estructurales pesadas. Se trata de herramientas para trabajos pesados de construcción gruesa capaces de soportar las altas exigencias en condiciones difíciles presentes en la fabricación de acero estructural.

10. Escariadores

Los escariadores para automóviles son un tipo de herramienta especializada que se utiliza en la industria del automóvil, concretamente, para escariar orificios en bloques de motor, cajas de transmisión, chasis y otras piezas de un automóvil. La precisión de estas herramientas debe superar incluso los niveles de calidad de la industria del automóvil, y deben ser capaces de cubrir las elevadas demandas de producción.

11. Escariadores de rosas

Escariadores de rosas presentan aristas de corte sólo en la cara frontal, lo que las hace adecuadas para operaciones de escariado basto. Estas herramientas eliminan grandes cantidades de material y se utilizan a menudo como herramientas de desbaste antes del escariado de acabado con otros tipos.

12. Escariadores estriados

Los escariadores de estrías helicoidales o rectas utilizan estrías para eliminar las virutas y minimizar las fuerzas. El rendimiento de la herramienta depende en gran medida del diseño del filo, y los filos helicoidales son mucho más suaves durante el corte y ofrecen un acabado superficial superior.

Consideraciones sobre el diseño de la flauta:

• Ángulo de la hélice: 5-45 grados
• Número de flautas: 4-12 (preferiblemente números pares)
• Profundidad de corte: 15-25% del diámetro de la herramienta
• Eficacia de la evacuación de virutas

13. Escariadores de canal en espiral

Los escariadores de cabeza helicoidal utilizan una herramienta de corte helicoidal de la misma manera que los escariadores de estrías helicoidales, excepto que la cabeza helicoidal tiene estrías helicoidales, que evacuan las virutas y disminuyen la carga de corte en comparación con los escariadores de estrías rectas. Son eficaces, especialmente en situaciones de agujeros profundos y materiales con virutas fibrosas.

14. Escariadores de carburo

Los escariadores de metal duro también tienen filos de corte de metal duro para prolongar la vida útil de la herramienta y aumentar la velocidad de corte. Estas herramientas pueden funcionar a velocidades de corte entre 3 y 5 veces superiores a las de los escariadores de acero rápido, con características de desgaste que están fuera del alcance de la mayoría de los escariadores de acero rápido.

Ventajas de rendimiento:

1. Vida útil de la herramienta: 5-10 veces la del HSS
2. Velocidades de corte: 1000 pies de superficie por minuto como máximo
3. Resistencia superior al desgaste
4. Precisión dimensional constante

Criterios de selección de herramientas de escariado para un rendimiento óptimo

Seleccionar el herramientas de mecanizado de escariadores requiere una cuidadosa consideración de múltiples factores que inciden directamente en el rendimiento y la rentabilidad.

Consideraciones materiales

El material de la pieza influye significativamente en la selección del escariador. Herramientas de corte industriales deben ajustarse a las propiedades específicas del material:

Acero y hierro:

• Escariadores de acero rápido para aplicaciones generales
• Escariadores de metal duro para operaciones de alta velocidad
• Herramientas revestidas para prolongar su vida útil

Aluminio y metales no ferrosos:

• Bordes de corte afilados para evitar la acumulación de filo
• Canales pulidos para la evacuación de virutas
• Geometrías especializadas para materiales blandos

Materiales endurecidos:

• Filos de carburo o cerámica
• Ángulos de inclinación positivos
• Portaherramientas rígidos

Requisitos de precisión

Acabado de precisión de orificios Las aplicaciones exigen características específicas del escariador:

Requisitos de tolerancia:

• ±0.0001″: Escariadores de calidad superior
• ±0.0002″: Escariadores de precisión estándar
• ±0.0005″: Escariadores de uso general

Especificaciones de acabado superficial:

• Ra 16 micropulgadas: Escariadores de acabado fino
• Ra 32 micropulgadas: Escariadores estándar
• Ra 63 micropulgadas: Escariadores

Aplicaciones habituales de los escariadores en la industria

Operaciones de escariado CNC abarcan numerosas industrias, cada una con requisitos y retos específicos:

Industria aeroespacial

• Fabricación de componentes de motor
• Tren de aterrizaje
• Fabricación de componentes estructurales
• Instalaciones de rodamientos de precisión

Las estadísticas muestran que los fabricantes del sector aeroespacial exigen tolerancias en los orificios de ±0,0001 pulgadas para los componentes críticos, con acabados superficiales mejores que Ra 32 micropulgadas.

Fabricación de automóviles

• Mecanizado del bloque motor
• Producción de componentes de transmisión
• Fabricación de sistemas de frenado
• Fabricación de componentes de suspensión

La industria del automóvil procesa más de 80 millones de vehículos al año, lo que requiere miles de millones de orificios de precisión con una calidad constante.

Fabricación de productos sanitarios

• Producción de instrumentos quirúrgicos
• Mecanizado de componentes de implantes
• Fabricación de equipos de diagnóstico
• Fabricación de componentes de precisión

La fabricación de dispositivos médicos exige los más altos niveles de precisión, ya que muchos componentes requieren tolerancias de ±0,00005 pulgadas.

Mantenimiento y optimización de la vida útil de las herramientas

Mantenimiento adecuado de escariadores repercute significativamente en el rendimiento y la rentabilidad:

Procedimientos de inspección de herramientas

• Inspección visual de los patrones de desgaste
• Verificación dimensional mediante calibres de precisión
• Medición del acabado superficial
• Evaluación avanzada del estado

Directrices de reacondicionamiento

• Servicios profesionales de rectificado
• Restauración de revestimientos
• Restauración dimensional
• Pruebas de validación del rendimiento

Las estadísticas del sector muestran que los escariadores, cuando se cuidan bien, pueden rendir hasta un 150-300 por ciento de la vida útil prevista de cualquier herramienta.

Conclusión

Conocer los 14 tipos de escariadores utilizados en el mecanizado permite a los profesionales de la fabricación seleccionar soluciones óptimas para sus aplicaciones específicas. Ya se trate de simples escariadores manuales o de los de metal duro de alta calidad, cada variedad de estas herramientas se adapta a diferentes aplicaciones en las industrias contemporáneas.

El desarrollo de herramientas de mecanizado por escariado sigue evolucionando gracias a nuevos materiales, recubrimientos y geometrías que mejoran el rendimiento y prolongan la vida útil de las herramientas. Estas herramientas de corte industriales especializadas seguirán desempeñando un papel clave en la producción de la precisión dimensional y el acabado superficial necesarios en el mundo competitivo moderno, ya que la fabricación sigue exigiendo mayores grados de precisión y eficiencia.

Los sistemas mecánicos tienen la capacidad de acabar agujeros con precisión, lo que se consigue gracias a la selección de herramientas, los parámetros de funcionamiento y los métodos de mantenimiento constante. La aplicación de estos principios permitirá a los fabricantes obtener mejores resultados y mejorar la vida útil de las herramientas, así como reducir el coste de producción.

Preguntas más frecuentes (FAQ)

1. ¿En qué se diferencian los procedimientos de perforación y escariado?

El taladrado forma orificios a partir de material sólido, mientras que el escariado amplía los orificios existentes hasta una dimensión específica. Las herramientas de escariado normalmente sólo pulen 0,005-0,015 pulgadas de material y se preocupan por el acabado de la superficie y la precisión dimensional en contraposición a la eliminación de material. El taladrado puede alcanzar una tolerancia de -++ 0,005 pulgadas, mientras que el escariado también puede alcanzar una tolerancia de -++ 0,0002 pulgadas o superior.

2. ¿Qué velocidad de corte debo utilizar para los distintos tipos de fresas?

Dependiendo del material del escariador y de la pieza de trabajo, la velocidad de corte difiere mucho. Los tamaños de corte de los escariadores de acero de alta velocidad son de 50-200 pies de superficie por minuto; los escariadores de carburo cortan hasta 300-1000 SFM. El escariado CNC debe iniciarse a velocidades conservadoramente bajas, que deben aumentarse posteriormente, vigilando la producción de material de desecho y la calidad del acabado superficial.

3. ¿Por qué el escariado da un mal acabado superficial?

Un acabado superficial deficiente suele deberse a una velocidad de corte demasiado alta, una velocidad de avance inadecuada, una lubricación deficiente o al desgaste de los filos de corte. La clave para conseguir un acabado preciso de los orificios es el uso de refrigerantes, velocidades de avance (0,002-0,010 IPR) y un conjunto de filos de corte finos. La calidad de la superficie también se ve afectada negativamente por la acumulación de aristas y las vibraciones.

4. ¿Qué escariadores debo utilizar: de metal duro o de acero rápido?

Los escariadores de metal duro son los mejores para trabajos de gran volumen, materiales abrasivos y cuando se trabaja rápido. Prolongan la vida útil de la herramienta entre 5 y 10 veces más que los de HSS, pero son entre 3 y 5 veces más caros inicialmente. Los escariadores de HSS resultan más económicos en producciones de bajo volumen, operaciones rotas y aplicaciones de uso general en las que la flexibilidad de las herramientas es una ventaja.

5. ¿Qué cantidad de material debe quedar después de la perforación para hacer el escariado?

La tolerancia óptima de escariado suele estar entre 0,005 y 0,015 pulgadas en la mayoría de los casos. Una cantidad inadecuada de material dará lugar a un desgaste de la herramienta enredado y a un desprendimiento de superficie áspero, mientras que una cantidad excesiva dará lugar a fuerzas de corte amplificadas y, a veces, a la rotura de la herramienta. Las herramientas de mecanizado con escariador funcionan mejor con una cantidad de material relativamente constante hasta el final de la producción.