USINAGEM DE MATERIAIS
Engenharia Mecatrônica
6º Semestre - 2010
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USINAGEM POR
BROCHAMENTO
Renato Nunes
Vinícius Antunes
Philip Von Pritzelwitz
USINAGEM DE MATERIAIS
ENGENHARIA MECATRÔNICA
6º SEMESTRE – 2010
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Usinagem Por Brochamento, Notas de estudo de Mecatrônica
Poucos conhecem Usinagem por Brochamento... Aqui falamos um pouco sobre esse processo, ferramentas e aplicações.
Tipologia: Notas de estudo
2010
1 / 17
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Engenharia Mecatrônica
USINAGEM POR
BROCHAMENTO
Renato Nunes
Vinícius Antunes
Philip Von Pritzelwitz
USINAGEM DE MATERIAIS
ENGENHARIA MECATRÔNICA
6º SEMESTRE – 2010
Engenharia Mecatrônica
2
- INTRODUÇÃO ÍNDICE
- BROCHA
- BROCHADORA OU BROCHADEIRA
- BROCHADEIRA VERTICAL
- BROCHADEIRA HORIZONTAL
- FLUIDOS UTILIZADOS NO BROCHAMENTO
- VELOCIDADE DE CORTE
- CAVACO
- APLICAÇÃO
- BROCHAMENTO INTERNO
- BROCHAMENTO EXTERNO
- GENERALIDADES
- VANTAGEM DO BROCHAMENTO
- DESVANTAGENS DO BROCHAMENTO
- OUTROS TIPOS DE BROCHAMENTO
- BROCHAS DE COMPRESSÃO
- BROCHAS DE TRAÇÃO
- BROCHAS GIRATÓRIAS
- BROCHA DE SÓLIDA
- BROCHAS TIPO POTE
- BIBLIOGRAFIA
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Brocha
Em geral, a brocha é feita de aço, provida de dentes, formando uma série de elementos cortantes, para trabalhar diversos tipos de materiais. Pode ser usada para aplainar ou gerar superfícies internas ou externas, de perfis regulares ou irregulares.
Existem brochas de vários tipos, dependendo do trabalho que se tem a realizar. Todas elas, entretanto, apresentam três partes distintas na região dos dentes para o corte progressivo: Desbaste^1 , acabamento e calibração.
As brochas são temperadas e revenidas porque os dentes de sua superfície cortante são submetidos a grande esforço.
As brochas internas de tração, que são as mais utilizadas, possuem três partes principais, que são: haste ou cabo, dentadura e guia posterior (com ou sem suporte). Todas estas partes podem ser observadas na Figura 1..
Figura 1.0 – Brocha de Tração
A haste é formada pela cabeça de tração e pela guia de entrada (ou guia anterior). A dentadura é composta de três partes, que são dentadura de desbaste, de acabamento e de calibração. Quando o brochamento é executado apenas por tração a guia posterior não possui o suporte, que é utilizado quando também se utiliza força de compressão.
Já as brochas internas de compressão, não possuem a cabeça e o cabo, ou seja, a haste é composta apenas da guia anterior, como pode-se observar na Figura 1.1. As
(^1) Processo de retirada brutal do material. Em uma lâmina, destina-se a eliminar peso desnecessário e, ao mesmo tempo, conceder-lhe os “vazados” (biseis) iniciais.
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demais partes da brocha são as mesmas. Deve-se observar que a nomenclatura dos dentes desta figura está diferente apresentada anteriormente. Alguns autores adotam o primeiro padrão apresentado e outros autores o segundo, mas a finalidade e forma dos dentes são as mesmas.
Figura 1.1 – Brocha de Tração
A cabeça de tração é a parte da brocha onde se conecta o dispositivo de tração da brochadeira. Sua forma depende do tipo de fixação permitida pela máquina. Há vários padrões, como mostra a Figura 1..
Figura 1.2 – Alguns Padrões de Cabeça de Tração
A guia anterior tem por finalidade centrar a ferramenta no furo inicial. Deve ter um comprimento mínimo igual ao comprimento a ser brochado (espessura da peça) e seu diâmetro deve ser igual ao do furo inicial. Na Figura 1.3 tem-se um exemplo de uma guia anterior em ação, ou seja, centrando e guiando a brocha.
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Brochadora ou Brochadeira
As brochadeiras consistem basicamente de um mecanismo capaz de produzir o movimento relativo entre a ferramenta e a peça, que normalmente é linear. A grande maioria das máquinas são acionadas hidraulicamente devido a grande força necessária. Podem-se ter máquinas verticais e horizontais.
Existem brochadeiras que comprimem o objeto a ser trabalhado, outras que tracionem e outras ainda que tracionem e comprimem. As brochadeiras que comprimem são quase sempre verticais, e as que usam tração são horizontes.
Brochadeira Vertical
As brochadeiras que comprimem são quase sempre verticais. Entretanto, podem também tracionar e, em alguns casos, utilizar ambas as forças, tanto para brochamento interno quanto externo. Quando não se dispõe de grande espaço físico, a brochadeira vertical é a mais indicada devido a sua característica estrutural.
Figura 1.5 – Brochadeira Vertical
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Brochadeira Horizontal
Apresenta a vantagem de possibilitar o trabalho com ferramentas de grande comprimento. É bastante utilizada na indústria mecânica.
No trabalho por força de tração, que utiliza ferramentas de longo comprimento, a montagem do material na brochadeira deve ser feita com cuidado para evitar a flexão da brocha devido ao seu próprio peso.
Figura 1.6 – Brochadeira Horizontal
Existem máquinas de cabeçotes múltiplos que podem executar operações em várias peças simultaneamente.
Em alguns casos faz-se necessário o giro da ferramenta durante o movimento de usinagem para se obter o brochamento helicoidal, cuja aparência pode ser observada na Figura 1.7. Nestes casos a brochadeira horizontal é quase sempre a única opção.
Figura 1.7 – Peça Realizada com Brochamento Helicoidal
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Velocidade de Corte
A velocidade de corte no brochamento é determinada em função de vários elementos, como o perfil da aresta cortante, os ângulos de incidência de corte, o material da peça, a profundidade de corte etc.
A tabela 1 mostra a relação entre diferentes materiais e a velocidade de corte com uma brocha de aço rápido.
TABELA 1 Material Velocidade de Corte Aço de 500 a 700 𝑵^ 𝒎𝒎𝟐 5 – 8 𝑚^ 𝑚𝑖𝑛 Aço de 700 a 800 𝑵^ 𝒎𝒎𝟐 3 – 6 𝑚^ 𝑚𝑖𝑛 Aço de 800 a 900 𝑵^ 𝒎𝒎𝟐 1 – 3 𝑚^ 𝑚𝑖𝑛 Ferro Maleável 5 – 9 𝑚^ 𝑚𝑖𝑛 Ferro Fundido 6 – 9 𝑚^ 𝑚𝑖𝑛 Latão, Bronze 8 – 12 𝑚^ 𝑚𝑖𝑛 Alumínio 10 – 14 𝑚^ 𝑚𝑖𝑛 Zinco (Fundido sob Pressão) Magnésio 20 – 30 𝑚^ 𝑚𝑖𝑛
Para brochas de outros materiais, essas velocidades devem ser multiplicadas pelos fatores da Tabela 2, em função da dureza do material da peça que será brochada.
TABELA 2 Material da Brocha (^) Até 160 Dureza Brinell do Material da Peça 160 – 220 220 – 360 Aço Carbono 0,50 0,50 0, Aço Rápido 1,00 1,00 1, Aço Rápido, com 5% de cobalto 1,10 1,15 1, Aço Rápido, com 8% de cobalto 1,15 1,25 1, Aço Rápido, com 12% de cobalto 1,25 1,40 1, Ligas Ultra-Rápidas (Stellite, Crobalt Rexalloy) 1,60 1,80 2, Carburetos Sinterizados (Firthite, Carboloy, Kennametal, etc.)^2 2,00^ –^ 2,50^ 2,50^ –^ 3,00^ 3,50^ –^ 4,
(^2) Utilizar os fatores maiores quando usinar aço, e os menores para os demais materiais. Esses valores são considerados conservadores, podendo, na prática, ser ultrapassados, porém, é preferível iniciar com velocidades moderadas.
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Cavaco
Durante a usinagem, o cavaco de uma superfície é arrancado em linha reta e progressivamente pela sucessão ordenada das arestas do corte, conforme a Figura 1.. Com essas arestas de corte se dispõem em torno do corpo cônico da ferramenta, elas cortam quantidades distintas e definidas de material.
O alojamento correto do cavaco, bem como a afiação da ferramenta é um fator de redução do esforço de corte. Quando a afiação e o alojamento estão incorretos, o cavaco se quebra antes da sua formação completa, aumentando o esforço de corte. Se o alojamento for suficiente para o volume do cavaco, haverá um aumento do esforço de corte, o que provocará a quebra da ferramenta.
Figura 1.8 – Desenho do Cavaco
Figura 1.9 – Desenho do Cavaco
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Brochamento Interno
Quando a operação é feita internamente a peça, permitindo modificar a geometria de um furo vazado.
Brochamento Externo
Quando a operação é feita sobre a superfície externa da peça, dando acabamento ou semi-acabamento.
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Generalidades
A transformação de um perfil é feita de forma gradativa, na sequência de ação de cada um dos elementos de corte da brocha.
Cada elemento cortante promove um incremento na profundidade de corte (aps) ao longo de seu comprimento da brocha.
As brochas podem realizar uma operação completa de usinagem, desde o desbaste grosseiro até o acabamento.
O brochamento permite obter bom acabamento nas peças trabalhadas, geralmente dispensando, operações de usinagem posteriores.
A profundidade de corte (aps) pode variar na ordem de 0,06 a 0,15 mm de modo que a necessidade de se remover grandes quantidades de material resulta em um número elevado de dentes, o que leva a necessidade de máquinas com um curso longo.
Vantagem do Brochamento
Tolerâncias estreitas de Usinagem; Bom acabamento superficial; Capacidade de reproduzir formas variadas e complexas externas e internas; Vida longa da ferramenta -> A produção pode atingir 2.000 a 10.000 peças entre afiações; Produção econômica -> O custo da ferramenta é alto, porém, o custo por peça é baixo; Alta produtividade -> A remoção do cavaco é bem rápida, pois, vários dentes atuam ao mesmo tempo em sequência contínua; Operações podem ser realizadas em uma só passada, realizando desbaste e acabamento.
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Brochas Tipo Pote
É uma brocha de superície, envolve toda a peça, exemplo, eixos ranhurados e engrenagens.
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Bibliografia
Ferraresi, D – Fundamentos da Usinagem dos Materiais – São Paulo, Edgard Blϋcher, 1977
Ferraresi, D – Curso de Usinagem de Metal (Operação de Brochamento) – São Paulo, Associação Brasileira dos Metais, 1973
Chiaverini, Vicente – Tecnologia Mecânica Vol. II – São Paulo, Editora McGraw-Hill, 1986
Caspar E. Stemmer – Ferramentas de Corte II, Editora da USFC, 1992
Termos Técnicos - http://www.knifeco.ppg.br/glossario.htm