¿Cómo mejora el escariado la precisión de los orificios y el acabado superficial?

¿Qué es el escariado?

El escariado es un proceso de acabado de orificios en el que un escariador elimina una capa muy fina de metal de la pared del orificio para mejorar la precisión dimensional y reducir la rugosidad superficial. Se utiliza habitualmente para acabar orificios de diámetro moderado en materiales que no sean excesivamente duros y también puede servir como preparación previa al bruñido o al lapeado. El escariado mecánico ofrece una alta productividad y requiere poca mano de obra, lo que lo hace adecuado para la producción en serie.

El escariado permite alcanzar una precisión de IT9 a IT7 y una rugosidad superficial típica de Ra 1,6 a 0,8 µm. Estos resultados se deben a la geometría especializada del escariador, al reducido margen de mecanizado y a la baja velocidad de corte.

Por ejemplo, seis orificios de Ø20H7, espaciados equitativamente y con un acabado superficial requerido de Ra 1,6, son candidatos idóneos para el escariado.

Por lo general, un orificio IT8 se puede completar en una sola pasada de escariado. Un orificio IT7 debe escariarse dos veces: primero con un escariador de entre 0,05 y 0,2 mm por debajo del diámetro del orificio, y después con un escariador de acabado que cumpla con la tolerancia del orificio. Un orificio IT6 debe escariarse tres veces.

El escariado tiene una capacidad limitada para corregir errores de posición, por lo que las operaciones previas deben establecer la ubicación requerida. Un orificio con tolerancias exigentes de coaxialidad o posición puede someterse a taladrado de referencia, taladrado, escariado en bruto y, posteriormente, escariado. Antes del escariado, la rugosidad de la superficie del orificio debe ser inferior a Ra 3,2 µm.

El líquido refrigerante ayuda a obtener una superficie de mejor calidad y a eliminar las virutas. El escariado no genera una gran cantidad de calor, por lo que normalmente basta con un líquido refrigerante estándar.

Construcción y selección de escariadores

Estructura del escariador

Los centros de mecanizado suelen utilizar escariadores estándar. Entre los tipos más comunes se encuentran los escariadores de vástago recto, de vástago cónico y de carcasa. Los rangos de diámetro habituales son de Ø6 a Ø20 mm para las herramientas de vástago recto, de Ø10 a Ø32 mm para las de vástago cónico y de Ø25 a Ø80 mm para los escariadores de carcasa. Los escariadores suelen estar disponibles en los grados de precisión H7, H8 y H9.

La parte inicial de la cabeza es el chaflán de entrada o «lead», que facilita la penetración de la herramienta en un orificio sin chaflán. Algunos escariadores cuentan con una sección de corte cónica que realiza la mayor parte del corte. Su pequeño ángulo de corte, que suele oscilar entre 1° y 15°, mejora el centrado y produce virutas finas.

La sección de calibrado corrige el diámetro del orificio, acaba la pared y guía la herramienta. Su parte cilíndrica mantiene el diámetro del escariador y proporciona una superficie de medición. Un ligero cono inverso en la parte trasera reduce la fricción contra la pared del orificio.

Determinación del diámetro del escariador

La precisión de los orificios depende principalmente de la precisión dimensional del escariador. Un escariador cilíndrico nuevo suele incluir un margen de rectificado y puede presentar un acabado superficial insuficiente. Por lo tanto, antes de realizar orificios con una precisión superior a IT8, es necesario rectificar su diámetro hasta alcanzar la medida requerida.

Un orificio escariado puede expandirse o contraerse, y no existe un margen único y universal para este comportamiento. Un método práctico para determinar las dimensiones es:

• El diámetro básico del escariador = el diámetro básico del orificio.
• Desviación máxima = dos tercios de la tolerancia del diámetro del orificio.
• Desviación inferior = un tercio de la tolerancia del diámetro del orificio.

Para un orificio de Ø20H7 con una tolerancia de +0,021/-0 mm, el diámetro básico del escariador es de Ø20 mm, la desviación superior es de 2/3 × 0,021 = 0,014 mm y la desviación inferior es de 1/3 × 0,021 = 0,007 mm. Por lo tanto, el diámetro del escariador seleccionado es de Ø20 mm con desviaciones de +0,014/+0,007 mm.

Selección del número de dientes

Un escariador es una herramienta de múltiples filos, y el número de dientes depende del diámetro y la precisión del orificio. Los escariadores estándar tienen entre 4 y 12 dientes. Un número excesivo de dientes dificulta la fabricación y el afilado, reduce la resistencia de los dientes para un diámetro determinado, limita el espacio para la viruta y puede provocar la acumulación de viruta, arañazos en la pared o astillamiento de los bordes. Un número insuficiente de dientes reduce la estabilidad, aumenta la carga por diente y aumenta la probabilidad de que se produzcan errores geométricos.

Los escariadores pueden tener dientes rectos o helicoidales. Un escariador helicoidal con ranuras a la izquierda es adecuado para agujeros pasantes, ya que la hélice empuja las virutas hacia el fondo y hacia el espacio abierto más allá del agujero. No es adecuado para agujeros ciegos.

Selección de los parámetros de escariado

Margen de escariado

El margen de escariado es la profundidad de material que se reserva para la operación de escariado. Normalmente es menor que el margen para el avellanado o el taladrado. Un margen excesivo aumenta la presión de corte, puede dañar el escariador y da lugar a un acabado superficial deficiente. Cuando el margen es grande, se deben realizar pasadas separadas de escariado en bruto y de acabado.

Un margen insuficiente puede provocar un desgaste prematuro de la herramienta, impedir un corte normal y, además, empeorar el acabado. Un margen habitual es de 0,1 a 0,25 mm y no debe superar los 0,3 mm en orificios de mayor tamaño. Una recomendación general es reservar entre 1% y 3% del diámetro del escariador como margen diametral.

Velocidad de avance

El avance en el escariado suele ser entre dos y tres veces mayor que el avance en el taladrado. Un avance mayor favorece que el escariador corte en lugar de rozar, aunque la rugosidad superficial Ra aumenta a medida que aumenta el avance.

Si el avance es demasiado bajo, aumenta el roce radial. En ese caso, el escariador se desgasta rápidamente, puede vibrar y dejar la superficie del orificio rugosa.

Velocidad del husillo

Todos los parámetros de corte influyen en la rugosidad de la superficie escariada, pero la velocidad de corte es la que tiene mayor influencia. Para obtener un valor aproximado de Ra 0,63 con un escariador de acero rápido en acero de carbono medio, la velocidad de corte no debe superar los 5 m/min, de modo que sea poco probable que se forme un filo acumulado. Las virutas de hierro fundido se fragmentan en partículas y no tienden a formar un borde acumulado, por lo que la velocidad puede aumentarse hasta entre 8 y 10 m/min.

Un punto de partida habitual es una velocidad del husillo de escariado igual a dos tercios de la velocidad de taladrado en el mismo material. Si, por ejemplo, el taladrado se realiza a 500 r/min, una velocidad de escariado razonable sería 500 × 0,660 = 330 r/min.

Uso de un ciclo predefinido para el escariado

La secuencia de escariado es similar a la de otras operaciones de taladrado. En el caso de un agujero ciego, al taladrado le sigue el escariado, pero las virutas que quedan en el agujero pueden obstaculizar el funcionamiento del escariador. Por lo tanto, se debe utilizar una parada de programa M00 antes del escariado para que el operario pueda retirar todas las virutas.

Los programas de escariado también utilizan ciclos predefinidos. Los controles FANUC no definen un ciclo específico para el escariado, pero el código G85 resulta adecuado, ya que permite la entrada y la salida del orificio con la misma velocidad de avance.