Un taladro es una herramienta que se utiliza para hacer agujeros redondos o colocar tornillos. Está equipado con una broca , ya sea un portabrocas o un destornillador . Los tipos manuales están disminuyendo drásticamente en popularidad y los que funcionan con batería están proliferando debido a una mayor eficiencia y facilidad de uso.
Los taladros se utilizan habitualmente en carpintería , metalistería , construcción , fabricación de máquinas herramienta , construcción y proyectos de servicios públicos. Existen versiones especialmente diseñadas para aplicaciones en miniatura.
Alrededor del 35.000 a. C., el Homo sapiens descubrió los beneficios de la aplicación de herramientas rotativas. Estas habrían consistido rudimentariamente en hacer girar una roca puntiaguda entre las manos para perforar un agujero en otro material. [1] Esto dio lugar al taladro de mano, un palo liso, que a veces se sujetaba a una punta de sílex y se frotaba entre las palmas. Este fue utilizado por muchas civilizaciones antiguas de todo el mundo, incluidos los mayas . [2] Los primeros artefactos perforados, como hueso , marfil , conchas y astas encontrados, son de la era del Paleolítico superior . [3]
Los taladros de arco (taladro de correa) son los primeros taladros mecánicos, ya que convierten un movimiento de ida y vuelta en un movimiento giratorio, y se remontan a unos 10.000 años atrás. Se descubrió que atar una cuerda alrededor de un palo y luego unir los extremos de la cuerda a los extremos de un palo (un arco), permitía al usuario perforar más rápido y de manera más eficiente. Principalmente utilizados para crear fuego , los taladros de arco también se usaban en la carpintería antigua, la cantería y la odontología. Los arqueólogos descubrieron un cementerio neolítico en Mehrgarh , Pakistán, que data de la época de los Harappans , hace unos 7.500-9.000 años, que contiene nueve cuerpos adultos con un total de once dientes que habían sido perforados. [4] Hay jeroglíficos que representan a carpinteros egipcios y fabricantes de cuentas en una tumba en Tebas usando taladros de arco. La evidencia más temprana del uso de estas herramientas en Egipto se remonta a alrededor del 2500 a. C. [5] El uso de taladros de arco se extendió ampliamente por Europa, África, Asia y América del Norte durante la antigüedad y todavía se utiliza en la actualidad. A lo largo de los años se han desarrollado muchas variaciones de taladros de arco y de correa para los diversos usos, ya sea para perforar materiales o encender fuego.
El taladro de núcleo fue desarrollado en el antiguo Egipto alrededor del año 3000 a. C. [6] El taladro de bomba fue inventado durante la época romana . Consiste en un husillo vertical alineado por una pieza de madera horizontal y un volante para mantener la precisión y el impulso. [7]
La punta hueca del taladro, utilizada por primera vez alrededor del siglo XIII, consistía en un palo con una pieza de metal en forma de tubo en el extremo, como el cobre . Esto permitía perforar un agujero mientras que solo se pulía la sección exterior del mismo. Esto separa completamente la piedra o madera interior del resto, lo que permite que el taladro pulverice menos material para crear un agujero de tamaño similar. [8]
Mientras que el taladro de bomba y el taladro de arco se utilizaron en la civilización occidental para perforar agujeros más pequeños durante la mayor parte de la historia de la humanidad, la barrena se utilizó para perforar agujeros más grandes a partir de algún momento entre las épocas romana y medieval. [9] La barrena permitía un mayor par de torsión para agujeros más grandes. No se sabe con certeza cuándo se inventó la abrazadera y la broca ; sin embargo, la imagen más antigua encontrada hasta ahora data del siglo XV. [9] Es un tipo de taladro de manivela que consta de dos partes, como se ve en la imagen. La abrazadera, en la mitad superior, es donde el usuario lo sostiene y lo gira y en la parte inferior está la broca. La broca es intercambiable a medida que las brocas se desgastan. La barrena utiliza un tornillo helicoidal giratorio similar a la broca con forma de tornillo de Arquímedes que es común en la actualidad. También vale la pena mencionar la barrena , ya que es una versión reducida de una barrena.
El tornillo de Arquímedes, presente en los taladros para retirar la suciedad de la perforación del agujero, fue inventado en el Egipto helenístico alrededor del año 300 a. C. [10] [11]
La bomba de tornillo es la bomba de desplazamiento positivo más antigua . Los primeros registros de un tornillo de agua, o bomba de tornillo, se remontan al Egipto helenístico antes del siglo III a. C. [10] El tornillo egipcio, utilizado para extraer agua del Nilo , estaba compuesto por tubos enrollados alrededor de un cilindro; a medida que toda la unidad gira, el agua se eleva dentro del tubo espiral hasta la elevación superior. Un diseño posterior de bomba de tornillo de Egipto tenía una ranura espiral cortada en el exterior de un cilindro de madera sólida y luego el cilindro se cubría con tablas o láminas de metal que cubrían estrechamente las superficies entre las ranuras. [10]
En Oriente , los taladros de mantequera se inventaron ya en el año 221 a. C. durante la dinastía china Qin , [12] capaces de alcanzar una profundidad de 1500 m. [6] Los taladros de mantequera en la antigua China se construían de madera y requerían mucha mano de obra, pero podían atravesar roca sólida. [13] El taladro de mantequera aparece en Europa durante el siglo XII. [6] En 1835, se informa que Isaac Singer construyó un taladro de mantequera impulsado por vapor basado en el método chino de una varilla con una broca en la punta. [14] También vale la pena discutir brevemente las primeras prensas de taladro; eran máquinas herramienta que derivaban de los taladros de arco pero que eran accionadas por molinos de viento o ruedas hidráulicas . Las prensas de taladro consistían en taladros eléctricos que podían elevarse o bajarse sobre un material, lo que permitía ejercer menos fuerza por parte del usuario.
En 1813, Richard Trevithick diseñó un taladro rotatorio impulsado por vapor, también el primer taladro impulsado por vapor. [15] En 1848, JJ Couch inventó el primer taladro de percusión neumático. [16] [17] [18]
El siguiente gran avance en la tecnología de perforación, el motor eléctrico , condujo a la invención del taladro eléctrico. Se le atribuye a los ingenieros de minas Arthur James Arnot y William Blanch Brain de Melbourne , Australia, quienes patentaron el taladro eléctrico en 1889. [19] El primer taladro portátil de mano fue creado en 1895 por los hermanos Wilhelm y Carl Fein de Stuttgart , Alemania. En 1917, Black & Decker patentó el primer taladro portátil con gatillo y empuñadura de pistola . [20] Este fue el comienzo de la era moderna del taladro. Durante el último siglo, el taladro eléctrico se ha creado en una variedad de tipos y múltiples tamaños para una variedad de usos específicos.
Existen muchos tipos de taladros: algunos se accionan manualmente, otros utilizan electricidad (taladro eléctrico) o aire comprimido ( taladro neumático ) como fuerza motriz, y una minoría son accionados por un motor de combustión interna (por ejemplo, las barrenas para perforar tierra). Los taladros con acción de percusión ( taladros de percusión ) se utilizan sobre todo en materiales duros como mampostería (ladrillo, hormigón y piedra) o roca . Las plataformas de perforación se utilizan para perforar agujeros en la tierra para obtener agua o petróleo. Los pozos de petróleo, pozos de agua o agujeros para calefacción geotérmica se crean con grandes plataformas de perforación. Algunos tipos de taladros manuales también se utilizan para introducir tornillos y otros elementos de fijación . Algunos pequeños aparatos que no tienen motor propio pueden ser accionados por taladro, como pequeñas bombas, amoladoras, etc.
Algunas formas de taladros se han utilizado desde la prehistoria, tanto para hacer agujeros en objetos duros como para simulacros de incendio .
Los taladros manuales para metal se han utilizado durante siglos. Entre ellos se incluyen:
Los taladros alimentados por electricidad (o más raramente, por aire comprimido) son las herramientas más comunes en los talleres de carpintería y mecanizado.
Los taladros eléctricos pueden ser con cable (se alimentan desde una toma de corriente a través de un cable de alimentación ) o inalámbricos (se alimentan mediante baterías eléctricas recargables ). Estos últimos tienen paquetes de baterías extraíbles que se pueden intercambiar para permitir una perforación ininterrumpida mientras se recargan.
Un uso popular de los taladros eléctricos de mano es colocar tornillos en madera, mediante el uso de puntas de destornillador . Los taladros optimizados para este propósito tienen un embrague para evitar dañar las ranuras en la cabeza del tornillo.
La mayoría de los taladros percutores eléctricos tienen una potencia nominal (de entrada) de entre 600 y 1100 vatios. La eficiencia suele ser del 50-60 %, es decir, 1000 vatios de entrada se convierten en 500-600 vatios de salida (rotación del taladro y acción de percusión).
Durante gran parte del siglo XX, era común comprar accesorios para convertir taladros eléctricos manuales con cable en otras herramientas eléctricas, como lijadoras orbitales y sierras eléctricas, a un precio más económico que comprar versiones especiales de esas herramientas. A medida que los precios de las herramientas eléctricas y los motores eléctricos adecuados han caído, esos accesorios se han vuelto mucho menos comunes.
Los primeros taladros inalámbricos utilizaban paquetes de baterías intercambiables de 7,2 V. Con el paso de los años, los voltajes de las baterías han aumentado y los taladros de 18 V son los más comunes, pero hay voltajes más altos disponibles, como 24 V, 28 V y 36 V. Esto permite que estas herramientas produzcan tanto torque como algunos taladros con cable.
Los tipos de baterías más comunes son las baterías de níquel-cadmio (NiCd) y las baterías de iones de litio , cada una de las cuales representa aproximadamente la mitad de la participación de mercado . Las baterías de NiCd existen desde hace más tiempo, por lo que son menos costosas (su principal ventaja), pero tienen más desventajas en comparación con las baterías de iones de litio. Las desventajas de las baterías de NiCd son la vida útil limitada, la autodescarga, los problemas ambientales al desecharlas y, eventualmente, el cortocircuito interno debido al crecimiento de las dendritas . Las baterías de iones de litio son cada vez más comunes debido a su corto tiempo de carga, mayor vida útil, ausencia de efecto memoria y bajo peso. En lugar de cargar una herramienta durante una hora para obtener 20 minutos de uso, 20 minutos de carga pueden hacer funcionar la herramienta durante una hora en promedio. Las baterías de iones de litio también mantienen la carga durante un tiempo significativamente más largo que las baterías de níquel-cadmio, aproximadamente dos años si no se usan, frente a 1 a 4 meses para una batería de níquel-cadmio.
También conocidas como llaves de impacto, son una forma de taladro que incorpora un movimiento de percusión junto con el movimiento giratorio de un taladro convencional. El aspecto de percusión del taladro de impacto se produce cuando la potencia del motor no puede girar el perno, comenzará a ejercer ráfagas de fuerza para "martillar" el perno en la dirección deseada. Estos taladros se utilizan comúnmente para asegurar pernos o tornillos largos en madera, metal y hormigón, así como para aflojar pernos que se han aflojado o que han sido demasiado apretados. Los taladros de impacto vienen en dos tipos principales, neumáticos y eléctricos, y varían en tamaño según la aplicación. Los taladros de impacto eléctricos se encuentran con mayor frecuencia sin cable y se utilizan ampliamente en la construcción, la reparación de automóviles y la fabricación. Estos taladros eléctricos se prefieren a los neumáticos debido a su maniobrabilidad y facilidad de uso. Los taladros de impacto neumáticos dependen del aire y deben permanecer conectados a una fuente de aire para mantener la potencia. El portabrocas de los taladros de impacto es diferente del taladro eléctrico de mano convencional. El portabrocas actúa más como un collar con una forma hexagonal en el que se bloquean las brocas y los destornilladores. Los taladros de impacto también se pueden utilizar para hacer agujeros como un taladro de pistola estándar, pero esto requiere una broca especial que se bloquee en el portabrocas hexagonal. El diseño de los taladros de impacto es casi idéntico al de los taladros eléctricos modernos con empuñadura de pistola con una única diferencia importante. Los taladros de impacto tienen un receptor más corto, delgado y rechoncho donde se ubica el portabrocas en comparación con el portabrocas cónico más grande de un taladro convencional. Esto permite al usuario introducir el taladro en lugares más pequeños en los que un taladro normal no encajaría. Los taladros de impacto no son muy buenos en lo que respecta al control de par y velocidad. La mayoría de los taladros de mano tienen una opción de velocidad variable, mientras que la mayoría de los taladros de impacto tienen un par y una velocidad fijos. Los taladros de impacto no están diseñados para trabajos de precisión debido a esta falta de capacidad de ajuste. [21]
La acción de percusión de un taladro percutor se realiza mediante dos placas de leva que hacen que el mandril pulse rápidamente hacia adelante y hacia atrás mientras el taladro gira sobre su eje. Esta acción de pulsación (martilleo) se mide en golpes por minuto (BPM), siendo común 10 000 BPM o más. Debido a que la masa combinada del mandril y la broca es comparable a la del cuerpo del taladro, la transferencia de energía es ineficiente y, a veces, puede dificultar que las brocas más grandes penetren en materiales más duros, como el hormigón vertido. Un taladro percutor estándar acepta brocas de 6 mm (1/4 de pulgada) y 13 mm (1/2 pulgada). El operador experimenta una vibración considerable y las levas generalmente están hechas de acero endurecido para evitar que se desgasten rápidamente. En la práctica, los taladros se limitan a brocas de mampostería estándar de hasta 13 mm (1/2 pulgada) de diámetro. Una aplicación típica de un taladro percutor es la instalación de cajas eléctricas, correas de conductos o estantes en hormigón.
El martillo perforador (también conocido como taladro percutor rotatorio, taladro percutor rotatorio o taladro para mampostería). Los mandriles estándar y las brocas con vástago paralelo con punta de carburo han sido reemplazados en gran medida por los mandriles SDS y las brocas correspondientes (vástago estriado), que han sido diseñadas para soportar y transmitir mejor las fuerzas de percusión. Estas brocas son eficaces para pulverizar la mampostería y perforar este material duro. Algunos estilos de esta herramienta están diseñados solo para perforar mampostería y la acción del martillo no se puede desacoplar. Otros estilos permiten utilizar el taladro sin la acción del martillo para perforar normalmente, o utilizar el martillo sin rotación para cincelar.
A diferencia del taladro percutor de leva, un taladro percutor rotativo/neumático acelera solo la broca. Esto se logra mediante un diseño de pistón, en lugar de una leva giratoria. Los martillos rotativos tienen mucha menos vibración y penetran la mayoría de los materiales de construcción. También se pueden utilizar como "solo taladro" o como "solo martillo", lo que amplía su utilidad para tareas como picar ladrillos u hormigón. El progreso de perforación de agujeros es muy superior al de los taladros percutor de leva, y estos taladros se utilizan generalmente para agujeros de 19 mm (3/4 de pulgada) o más de tamaño. Una aplicación típica de un taladro percutor rotativo es perforar agujeros grandes para tirafondos en cimientos o instalar anclajes de plomo grandes en hormigón para pasamanos o bancos.
Un taladro de columna (también conocido como taladro de pedestal, taladro de columna o taladro de banco) es un tipo de taladro que puede montarse sobre un soporte o atornillarse al suelo o al banco de trabajo . Se fabrican modelos portátiles, algunos de los cuales incluyen una base magnética. Los componentes principales incluyen una base, una columna (o pilar), una mesa ajustable, un husillo, un portabrocas y un cabezal de perforación, generalmente accionado por un motor eléctrico. El cabezal suele tener un conjunto de tres manijas que irradian desde un eje central que se giran para mover el husillo y el portabrocas verticalmente. La distancia desde el centro del portabrocas hasta el borde más cercano de la columna es la garganta. El giro es simplemente el doble de la garganta, y el giro es la forma en que se clasifican y venden los taladros de columna. Por lo tanto, una herramienta con una garganta de 4" tiene un giro de 8" (puede perforar un agujero en el centro de una pieza de trabajo de 8") y se llama taladro de columna de 8". [22]
Un taladro de columna tiene una serie de ventajas sobre un taladro portátil:
En la mayoría de los taladros de columna, especialmente los destinados a la carpintería o al uso doméstico, el cambio de velocidad se logra moviendo manualmente una correa a través de un sistema de poleas escalonadas . Algunos taladros de columna agregan una tercera polea escalonada para aumentar la cantidad de velocidades disponibles. Sin embargo, los taladros de columna modernos pueden usar un motor de velocidad variable junto con el sistema de poleas escalonadas. Los taladros de columna de servicio mediano, como los que se usan en aplicaciones de talleres de máquinas (salas de herramientas), están equipados con una transmisión continuamente variable . Este mecanismo se basa en poleas de diámetro variable que impulsan una correa ancha y resistente. Esto brinda un amplio rango de velocidad, así como la capacidad de cambiar la velocidad mientras la máquina está en funcionamiento. Los taladros de columna de servicio pesado que se usan para trabajar metales generalmente son del tipo de cabezal de engranaje que se describe a continuación.
Los taladros de columna se utilizan a menudo para diversas tareas de taller distintas de la perforación de agujeros. Esto incluye lijar, afilar y pulir. Estas tareas se pueden realizar montando tambores de lijado, ruedas de afilar y otros accesorios giratorios en el portabrocas. Esto puede resultar inseguro en algunos casos, ya que el eje del portabrocas, que puede quedar retenido en el husillo únicamente por la fricción de un ajuste cónico , puede soltarse durante el funcionamiento si las cargas laterales son demasiado elevadas.
Un taladro de columna con cabezal de engranajes transmite la potencia del motor al husillo a través de un engranaje recto dentro del cabezal de la máquina, lo que elimina la necesidad de una correa de transmisión flexible. Esto garantiza una transmisión positiva en todo momento y minimiza el mantenimiento. Los taladros con cabezal de engranajes están diseñados para aplicaciones de trabajo de metales donde las fuerzas de perforación son mayores y la velocidad deseada (RPM) es menor que la utilizada para trabajar la madera.
Las palancas unidas a un lado del cabezal se utilizan para seleccionar diferentes relaciones de transmisión para cambiar la velocidad del husillo, generalmente junto con un motor de dos o tres velocidades (esto varía según el material). La mayoría de las máquinas de este tipo están diseñadas para funcionar con energía eléctrica trifásica y, por lo general, tienen una construcción más robusta que las unidades accionadas por correa de tamaño equivalente. Prácticamente todos los ejemplos tienen cremalleras con engranajes para ajustar la posición de la mesa y el cabezal en la columna.
Las prensas taladradoras con cabezal de engranajes se encuentran comúnmente en salas de herramientas y otros entornos comerciales donde se requiere una máquina de servicio pesado capaz de realizar perforaciones de producción y cambios rápidos de configuración. En la mayoría de los casos, el husillo se mecaniza para aceptar herramientas de cono Morse para una mayor flexibilidad. Las prensas taladradoras con cabezal de engranajes más grandes suelen estar equipadas con avance motorizado en el mecanismo de caña, con un dispositivo para desacoplar el avance cuando se ha alcanzado una determinada profundidad de perforación o en caso de un recorrido excesivo. Algunas prensas taladradoras con cabezal de engranajes tienen la capacidad de realizar operaciones de roscado sin la necesidad de un accesorio de roscado externo. Esta característica es común en las prensas taladradoras con cabezal de engranajes más grandes. Un mecanismo de embrague introduce el macho en la pieza con potencia y luego lo saca del orificio roscado una vez que se alcanza la profundidad adecuada. Los sistemas de refrigeración también son comunes en estas máquinas para prolongar la vida útil de la herramienta en condiciones de producción.
Un taladro de columna de brazo radial es un taladro de columna de gran tamaño con cabezal engranado en el que el cabezal se puede mover a lo largo de un brazo que irradia desde la columna de la máquina. Como es posible oscilar el brazo en relación con la base de la máquina, un taladro de columna de brazo radial puede operar sobre un área grande sin tener que reposicionar la pieza de trabajo. Esta característica ahorra un tiempo considerable porque es mucho más rápido reposicionar el cabezal de la máquina que soltar, mover y volver a sujetar la pieza de trabajo a la mesa. El tamaño del trabajo que se puede manejar puede ser considerable, ya que el brazo puede oscilar fuera del camino de la mesa, lo que permite que una grúa aérea o una torre de perforación coloquen una pieza de trabajo voluminosa sobre la mesa o la base. Se puede utilizar una prensa con un taladro de columna de brazo radial, pero lo más frecuente es que la pieza de trabajo se sujete directamente a la mesa o la base, o se sujete en un dispositivo de sujeción .
El avance del husillo motorizado es casi universal en estas máquinas y los sistemas de refrigeración son comunes. Las máquinas de mayor tamaño suelen tener motores de avance motorizado para elevar o mover el brazo. Los taladros de columna de brazo radial más grandes pueden perforar agujeros de hasta cuatro pulgadas o 100 mm de diámetro en acero macizo o hierro fundido. Los taladros de columna de brazo radial se especifican por el diámetro de la columna y la longitud del brazo. La longitud del brazo suele ser la misma que la distancia máxima de garganta. El taladro de columna de brazo radial que se muestra en la imagen de la derecha tiene un diámetro de 9 pulgadas y un brazo de 3 pies de largo. La distancia máxima de garganta de esta máquina sería de aproximadamente 36 pulgadas, lo que da un giro máximo de 72 pulgadas (6 pies o 1,8 m).
Un taladro magnético es una máquina portátil para perforar agujeros en piezas de trabajo grandes y pesadas que son difíciles de mover o llevar a una máquina perforadora convencional estacionaria. Tiene una base magnética y perfora agujeros con la ayuda de herramientas de corte como cortadores anulares (cortadores de brocha) o con brocas helicoidales . Hay varios tipos según sus operaciones y especializaciones, como taladradoras/roscadoras magnéticas, inalámbricas, neumáticas, horizontales compactas, de avance automático, con base de mesa cruzada, etc.
Los taladros de fresado son una alternativa más ligera a una fresadora . Combinan un taladro de columna (accionado por correa) con las capacidades de coordenadas X/Y de la mesa de la fresadora y una pinza de bloqueo que garantiza que la herramienta de corte no se caiga del husillo cuando se experimenten fuerzas laterales contra la broca. Aunque son de construcción ligera, tienen las ventajas de ahorrar espacio y ser versátiles, además de económicas, siendo adecuadas para mecanizados ligeros que de otro modo no serían asequibles.
Las brocas se utilizan en cirugía para extraer o crear orificios en el hueso ; las especialidades que las utilizan incluyen la odontología , la cirugía ortopédica y la neurocirugía . El desarrollo de la tecnología de las brocas quirúrgicas ha seguido el de la perforación industrial, incluidas las transiciones al uso de láseres, endoscopia , uso de tecnologías avanzadas de imágenes para guiar la perforación y brocas robóticas. [23] [24] [25] [26]
Los taladros se utilizan a menudo simplemente como motores para impulsar una variedad de aplicaciones, de la misma manera que los tractores con tomas de fuerza genéricas se utilizan para impulsar arados, segadoras, remolques, etc.
Los accesorios disponibles para taladros incluyen:
Algunos de los principales tipos de brocas son
La capacidad de perforación indica el diámetro máximo que un taladro eléctrico o un taladro de columna puede producir en un material determinado. Es esencialmente un indicador del par continuo que la máquina es capaz de producir. Normalmente, un taladro determinado tendrá su capacidad especificada para diferentes materiales, es decir, 10 mm para acero, 25 mm para madera, etc.
Por ejemplo, las capacidades máximas recomendadas para el taladro inalámbrico DeWalt DCD790 para tipos de brocas y materiales específicos son las siguientes: [27]
