Brochado: acabados de calidad en una pasada

En la manufactura por contrato, la remoción del exceso de materiales que permanecen en una parte de metal después del proceso de fabricación es un paso importante para el acabado. A pesar de la utilización creciente de centros de maquinado sofisticados, gran parte de los trabajos de acabado secundarios se realiza aún con herramientas oscilatorias manuales, esmeriladoras, limas, piedras abrasivas manuales y cepillos de alambre.

Esta tarea de mano de obra intensiva solo incrementa los costos, tanto para el taller como para el cliente, además de que los resultados terminan siendo inconsistentes. Además, es necesario hacer un retrabajo en aquellas partes que no cumplen con especificaciones. Como resultado, las empresas de manufactura por contrato están recurriendo a nuevas herramientas de acabado que pueden ser incorporadas de manera sencilla en una máquina automática, equipos CNC, lí­neas transfer o celdas robotizadas como medidas para lograr mejores costos y alcanzar resultados más consistentes.

Estas opciones incluyen cepillos abrasivos de nylon, los cuales pueden ser empleados en una amplia variedad de operaciones de acabado, incluyendo desbarbado, la eliminación de filos, acabados superficiales e incluso la remoción de corrosión ligera. En algunos casos, estas herramientas multi propósito pueden también eliminar las operaciones tradicionales de maquinado realizadas por herramientas de chaflanado y fresas frontales.

Hemos implementado cepillos abrasivos en todas las máquinas CNC que tenemos, incluyendo nuestros tornos con herramientas vivas”, comenta Eric Sun, fundador de la empresa Orange Vise.

Además de fabricar máquinas de prensa CNC y componentes para herramentales de cambio rápido, Orange Vise también realiza una gran cantidad de actividades de manufactura por contrato. Los cepillos de disco que ellos emplean son de la lí­nea NamPower, fabricada por la empresa Brush Research Manufacturing.

Compuestos por filamentos de nylon abrasivos flexibles montados en una fibra reforzada en una base termoplástica, los cepillos abrasivos de disco contienen una combinación única de carburo abrasivo cerámico y de silicón. Los filamentos abrasivos trabajan como limas flexibles con lo que crean contornos en las partes, limpiando y limando a lo largo de los bordes de la pieza, ya sea con superficies no ferrosas, de hierro fundido, hierro dúctil, acero dulce, acero inoxidable y aleaciones de acero, titanio y metales con altas aleaciones de ní­quel. “Para nosotros, en realidad no habí­a otra solución pues la alternativa es tener a un trabajador con una lima o una piedra abrasiva y esas partes no tendrí­an el acabado que podemos obtener con un cepillo abrasivo”, asegura Sun.

Acabado en bordes

El acabado de bordes afilados entre dos caras de una parte, así­ como el desbarbado de metal o las imperfecciones causadas por las acciones de corte de las herramientas, pueden ser eliminadas con una amplia variedad de técnicas. El acabado manual es una de las opciones, aunque hay otras como el granallado. Las herramientas de chaflanado también se utilizan con frecuencia para eliminar bordes con ángulos de 90 grados y para hacer tareas de desbarbado; sin embargo, para algunos manufactureros por contrato, la eliminación de procesos de chaflanado ha probado ser muy valioso.

He utilizado cepillos abrasivos de nylon para prácticamente cualquier pieza plana que tengo en la fresadora”, explica Ken Spaulding, de Zodiac Engineering, una empresa dedicada a la manufactura por contrato establecida en California, con experiencia en la producción de partes para la industria aeroespacial y la fabricación de moldes. “No quiero usar herramientas de chaflanado para eliminar filos o para tareas de desbarbado a menos que sea realmente necesario”.

La mayorí­a de las piezas maquinadas de Spaulding por lo regular son o incluyen navajas de bolsillo, así­ como componentes de bicicletas para BMX, tanto para equipos de ruta como de montaña. Spaulding vende productos con diseños propios además de los servicios de manufactura por contrato.

Spaulding emplea discos abrasivos NamPower también en sus equipos de fresado manuales y CNC para realizar tareas de desbarbado ligero y para producir acabados superficiales de varios tipos de metales y aleaciones. Para las navajas de bolsillo, incluye aplicaciones de acero inoxidable para los cuchillos y titanio y zirconio para los marcos y agarraderas; también utiliza aluminio 6061 para los vástagos de manillar de las bicicletas y aluminio de la serie 7000 para las estrellas.

“Con los cepillos he logrado acabados superficiales y matado files de una manera más predecible y consistente”, asegura Spaulding. “Puedo hacerlo en la lí­nea misma y es más predecible y confiable que cuando se realizan estas tareas de manera manual con un operador”. Para el ciclo de producción de las estrellas de las bicicletas, por ejemplo, utilizan cepillos sobre los dientes con una sola pasada en cada uno de los lados de la pieza. “Los cepillos desbarban mucho mejor cada lado de los dientes, por lo que no tengo que correr una herramienta de chaflanado en cada en los bordes. Por otra parte, el granallado no alcanza bien la parte interna de los dientes, como sí­ lo hace el cepillo”, añade Spaulding.

Incluso cuando las herramientas de chaflanado están bien empleadas, los bordes podrí­an requerir desbarbados. “Las tareas realizadas para el chaflanado son apenas la mitad del rompecabezas”, comenta Sun, de Orange Vise. “La otra parte está relacionada con varios métodos abrasivos como el granallado; sin embargo, esto puede no ser tan práctico para partes más grandes o cualquier componente que necesite que sus dimensiones no sean alteradas”. En cambio, Sun considera que los cepillos de nylon abrasivos son complementarios a las herramientas de chaflanado de 45 grados. Estos extienden los orificios achaflanados.

“A menudo, los chaflanes dejan rebabas por encima de los bordes y dentro de los orificios taladrados, por lo que usamos los cepillos NamPower, ya que son lo suficientemente flexibles para remover cualquier rebaba de los bordes y a la vez pueden entrar en los barrenos para eliminar las rebabas de las partes bajas de los bordes”, detalla Sun.

Otro uso potencial para los cepillos de nylon es la eliminación de filos menores. Aunque la mayorí­a de los fabricantes especifica el grado de los acabados de los bordes, pueden existir áreas grises donde el cliente podrí­a no desear bordes de 90 grados pero tampoco especifique el chaflanado. Es en estos casos que la firma Orange Vise puede redondear ligeramente las esquinas con un cepillo de nylon. El redondeo puede ser mí­nimo de ser requerido, incluso invisible a simple vista.

Acabado superficial con fresado

Además del acabado de bordes, los cepillos abrasivos también pueden emplearse para aplicaciones de acabado de superficies. En algunos casos, esto puede reemplazar el uso de fresas de superficie, fresas perfiladas o esmeriles, que pueden ser más agresivos. Sun describe este proceso como “casi como un acabado con fresado, con un patrón de remolinos consistente en una sola dirección”.

“El acabado de la superficie es tan bueno que de hecho hoy lo mezclamos con nuestros acabados en piso de nuestras prensas”, advierte Sun. “Con superficies más grandes que requieren varias pasadas, no habí­a marcas visibles. Toda la pieza se ve como si se hubiera realizado de una sola pasada”. Añade que en ocasiones una pieza de trabajo o incluso una máquina no se presta bien para usar una fresa de superficie grande, lo que obliga a muchas pasadas para una sola tarea”.

“También es posible realizar un patrón cosmético de 6” con un cepillo, incluso cuando la máquina no puede utilizar una fresa de superficie de este tamaño”, sostiene Sun.

Eliminar la corrosión

Otro de los usos potenciales para las herramientas es la eliminación de la corrosión ligera, a menudo sin afectar las tolerancias especificadas. “Con solo unas cuantas pasadas de una brocha de 120 o 180 grit, es posible retirar una cantidad significativa de corrosión sin que se alteren las dimensiones de la pieza de trabajo”, indica Sun. “En acero, por ejemplo, es poco probable generar diferencias medibles. El patrón será bueno e incluso, muy diferente a si se realizara de manera manual con una lija, donde los patrones pueden distribuirse en direcciones aleatorias”.

Sun advierte que el aluminio es más susceptible a cambios dimensionales cuando se usan abrasivos, por lo que es necesario recurrir a herramientas de brochado más fino; no obstante, la remoción de material es mí­nima, medido en diez milésimas de pulgada, por lo que si las tolerancias oscilan entre 2 a 3 milésimas de pulgada, esto nunca será un problema.

Configuración

Según lo indicado por Spaulding, de Zodiac Engineering, los cepillos están disponibles en una amplia variedad de opciones, lo que incluye dos configuraciones de llenado: el Dot Style, para propósitos generales de desbarbado y acabado superficial, y el Turbine Style, que se emplea para una mayor densidad y para desbarbados más agresivos. Con diámetros que van desde los 100 mm hasta los 150 mm de diámetro, cerdas de entre 18 y 38 mm, y una abrasividad de entre 80 y 320 grit “los cepillos de nylon son muy versátiles para nuestras aplicaciones”, concluye Spaulding.