Tipos De Brocas, Características, Materiales y Utilidad

Las brocas son herramientas de corte que se utilizan para quitar material, para crear agujeros, casi siempre de sección circular. Existen muchos tipos de brocas y vienen en muchos tamaños y formas y pueden crear diferentes tipos de agujeros en muchos materiales diferentes. Para crear agujeros, las brocas se fijan normalmente a un taladro, lo que les permite cortar a través de la pieza de trabajo, normalmente por rotación. El taladro agarrará el extremo superior de una broca llamada vástago en el portabrocas.

Características

La geometría de la broca tiene varias características:

• La espiral (o velocidad de torsión) en la broca controla la velocidad de eliminación de la viruta. Una broca espiral rápida (alta velocidad de torsión o "ranura compacta") se utiliza en aplicaciones de alta velocidad de avance bajo bajas velocidades de husillo, donde se requiere la eliminación de un gran volumen de virutas. Las brocas de espiral baja (baja velocidad de torsión o "flauta alargada") se utilizan en aplicaciones de corte en las que tradicionalmente se utilizan altas velocidades de corte, y en las que el material tiene tendencia a hendiduras en la broca o a obstruir el agujero, como el aluminio o el cobre.
• El ángulo del punto, o el ángulo formado en la punta de la broca, está determinado por el material en el que trabajará la broca. Los materiales más duros requieren un ángulo de punta más grande, y los materiales más blandos requieren un ángulo más agudo. El ángulo correcto del punto para la dureza del material influye en el desplazamiento, la vibración, la forma del agujero y la tasa de desgaste.
• El ángulo del borde determina la cantidad de soporte que se proporciona al filo de corte. Un mayor ángulo del borde hará que la broca corte más agresivamente bajo la misma cantidad de presión de punto que una broca con un ángulo de borde más pequeño. Ambas condiciones pueden causar atascamiento, desgaste y una eventual falla catastrófica de la herramienta. La cantidad apropiada de espacio para los bordes se determina por el ángulo del punto. Un ángulo de punto muy agudo tiene más área de superficie de banda presentada al trabajo en cualquier momento, requiriendo un ángulo de borde agresivo, donde una broca plana es extremadamente sensible a pequeños cambios en el ángulo de borde debido a la pequeña superficie que soporta los bordes de corte.
• La longitud de una broca determina la profundidad de un agujero y también determina la rigidez de la broca y la precisión del agujero resultante. Mientras que las brocas más largas pueden perforar agujeros más profundos, son más flexibles, lo que significa que los agujeros que perforan pueden tener una ubicación inexacta o alejarse del eje previsto. Las brocas helicoidales están disponibles en longitudes estándar.

La mayoría de las brocas para uso del consumidor tienen vástagos rectos. Para perforaciones de alta resistencia en la industria, a veces se utilizan brocas con vástagos cónicos. Otros tipos de vástagos utilizados incluyen los de forma hexagonal y varios sistemas de liberación rápida patentados.

La relación diámetro/longitud de la broca es generalmente entre 1:1 y 1:10. Son posibles relaciones mucho más altas (por ejemplo, brocas helicoidales de "longitud de avión", brocas para pistolas de aceite a presión, etc.), pero cuanta más alta sea la relación, mayor será el desafío técnico de producir un buen trabajo.

Materiales

Se utilizan muchos materiales diferentes para o sobre las brocas, dependiendo de la aplicación requerida. Muchos materiales duros, como los carburos, son mucho más frágiles que el acero y están mucho más sujetos a romperse, especialmente si la broca no se mantiene en un ángulo muy constante con respecto a la pieza de trabajo; por ejemplo, cuando se sujeta con la mano.

Aceros

• Las brocas blandas de acero bajo en carbono son baratas, pero no sujetan bien los bordes y requieren un afilado frecuente. Se utilizan sólo para taladrar madera; incluso trabajando con maderas duras en lugar de maderas blandas puede acortar notablemente su vida útil.
• Las brocas de acero con alto contenido en carbono son más duraderas que las de acero con bajo contenido en carbono debido a las propiedades que confieren el endurecimiento y el temple del material. Si se sobrecalientan (por ejemplo, por calentamiento por fricción durante la perforación) pierden su temperamento, lo que resulta en un filo de corte suave. Estas brocas se pueden utilizar en madera o metal.
• El acero de alta velocidad (HSS) es una forma de acero para herramientas; las brocas HSS son duras y mucho más resistentes al calor que el acero de alto carbono. Se pueden utilizar para taladrar metal, madera dura y la mayoría de los otros materiales a mayores velocidades de corte que las brocas de acero al carbono, y han reemplazado en gran medida a los aceros al carbono.
• Las aleaciones de acero al cobalto son variaciones del acero de alta velocidad que contienen más cobalto. Mantienen su dureza a temperaturas mucho más altas y se utilizan para perforar acero inoxidable y otros materiales duros. La principal desventaja de los aceros al cobalto es que son más frágiles que los aceros HSS estándar.

Otros

El carburo de tungsteno es extremadamente duro y puede perforar prácticamente todos los materiales, mientras mantienen un borde más largo que otras brocas. El material es caro y mucho más frágil que los aceros, por lo que se utilizan principalmente para puntas de broca, pequeñas piezas de material duro fijadas o soldadas a la punta de una broca de metal menos duro. Sin embargo, cada vez es más común en los talleres el uso de brocas de carburo sólido. En algunas industrias, sobre todo en la fabricación de placas de circuito impreso, que requieren muchos agujeros con diámetros inferiores a 1 mm, se utilizan brocas de carburo sólido.

El diamante policristalino (PCD) es uno de los materiales más duros de todas las herramientas y, por lo tanto, es extremadamente resistente al desgaste. Consiste en una capa de partículas de diamante, típicamente de 0.5 mm (0.020 in) de espesor, unidas como una masa sinterizada a un soporte de carburo de tungsteno. Las brocas se fabrican con este material soldando pequeños segmentos en la punta de la herramienta para formar los bordes de corte o sintetizando PCD en una vena de la "punta" de carburo de tungsteno.

El plumín se puede soldar posteriormente a un eje de carburo; luego se puede rectificar a geometrías complejas que, de otro modo, provocarían la rotura de la soldadura en los "segmentos" más pequeños. Las brocas PCD se utilizan típicamente en la industria automotriz, aeroespacial y otras industrias para perforar aleaciones abrasivas de aluminio, plásticos reforzados con fibra de carbono y otros materiales abrasivos, y en aplicaciones donde el tiempo de inactividad de la máquina para reemplazar o afilar las brocas desgastadas es excepcionalmente costoso. Cabe señalar que la CPD no se utiliza en los metales ferrosos debido al desgaste excesivo resultante de una reacción entre el carbono de la CPD y el hierro en el metal.

Recubrimientos

• El óxido negro es un recubrimiento económico. Un recubrimiento de óxido negro proporciona resistencia al calor y lubricidad, así como resistencia a la corrosión. El recubrimiento aumenta la vida útil de las brocas de acero de alta velocidad.
• El nitruro de titanio (TiN) es un material cerámico muy duro que se puede utilizar para recubrir una broca de acero de alta velocidad (normalmente una broca de torsión), lo que prolonga la vida útil de corte tres o más veces. Incluso después del afilado, el borde de ataque del recubrimiento proporciona un corte y una vida útil mejorada.
• El nitruro de titanio y aluminio (TiAlN) es un recubrimiento similar que puede extender la vida útil de la herramienta cinco o más veces.
• El nitruro de carbono de titanio (TiCN) es otro recubrimiento también superior al TiN.
• El polvo de diamante se utiliza como abrasivo, más a menudo para cortar azulejos, baldosas, piedras y otros materiales muy duros. La fricción genera grandes cantidades de calor, y las brocas recubiertas de diamante a menudo tienen que ser refrigeradas por agua para evitar daños a la broca o a la pieza de trabajo.
• El nitruro de circonio se ha utilizado como recubrimiento de broca para algunas herramientas bajo la marca Craftsman.

Tipos de brocas

Las brocas de uso general se pueden utilizar en madera, metal, plástico y la mayoría de los demás materiales.

Brocas helicoidales

La broca helicoidal es el tipo de broca que se produce hoy en día en mayor cantidad. Consta de un punto de corte en la punta de un eje cilíndrico con canales helicoidales; los canales actúan como un tornillo de Arquímedes y levantan la viruta fuera del agujero.

Las brocas helicoidal tienen un rango de diámetro de 0,002 a 88,900 mm (0,002 a 3,5 pulg.) y pueden ser tan largas como 650 mm (25,5 pulg.)

Brocas escalonadas

Una broca escalonada es una broca que tiene la punta rectificada a un diámetro diferente. La transición entre este diámetro de rectificado y el diámetro original es recta, para formar un avellanador, o en ángulo, para formar un avellanador. La ventaja de este estilo es que ambos diámetros tienen las mismas características de flauta, lo que evita que la broca se atasque al taladrar en materiales más blandos, como el aluminio; en cambio, una broca con cuello deslizante no tiene el mismo beneficio. La mayoría de estas brocas están hechas a medida para cada aplicación, lo que las hace más caras.

Unibit

Es una broca cónica con un perfil de escalón. Debido a su diseño, una sola broca puede utilizarse para taladrar una amplia gama de tamaños de orificios. Algunas brocas llegan a un punto y por lo tanto se inician por sí mismos. Las brocas de mayor tamaño tienen puntas rotas y se utilizan para agrandar agujeros.

Las unibit son comúnmente usadas en láminas metálicas y en la construcción en general. Una broca puede taladrar toda la gama de agujeros necesarios en una encimera, acelerando la instalación de los accesorios. Se usan más comúnmente en materiales más blandos, como madera contrachapada, tableros de partículas, paneles de yeso, acrílico y laminados. Se pueden utilizar en chapas muy finas, pero los metales tienden a causar un desgaste prematuro de las brocas y mateado.

Agujero vio

Los agujero vio tienen la forma de un cilindro abierto corto con dientes de sierra en el borde abierto, utilizado para hacer agujeros relativamente grandes en material delgado. Quitan el material solamente del borde del agujero, cortando un disco intacto del material, desemejante de muchos taladros que quitan todo el material en el interior del agujero. Se pueden utilizar para hacer grandes agujeros en madera, chapa metálica y otros materiales.

Brocas para metal

Encontramos la clasificación de las brocas para metal:

Brocas de centraje y manchado

Las brocas de perforación, ocasionalmente conocidas como brocas Slocombe, se utilizan en la metalurgia para proporcionar un orificio inicial para una broca de mayor tamaño o para hacer una hendidura cónica en el extremo de una pieza de trabajo.

En cualquier uso, el nombre parece apropiado, ya que la broca está estableciendo el centro de un agujero o haciendo un agujero cónico para un centro de torno. Sin embargo, el verdadero propósito de una broca centradora es la última tarea, mientras que la primera tarea se realiza mejor con una broca de puntear. Sin embargo, debido a la frecuente agrupación de la terminología y el uso de la herramienta, los proveedores pueden llamar a las brocas de taladro de centro combinado - taladro y avellanador para dejar claro sin ambigüedades qué producto se está pidiendo. Se numeran de 00 a 10 (de menor a mayor).

Broca Hueca

El término broca hueca se utiliza para dos herramientas muy diferentes

Aumentar los agujeros

Una broca usada para agrandar un agujero existente se llama broca de perforación de núcleo. El orificio existente puede ser el resultado de un núcleo de un orificio fundido o estampado (perforado). El nombre proviene de su primer uso, para taladrar el agujero dejado por un núcleo de fundición, un cilindro colocado en un molde para una colada que deja un agujero irregular en el producto. Este taladro de núcleo es sólido.

Estas brocas son similares en apariencia a las escariadoras, ya que no tienen punto de corte ni medios para iniciar un agujero. Disponen de 3 o 4 canales que mejoran el acabado del agujero y aseguran un corte uniforme de la broca. Las brocas de perforación difieren de las escariadoras en la cantidad de material que se pretende eliminar. Un escariador sólo tiene la intención de agrandar un agujero una pequeña cantidad que, dependiendo del tamaño de los escariadores, puede ser de 0.1 milímetros a tal vez un milímetro. Se puede utilizar una broca para taladrar el núcleo para duplicar el tamaño de un orificio.

El uso de una broca espiral de dos filos para agrandar el agujero resultante de un núcleo de fundición no producirá un resultado limpio, el resultado posiblemente será redondeado, descentrado y, en general, de mal acabado. La broca de dos estrías también tiene una tendencia a agarrarse a cualquier protuberancia (como el destello) que pueda ocurrir en el producto.

Núcleo de extracción

Una broca cilíndrica hueca que corta un agujero con una sección transversal anular y deja intacto el cilindro interior del material (el "núcleo"), a menudo retirándolo, también se denomina broca de perforación de núcleo o cortadora anular. A diferencia de otros taladros, el propósito es a menudo recuperar el núcleo en lugar de simplemente hacer un agujero.

Una broca de diamante está diseñada para cortar un agujero anular en la pieza de trabajo. Para el trabajo geológico se utilizan trozos grandes de forma similar, en los que se perfora un agujero profundo en sedimento o hielo y se recupera la broca, que ahora contiene un núcleo intacto del material perforado con un diámetro de varios centímetros, para permitir el estudio de los estratos.

Broca avellanadora

Una broca avellanadora (a veces llamada simplemente avellanador) es el cortador usado para cortar tal agujero. Un uso común es permitir que la cabeza de un perno o tornillo, con una forma que coincida exactamente con el agujero avellanado, se asiente a ras con o debajo de la superficie del material circundante. (En comparación, un contrataladro hace un orificio de fondo plano que podría usarse con un tornillo de cabeza hexagonal). También se puede utilizar un avellanador para eliminar la rebaba que queda de una operación de taladrado o roscado.

Broca expulsora

Se utiliza casi exclusivamente para la perforación profunda de agujeros de diámetro medio a grande (aproximadamente 3⁄-4 pulg. o 19-102 mm de diámetro). Una broca eyectora utiliza un cortador de carburo especialmente diseñado en el punto. El cuerpo de la broca es esencialmente un tubo dentro de un tubo. El agua de enjuague baja entre los dos tubos. El retiro de la viruta está detrás a través del centro del pedacito.

Broca de taladro de pistola

Los taladros de la pistola son taladros rectos acanalados que permiten que el líquido del corte (aire comprimido o un líquido conveniente) sea inyectado a través del cuerpo hueco del taladro a la cara del corte.

Broca de pala de metal

Una broca de pala para metal es una broca de dos partes con un portaherramientas y una punta insertable, llamada inserto. Los insertos vienen en varios tamaños que van desde 7⁄ hasta 2.5 pulgadas (11 a 64 mm). Por lo general, el portaherramientas tiene un pasaje de refrigerante a través de él. Son capaces de cortar a una profundidad de aproximadamente 10 veces el diámetro de la broca. Este tipo de broca también se puede utilizar para hacer agujeros escalonados.

Broca recta estriada

Las brocas rectas estriadas no tienen una torsión helicoidal como las brocas helicoidales. Se utilizan al taladrar cobre o latón porque tienen menos tendencia a "cavar" o agarrar el material.

Trépano

Un trépano, a veces llamado broca BTA (por la Boring and Trepanning Association), es una broca que corta un anillo y deja un núcleo central. Las Trepanas usualmente tienen múltiples insertos de carburo y dependen del agua para enfriar las puntas de corte y para sacar las virutas del agujero. Los Trepanes se utilizan a menudo para cortar grandes diámetros y agujeros profundos. Los diámetros de broca típicos son de 150-360 mm (6-14 pulg.) y una profundidad de perforación de 300 mm (12 pulg.) hasta 22 m (71 pies).

Brocas para madera

A continuación las brocas utilizadas para la madera:

Brocas de labio y espuela

La broca de reborde y broca espiral es una variación de la broca espiral optimizada para taladrar en madera. También se le llama la broca de punto de brad o broca de espiga.

Brocas de pala para madera

Las brocas de pala se utilizan para taladrar en madera. Tienden a causar astillamiento cuando emergen de la pieza de trabajo. Los carpinteros evitan astillarse terminando el agujero desde el lado opuesto de la obra. Las brocas de pala son planas, con un punto de centrado y dos cortadores. Los cortadores a menudo están equipados con espuelas en un intento de asegurar un agujero más limpio.

Con sus pequeños diámetros de vástago en relación con sus diámetros de perforación, los vástagos de broca de pala a menudo tienen planos forjados o rectificados en ellos para evitar el deslizamiento en los portabrocas. Algunas brocas están equipadas con vástagos largos y tienen un pequeño orificio perforado a través de la parte plana, lo que permite que se utilicen de forma muy parecida a una broca de suspensión de campana. Destinados al uso a alta velocidad, se utilizan con taladros manuales eléctricos. Las brocas de pala también se denominan a veces "brocas de pala".

Las brocas de pala normalmente están disponibles en diámetros de 6 a 36 mm (0,24 a 1,42 pulgadas).

Brocas Forstner

Las brocas Forstner, que llevan el nombre de su inventor, Benjamin Forstner, perforan agujeros precisos de fondo plano en la madera, en cualquier orientación con respecto a la veta de la madera. Pueden cortar en el borde de un bloque de madera, y pueden cortar agujeros superpuestos. Debido al fondo plano del agujero, son útiles para taladrar a través de chapa ya pegada para añadir una incrustación. Requieren una gran fuerza para empujarlas hacia el material, por lo que normalmente se utilizan en taladros o tornos más que en taladros portátiles. A diferencia de la mayoría de los otros tipos de brocas, no son prácticas de usar como herramientas manuales.

Brocas centradoras

La broca central está optimizada para taladrar en madera con un soporte de mano. Se han producido muchos diseños diferentes.

El centro de la broca es una rosca cónica. Esto se atornilla a la madera a medida que se gira la broca y la introduce en la madera. No hay necesidad de ninguna fuerza para empujar la broca en la pieza de trabajo, sólo el par de torsión para girar la broca. Esto es ideal para un poco para una herramienta de mano. Los bordes de corte radiales eliminan un trozo de madera de espesor igual al paso del tornillo central para cada rotación de la broca. Para extraer la broca del orificio, se debe quitar la rosca hembra de la pieza de trabajo de madera o invertir la rotación de la broca.

El borde de la broca tiene un espolón afilado para cortar las fibras de la madera, como en la broca de labio y espolón. Un filo de corte radial cepilla la madera desde la base del agujero. En esta versión, la espiral para eliminar las virutas del orificio es mínima o nula. La broca debe retirarse periódicamente para despejar las virutas.

Brocas gimlet

La broca gimlet es un diseño muy antiguo. La broca es del mismo estilo que la utilizada en el gimlet, una herramienta autónoma para taladrar pequeños agujeros en madera a mano. Desde aproximadamente 1850, los gimlets han tenido una variedad de diseños de cortadores, pero algunos todavía se producen con la versión original. La broca gimlet está destinada a ser utilizada en una abrazadera de mano para taladrar la madera. Es el estilo usual de broca para uso en una abrazadera para agujeros de menos de 7 mm (0.28 in) de diámetro.

Brocas de bisagra

La broca de bisagra es un ejemplo de un diseño de broca personalizado para una aplicación específica. Muchos armarios de cocina europeos están hechos de tablero de partículas o de fibra de densidad media (MDF) con una chapa de resina de melamina laminada. Estos tipos de tableros de madera prensada no son muy fuertes, y los tornillos de las bisagras a tope tienden a salirse. Se ha desarrollado una bisagra especial que utiliza las paredes de un agujero de 30 mm de diámetro, taladrado en el tablero de partículas, como soporte. Este es un método de construcción muy común y relativamente exitoso.

Brocas de madera ajustables

Una broca de madera ajustable, también conocida como broca de madera expansiva, tiene una pequeña broca piloto central con un borde de corte deslizante ajustable montado sobre ella, que por lo general contiene una sola punta afilada en el exterior, con un tornillo de fijación para bloquear la cortadora en posición. Cuando el filo de corte está centrado en la broca, el agujero taladrado será pequeño, y cuando el filo de corte está deslizado hacia afuera, se taladra un agujero más grande.

Esto permite que una sola broca perfore una amplia variedad de agujeros y puede sustituir a un conjunto grande y pesado de brocas de diferentes tamaños, además de proporcionar tamaños de broca poco comunes. Normalmente se proporciona una regla o escala de vernier para permitir un ajuste preciso del tamaño de la broca.

Otros materiales

A continuación otros tipos de materiales en brocas:

Brocas de diamante

La broca de mortero para mampostería de diamante es una broca híbrida, diseñada para trabajar como una combinación de fresadora y broca. Consiste en un armazón de acero, con los diamantes incrustados en segmentos de metal unidos al filo de corte. Estas brocas se utilizan a velocidades relativamente bajas.

Brocas para mampostería

La broca para mampostería que se muestra aquí es una variación de la broca espiral. La mayor parte de la herramienta es de acero relativamente blando, y se mecaniza con un molino en lugar de con tierra. Un inserto de carburo de tungsteno se suelda en el acero para proporcionar los bordes de corte.

Brocas para vidrio

Las brocas de vidrio tienen una punta de carburo en forma de pala. Generan altas temperaturas y tienen una vida muy corta. Los agujeros se perforan generalmente a baja velocidad con una sucesión de tamaños de broca cada vez mayores. Las brocas de diamante también se pueden utilizar para cortar agujeros en el vidrio, y duran mucho más tiempo.

Brocas de taladro pasante para PCB

En las placas de circuito impreso (PCB) utilizadas por los equipos electrónicos con componentes pasantes se deben taladrar un gran número de agujeros con diámetros pequeños de aproximadamente 1 mm o menos. La mayoría de los PCBs están hechos de fibra de vidrio altamente abrasiva, la cual rápidamente desgasta las brocas de acero, especialmente dados los cientos o miles de agujeros en la mayoría de las placas de circuitos.

Para resolver este problema, casi siempre se utilizan brocas helicoidales de carburo de tungsteno sólido, que perforan rápidamente a través de la placa a la vez que proporcionan una vida útil moderadamente larga. Se estima que las brocas de carburo para PCB duran más que las brocas de acero de alta velocidad por un factor de diez o más. Otras opciones que a veces se utilizan son las brocas diamantadas o diamantadas.

Broca de eje flexible

Otra broca, diferente, también llamada broca instaladora, tiene un eje flexible muy largo, normalmente de hasta 72 pulgadas (1,8 m) de largo, con una pequeña broca giratoria en el extremo. El eje está hecho de acero para muelles en lugar de acero templado, por lo que puede flexionarse mientras se taladra sin romperse. Esto permite que la broca se curve dentro de las paredes, por ejemplo, para taladrar a través de los pernos de una caja de interruptores de luz sin necesidad de retirar ningún material de la pared. Estas brocas generalmente vienen con un conjunto de herramientas especiales para apuntar y flexionar la broca para alcanzar la posición y el ángulo deseados, aunque el problema de ver dónde el operador está perforando aún persiste.

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