Una broca es una herramienta de corte que se utiliza en un taladro para quitar material y crear agujeros, casi siempre de sección transversal circular. Las brocas vienen en muchos tamaños y formas y pueden crear diferentes tipos de agujeros en muchos materiales diferentes. Para crear agujeros, las brocas suelen estar unidas a un taladro , que las impulsa para cortar la pieza de trabajo, normalmente mediante rotación. El taladro sujetará el extremo superior de una broca llamada vástago en el portabrocas .
Las brocas vienen en tamaños de broca estandarizados . Una tabla completa de tamaños de brocas y machos de roscar enumera las brocas de tamaño métrico e imperial junto con los tamaños de machos de roscar necesarios. También hay ciertas brocas especializadas que pueden crear agujeros con una sección transversal no circular. [1]
La geometría de la broca tiene varias características:
La mayoría de las brocas para uso doméstico tienen vástagos rectos. Para trabajos pesados de perforación en la industria, a veces se utilizan brocas con vástagos cónicos . Otros tipos de vástagos utilizados incluyen vástagos hexagonales y varios sistemas patentados de liberación rápida.
La relación diámetro-longitud de la broca suele estar entre 1:1 y 1:10. Se pueden alcanzar relaciones mucho más altas (por ejemplo, brocas helicoidales de "longitud de avión", brocas para pistola de aceite a presión , etc.), pero cuanto mayor sea la relación, mayor será el desafío técnico para producir un buen trabajo.
La mejor geometría a utilizar depende de las propiedades del material que se va a perforar. La siguiente tabla enumera las geometrías recomendadas para algunos materiales que se perforan habitualmente.
Se utilizan muchos materiales diferentes para las brocas o sobre ellas, según la aplicación requerida. Muchos materiales duros, como los carburos, son mucho más frágiles que el acero y están mucho más sujetos a romperse, en particular si la broca no se sostiene en un ángulo muy constante respecto a la pieza de trabajo; por ejemplo, cuando se sostiene con la mano.
Las brocas de uso general se pueden utilizar en madera, metal, plástico y la mayoría de los demás materiales.
La broca helicoidal es el tipo de broca que se produce en mayor cantidad en la actualidad. Consta de una punta de corte en la punta de un eje cilíndrico con ranuras helicoidales que actúan como un tornillo de Arquímedes y extraen las virutas del orificio.
La broca helicoidal de estilo moderno fue inventada por Sir Joseph Whitworth en 1860. Posteriormente, Steven A. Morse de East Bridgewater, Massachusetts , las mejoró y experimentó con el paso de la torsión. [6] [7] [8] El método original de fabricación consistía en cortar dos ranuras en lados opuestos de una barra redonda y luego torcer la barra (lo que le dio el nombre a la herramienta) para producir las estrías helicoidales. Hoy en día, la broca se fabrica generalmente girando la barra mientras se la mueve por una muela para cortar las estrías de la misma manera que se cortan los engranajes helicoidales .
Las brocas helicoidales tienen un diámetro que varía de 0,002 a 3,5 pulgadas (0,051 a 88,900 mm) [9] y pueden tener una longitud de hasta 25,5 pulgadas (650 mm). [10]
La geometría y el afilado de los bordes de corte son cruciales para el rendimiento de la broca. Las brocas pequeñas que se desafilan suelen desecharse porque afilarlas correctamente es difícil y su reemplazo es barato. Para brocas más grandes, existen plantillas de afilado especiales. Existe una amoladora de herramientas especial para afilar o remodelar las superficies de corte de las brocas helicoidales con el fin de optimizar la broca para un material en particular.
Los fabricantes pueden producir versiones especiales de la broca helicoidal, variando la geometría y los materiales utilizados, para adaptarse a la maquinaria particular y a los materiales particulares que se van a cortar. Las brocas helicoidales están disponibles en la más amplia variedad de materiales de herramientas. Sin embargo, incluso para los usuarios industriales, la mayoría de los orificios se perforan con brocas estándar de acero de alta velocidad .
La broca helicoidal más común (que se vende en ferreterías generales) tiene un ángulo de punta de 118 grados, aceptable para su uso en madera, metal, plástico y la mayoría de los demás materiales, aunque no funciona tan bien como si se utiliza el ángulo óptimo para cada material. En la mayoría de los materiales no tiende a desviarse ni a hundirse.
Un ángulo más agresivo, como 90 grados, es adecuado para plásticos muy blandos y otros materiales; se desgastaría rápidamente en materiales duros. Este tipo de broca suele arrancar por sí sola y puede cortar muy rápido. Un ángulo menos profundo, como 150 grados, es adecuado para taladrar aceros y otros materiales más duros. Este tipo de broca requiere un orificio inicial, pero no se atasca ni sufre un desgaste prematuro siempre que se utilice una velocidad de avance adecuada.
Las brocas sin ángulo de punta se utilizan en situaciones en las que se requiere un orificio ciego de fondo plano. Estas brocas son muy sensibles a los cambios en el ángulo del borde, e incluso un cambio leve puede dar como resultado una broca con un corte inadecuado y que sufrirá un desgaste prematuro.
Las brocas de serie larga son brocas helicoidales inusualmente largas. Sin embargo, no son la mejor herramienta para perforar agujeros profundos de manera rutinaria, ya que requieren una extracción frecuente para limpiar las ranuras de virutas y evitar que la broca se rompa. En cambio, las brocas de cañón (brocas con refrigerante interno) son las preferidas para perforar agujeros profundos.
Una broca escalonada es una broca que tiene la punta rectificada hasta un diámetro diferente. La transición entre este diámetro rectificado y el diámetro original es recta, para formar un agujero avellanado, o en ángulo, para formar un avellanado. La ventaja de este estilo es que ambos diámetros tienen las mismas características de ranura, lo que evita que la broca se obstruya al perforar en materiales más blandos, como el aluminio; por el contrario, una broca con un collar deslizante no tiene el mismo beneficio. La mayoría de estas brocas se fabrican a medida para cada aplicación, lo que las hace más caras. [11]
Una broca unibit (a menudo llamada broca escalonada) es una broca aproximadamente cónica con un perfil escalonado . [11] Debido a su diseño, una sola broca se puede utilizar para perforar una amplia gama de tamaños de orificios. Algunas brocas terminan en punta y, por lo tanto, se inician solas. Las brocas de mayor tamaño tienen puntas romas y se utilizan para agrandar orificios.
Las brocas Unibit se utilizan comúnmente en chapa metálica [11] y en la construcción en general. Una sola broca puede perforar toda la gama de orificios necesarios en una encimera, lo que acelera la instalación de los accesorios. A menudo se utilizan en materiales más blandos, como madera contrachapada, tableros de partículas, paneles de yeso, acrílico y laminados. Se pueden utilizar en chapa metálica muy delgada, pero los metales tienden a provocar un desgaste prematuro de la broca y un desafilado.
Los unibits son ideales para su uso en trabajos eléctricos en los que se utilizan cajas y chasis de acero, aluminio o plástico delgados. La longitud corta del unibit y la capacidad de variar el diámetro del orificio terminado es una ventaja en el trabajo con chasis o paneles frontales. El orificio terminado a menudo se puede hacer bastante liso y sin rebabas, especialmente en plástico.
Un uso adicional de las brocas Unibit es el desbarbado de los agujeros que dejan otras brocas, ya que el aumento brusco del tamaño del siguiente paso permite que el filo de corte raspe las rebabas de la superficie de entrada de la pieza de trabajo. Sin embargo, la ranura recta es deficiente para expulsar las virutas y puede provocar que se forme una rebaba en el lado de salida del agujero, más que una broca helicoidal que gira a alta velocidad.
El Unibit fue inventado por Harry C. Oakes y patentado en 1973. [12] Fue vendido únicamente por Unibit Corporation en la década de 1980 hasta que expiró la patente, y luego fue vendido por otras empresas. Unibit es una marca registrada de Irwin Industrial Tools .
Aunque se afirma que el taladro escalonado fue inventado por Harry C. Oakes, en realidad fue concebido por George Godbold y producido por primera vez por Bradley Engineering, Wandsworth, Londres en la década de 1960, con el nombre de Bradrad. Se comercializó con este nombre hasta que la patente se vendió a Halls Ltd.uk, que todavía lo produce.
Las sierras de corona tienen la forma de un cilindro corto abierto con dientes de sierra en el borde abierto y se utilizan para hacer agujeros relativamente grandes en material delgado. Quitan material solo del borde del agujero, cortando un disco intacto de material, a diferencia de muchas brocas que quitan todo el material del interior del agujero. Se pueden utilizar para hacer agujeros grandes en madera, chapa metálica y otros materiales.
Las brocas de centrado , a veces conocidas como brocas Slocombe, se utilizan en la metalurgia para proporcionar un orificio de inicio para una broca de mayor tamaño o para hacer una hendidura cónica en el extremo de una pieza de trabajo en la que montar un centro de torno . En cualquiera de los dos usos, el nombre parece apropiado, ya que la broca establece el centro de un orificio o hace un orificio cónico para un centro de torno . Sin embargo, el verdadero propósito de una broca de centrado es la última tarea, mientras que la primera tarea se realiza mejor con una broca de localización (como se explica en detalle a continuación). Sin embargo, debido a la frecuente agrupación tanto de la terminología como del uso de la herramienta, los proveedores pueden llamar a las brocas de centrado brocas y avellanadores combinados para dejar en claro de forma inequívoca qué producto se está pidiendo. Están numeradas del 00 al 10 (del más pequeño al más grande).
Las brocas de centrado están diseñadas para crear un orificio cónico para procesos de fabricación "entre centros" (normalmente trabajos en tornos o rectificadoras cilíndricas). Es decir, proporcionan una ubicación para un centro (activo, muerto o accionado) para ubicar la pieza sobre un eje. Una pieza de trabajo mecanizada entre centros se puede retirar de forma segura de un proceso (quizás torneándola en un torno) y configurarla en un proceso posterior (quizás una operación de rectificado ) con una pérdida insignificante en la coaxialidad de las características (normalmente, la lectura total del indicador (TIR) es inferior a 0,002 pulgadas (0,05 mm); y la TIR < 0,0001 pulgadas (0,003 mm) se mantiene en operaciones de rectificado cilíndrico, siempre que las condiciones sean las correctas).
Las brocas helicoidales tradicionales pueden tender a desviarse cuando se empiezan a taladrar en una superficie no preparada. Una vez que una broca se desvía de su curso, es difícil volver a centrarla. Una broca de centrado suele proporcionar un punto de partida razonable, ya que es corta y, por lo tanto, tiene una menor tendencia a desviarse cuando se empieza a taladrar.
Si bien lo anterior es un uso común de las brocas para centrar, es una práctica técnicamente incorrecta y no debe considerarse para uso en producción. La herramienta correcta para iniciar un orificio perforado tradicionalmente (un orificio perforado con una broca helicoidal de acero de alta velocidad [HSS]) es una broca de punteo (o una broca de punteo , como se las denomina en los EE. UU.). El ángulo incluido de la broca de punteo debe ser igual o mayor que el de la broca convencional para que la broca comience a perforar sin una tensión indebida en las esquinas de la broca, lo que causaría una falla prematura de la broca y una pérdida de calidad del orificio.
La mayoría de las brocas de carburo sólido modernas no se deben utilizar junto con una broca de punto o una broca de centrado, ya que las brocas de carburo sólido están diseñadas específicamente para iniciar su propio orificio. Por lo general, la perforación de puntos provocará una falla prematura de la broca de carburo sólido y una cierta pérdida de calidad del orificio. Si se considera necesario biselar un orificio con una broca de punto o de centrado cuando se utiliza una broca de carburo sólido, es mejor hacerlo después de perforar el orificio. [ cita requerida ]
Al perforar con un taladro de mano, la flexibilidad de la broca no es la principal fuente de imprecisión, sino las manos del usuario. Por lo tanto, para tales operaciones, a menudo se utiliza un punzón para marcar el centro del orificio antes de perforar un orificio piloto .
El término broca de núcleo se utiliza para dos herramientas bastante diferentes.
La broca que se utiliza para agrandar un agujero existente se denomina broca de núcleo. El agujero existente puede ser el resultado de un núcleo de una fundición o de un agujero estampado (perforado). El nombre proviene de su primer uso, para perforar el agujero dejado por un núcleo de fundición , un cilindro colocado en un molde para una fundición que deja un agujero irregular en el producto. Esta broca de núcleo es sólida.
Estas brocas para perforación con núcleo son similares en apariencia a los escariadores , ya que no tienen punta de corte ni medios para iniciar un agujero. Tienen 3 o 4 estrías que mejoran el acabado del agujero y garantizan que la broca corte de manera uniforme. Las brocas para perforación con núcleo se diferencian de los escariadores en la cantidad de material que están destinadas a eliminar. Un escariador solo está diseñado para agrandar un agujero una pequeña cantidad que, según el tamaño del escariador, puede ser desde 0,1 milímetro hasta quizás un milímetro. Una broca para perforación con núcleo se puede utilizar para duplicar el tamaño de un agujero.
El uso de una broca helicoidal de dos ranuras común para agrandar el orificio resultante de un núcleo de fundición no producirá un resultado limpio, el resultado posiblemente no sea redondo, esté descentrado y, en general, tenga un acabado deficiente. La broca de dos ranuras también tiene tendencia a engancharse en cualquier protuberancia (como rebabas ) que pueda aparecer en el producto.
Una broca cilíndrica hueca que corta un agujero con una sección transversal anular y deja intacto el cilindro interior de material (el "núcleo"), a menudo eliminándolo, también se llama broca de perforación de núcleo o cortador anular . A diferencia de otras brocas, el propósito es a menudo recuperar el núcleo en lugar de simplemente hacer un agujero. Una broca de perforación de núcleo de diamante está destinada a cortar un agujero anular en la pieza de trabajo. Las brocas grandes de forma similar se utilizan para el trabajo geológico, donde se perfora un agujero profundo en sedimento o hielo y la broca, que ahora contiene un núcleo intacto del material perforado con un diámetro de varios centímetros, se recupera para permitir el estudio de los estratos .
Un avellanador es un orificio cónico cortado en un objeto manufacturado; una broca avellanadora (a veces llamada simplemente avellanador) es la herramienta que se utiliza para cortar dicho orificio. Un uso común es permitir que la cabeza de un perno o tornillo, con una forma que coincida exactamente con el orificio avellanado, quede al ras o por debajo de la superficie del material circundante. (En comparación, un avellanador hace un orificio de fondo plano que se puede utilizar con un tornillo de cabeza hexagonal). Un avellanador también se puede utilizar para eliminar la rebaba que queda de una operación de taladrado o roscado.
Se utiliza casi exclusivamente para perforaciones profundas de diámetros medianos a grandes (aproximadamente 3 ⁄ 4 – 4 in o 19–102 mm de diámetro). Una broca expulsora utiliza un cortador de carburo especialmente diseñado en la punta. El cuerpo de la broca es esencialmente un tubo dentro de un tubo. El agua de lavado se desplaza hacia abajo entre los dos tubos. La eliminación de virutas se realiza a través del centro de la broca.
Las brocas cañón son brocas con estrías rectas que permiten inyectar fluido de corte (ya sea aire comprimido o un líquido adecuado) a través del cuerpo hueco de la broca hasta la cara de corte.
Las brocas indexables se utilizan principalmente en CNC y otros equipos de alta precisión o producción, y son el tipo de broca más caro, ya que cuestan más por diámetro y longitud. Al igual que las herramientas de torno indexables y las fresas , utilizan insertos de carburo o cerámica reemplazables como cara de corte para aliviar la necesidad de una rectificadora de herramientas. Un inserto es responsable del radio exterior del corte y otro inserto es responsable del radio interior. La herramienta en sí misma se encarga de la deformidad de la punta, ya que es una tarea de bajo desgaste. La broca está endurecida y recubierta contra el desgaste mucho más que la broca promedio, ya que el vástago no es consumible. Casi todas las brocas indexables tienen múltiples canales de refrigerante para prolongar la vida útil de la herramienta bajo un uso intensivo. También están disponibles en configuraciones extrañas, como ranura recta, espiral rápida, multicanal y una variedad de geometrías de cara de corte.
Por lo general, las brocas indexables se utilizan en agujeros cuya profundidad no supera aproximadamente cinco veces el diámetro de la broca. Son capaces de soportar cargas axiales bastante elevadas y cortar muy rápido.
Las brocas para zurdos son casi siempre brocas helicoidales y se utilizan predominantemente en la industria de ingeniería de repetición en máquinas de tornillos o cabezales de perforación. Las brocas para zurdos permiten que una operación de mecanizado continúe cuando el husillo no se puede invertir o el diseño de la máquina hace que sea más eficiente operar con el husillo para zurdos. Con el aumento del uso de las máquinas CNC más versátiles, su uso es menos común que cuando se requerían máquinas especializadas para tareas de mecanizado.
Los extractores de tornillos son, en esencia, brocas para zurdos de forma especial que se utilizan para extraer tornillos comunes para diestros cuyas cabezas están rotas o demasiado dañadas para permitir que la punta de un destornillador entre en contacto con ellas, lo que hace imposible el uso de un destornillador. El extractor se presiona contra la cabeza dañada y se gira en sentido antihorario, lo que tenderá a atascarse en la cabeza dañada y luego girará el tornillo en sentido antihorario, desenroscándolo. Para los tornillos que se rompen más profundamente en el orificio, un juego de extractores a menudo incluirá brocas para zurdos de los diámetros adecuados para que se puedan perforar agujeros de agarre en los tornillos en dirección hacia la izquierda, lo que evitará un mayor ajuste de la pieza rota.
Una broca de pala para metal es una broca de dos piezas con un portaherramientas y una punta insertable, llamada inserto. Los insertos vienen en varios tamaños que van desde 7 ⁄ 16 a 2,5 pulgadas (11 a 64 mm). El portaherramientas suele tener un paso de refrigerante que lo atraviesa. [13] 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.
Las brocas de estrías rectas no tienen una espiral helicoidal como las brocas helicoidales. Se utilizan para perforar cobre o latón porque tienen menos tendencia a "clavarse" o a agarrar el material.
Un trépano, a veces llamado broca BTA (por la Asociación de Perforación y Trepanación), es una broca que corta un anillo y deja un núcleo central. Los trépanos suelen tener múltiples insertos de carburo y dependen del agua para enfriar las puntas de corte y para expulsar las virutas del agujero. Los trépanos se utilizan a menudo para cortar diámetros grandes y agujeros profundos. Los diámetros típicos de las brocas son de 6 a 14 pulgadas (150 a 360 mm) y la profundidad del agujero de 12 pulgadas (300 mm) hasta 71 pies (22 m).
La broca de punta de clavo (también conocida como broca de labio y espuela , y broca de espiga ) es una variación de la broca helicoidal que está optimizada para perforar en madera.
Las brocas helicoidales convencionales tienden a desviarse cuando se las coloca sobre una pieza de trabajo plana. Para trabajar el metal, esto se contrarresta perforando un orificio piloto con una broca de punteo. En madera, la broca de punta de clavo es otra solución: en el centro de la broca no se coloca el cincel recto de la broca helicoidal, sino una espuela con una punta afilada y cuatro esquinas afiladas para cortar la madera. Al taladrar, la punta afilada de la espuela empuja la madera blanda para mantener la broca alineada.
Los metales son típicamente isotrópicos , por lo que incluso una broca helicoidal común cortará los bordes del agujero limpiamente. Sin embargo, la madera perforada a través de la veta produce largas hebras de fibra de madera. Estas hebras largas tienden a salirse del agujero, en lugar de cortarse limpiamente en el borde del agujero. La broca de punta de clavo tiene la esquina exterior de los bordes de corte hacia adelante, de modo que corta la periferia del agujero antes de que las partes internas de los bordes de corte se despeguen de la base del agujero. Al cortar primero la periferia, el borde maximiza la posibilidad de que las fibras se puedan cortar limpiamente, en lugar de tener que arrancarlas de la madera de manera desordenada.
Las brocas de punta de clavo también son eficaces en plásticos blandos. Cuando se utilizan brocas helicoidales convencionales en un taladro de mano, donde la dirección de perforación no se mantiene perfectamente durante toda la operación, existe una tendencia a que los bordes de los orificios queden "manchados" debido a la fricción lateral y al calor.
En el metal, la broca con punta de clavo se limita a perforar solo las láminas de metal más delgadas y blandas , idealmente con un taladro de columna . Las brocas tienen una geometría de herramienta de corte extremadamente rápida: ningún ángulo de punta, combinado con un ángulo de labio grande (considerando el borde de corte plano), hace que los bordes realicen un corte muy agresivo con relativamente poca presión en la punta. Esto significa que estas brocas tienden a atascarse en el metal; dada una pieza de trabajo de suficiente delgadez, tienen una tendencia a perforar y dejar atrás la geometría de la sección transversal de la broca.
Las brocas de punta fina suelen estar disponibles en diámetros de 3 a 16 mm (0,12 a 0,63 pulgadas).
Las brocas de pala se utilizan para taladrar madera de manera áspera. Suelen astillarse cuando salen de la pieza de trabajo. Los carpinteros evitan el astillado terminando el agujero desde el lado opuesto de la pieza de trabajo. Las brocas de pala son planas, con una punta de centrado y dos cuchillas. Las cuchillas suelen estar equipadas con espuelas en un intento de garantizar un agujero más limpio. Con sus diámetros de vástago pequeños en relación con sus diámetros de perforación, los vástagos de las brocas de pala suelen tener partes planas forjadas o rectificadas para evitar que se resbalen 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 utilizarlas de forma muy similar a una broca para colgar campanas. Diseñadas para un uso a alta velocidad, se utilizan con taladros manuales eléctricos. Las brocas de pala también se conocen a veces como "brocas de paleta".
Las brocas de pala suelen estar disponibles en diámetros de 6 a 36 mm, o de 1 ⁄4 a 1+1 ⁄ 2 pulgadas.
Las brocas de cuchara consisten en un vástago ranurado con una punta con forma similar a la del cuenco de una cuchara, con el borde cortante en el extremo. El tipo más común es como una broca de gubia que termina en una ligera punta. Esto es útil para comenzar el agujero, ya que tiene un centro que no se desvía ni se mueve. Estas brocas son utilizadas por los fabricantes de sillas para perforar o escariar agujeros en los asientos y brazos de las sillas. Su diseño es antiguo, se remonta a la época romana. Incluso se han encontrado brocas de cuchara en excavaciones vikingas. Las brocas de cuchara modernas están hechas de acero al carbono forjado a mano, cuidadosamente tratado térmicamente y luego pulido a mano hasta obtener un borde fino.
Las brocas de cuchara son las herramientas de perforación tradicionales que se utilizan con un tirante. Nunca se deben utilizar con un taladro eléctrico de ningún tipo. Su principal ventaja sobre las brocas para tirantes y las brocas para taladro eléctrico habituales es que se puede ajustar el ángulo del orificio. Esto es muy importante en la fabricación de sillas, porque todos los ángulos suelen medirse a ojo. Otra ventaja es que no tienen un tornillo guía, por lo que se pueden perforar con éxito en una pata de silla sin que el tornillo guía se asome por el otro lado.
Para escariar un agujero de lados rectos previamente perforado, se inserta la broca de cuchara en el agujero y se gira en el sentido de las agujas del reloj con una riostra de carpintero hasta lograr la conicidad deseada. Para perforar en madera maciza, la broca debe comenzar en posición vertical; después de que se haya creado un "hueco" y la broca haya comenzado a "morder" la madera, se puede cambiar el ángulo de perforación inclinando la riostra un poco hacia afuera de la vertical. Se pueden perforar agujeros de manera precisa, limpia y rápida en cualquier madera, en cualquier ángulo de incidencia, con un control total de la dirección y la capacidad de cambiar esa dirección a voluntad.
Las brocas de cuchara paralelas se utilizan principalmente para perforar agujeros en el asiento de una silla Windsor para colocar los husillos traseros o para realizar trabajos similares de espiga redonda al ensamblar marcos de muebles en trabajos de carpintería ecológica .
La broca de cuchara se puede afilar utilizando una piedra de afilar en el interior del borde cortante; nunca se debe tocar el borde exterior.
Las brocas Forstner fueron patentadas por Benjamin Forstner en 1886. [14] Perforaban 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; para tales aplicaciones se utilizan normalmente en taladros de columna o tornos en lugar de en taladros eléctricos manuales. Debido al fondo plano del agujero, son útiles para perforar a través de chapa ya encolada para agregar una incrustación.
La broca incluye una punta central que la guía a lo largo del corte (y, de paso, estropea el fondo plano del agujero). El cortador cilíndrico alrededor del perímetro corta las fibras de madera en el borde del agujero y también ayuda a guiar la broca hacia el material con mayor precisión. Las brocas Forstner tienen bordes de corte radiales para cepillar el material en el fondo del agujero. Las brocas que se muestran en las imágenes tienen dos bordes radiales; otros diseños pueden tener más. Las brocas Forstner no tienen ningún mecanismo para limpiar las virutas del agujero y, por lo tanto, deben extraerse periódicamente.
También hay disponibles brocas dentadas, que incluyen muchos más filos de corte en el cilindro. Cortan más rápido, pero producen un agujero más irregular. Tienen ventajas sobre las brocas Forstner cuando se perforan en la veta final .
Las brocas suelen estar disponibles en tamaños de entre 8 y 50 mm (0,3 y 2,0 pulgadas) de diámetro. Las brocas de dientes de sierra están disponibles en tamaños de hasta 100 mm (4 pulgadas) de diámetro.
Originalmente, la broca Forstner tuvo mucho éxito entre los armeros debido a su capacidad para perforar un agujero con lados extremadamente lisos. [ cita requerida ]
La broca central está optimizada para taladrar madera con una herramienta manual . Se han producido muchos diseños diferentes.
El centro de la broca es una rosca cónica que se atornilla en la madera a medida que se gira la broca y tira de ella hacia dentro. No es necesario aplicar ninguna fuerza para empujar la broca hacia la pieza de trabajo, solo el par de torsión necesario para girarla. Esto es ideal para una broca para una herramienta manual. Los bordes de corte radiales cortan una rodaja de madera de un grosor igual al paso del tornillo central por cada rotación de la broca. Para sacar la broca del orificio, se debe quitar la rosca hembra de la pieza de trabajo de madera o se debe 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 punta de clavo. Un borde de corte radial cepilla la madera desde la base del agujero. En esta versión, hay una espiral mínima o nula para sacar las virutas del agujero. La broca debe retirarse periódicamente para limpiar las virutas.
Algunas versiones tienen dos espuelas y otras tienen dos filos de corte radiales.
Las brocas centrales no cortan bien en la veta final de la madera. El tornillo central tiende a salirse o a partir la madera a lo largo de la veta, y los bordes radiales tienen problemas para cortar las fibras largas de la madera.
Las brocas centrales están hechas de acero relativamente blando y se pueden afilar con una lima.
Los principios de corte de la broca helicoidal son los mismos que los de la broca central anterior. La broca helicoidal incorpora una ranura espiral profunda y larga para una eliminación eficaz de las virutas.
En los aparatos ortopédicos se utilizan habitualmente dos estilos de brocas helicoidales: la broca Jennings o de patrón Jennings tiene una punta de tornillo autoalimentada, dos espolones y dos bordes de corte radiales. Esta broca tiene una doble estría que comienza en los bordes de corte y se extiende varios centímetros hasta el vástago de la broca para eliminar los desechos. Este patrón de broca fue desarrollado por Russell Jennings a mediados del siglo XIX.
La broca Irwin o de centro sólido es similar, la única diferencia es que uno de los bordes de corte tiene solo una "estríada vestigial" que lo sostiene, que se extiende solo alrededor de 1 ⁄ 2 pulgada (13 mm) hacia arriba del vástago antes de terminar. La otra estría continúa a lo largo de todo el vástago para la eliminación de desechos. La broca Irwin puede ofrecer un mayor espacio para la eliminación de desechos, mayor resistencia (porque el diseño permite un vástago central de mayor tamaño dentro de las estrías, en comparación con las brocas Jenning) o menores costos de fabricación. Este estilo de broca se inventó en 1884 y los derechos se vendieron a Charles Irwin, quien patentó y comercializó este modelo al año siguiente.
Ambos estilos de brocas para barrena fueron fabricados por varias empresas a principios y mediados del siglo XX, y hoy en día todavía están disponibles nuevas en fuentes seleccionadas.
El diámetro de las brocas para barrenas para apoyos manuales se expresa comúnmente con un solo número, que indica el tamaño en dieciseisavos de pulgada. Por ejemplo, el n.° 4 es 4/16 o 1/4 de pulgada (6 mm), el n.° 6 es 6/16 o 3/8 de pulgada (9 mm), el n.° 9 es 9/16 de pulgada (14 mm) y el n.° 16 es 16/16 o 1 pulgada (25 mm). Los juegos suelen constar de brocas del n.° 4 al 16 o del n.° 4 al 10.
La broca que se muestra en la imagen es un diseño moderno para su uso en herramientas eléctricas portátiles, fabricada en el Reino Unido alrededor de 1995. Tiene un solo espolón, un solo filo de corte radial y una sola ranura. Se fabrican brocas para barrena similares con diámetros de 6 mm (3/16 in) a 30 mm (1 3/16 in). Hay disponibles barrenas de hasta 600 mm (2,0 ft) de largo, donde la capacidad de limpieza de virutas es especialmente valiosa para perforar agujeros profundos.
La broca para barrena es un diseño muy antiguo. La broca es del mismo estilo que la utilizada en la barrena , una herramienta autónoma para perforar pequeños agujeros en madera a mano. Desde aproximadamente 1850, las barrenas han tenido una variedad de diseños de corte, pero algunas todavía se producen con la versión original. La broca para barrena está diseñada para usarse en una herramienta manual para perforar madera. Es el estilo habitual de broca para usar en una herramienta para perforar agujeros de menos de 7 mm (0,28 pulgadas) de diámetro.
La punta de la broca barrena actúa como un tornillo cónico, para introducir la broca en la madera y comenzar a empujar hacia un lado las fibras de madera, sin cortarlas necesariamente. La acción de corte se produce en el costado de la parte más ancha de la fresa. La mayoría de las brocas cortan la base del orificio. La broca barrena corta el costado del orificio.
La broca para bisagras es un ejemplo de un diseño de broca personalizado para una aplicación específica. Muchos gabinetes de cocina europeos están hechos de tableros de partículas o tableros de fibra de densidad media (MDF) con una chapa de resina de melamina laminada . Esos 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 especializada que utiliza las paredes de un orificio de 35 mm de diámetro (1,4 pulgadas) perforado en el tablero de partículas como soporte. Este es un método de construcción muy común y relativamente exitoso.
Una broca Forstner podría perforar el orificio de montaje para la bisagra, pero los tableros de partículas y MDF son materiales muy abrasivos y los bordes de corte de acero se desgastan rápidamente. Se necesita una fresa de carburo de tungsteno , pero la forma compleja de una broca Forstner es difícil de fabricar en carburo, por lo que se utiliza comúnmente esta broca especial con una forma más simple. Tiene bordes de corte de carburo de tungsteno soldados a un cuerpo de acero; un espolón central evita que la broca se desvíe.
Una broca para madera ajustable, también conocida como broca para madera expansiva, tiene una pequeña broca central con un borde de corte ajustable y deslizante montado encima, que generalmente contiene una sola punta afilada en el exterior, con un tornillo de fijación para bloquear el cortador en su posición. Cuando el borde de corte está centrado en la broca, el orificio perforado será pequeño, y cuando el borde de corte se desliza hacia afuera, se perfora un orificio más grande. Esto permite que una sola broca taladre una amplia variedad de orificios y puede reemplazar un juego grande y pesado de brocas de diferentes tamaños, además de proporcionar tamaños de broca poco comunes. Por lo general, se proporciona una regla o escala de vernier para permitir un ajuste preciso del tamaño de la broca.
Estas brocas están disponibles tanto en una versión similar a una broca de barrena o de puntal, diseñada para uso a baja velocidad y alto torque con una puntal u otro taladro manual (en la imagen de la derecha), o como una broca de alta velocidad y bajo torque diseñada para un taladro eléctrico. Si bien la forma de los bordes de corte es diferente, y una utiliza roscas de tornillo y la otra una broca helicoidal para el piloto, el método para ajustarlas sigue siendo el mismo.
La broca de diamante para mortero de mampostería es una broca híbrida, diseñada para funcionar como una combinación de fresadora y broca. Consiste en una carcasa de acero, con los diamantes incrustados en segmentos de metal unidos al borde de corte. Estas brocas se utilizan a velocidades relativamente bajas.
La broca para mampostería que se muestra aquí es una variación de la broca helicoidal. La mayor parte de la herramienta es de acero relativamente blando y se mecaniza con una fresa en lugar de rectificarse. Se suelda un inserto de carburo de tungsteno en el acero para proporcionar los bordes cortantes.
Las brocas para mampostería se utilizan normalmente con un taladro percutor , que golpea la broca contra el material que se está perforando a medida que gira; el martilleo rompe la mampostería en la punta de la broca y las ranuras giratorias se llevan el polvo. Al girar la broca, los bordes cortantes también se colocan en una parte nueva del fondo del agujero con cada golpe de martillo. Las brocas para taladro percutor suelen utilizar formas de vástago especiales, como el tipo SDS , que permite que la broca se deslice dentro del portabrocas al martillar, sin que todo el pesado portabrocas ejecute el movimiento de martilleo.
Las brocas para mampostería del estilo que se muestra se encuentran disponibles comúnmente en diámetros de 3 mm a 40 mm. Para diámetros mayores, se utilizan brocas de núcleo. Las brocas para mampostería de hasta 1000 mm (39 in) de largo se pueden utilizar con herramientas eléctricas portátiles y son muy efectivas para instalar cableado y plomería en edificios existentes.
ALa broca en estrella , de apariencia y función similar a la de un perforador o cincel, se utiliza como taladro manual junto con unmartillopara perforarpiedraymampostería. El filo de una broca en estrella consta de varias hojas unidas en el centro para formar un patrón de estrella.
Las brocas para vidrio tienen una punta de carburo en forma de pala. Generan altas temperaturas y tienen una vida útil 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 hacer agujeros en vidrio y duran mucho más.
Las brocas de cerámica están diseñadas para perforar baldosas cerámicas esmaltadas y no esmaltadas, por ejemplo, para instalar accesorios de baño.
En las placas de circuito impreso (PCB) que se utilizan en equipos electrónicos con componentes con orificios pasantes se deben perforar una gran cantidad de orificios con diámetros pequeños de aproximadamente 1 mm o menos . La mayoría de las PCB están hechas de fibra de vidrio altamente abrasiva , que desgasta rápidamente las brocas de acero, especialmente considerando los cientos o miles de orificios que tienen la mayoría de las placas de circuito. Para resolver este problema, casi siempre se utilizan brocas helicoidales de carburo de tungsteno sólido , que perforan rápidamente la placa y al mismo tiempo brindan una vida útil moderadamente larga. Se estima que las brocas de carburo para PCB duran diez veces o más que las brocas de acero de alta velocidad. Otras opciones que se utilizan a veces son las brocas de diamante o recubiertas de diamante.
En la industria, prácticamente todas las perforaciones se realizan con máquinas automatizadas y, a menudo, los equipos reemplazan las brocas automáticamente a medida que se desgastan, ya que incluso las brocas de carburo sólido no duran mucho con un uso constante. Las brocas para PCB, de diámetro estrecho, generalmente se montan en una pinza en lugar de un mandril y vienen con vástagos de tamaño estándar, a menudo con topes preinstalados para ajustarlas a una profundidad exacta cada vez que el equipo las sujeta automáticamente.
Se utilizan velocidades de rotación muy altas (entre 30 000 y 100 000 RPM o incluso más), lo que se traduce en una velocidad lineal razonablemente rápida de la punta de corte en estos diámetros muy pequeños. La alta velocidad, el diámetro pequeño y la fragilidad del material hacen que las brocas sean muy vulnerables a romperse, en particular si el ángulo de la broca con respecto a la pieza de trabajo cambia en absoluto o si la broca entra en contacto con algún objeto. Perforar a mano no es práctico y muchas máquinas de perforación de uso general diseñadas para brocas más grandes giran demasiado lentamente y se tambalean demasiado para utilizar brocas de carburo de manera eficaz.
Históricamente, en muchos laboratorios de creación de prototipos y de fabricación de PCB en el hogar se han utilizado brocas reafiladas y de fácil acceso para PCB, utilizando una herramienta rotativa de alta velocidad para brocas de diámetro pequeño (como una Moto-Tool de Dremel) en una plantilla rígida para taladro de columna. Si se utilizan para otros materiales, estas brocas diminutas deben evaluarse para determinar la velocidad de corte equivalente frente a la resistencia del material al corte (dureza), ya que el ángulo de inclinación de la broca y el avance por revolución esperado están optimizados para el uso automatizado de alta velocidad en sustratos de PCB de fibra de vidrio.
Las brocas para instalación, también conocidas como brocas para colgar campanas o brocas para pesca , son un tipo de broca helicoidal para usar con una herramienta eléctrica portátil. La característica distintiva clave de una broca para instalación es un orificio transversal perforado a través de la malla de la broca cerca de la punta. Una vez que la broca ha penetrado en una pared, se puede pasar un alambre a través del orificio y sacar la broca hacia atrás, tirando del alambre con ella. El alambre se puede usar entonces para tirar de un cable o tubería hacia atrás a través de la pared. Esto es especialmente útil cuando la pared tiene una cavidad grande, donde pasar una cinta pasacables podría ser difícil. Algunas brocas para instalación también tienen un orificio transversal perforado en el extremo del vástago. Una vez que se ha perforado un orificio, se puede pasar el alambre a través del extremo del vástago, soltar la broca del portabrocas y tirar todo hacia adelante a través del orificio perforado. Estas brocas están hechas para cemento, bloques y ladrillos; no están hechas para perforar madera. Sinclair Smith, de Brooklyn, Nueva York, recibió la patente estadounidense número 597.750 para esta invención el 25 de enero de 1898.
Las brocas instaladoras están disponibles en varios materiales y estilos para perforar madera, mampostería y metal.
Otra broca diferente, también llamada broca de instalación, 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 elástico en lugar de acero endurecido , por lo que se puede flexionar mientras se perfora sin romperse. Esto permite que la broca se curve dentro de las paredes, por ejemplo, para perforar a través de los montantes de una caja de interruptores de luz sin necesidad de quitar ningún material de la pared. Estas brocas suelen venir con un juego de herramientas especiales para apuntar y flexionar la broca para alcanzar la ubicación y el ángulo deseados, aunque aún persiste el problema de ver dónde está perforando el operador.
Esta broca de instalación flexible se utiliza en EE. UU., pero no parece estar disponible habitualmente en Europa.
Se utilizan distintas formas de vástago. Algunas son simplemente las más apropiadas para el mandril utilizado; en otros casos, determinadas combinaciones de vástago y mandril ofrecen ventajas de rendimiento, como permitir un mayor par de torsión, mayor precisión de centrado o una acción de martilleo eficiente.
